소프트웨어 중심 차량(SDV)의 두뇌인 지능형 신경 시스템

 글 / 야스민 킹(Yasmine King), 자동차 캐빈 경험 부문 부사장,  Analog Devices

야스민 킹은 MIT 슬론 경영대학원에서 Executive MBA를, 텍사스대학교 댈러스캠퍼스에서 응용수학 석사 학위를, 펜실베이니아 주립대학교에서 전기공학 학사 학위를 취득했다. 현재 아나로그디바이스의 자동차 캐빈 경험 사업부 부사장으로 재직 중이며, 연결성과 에지 프로세싱 기술 개발을 주도하고 있다. 그녀의 전략적 리더십은 ADI가 시장 선도적 입지를 확보하고 연 매출 10억 달러 이상을 달성하는 데 핵심적인 역할을 했으며, 파괴적 혁신과 성장을 촉진하는 조직 문화를 이끌고 있다. 야스민은 영업, 엔지니어링, 사업 총괄 등 다양한 분야에서 경험을 쌓아왔으며, 효율적인 확장을 위한 새로운 영업조직 구조 설계, 제품 개발 프로세스의 간소화를 통한 혁신 가속, 그리고 혁신을 통한 가치 창출 및 포착 전략 수립 등에서 유연성과 성과를 입증해왔다.




소비자들은 스마트폰과 홈 엔터테인먼트, 나아가 자동차에 이르기까지 일상 전반에 걸쳐 초개인화된 경험을 요구하고 있다. 소프트웨어 정의(software-defined) 기술은 이런 경험과 기능을 가능케 하고 있으며 자동차 업계가 더 몰입감 있고 안전하며 생산적인 차량 실내 경험을 구현할 수 있도록 돕고 있다. 소프트웨어 정의 기술들은 가치를 창출하고 전달하는 방식을 근본적으로 재정의하는데, 이들 기술을 성공적으로 구현하기 위해서는 전략적 파트너십이 필수다.
몰입형 오디오, 음성인식 인포테인먼트, 첨단 운전자 지원 시스템(ADAS), 또는 그 밖에 무엇이든 기업이 이런 것들을 구현하는 데 있어 해결해야 할 과제는 소비자의 기대를 신속하면서도 비용 효율적으로 충족시켜야 한다는 것이다. 
선도적인 자동차 OEM들은 오늘날의 자동차가 정교한 반도체 솔루션을 중심으로 한 전기적 설계 과제라는 사실을 잘 이해하고 있다. 반도체 기업들이 에지에서의 인텔리전스, 강건한 연결성, 효율적인 전원 관리, 소프트웨어 중심주의, 무선을 통한 기능 업데이트(OTA)를 수용할 수 있는 E/E 아키텍처를 실현할 수 있으려면 시스템 수준의 관점을 갖춰야 한다. 


 
소프트웨어 정의 자동차(SDV)는 혁신의 새로운 시대를 열고 있다. 이 새로운 시대의 생태계는 갈수록 진화하는 고객의 요구에 대응하기 위해 새로운 참여자들을 끌어 모으면서 점점 더 확장해 나가고 있다.

 

“소프트웨어 중심 차량(SDV)은 우리들 대부분이 소유하게 될 기기들 중에서 아마도 기술적으로 가장 진보한 장치가 될 것이다. 이 메가트렌드는 우리를 새로운 시대로 이끌고 있고, 자동차 생태계는 점점 더 확장하고 있으며, 생태계의 새로운 참여자들은 과거에는 상상할 수 없었던 방식으로 협력하면서 소비자에게 성공적인 경험을 제공하고 있다.”                    야스민 킹(Yasmine King), 아나로그디바이스(Analog Devices) 자동차 캐빈 경험 부문 부사장

 






SDV 기술은 탑승자 맞춤형으로 차량의 환경을 조절하고 실내 공간을 개인화하며, 안전성을 강화하고 성능을 최적화함으로써 자동차 경험을 변화시키고 있다. 이런 혁신은 자동차 제조사가 OTA 업데이트를 통해 사용자들에게 지속적으로 진화하는 차별화된 경험을 제공할 수 있게 하고 브랜드 충성도와 신뢰를 높일 뿐 아니라, 전반적인 차량 소유 경험을 향상시킨다. 정밀 기술을 활용함으로써 제조사는 소비자 선호도를 심층적으로 이해할 수 있으며, 이는 전략적 혁신을 견인하고 고객과의 장기적인 관계를 강화하는 데 도움이 된다.
과제는 소비자의 기대에 얼마나 효과적으로 대응할 것인가, 그리고 이를 얼마나 신속하게 전개해 나갈 것인가를 결정하는 것이다. 이에 대한 하나의 해답은 OEM이 표준화되고 확장 가능한 반도체 플랫폼을 활용할 수 있게 하는 것으로, 이는 개발 속도를 높이고 비용을 관리하며 브랜드 차별화를 유지할 수 있게 해준다. 자동차 제조사들은 이처럼 확장 가능한 플랫폼을 활용함으로써 소프트웨어 코드의 재사용성을 높이고 경쟁 우위를 확보할 수 있다.


 

“우리는 자동차의 하드웨어 아키텍처를 스마트폰처럼 범용적이고 프로그래머블하게 만들어야 한다. 핵심 목표는 자동차 제조사가 자사 제품을 차별화할 수 있도록 하는 것이다. 유연한 연결성은 데이터를 어떠한 기능에든 활용할 수 있게 해주며, 이를 통해 소프트웨어 개발자에게 기능 안전, 보안, 규제라는 제약 안에서 애플리케이션 개발에 대한 최대한의 자유를 보장한다.”     
                                   게이르 외스트렘(Geir Ostrem),  아나로그디바이스(Analog Devices) 자동차 캐빈 경험 부문 기술 펠로우

 


2030년까지, SDV는 주로 영상 데이터를 중심으로 약 200Gbps에 달하는 데이터를 생성할 것으로 예상된다.1 이런 데이터를 차량의 에지에 설치된 센서로부터 차내 고성능 컴퓨터와 저장장치, 디스플레이와 액추에이터로 전송하기 위해서는 고속 유선 데이터 링크가 필요하다. 고속 데이터 전송과 고성능 연산 능력, 인공지능(AI)을 결합함으로써 자동차 제조사는 고객의 운전 경험과 차량 소유 경험을 한층 향상시킬 수 있다.
에지 프로세싱 기술은 센서가 실시간으로 로컬에서 의사 결정을 내릴 수 있도록 해, 중앙 클라우드 시스템에 대한 의존도를 줄이는 데 도움을 준다. 이런 인텔리전트 에지(Intelligent Edge)는 자동차 제조사가 고정밀 실시간 인텔리전스를 통해 고객의 주행 경험 및 차량 소유 경험을 높일 수 있게 해준다.
반도체 기업이 SDV 아키텍처를 단순화하고 인텔리전트 에지를 구현하며 플랫폼 가치를 높이고 전력 효율을 개선하기 위해서는 시스템 수준의 설계가 필수적이다. ADI의 지능형 신경 시스템은 인간의 신경계를 모방한 구조로, 다양한 서브시스템에 복잡성을 높이지 않으면서 매끄러운 연결성과 실시간 적응성을 제공한다. 이를 통해 SDV는 데이터를 신속하게 수집 및 분석하여 빠르고 정확하게 판단할 수 있고, 성능과 안전성을 최적화하며, 변화하는 조건에 유연하게 대응할 수 있다.
자동차 업계가 도메인 컨트롤러와 기능별 컨트롤러를 중앙 집중형 크로스 도메인 컴퓨팅 유닛에 통합해 나감에 따라 앞으로는 소프트웨어가 중앙에서 관리되면서 빈번한 OTA 업데이트를 제공해 차량의 보증 비용을 절감하고 사용자 경험을 향상시키게 될 것이다. 크로스 도메인 영역 컨트롤러(zonal controller)는 차량 내 배선을 크게 줄이는 이점을 제공하지만, 다양한 서브시스템 간 원활한 제어와 데이터 흐름을 위해서는 보다 정교한 네트워킹 기술이 필요하다. 이는 차량 내 소프트웨어와 하드웨어 구성 요소의 설계, 통합, 관리 방식에 대한 근본적인 재정립을 요구한다. 


 






구성 (Configure)       
구성이란 시스템 간 원활한 통신을 보장해 효율적인 작동과 신속한 의사결정을 가능하게 하는 것을 의미한다. ADAS를 예로 들어보자. 안개 낀 도로에서, 센서가 물체를 감지하고 알고리즘이 데이터를 분석하면 차량은 경고를 전달하는 동시에 전방의 물체와 충돌하지 않도록 제동이나 회피 조향을 준비한다. 이 때, 카메라에서부터 판단 알고리즘, 그리고 반응 동작을 실행하는 메커니즘에 이르기까지 모든 구성요소들은 안전성과 성능을 보장하도록 긴밀히 연동돼야 한다. 







통합 처리 (Synthesize)
통합 처리는 차량이 다양한 센서들로부터 수집한 데이터를 한 데 모아 융합하여 처리하는 능력을 의미한다. 이는 자동차 인텔리전트 에지의 핵심으로, 포괄적인 데이터 분석을 기반으로 신속하고 반사적인 의사결정을 가능하게 한다. 예를 들어, 복잡한 도심 환경을 주행하는 차량은 카메라, 라이다, 레이다와 같은 온보드 센서 뿐만 아니라 GPS와 V2X 통신을 통해 들어오는 외부 정보를 실시간으로 통합해 주행 상황을 인식하고 어떻게 동작할 것인지를 판단한다. 또한 음성명령과 같은 운전자와의 상호작용도 해석해 차량의 인텔리전스와 반응성을 향상시키고 차량이 단지 반응하는 수준을 넘어 보다 능동적으로 대응할 수 있게 해준다.







조율 (Coordinate) 
마지막 단계는 조율로서, 이는 SDV의 지능형 신경 시스템을 하나로 연결하는 핵심적인 역할을 한다. 이는 다양한 하드웨어 플랫폼을 조율함으로써 통찰력을 확보하고, 시스템 확장성을 지원하며, 생태계 전반의 통합을 촉진한다. 조율은 하드웨어와 소프트웨어 구성 요소들이 조화롭게 작동하도록 하여, 차량이 다양한 주행 조건에서도 효율적이고 안전하게 작동할 수 있도록 한다.


 


설정, 통합처리, 조율의 기반이 마련됐다면 자동차 기술의 혁신적인 비전을 실현하기 위해 인텔리전트 에지를 최적화할 필요가 있다. 오늘날의 차량은 오디오, 비주얼, 차체 제어의 세 가지 주요 네트워크에 크게 의존하는데, 이들 네트워크는 차량 시스템의 기초를 형성한다. 여기에 더해, 케이블 및 배선 구조를 단순화하고 생산 공정을 효율화하며, 시스템의 신뢰성과 유지보수성을 향상시키는 것이 필수 과제로 부상하고 있다. 








오디오 네트워크에서는 저비용 배선을 활용해 실시간 기능을 지원할 수 있는 전송 기술이 개발됐다. 차체 제어 영역에서는 마이크로컨트롤러와 에지 소프트웨어를 제거함으로써 비용을 절감하고 아키텍처를 단순화해 소프트웨어 중심 기능의 접근성을 높이고 있다. 이런 접근 방식은 차량 탑승자의 프라이버시와 안전을 보호하는 사이버 보안 역량도 함께 강화한다.
비주얼 및 인식 네트워크의 경우, 카메라, 레이다, 라이다 등에서 생성되는 방대한 데이터를 처리하기 위해 더 높은 대역폭의 솔루션이 필요하다. 

 






 

“2030년까지 노면 소음 제거, 공간 오디오, 음성제어와 같은 첨단 오디오 및 음향 애플리케이션은 오디오 처리 성능이 약 2.5배 향상되고, 스피커와 마이크 수는 2배 늘어날 것으로 예상된다. 이와 유사하게 차량 내 전장 부품 수는 약 45% 증가할 것으로 전망된다. 저지연 연결성을 실현하고 관련 하드웨어 복잡성, 전력 소비, 비용을 줄이기 위해 ECU는 중앙 컴퓨터로 통합되고, 10BASE-T1S 이더넷 기반의 영역 컨트롤러와 연결돼야 한다.”             
                         앤드루 랜피어(Andrew Lanfear), 
                                  아나로그디바이스(Analog Devices), 자동차 캐빈 경험 부문 차량용 오디오 및 네트워킹 총괄 매니저

 

정부 규제 
SDV 전환의 핵심 동인


 

정부 규제, 특히 전 세계적으로 강화되고 있는 안전 기준은 SDV로의 전환을 가속화하는 데 있어 중요한 역할을 하고 있는데, 이는 에지에서의 인텔리전스를 요구한다. 이들 안전성 의무 규정은 기능안전성 요구사항을 한층 강화하고 있는데, 이는 소프트웨어 중심 기술을 통해 가장 효과적으로 실현될 수 있다. 이런 규제에는 다음과 같은 사례들이 포함된다:

-  유럽 NCAP 및 유럽연합 규정: 운전자의 주의력을 확인하기 위한 운전자 모니터링 시스템(driver monitoring system, DMS) 탑재 의무화²
-  미국 국가교통안전위원회(NTSB): 반자율 주행차량에 대한 DMS 도입 권고²
-  유엔 자동차 관련 입법: 차선유지 지원 시스템(LKAS)을 위한 핸즈 온/오프 감지(hands-on/off detection, HOD) 시스템 요구³
-  미국 핫카법(Hot Cars Act): 차내 열사 사망사고 방지를 위해 신차에 탑승자 감지 시스템(passenger detection system, PDS) 장착 의무화⁴
-  미국 연방통신위원회(FCC): 2025년까지 모든 신차에 아동 존재 감지(child presence detection, CPD) 시스템 적용 입법 예고⁵

 

“현재 차량에 탑재된 레벨 3는 12개 이상의 카메라와 여러 대의 레이다를 포함하고 있으며, 프리미엄급 차량은 4개 이상의 디스플레이를 갖추고 있다. 보다 정교한 안전 기능, 자율주행, 인포테인먼트 시스템을 실현하기 위해 이러한 추세는 계속 확대될 것이다. 자동차 산업이 전환기를 맞이한 지금, 안정적인 영상 및 인지 센서 데이터 연결을 제공하면서 배선과 소프트웨어 부하를 최소화하는 것이 필수적이다.”
            발라 마얌푸라스 (Bala Mayampurath)
                    아나로그디바이스(Analog Devices) 자동차 비디오 및 데이터 솔루션 부문 부사장

 

SDV 생태계의 핵심 목표
‘차량 소유의 즐거움’ 실현 

모빌리티의 미래를 재정의하기 위해서는 조화로운 생태계 조성이 필수다. 이런 협력의 중심에는 ‘차량 소유의 즐거움’ 실현이라는 목표가 있으며, 이는 개인 맞춤화, 가치 향상, 그리고 생태계 활성화를 통해 더욱 확장될 수 있다.
ADI가 참여하고 있는 생태계는 단순한 부품들의 집합이 아니라, 소비자 행동에 대한 귀중한 인사이트를 제공하는 역동적인 플랫폼이다. 이러한 인사이트는 고객의 변화하는 요구에 유연하게 대응하고 진화함으로써 장기적인 관계를 구축하는 데 기여한다. 또한, 표준화된 반도체 플랫폼과 차량의 지능형 신경 시스템, 그리고 이를 통해 구현되는 민첩성을 활용함으로써 생태계는 새로운 기능과 역량을 더욱 빠르게 시장에 선보이고, 지속가능성을 실현할 수 있다. 


 

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참고문헌
1 Analog Devices internal estimates
2 NIH; Real-time driver monitoring system with facial landmark-based eye closure detection and head pose recognition
3 United Treaty Collection
4 Congress.gov: H.R.3164 – Hot Cars Act of 2021
5 Alliance for Automotive Innovation; FCC Greenlights Major Safety Tech: Alerts Drivers When Kids Left in Hot Cars

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