■ 스마트카 시장 동향

① ‌최근 출시되는 대부분의 자동차에는 비전과 레이더 감지 기술을 통해 적응식 정속주행 시스템(adaptive cruise control) 기능과 충돌이 불가피할 경우에 운전자에게 경고를 보내고 안전 시스템을 준비시키는 첨단 주행 보조 시스템(Advanced Driver Assistance Systems, ADAS)이 탑재되기 시작했다.

• ‌ARM 프로세서는 스마트 카메라와 같은 대부분의 컴퓨터 비전 장치에 사용되고 있다.

② 운전자 정보 및 엔터테인먼트

• ‌완벽한 기능을 갖춘 차량용 인포테인먼트(이하, IVI) 디스플레이, 헤드업 디스플레이(Head-Up Display, HUD) 및 증강 현실 기술 시범 운영은 보다 강력한 성능을 가진 GPU 개발을 위한 ARM Bitfrost 로드맵을 선도하고 있다.

• ‌IVI와 자동차 계기판 디스플레이가 통합되고 있으며 안전 관련 정보를 보여줄 것이다.

• ‌스마트폰을 미러링크(MirrorLink), 안드로이드 오토(Android Auto), 그리고 카플레이(CarPlay)와 같은 IVI에 연결하는 신기술이 표준화되고 있다.

③ ‌사각지대와 후방 감시 기능을 제공하는 360° 서라운드 비전(surround vision) 기술을 탑재한 스마트 카메라로 운전자 지원이 확장되고 있다.

▲ ‌A‌DAS 기능을 위해 다양한 센서 기술이 필요하다. 그래프는 ADAS 시장 전망.

■ 스마트카 기술 전망

오늘날 상용화된 자동차를 포함해 기획 단계에 있는 더 많은 자동차 업계에서 이미 텍사스 인스트루먼트(Texas Instruments), 르네사스(Renesas), NXP(Freescale), 자일링스(Xilinx), 엔비디아(nVidia), 퀄컴(Qualcomm) 등과 같은 업체들이 공급하는 다양한 반도체 부품을 채택하고 있다. 

앞서 열거한 업체는 모두 ARM이 개발한 프로세싱 기술을 라이선스한 곳(licensee)이다. ARM 프로세서 코어는 현대 자동차의 인포테인먼트 시스템부터 보조 주행 기능에 이르는 모든 기능들을 위한 핵심적인 동력을 제공한다.

르네사스와 텍사스 인스트루먼트와 같은 업체에서 개발한 ARM 기반 SoC를 통해 차선 이탈 방지나 주차 지원과 같은 다양한 ADAS 기능은 이미 오늘날 자동차에서 실행되고 있다. 향후 ARM 코어를 장착한 반도체는 자동 주행을 위한 기본적인 구성 요소가 될 것이다.

퀄컴이나 엔비디아와 같은 ARM 기반 SoC 공급업체들은 IVI 시스템 개발도 추진하고 있다. 실제로 올해에는 IVI 시스템에 ARM 기술을 탑재한 디지털 계기판, HUD(Head Up Display) 제어 장치 등을 결합한 통합형 차량 운전석 프로토타입이 출시될 것으로 전망된다.

또한, 여러 ARM 시들은 미래의 자동차가 제공할 기능들을 선보였다. 예를 들어, 엔비디아는 최근 열렸던 CES에서 자동 주행 차량용으로 설계된 Drive PX2 플랫폼을 소개했다. 수냉식 슈퍼컴퓨터는 12개의 ARM 프로세서 코어를 제공한다.

이러한 프로세싱 성능은 센서 허브의 모든 데이터를 통합하는데 필수적이다. 최근 자동차에 내장되기 시작한 센서 허브는 자동차에 설치된 모든 기기에서 비디오, 레이더, 라이다(LIDAR) 및 다른 센서 데이터를 불러온다.

또한, 360° 카메라와 같은 기술을 통해 자동차 외부에 보이는 사물에 대한 정보와 상황 데이터(context)를 제공할 것이다.

이와 같은 노력에 힘입어 차량용 인공지능에 대한 투자가 확대될 것으로 기대된다. 무인 자동차 사례에서 이러한 현상이 분명하게 나타나고 있으며, 이러한 기술을 실제로 탑재한 최초의 분야 중 하나가 될 것이다.

스마트카가 직면하고 있는 또 다른 어려움 중 하나는 자동차가 내부적으로 현재 상황을 판단하는 능력을 키우는 부분이다. 세부적으로는 운전자의 상태와 자동 주행 모드로 전환하는 것이 안전한지 여부를 판단하는 능력을 말한다. 이와 같이 중요한 의사 결정을 실시간으로 내리기 위해 운전자의 시선, 머리 위치, 신체 자세 등을 추적하는데 내부 카메라를 사용하게 될 것이다. 무엇보다도 중요한 것은 자동차는 소비자들이 참여하는 모든 활동과 사용하는 모든 기기와 관련해 가장 어려운 요구 사항을 제시한다. 따라서 오늘날 아날로그 엔진과 같이 미래의 디지털 엔진을 위해 강력한 프로세싱 성능이 필수적이게 될 것이다.

▲ 자동차 내 사용되는 다양한 ARM의 Cortex® 프로세서.

■ ARM의 스마트카 사업 전략 및 목표

엄청난 물량의 ARM 프로세서가 자동차 제동 장치와 에어백, 그리고 IVI 시스템에 공급된 것과 같이 광범위한 마이크로컨트롤러와 SoC에서 오랫동안 사용되어 왔다. ARM은 하이브리드 구동 장치를 위한 좋은 선택이 될 수 있다. 지금이 자동차 업계와 ARM이 새로운 설계를 통해 성공을 거둘 수 있는 최적의 시점이다.

최근 디젤 엔진 배출 가스에 대한 우려가 급속히 확산되고 있다. 친환경 엔진을 개발하기 위해선 매우 정교한 수준의 제어 장치가 필요하다. 미래에 기대되는 목표를 충족시키기 위해서 하이브리드 기술 도입은 불가피할 것으로 보인다.

ADAS, IVI, 운전석에 소모되는 비용과 열 제약 조건 내에서 ARM은 탁월한 컴퓨팅 성능을 제공하고 있다. ARM의 big.LITTLE은 핵심 차별화 요소로서 제한적인 전력 및 열 예산 내에서 40% 더 높은 총 성능을 제공한다. Cortex-A와 ARMv8-M을 위한 ARM의 보안 기술인 TrustZone은 전체적인 자동차 보안을 위한 기반을 제공한다. 가장 중요한 안전성 이슈와 관련하여 ARM은 세계 최고 수준이라는 평가를 받았고, ISO 26262를 준수하는 기능적 안전성을 기반으로 에코시스템을 발전시켰다.

연결성(connectivity)도 스마트카 비전을 실현하기 위한 중요한 요소다. 무선 인터넷은 차량 내의 모든 부분에서 지원되며, 커넥티드 카의 3G/4G 모뎀, 비상 호출 시스템(Emergency e-Call system), 그리고 향후 출시 예정인 V2V(Vehicle-to-Vehicle)와 V2H(Vehicle-to-Highway) 기술은 모두 ARM을 통해 실행된다.

5G는 인터넷 접속에 대한 대기시간을 단축하고 책임성(accountablilty)을 강화할 수 있다는 점에서 커넥티드 카의 등장을 앞당기는 핵심 동인으로 간주되고 있다. 실시간은 커넥티드 카에 있어 매우 중요한 요소다. ARM Cortex-R 시리즈 프로세서는 실시간에 필수적인 용도를 위해 설계되었고, 현재 IVI와 ADAS 장치를 비롯해 차량용 SoC에서 널리 사용되고 있다.

정리 : 김진희 기자 (jjang@hellot.net)