05 스마트 카

05 스마트 카

2015년 미국 라스베가스에서 열린 소비자 가전 전시회(CES : Consumer Electronic Show)는 '소비자'가 아닌  '자동차'  전시회가 아니냐는 농담이 나올 정도로 자동차에 대한 열기가 뜨거웠습니다. 그간 소비자 가전 전시회의 주인공이 삼성전자, LG전자, 소니, 파나소닉 등의 주요 전자제품 기업이었다면, 올해는 자동차 기업이 주인공이라고 해도 과언이 아닐  정도였습니다. 미국 자동차 업체 포드의 마크 필즈 회장과 독일 메르세데스-벤츠 다임러 AG의 디터 제체 회장은 기조연설을 통해 스마트카의 무한 발전 가능성을 알리기도 했습니다. 스마트카 시장이 스마트폰에 이은 최대 정보기술(IT) 각축장으로  떠오르면서 구글 및 애플, 삼성전자, LG전자 등 모바일 기술력을 축적한 IT업체뿐만 아니라 유수의 자동차 업체들도 자동주행 안정성을 높이는 자동차 인포테인먼트 시스템(IVI) 기술력 확보에 총력을 기울이고 있습니다.

모바일 기술을  차량 내로 본격 연동하는 IT 진영은 모바일 운영체제(OS)를 앞세우고 있습니다. 애플의 카플레이와 구글의 안드로이드 오토가 대표적입니다.

현대차뿐만 아니라 포드, 벤츠 등도 사용자의 스마트폰 OS에 맞춰 애플 카플레이와 구글 안드로이드 오토를  자동 연동하는 차량을 공개했습니다. 더 정교해진 음성 인식 기술을 기반으로 스마트폰 사용 경험을 고스란히 차 안으로  옮겨온 입니다.

말하자면, 스마트폰 연동 차량은 그 자체가 컴퓨터가 됩니다. 자동차 업계는 OS보다 자체 주행성능을 보다  인공지능적으로 향상시키는 자체 기술 개발에 열을 올리고 있습니다. 안전과 편의 측면에서 교통사고로부터 완전히 자유로운  차를 만드는게 핵심입니다.

차량 주변 돌발 상황을 카메라와 각종 센서가 인지해 자동차가 자율적으로 운동 결정을 내리는데,  이것은 구글 무인자동차와 같은 원리입니다. IT 진영과 자동차 업체 간 협업도 활발하게 진행 중입니다. 스마트 워치를 통해  자동차를 원격제어하는 기술이 주류를 이루었습니다. 아우디와 BMW, 현대차는 각각 LG전자와 삼성전자 등 스마트워치로  자동차를 운전자 앞으로 불러오는 기술을 일제히 선보이기도 했습니다. 이번 시간에는 이처럼 신기하면서도 우리 생활과  밀접한 스마트카에 대해 학습해 보도록 하겠습니다.

스마트 카의 동향

1. 스마트 카의 정의

이번 시간에는 또 하나의 사물인터넷 스마트카에 대하여 알아보도록 하겠습니다. 자동차가 인터넷과 연결되면 자동차는  실시간으로 정보를 획득하여 효율적인 에너지를 사용할 수 있습니다.

스마트카는 자동차산업에 대한 정보기술의 도전이라고  말할 수 있습니다. 2014년에 자동차업계의 대표 기업들은 CES, 즉, 국제 소비자 가전 전시회에 참가하는 한편 애플과  같은 기업이 제네바 모터쇼에 참석하는 한 해였습니다. 이 말은 자동차 산업에서 전기 가전 기술의 비중이 증가하고 있으며,  IT기업들이 자동차 산업에 뛰어들고 있다는 것을 의미합니다. 특히 애플은 이 자리에서 차량용 운영체제인 카플레이의  상용화를 선언하기도 하였습니다.  

그렇다면 스마트카란 무엇일까요? 스마트카에 대해 정의를 내려보면, 자동차 브랜드 또는 차세대 전기전자, 정보통신,  지능제어 기술 접목하여 자동차의 내부나 외부 상황을 실시간 인식하는 자동차라고 말할 수 있습니다.

스마트카는 자동차 자체의 성능 향상뿐 아니라, 주변 상황 감지용 센서를 이용한 첨단안전기능과 차량 간(V2V),  차량-인프라 간(V2I)의 정보를 융합한 통합안전기능을 포함하는 개념입니다. 이를 위해 차량 간(V2V) 통신과 차량-인프라  간(V2I) 통신 등 다양한 네트워크 기술이 개발되고 있습니다.

주로 자동차의 안전에 관련된 사항을 다루는 것, 운전자 지원  정보, 인터넷 접속의 서비스가 고려되고 있습니다. 스마트카는 이런 여러 종류의 네트워크에 연결된 것입니다.  그래서 스마트카를 커넥티드 카(Connected Car)라고도 부릅니다.

스마트카의 개념을 종합해보면, 2015년 현재의 스마트카는 카메라, 레이더, 초음파 등 차량용 센서를 기반으로 한 안전  기술에 중점을 둔 첨단의 자동차를 말하며, 여기에 V2X 안전 기술이 더해지게 될 것입니다. 이것은 차량 간, 혹은 차량과  노변 간의 인프라를 연계하여 교통정보를 통합해 줍니다. 즉, 최첨단의 자동차와 네트워크로 연결된 도로가 만나 미래에는 V2X 통합안전기술이 실현될 것이며, 이 모든 개념을 포괄하여 ‘스마트카’라고 볼 수 있습니다.

2. 스마트카의 가치

스마트카나 커넥티드카가 지향하는 가치는 경제적 가치와 사회적 가치로 나누어 살펴볼 수 있습니다. 경제적인 가치로  환경적인 문제, 즉 지속가능성의 문제와 비용절감을 들 수 있는데, 이를 위해서 자동차는 연료를 절감하고  이동수단으로서의 효율성을 증대시키며 안전할 필요가 있습니다. 사회적인 가치로는 효율성, 편의성, 공동체,  취미 오락을 들 수 있는데, 이를 위해서는 교통체증을 해결하고 자동차를 공유할 수 있어야 하며 시간 절약을 필요로  합니다. 자동차는 이런 가치를 충족하기 위하여 사물인터넷에 연결되는 것이라고 할 수 있습니다.

3. 국내외 개발 동향

해외의 개발동향을 살펴보도록 하겠습니다. 미국은 정부 주도로 14개 사업을 수행하고 있는데, 주요 내용에는 인텔리드라이브(IntelliDrive), VSC, CICAS 등이 있습니다. 인텔리드라이브(IntelliDrive)는 차량 간(V2V), 차량-인프라 간(V2I) 무선통신 기술을 개발하는 프로젝트입니다. VSC, 즉 Vehicle Stability Control은 자동차가 커브 길에서 미끄러지는 것을 방지하는 기술입니다. CICAS 즉, Cooperative Intersection Colision Avoidance Systems는 차량 간(V2V) 통신이나 차량-인프라 간(V2I) 통신을 이용하여 교차로 사고를 예방하는 시스템이고 이에 대한 연구 프로젝트이름이기도 합니다. 이런 연구 분야에 대한 정부차원의 지원이 지속되고 있습니다. 또한 WAVE 기반 시제품을 개발 완료하였습니다. WAVE는 Wireless Access inVehicular Environment의 줄인 말로 차량 간(V2V), 차량-인프라 간(V2I) 무선통신 기술의 이름입니다. 이러한 기술들을 통해 텔레매틱스 서비스 센터와 교통정보센터, 차량 등은 긴밀하게 정보를 주고받게 됩니다.

EU는 정부 주도로 60개 사업을 수행하고 있으며, 주요 내용에는 eSafety, CVIS, SAFESPOT 등이 있습니다. eSafety, CVIS, SAFESPOT 모두 차량 간(V2V), 차량-인프라 간(V2I) 무선 통신기술 개발의 유럽 버전으로, 유럽 연합에서 자금을 마련하여 자동차 안전을 향상하는 목적으로 하는 대규모 프로젝트입니다.  CALM 기반의 시제품 개발을 완료하였는데, CALM은 WAVE가 포함된 유럽 연합 버전의 무선 통신 기술입니다. 이 역시 로드 시스템, 차량 시스템, 중앙 관리 시스템과 인터넷이 연결된 형태임을 알 수 있습니다.

일본은 정부 주도로 5개 사업을 수행하고 있으며, 구체적으로는 스마트웨이(Smartway), DSS, ASV-4 등이 있습니다. 또한 DSRC 기반 상용화 단계를 진행중인데, DSRC란 Dedicated Short Range Communications, 단거리 전용 통신을 뜻합니다.  이에 따라 DGPS 등의 센서를 이용하여 도로로부터 제공된 정보에 따라 차량의 실제 제어 성능을 확인하고, 차량의 제어 알고리즘과 실제 차량의 주행성능 및 제어성능을 평가 할 예정입니다. 일본 역시 자기들 방식과 이름으로 무선 통신기술을 이용하여 스마트카를 개발하고 있다는 것을 알 수 있습니다.

국내에서도 스마트카 프로젝트가 진행, 개발 중입니다. 하지만 국내의 각 부처/업체 간의 협력관계 구축, 시스템 통합 부족으로 상호 운영성, 호환성 문제 등이 발생하고 있습니다. 특히, 자동차업체 요구사항이 반영된 관련시스템 개발 및 국산화가 필요한 상황입니다.

국내 스마트카의 기술로는 UTIS, 스마트하이웨이, VMC가 있습니다. UTIS는 도로 교통정보를 제공하여주는 시스템입니다. 경찰청이 주관하는 도심구간 서비스로 무선랜 기술을 적용하고 있습니다. 도로교통정보를 제공해 주는 시스템으로, 수도권 22개 도시에서 상용화 단계를 거치고 있습니다.

스마트 하이웨이는 국토부 주관의 고속도로 서비스입니다. DSRC, WAVE 기술을 적용한 것으로 아직은 기술 개발 단계에 있습니다. VMC는 지식경제부가 주관하는 통신모듈의 연구로 WAVE를 기반으로 한 멀티 홈 기술입니다.

스마트카의 기술

1. OBD 자가 진단

스마트카의 기술오비디(OBD)에 대해 살펴보겠습니다. 자동차에서 이야기하는 오비디(OBD)란 On Board Diagnostic의 약자로 자가진단을 말합니다. 좀 더 정확히는, 자동차 매연 절감에 관련된 장치들이 고장 났는지 아닌지를 검사하여, 고장이 발생한 경우에 운전자에게 경고등을 사용하여 알려주는 시스템을 말합니다. 자동차에서는 많은 유해 가스가 나오고 있는데, 이러한 유해 배출 가스를 줄이기 위해 기술 개발 및 규제 강화의 노력에서 차량 자가 진단이 시작되었습니다.

이러한 차량 자가진단의 영역을 확장하여 GM은 자동차 관련 API를 개방하여 개발자들이 자동차 관련 앱을 만들 수 있게 하였습니다. 자동차의 오비디(OBD)포트를 통하여 차량의 정보를 읽고 쓸 수 있도록 한 것입니다. Ford 자동차는 차량을 운전자나 탑승자의 심박, 혈압 등의 상태를 센싱하는 개념을 제시하기도 합니다.

2. 안전 기술

동차의 안전 기술에 대해 알아보도록 하겠습니다. 자동차 안전 기술에는 전통적 텔레매틱스, ADAS, 통신기술 등이 있습니다.

하나씩 자세히 살펴보면, 텔레매틱스(telematics)는 무선통신과 GPS(Global Positioning system) 기술이 결합되어 자동차에서 위치 정보, 안전 운전, 오락, 금융 서비스, 예약 및 상품 구매 등의 다양한 이동통신 서비스의 제공을 의미합니다. 좀 더 넓은 의미에서 원격진료(Telemedicine) 및 원격검진(Telemetry)을 포함하여 지칭하기도 합니다. eCall은 유럽에서 차량사고 발생 시 112로 자동 연결하는 시스템을 말하는데 무선전화망(2G)을 이용합니다. ADAS는 운전자 지원시스템으로 최근에 많이 도입하는 추세로 레이더, 컴퓨터 비션, 소나 같은 센서 기술을 차량에 적용하여 운전을 지원합니다. 전방추돌경보시스템, 차선 이탈 경보시스템 같은 것이 예입니다. 단거리전용통신은 지능형 교통체계에 이용되며, 현재 유럽과 일본에서는 전자 요금징수 분야에 적용하고 있습니다.

3. 그 밖의 첨단 기술

스마트카에 내장된 첨단전자장치를 살펴보도록 하겠습니다. 이미 자동차는 많은 종류의 센서와 엑추에이터가 연결된 망으로 된 사물이며 다양한 전자기술이 사용되고 있습니다. 과연 어떠한 기술이 사용되고 있는지 살펴볼까요?스마트카에 내장된 첨단전자 장치로는 음성인식 전자정보 시스템, 운전자 정보 시스템, 스마트 에어백, 차세대 디스플레이 장치, 전자식 제동 시스템, 전자식 조향 시스템 등이 있습니다.

다음은 애플의 카플레이와 구글의 자동운전 자동차입니다. 먼저, 애플의 카플레이를 살펴보도록 하겠습니다. 애플은 2014년 3월 스위스 제네바에서 열린 모터쇼에서, 차량에서 아이폰을 쓸 수 있는 카플레이라는 서비스를 발표했습니다. 카플레이는 그동안 애플이 공개해 왔던 자동차 관련 서비스들을 묶은 것으로, 음성인식 서비스인 '시리(Siri)'를 이용해 운전 중에 스마트폰을 조작하는 '아이즈프리(Eyes Free)'와 아이폰 5 및 아이폰 5S의 일부 기능을 차량의 디스플레이로 미러링(Mirroring) 해주는 'iOS 인더카(iOS In The Car)'를 통합하는 이름입니다.  

카플레이가 지원되는 차량은 와이파이, 혹은 라이트닝 케이블을 이용해 아이폰과 연결됩니다. 차량의 디스플레이와 아이폰은 H.264 스트리밍 표준을 이용해 연결되어 터치스크린으로부터 사용자의 입력을 받아들이게 됩니다. 카플레이가 아직까지는 아이폰과 연계되는 기능 위주이지만, 음성인식 기능이 자동차의 기능과 결합될 경우 다양한 방식으로 운전자를 도울 수 있을 것입니다. '에어컨 21도', '와이퍼 2단', '비상등 점멸' 등 운전 중에 손으로 조작해야 하는 것들을 음성으로 제어하는 것이 가능해질 것입니다. 음성인식 기능뿐 아니라, 차량의 선택에 따라 터치스크린을 이용할 수도 있고 조이스틱 같은 노브로 조작하는 등 입력 인터페이스도 다양화했습니다. 국내외 자동차 업계에서는 카플레이를 도입할 계획을 발표하기도 하였습니다.

다음은 구글의 자동운전 자동차에 대해 살펴보겠습니다. 구글은 자동운전 자동차와 관련된 기술을 지난 2009년부터 개발해 왔으며,센서와 레이저, 레이더와 운전 소프트웨어 등 부품과 신기술을 적용하고 있습니다. 이러한 기술로 인해, 2014년 5월 말 공개된 자동차에는 놀랍게도 운전대, 연료통, 액셀과 브레이크 페달이 없습니다.

약 100대의 샘플 자동차를 제작하여 안전성 위주의 테스트를 진행할 예정이며, 시범 운영 후 2017년에 공식적으로 론칭할 예정입니다. 이 그림은 구글의 자동운전 자동차에 탑재되는 360도 측정 가능한 LiDAR 레이저 스캐닝 기술을 보여주는 것입니다. 이 기술은 지도와 자동차의 위치를 바탕으로 주변의 차량이나 교통 신호, 교통 시설물은 물론이고, 도로 가장자리를 지나가는 자전거나 오토바이, 행인, 공사 시설물 등을 인지하게 됩니다. 아직까지 자동운전 자동차의 운행을 법적으로 허용하는 곳은 플로리다, 미시간, 네바다, 캘리포니아 등4개 주에 그치고 있지만, 시간이 지나면서 이를 허용하는 곳은 더욱 늘어날 것으로 전망됩니다. 볼보나 닛산 자동차도 자동운전 자동차의 개발에 대한 계획을 밝히고 있으며, 독일의 자동차 제조업체인 다임러 AG의 경우, 화물 운송용 트럭에 자동운전 기술을 적용할 예정이라고 합니다.

4. 스마트카 M2M 개념도

차량 외부, 차량 내부, M2M 부분에서 기술들이 적용되어 스마트카를 구현할 것입니다. 스마트카는 별도의 섬이 아니라 사물인터넷과 종행으로 연결된 관계를 가집니다. 차량 외부에서는 서비스, 컨텐츠, 소프트웨어 플랫폼 방면의 발전이 기대되며, 차량 내부에서는 휴대용 디바이스와 차량 간(V2V)의 콘텐츠 공유 및 연계, 차량 내 디바이스의 인터넷 접속 등이 이루어집니다.M2M 측면에서는 가정 내 가전제품을 제어하며, 차량 간(V2V) 통신과 인프라 간 통신 기술이 사용됩니다.

스마트카에 사물통신기술이 적용된 개념도를 그림으로 살펴보면 다음과 같습니다. 차량 내의 사물인터넷에서 자동주행 자동차까지 확장하여 생각할 수 있고, 이와 관련한 지능형 도로까지 그 개념을 확장할 수 있습니다.

5. 스마트카 관련 당면 과제

스마트카와 관련된 당면과제를 살펴보겠습니다. 스마트카를 위해서는 다양한 표준들을 통합하는 통신 플랫폼 구축이 필요하고 제도 시스템을 정비하여야 합니다. 무선랜(WLAN), DSRC, WAVE 기술과 CALM 표준의 기술이 그 대상입니다. 미래의 스마트카는 다양한 무선 인터넷이 적용될 수 있습니다. 기존의 와이파이도 이용될 수도 있고 요금 정산이나 자동차 안전을 위하여 개발된 DSRC나 WAVE 같은 기술들이 있습니다. 표준들이 통합되어 가고 있는 추세입니다.

사물인터넷과 스마트카는 기술적으로 문화적으로 독립적인 사건이라기보다는 밀접하게 연결되어 있습니다. 자동차 산업에서도 전기자동차에서 안드로이드 오토까지 광범위한 움직임이 있습니다. 기계 중심에서 전자 중심으로 변화하는 자동차 산업은, 소프트웨어 융합산업으로 전환하고 있는 사물인터넷의 혁신 패턴과 유사합니다. 그 예로 테슬라 모터스가 자사의 전기자동차 관련 기술 특허를 타사에게 공개하는 결정을 하기도 했습니다.

기존 자동차 산업이 ICT기업과 경쟁에서 파괴적인 혁신의 희생자가 될 수도 있습니다. 미디어업계와 가전업계, 패션업계는 소비자 관심이나 소비자의 접근 경로에 대한 경쟁이었지만 자동차산업과 IT산업의 경쟁은 플랫폼이나 생태계에서 출발하는 틀의 변화, 즉 혁신에서 출발한다는 점이 보다 파괴적입니다.

구글이 추진할 수 있는 자동운전 자동차 생태계를 스마트폰 혹은 태블릿 생태계와 비교해보면 화면의 표와 같습니다. 자동운전 자동차 생태계도 장기적으로는 스마트폰(태블릿) 생태계와 큰 틀에서 유사한 성격을 가질 것으로 판단됩니다. 운전을 완전히 컴퓨터에 위임할 수 있는 시점이 되면, 자동차와 사람 간의 관계, 자동차 공간의 성격에 근본적인 변화를 보일 것입니다.

한국산업기술진흥원에 따르면 스마트카란 ‘자동차 기술에 차세대 전기전자, 정보통신, 기능제어 기술을 접목하여 자동차의 내외부 상황을 실시간 인식하여 고안전, 고편의 기능을 제공할 수 있는 인간 친화적 자동차’를 말합니다.

자동차에 불어오는 새로운 스마트카 기술은 기존의 수준을 넘어서고 있습니다. 기존의 전자 제어가 차량 자체의 주행 상황에만 중심이 맞춰져 있었다면, 앞으로는 다른 자동차나 원격 서버와의 무선 통신 및 자체 레이더와 센서로 얻은 다양한 데이터가 반영되며, 주변과 앞으로 진행할 경로의 교통 흐름, 기상과 노면 상태 등을 종합한 보다 영리한 주행이 가능해집니다. 게다가 개인이 갖고 있는 스마트폰이나 태블릿, 웨어러블 기기 등 다양한 스마트디바이스로 차량의 제어 기능 가운데 일부를 이용할 수 있으며, 차 안에 준비된 더 큰 디스플레이 또한 연동시킬 수 있습니다. 이러한 스마트카 기술은 주행 시 뿐만이 아니라, 운전자와 등록한 구성원을 중심으로 한 보안의 강화는 물론이고 사고가 났을 때와 같은 응급 상황에서의 자동 대처 등 다양한 차원에서 적용됩니다.

하지만 스마트카 시대를 바라보는 관점에서 가장 중요한 것은 역시 탑승자의 안전과 이를 둘러싼 법적인 문제가 될 것입니다. 시스템 다운이 되어버리면 해당 차량은 그대로 사고로 이어질 수도 있습니다. 네트워크와 연결된 상태인 것을 이용하여 해킹을 통해 외부에서 차량의 시동을 켜거나 끄는 등 제어를 빼앗아 버리는 것 또한 마찬가지로 큰 위험입니다. 앞으로 스마트카가 대중화되면 이러한 오류가 증폭/확대될 것이라는 점을 생각하면 결코 쉽게 생각할 사안은 아닐 것입니다.