Software Defined Vehicle

전기 및 전자 기술의 도입

1. 최초의 전기 헤드램프 (1898)
   • Columbia Electric Car(전기차)
   • 전기 기술의 도입
2. 최초의 자동차 라디오 (1930)
   • Motorola 차량용 오디오
   • 전자 기술의 도입
3. 최초의 Trip Computer (1979)
   • 남은 거리 등을 나타내는 계기판

디지털 및 제어 시스템의 발전

1. 최초의 디지털 엔진제어 시스템 (1980)
   • 엔진제어: 흡입, 압축, 폭발, 배기
   • 연비/환경 규제 준수 목적의 시스템
   • 차량 컴퓨터 중 가장 오랜 역사를 가지고 있다.
   • 최고 난이도의 소프트웨어 기술을 가지고 있다.
   • 2015년에 와서야 국산화에 성공하였다.
   • 자동차에서 엔진을 제어하는 컴퓨터는 Electronic Control Unit이라고 한다.
2. 보쉬의 CAN 발표 (1986)
   • Controller Area Network
   • CAN 통신은 차량 내에서 호스트 컴퓨터 없이 마이크로 컨트롤러나 장치들이 서로 통신하기 위해 설계된 표준 통신 규격이다.
     • In-Vehicle Network의 표준
   • 1983년 개발에 착수한 뒤 1986년 국제자동차기술자협회에 발표되었다.
   • 1992년 Mercedes-Benz에 최초 양산 적용되었다.
3. 전자 제어 기반의 안전 기능 발전
   • ABS: 브레이크 잠김 방지 시스템(Anti-lock Braking System)
     • 브레이크의 잠김 현상을 방지하고 탑승자의 안전을 보장해 주는 시스템
     • 브레이크 횡방향 제어
   • TCS: 가속 상황용 ABS(Traction Control System)
     • 차량 바퀴의 정지 마찰력의 손실을 방지하기 위해 설계되었다.
     • 스로틀 입력과 엔진 돌림힘이 도로 표면 상태와 일치하지 않을 때 TCS가 활성화된다.
     • 미끄러운 상황에서 동력을 줄여 안정성을 확보하는 것
   • ESC (1990): ABS, TCS 등 모든 전자장비의 유기적인 총 집약기술(Electronic Stability Control)
     • 브레이크와 엔진출력 등을 운전자가 의도한 만큼 제어할 수 있도록 스스로 개입해 사고를 미연에 방지하는 기술

자율주행 및 첨단 운전자 보조 시스템

1. Mobilieye 창업 (1999)
   • 이스라엘의 스타트업
   • 최초로 전방 카메라로 상황을 판단하는 기술 개발
   • 제품: EyeQ Vision Processor
2. ADAS 시스템 발전 (2000)
   • ADAS: 첨단 운전자 보조 시스템
   • 카메라, 라이다 등 환경 센서가 발전함에 따라 운전자 보조 시스템이 발전하고 있다.
   • Euro NCAP: 차량 구매자와, 그 구성원, 또는 기업들이 각 차종을 쉽게 비교하고, 자신의 요구사항에 맞게 가장 안전한 선택을 할 수 있도록 구축된 평가 시스템
     • Euro NCAP의 안전보조 성능 평가 항목으로 Safety Assist가 있다.
     • Safety Assist 평가: 탑승자 상태 감시, 속도 보조 시스템, 차선 보조 기능, 자율 비상 브레이크 시스템에 관한 평가
3. DARPA 그랜드 챌린지 (2004~2007)
   • 미 국방성 주도의 자율주행 대회로, 본격적인 자율주행 기술 연구의 출발점이었다.
   • 초기에 240km 사막 코스의 경우 완주 차량이 없다.
   • 국내에서도 2010년 자율주행 대회가 시작되었다.
4. Google 자율주행 자동차 공개 (2010)
   • 2005 그랜드 챌린지 우승팀 Stanley 기반의 자동차
   • 일반 대중에 자율주행 기술을 각인시키는 기회가 되었다.
   • 기존 자동차 업계의 투자 가속화를 불러왔다.
   • 2016년 웨이모로 분사되어 기업 가치는 증가하고 있다.

소프트웨어 표준 및 안전 규제

1. AUTOSAR 표준 발표 (2005)
   • BMW, 보쉬, 컨티, 다임러크라이슬러, 폭스바겐이 함께 2002년 시작한 작업으로 자동차 OS의 전세계 표준이다.
   • 2005년에 첫번째 표준 Classic Platform Release 1.0이 발표되었다.
   • 2016년 Classic Platform 4.3.0으로 표준이 거의 완성되었다.
2. ISO 26262 표준 발표 (2011)
   • 최신 기술로 인한 오작동을 감지할 수 없는 경우는 제조물책임법 면책 사유가 된다.
     • 제조업체가 가장 진보된 기술을 적용했음에도 발생한 예기치 못한 오작동에 대해서는 제조업체가 과실이 없는 것으로 간주되어 책임을 지지 않을 수 있다.
     • 기술의 한계로 인해 발생하는 오류에 대해 제조업체가 모든 책임을 질 수 없다는 것을 법적으로 보호해 준다.
   • 2011년 11월 11일 1판이 발표되어 3.5톤 이하 양산 승용차에 적용되었다.
   • 2018년에 2판으로 개정되어 트럭, 버스 등으로 확대되었고 반도체에 대한 내용이 추가되었다.
   • V-Cycle 프로세스 기반으로 구성되어 있다.
3. ISO/PAS 21448:2019 SORIF 발표 (2019)
   • SOTIF: 의도된 기능의 안전(Safety of the Intended Functionality)
   • ISO 26262는 시스템 오동작과 관련된 표준으로, 시스템에 문제가 발생했을 때에도 안전을 유지하는 것을 목적으로 한다.
     • 오작동 방지와 오작동 시의 안전을 중요시 한다.
     • Fail-safe 시스템: 시스템이 고장나면 안전하게 정지하거나 위험을 최소화하는 방식
     • 전통적인 제어 시스템에 많이 사용된다.
   • SOTIF는 정상적인 상황에서의 한계에 대한 안전 문제를 다루는 표준으로, 시스템이 고장나지 않았더라도, 정상적인 상황에서 시스템의 설계나 기능의 한계로 인해 발생할 수 있는 안전 문제에 초점을 맞춘다.
     • 카메라가 인식하지 못하는 상황(폭설)에서 발생하는 안전성 문제를 다룬다.
     • Fail-Operational 시스템: 시스템이 고장나더라도 일부 기능은 계속 작동하며 안전을 유지하는 방식
     • 주로 ADAS나 자율주행 시스템에 적용된다.

자율주행 기술과 인공지능

1. 테슬라 Autopilot (2015)

   • 레벨2 자율주행(종횡제어 가능)
   • 본질은 운전자 보조 기능
   • 초기 버전은 Mobileye EyeQ3 기반의 컴퓨터였으나 Nvidia GPU 기반의 HW로 전환되었다.
     • 기능적인 차이는 없다.
     • 소프트웨어는 자체적으로 개발하고 있어 소프트웨어 업데이트로 기능을 제공하고 있다. (최초의 over the air 업데이트 제공)
   • 2016년 Joshua Brown의 사망사고가 발생하였다.

2. 인공지능 자율주행 HW 플랫폼 (2016)

   • 테슬라에 자율주행 HW 플랫폼이 탑재되어 있다.
   • 자율주행 인공지능 컴퓨터인 Nvidia Drive PX2가 발표되었다.
   • 인간이 개발한 세부 알고리즘 대신 데이터로부터 스스로 학습되는 컴퓨터이다.
   • GPU 컴퓨팅으로 기반으로 한다.

3. 인공지능 자율주행 SW 플랫폼 (2017)

   • 기존 AUTOSAR 플랫폼으로는 Connected, ADAS, 자율주행 대응이 불가능하다.
   • 2017년 AUTOSAR Adaptive Platform이 발표되었다.
     • 여전히 양산은 안 되고 있다.
     • Classic Platform과 무관한다.

   Classic Platform	Adaptive Platform
   C 언어	C++
   Real Time OS 기반	POSIX(리눅스 같은 OS) 기반

4. Tesla Full Self Driving Computer (2020)

   • Tesla 자체 개발 컴퓨터로 현재 양산 중이다.

보안 및 규제

1. Cyber Security 표준과 규제 발표 (2020)
   • ISO/SAE 21434 표준
     • 자동차의 사이버 보안 관리에 대한 국제 표준
     • 차량 전자 시스템과 관련된 사이버 보안 요구 사항을 정의하고, 차량 전반에 걸쳐 사이버 보안을 보장하기 위한 체계적인 접근을 제시한다.
   • UNECE WP.29 규제
     • 표준과 달리 규제는 지키지 않으면 양산이 불가능하다.
     • 자동차 사이버 보안과 소프트웨어 업데이트 관리에 대한 구체적인 법적 요구 사항
     • WP.29는 국제적으로 자동차 안전과 환경 기준을 조화시키기 위해 마련되었다.
     • R155 (CSMS): Cyber Security Management System을 의미하며, 차량 제조업체가 사이버 보안 관리 시스템을 갖추고 운영해야 한다는 규정이다.
     • R156 (SUMS): Software Update Management System을 의미하며, 차량의 소프트웨어 업데이트에 대한 관리 규정을 명시한다.

Software Defined Vehicle

• Software Defined Vehicle (2023)
  

  • 안전성, 에너지 효율성, 승차감 모두 소프트웨어와 연관되어 있다.
  • 2023년 자동차 산업에서 가장 중요한 키워드

• 자동차의 SDV로의 발전

  1. 순수 기계
  2. 전기의 이용
  3. 전자 부품 도입
  4. 제어 컴퓨터의 사용
     • 연비, 환경 규제 대응
     • 안전 기능 강화 (ESC)
     • 편의 기능 강화
  5. 소프트웨어 발전
     • ISO 26262로 안전성 강화
  6. 인지 센서의 발전
     • ADAS 개발
     • SOTIF로 안전성 강화
     • ISO/SAE 21434로 보안성 강화
  7. 인공지능
     • Intelligence Platform 도입
  8. SDV