자동차 기술 탐구 - SDV란? (1) SDV의 정의 및 의미

스마트카의 핵심은 연결성, 자율주행 그리고 이를 구현하기 위한 전동화

 

스마트카는 사람과 사물의 이동성을 제공하는 이동수단이라는 전통적인 본질에 IT기술을 융합시켜 각종 편의 기능과 안전기능을 탑재한 인간 중심의 미래형 자동차라고 정의할 수 있다. 자동차가 점점 똑똑해진다는 뜻이다. 

 

차량 내 정보를 통합 관리하고, 운전자가 차 안에서 오락, 정보 등 다양한 컨텐츠를 즐길 수 있게 한다. C.A.S.E(Connectivity, Autonomous, Shared & Service, Electrification)로 대변되는 미래 자동차의 요소 중 Connectivity(연결성), Autonomous(자율주행)가 실현되어야 한다는 의미이다. 

 

 

또한 이를 한대의 자동차에 동시에 구현하기 위해서는 전력 공급이 필요이기 때문에 배터리 기반의 Electrification(전동화)이 요구된다. 스마트카의 전제는 연결성과 자율주행이며, 연결성과 자율주행의 전제는 파워트레인의 전동화라고 할 수 있다. 따라서 스마트카의 핵심 기술은 첫째, 전동화, 둘째, 커넥티드카 서비스를 위한 OTA 기반 SDV(Software defined vehicle), 셋째, 완전자율주행이라 할 수 있다.

 

 

 

 

스마트카 시대 변화에 적극적으로 대응하는 완성차 업체만이 살아남을 것

 

향후 자동차 산업이 단순히 전동화 수준에 그치지 않고 궁극적으로 스마트카 시대의 변화에 적극적으로 대응하는 완성차 업체가 살아남을 것이며, 변화에 뒤쳐질 경우 도태될 가능성이 높다.

 

지금의 전기차 시장은 피처폰과 스마트폰 초기 시장과 같이 다양한 주체들이 참전 중이다. Tesla 정도를 제외한다면 출시된 대부분의 전기차들은 과거 내연기관차와 비교할 때 구동에너지원만 화석연료에서 전기에너지로 바뀌었을 뿐 OTA(Over the air)로 소프트웨어를 업데이트하는 것이 불가능해 차량 구입 후 성능이나 기능을 향상시킬 방법이 없고, 정기 점검과 정비를 통해 노후화를 늦추는 정도이다.

 

사람들이 직접 운전하는 이동 수단이라는 본질적인 역할이 변하지 않았다. 그 자체로는 피쳐폰과 다를 바 없는 것이다. 내연기관차량 대비 소비자에 대한 효용도 크지 않다고 본다. 전기차는 동급 내연기관차 대비 고가임에도 불구하고 상대적으로 항속거리가 짧고, 충전 인프라도 적으며 충전에 소요되는 시간도 길다.

 

소비자들이 Tesla에 열광하는 이유는 디자인이 멋있는 전기차라기보다는 OTA소프트웨어 업데이트를 통해 차량 기능을 개선시킬 수 있고, 선구적인 자율주행차라는 미래지향적인 이미지 때문일 것이다.

 

 

 

 

과거 피처폰에서 스마트폰으로의 변화 과정에서 수많은 업체들이 혁신에 뒤쳐져 도태

 

우리는 과거 휴대폰의 진화 과정에서 혁신에 직면한 개별 업체들의 희비가 급격하게 갈릴 수 있음을 경험한 바 있다. 바로 피처폰에서 스마트폰으로의 변혁이다. 2010년 이전 피처폰 시대에는 Motorola, Nokia, 삼성전자, LG전자, 팬택, Rim 등 수많은 업체들이 존재했지만, 2007년 Apple의 아이폰 출시 이후 스마트폰 시대에 접어들면서 변화를 읽지 못하고 혁신에 뒤쳐진 업체들은 빠르게 몰락했다. 

 

그 결과로 현재 프리미엄 스마트폰 시장은 자체 설계한 AP칩과 독자적 운영체제인 iOS를 사용하는 Apple과 오픈 플랫폼인 Google 안드로이드 OS 기반의 삼성전자가 확고한 위치를 다졌고, 중저가 시장은 중국 업체들이 차지했다.

 

 

 

스마트카 구현을 위해서는 E-T-L 프로세스를 구축해야 하며, 이를 위한 기반 기술 필요

 

향후 스마트카가 현실화되기 위해서는 차량에서 수집된 방대한 데이터를 축적해 데이터센터 학습 후 차량에 업데이트 하기 위한 E(추출)-T(변환)-L(로드) 프로세스를 구축해야 한다. 

 

 

전장시스템의 고도화로 사람의 눈을 담당하는 카메라, 라이다, 레이더 등 다양한 센서들과 뇌를 담당하는 AI 칩 기반 엣지 컴퓨터가 실시간으로 주변에 위치한 다른 차량 및 보행자를 ‘인지’하고, 사고가 날 수 있는 상황에서 급정거를 하거나, 핸들을 돌리는 등의 ‘판단’을 해야 한다. 

 

그리고 이를 바탕으로 조향 제어(Steering), 스피드&엑셀레이션(가감속 제어)에 명령을 내려 차량을 제어한다. 또한 ‘인지’를 통해 수집된 정보들은 사전에 정해진 로직에 따라 선별하여 데이터센터로 전송한다. 데이터센터에서는 맵을 구축하거나, 운전 중에 마주하는 다양한 상황에 자율주행차량이 어떤 의사결정을 내리는 것이 안전성, 효율성을 높이는지를 학습한다. 

 

이후 차량은 OTA를 통해 학습내용을 차량의 엣지 컴퓨터로 지속적으로 업데이트시켜야 한다.

 

 

 

 

 

Inside Car 영역에서는 OTA 기반 SDV 구현이 핵심 요소

 

스마트카를 구현하기 위한 핵심 기술 중 인사이드 카 영역(In-vehicle 시스템)이 SDV이다.

 

SDV는 소프트웨어 기반으로 작동하는 차량이기 때문에 소프트웨어에 따라 하드웨어 성능에 직접 영향을 미칠 수 있다. 소비자들에게 맞춤형 업데이트와 서비스 등을 제공할 수 있으며, 자율주행의 안정성과 비용 효율성을 보장하기 위해서 장치를 구동시키는 운영체제 및 어플리케이션들의 신규 기능 적용뿐만 아니라 성능 개선, 오류 수정, 보안 패치 등의 소프트웨어 업데이트가 빠르고 지속적으로 이루어져야 한다.

 

또한 차량에서 수집된 방대한 데이터를 축적해 데이터센터 학습 후 차량에 업데이트하여 자율주행 성능을 개선시켜나갈 수 있을 것이다. Tesla가 기존 자동차 산업을 모빌리티 산업으로 혁신했다는 것은 단순히 전기차 또는 자율주행의 가능성을 보여준 것뿐만이 아니다. 자동차가 스마트폰처럼 소프트웨어 기반 위에서 작동하면서 항상 새로운 기능으로 업데이트 되면서 지속적으로 발전하는 체계로 진화시켰다는 것이다.

 

자동차 회사가 한 번의 판매 이후로 소비자와의 연결고리가 끊기는 비해 Tesla는 소프트웨어 업데이트를 통해 인포테인먼트, 구동계, 차량 바디 등의 기능을 보완하고, 카메라를 통해 확보된 도로 및 사물정보가 업그레이드되어 자율주행 성능을 개선하는 등 자동차와 사용자간에 지속적인 연결이 이루어지는 것이 대표적인 사례이다.

 

 

 

 

 

전통 완성차 업체들은 2024~2025년 기점으로 SDV 전환 계획 발표

 

대부분의 전통 완성차 OEM들은 2024~2025년을 기점으로 무선 업데이트가 가능한 SDV로의 전환 목표를 제시하고 있다. 

 

기존 완성차 제조사들은 내연기관차량에서 전기차 기반 스마트카로의 혁신을 강요 받고 있으며, OTA 업그레이드가 가능한 통합제어 플랫폼과 소프트웨어, 서비스 제공을 위한 생태계 구축, 빅데이터를 활용한 차량 관련 신규 서비스 개발, 완전자율주행 등이 중요한 과제로 부각되고 있다. 

 

스마트 모빌리티 시대를 열기 위한 SDV로의 전환 과정에서 ① 중앙집중형 통합제어 플랫폼의 변화, ② 소프트웨어의 중요성, ③ P/Q/C 관점에서 바라본 자동차 산업 영향, ④ 스크린화(Screenification)에 따른 디지털 콕핏, 디스플레이 산업 수혜 가능성 등이 중요하다.

 

 

 

 

 

SDV가 되기 위해서는 차량의 기능을 추가하고, 수정하며, 제거하도록 하는 서비스 지향성 수반

 

SDV는 사전적 의미로 소프트웨어로 정의되는 자동차이다. 완성차 제조사 입장에서 하드웨어 또는 물리적으로 규정하는 것이 아닌 고객에게 인도한 이후에도 고객 중심적 서비스를 정의하도록 차량 시스템을 변화시키겠다는 의미이다.

 

 

쉽게 표현하면 소프트웨어로 하드웨어를 제어하고 관리하는 자동차를 뜻한다. SDV가 되기 위해서는 단순히 방대한 소프트웨어를 사용한다는 것을 넘어 차량의 기능을 동적으로 추가하고, 수정하며, 제거하도록 하는 서비스 지향성이 수반되어야 한다. 

 

SDV는 파워트레인, 섀시, 인포테인먼트, 안전, 텔레매틱스 등 차량의 주요 구성 요소와 기능이 소프트웨어를 통해 설계되고 관리되기 때문에 필요에 따라 쉽게 업그레이드하거나 수정 또는 재구성할 수 있다. 소프트웨어가 자동차의 주행 성능은 물론 편의 기능, 안전 기능, 차량의 감성 품질 및 브랜드의 아이덴티티까지 규정할 수 있게 된다.

 

 SDV는 크게 ① OTA 업데이트와 통합 ECU(Electronic control unit), 차량용 소프트웨어 및 클라우드 등으로 구성되는 E/E(Electric/Electronic) 아키텍처, ② 모빌리티 및 커넥티비티 서비스를 통합하고 써드 파티 사업자까지 고려한 서비스 플랫폼 등으로 구성된다.

 

 

 

 

SDV 변화가 불러일으킬 4가지 혁신 ① 높은 확장성, ② 비용 절감, ③ 성능 향상, ④ 안정성 향상

 

SDV의 주요 장점은 크게 네 가지로 다음과 같이 요약할 수 있다. 

 

첫째, 높은 유연성과 확장성이다. 소프트웨어 중심 E/E(전기전자) 아키텍처를 통해 OTA 소프트웨어 업데이트로 차량의 시스템과 기능을 쉽게 수정하거나 필요에 따라 새로운 서비스 적용과 고객 선호도에 맞는 맞춤화가 가능해진다. 

 

둘째, 높은 비용 효율성이다. 완성차 제조사들은 SDV를 구현하기 위해 차량의 복잡한 하드웨어 구성요소를 통합하면서 부품이 간소화되고 최적화된다. 또한 통합 ECU의 공용화와 하드웨어의 범용화, 소프트웨어 내재화로 차량 개발비 및 생산비 절감이 가능하다. 업계에서는 플랫폼을 공용화하면 차급과 관계없이 부품을 공유할 수 있어 차량 개발 효율성을 높이고, 양산 과정에 걸리는 시간을 크게 줄일 수 있어 제조원가를 약 20% 이상 절감할 수 있다고 알려져 있다. 소비자 입장에서는 OTA를 통해 차량의 기능과 성능을 업그레이드 할 수 있기 때문에 소비자들이 직접 서비스센터를 방문할 필요가 없어 기존 차량에 비해 유지관리 비용이 낮아질 수 있다. 

 

셋째, 성능이 향상된다. 소프트웨어 기반 전기전자 아키텍처를 통해 차량 시스템을 실시간으로 모니터링하고 제어할 수 있어 성능(주행 성능, 편의 기능, 안전 기능, 배터리 품질 등)과 신뢰성이 높아진다. 

 

넷째, 운전 안전성 향상이다. ADAS(Advanced Driver Assistance System), 자율주행과 같은 소프트웨어 기반 안전 기능을 차량에 쉽게 통합하고 성능을 개선시켜 운전자의 주행 안전성을 높일 수 있다.

 

 

 

 

출처: 하이투자증권

 

뜨리스땅

 

 

 

 

 

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