자동차 기술 탐구 - SDV란? (4) 통합형 OS의 중요성

중앙집중형 E/E 아키텍처를 동작시키기 위한 통합형 OS 개발 필수

 

SDV로의 변화에서 높은 안정성과 신뢰도 기반 소프트웨어 플랫폼은 중앙집중화된 E/E 아키텍처 도입과 함께 반드시 병행되어야 할 핵심 기술이다. 

 

점진적으로 도메인, 더 나아가 존 E/E 아키텍처 채택이 보편화될 경우 이를 동작시키기 위한 차량용 OS는 자동차 산업에서 새로운 개념의 중요 부품이 되기 때문이다. 

 

일반적으로 PC에서 윈도우, iOS 혹은 리눅스 등의 운영체제가 모든 컴퓨터 부품을 동작하게 하고, 스마트폰에서 안드로이드 혹은 iOS를 통해 다양한 기능을 수행하는 것과 같은 경우이다. 

 

따라서 완성차 제조사들은 SDV 구현을 위해 자체적으로 소프트웨어를 개발하고 내재화하여 표준화하거나, 글로벌 IT 혹은 소프트웨어 전문 업체들과 긴밀한 협업을 통해 소비자들에게 차별화된 서비스를 제공할 수 있는 차량용 운영체제를 구축하여야 한다. 

 

스마트폰 전환기에 IT 기업의 OS 전략과 결과를 학습한 완성차 업체들은 통합형 OS의 개발을 통해 생태계를 구축하는 것이 다가올 SDV 시대에 중요한 이슈임을 인식하고 있다. 

 

최근 소프트웨어 경쟁력의 중요성을 인식한 완성차 업체들의 OS 개발 경쟁이 본격화되고 있는 이유이다. 또한 자동차 시스템 사이버 공격은 인명 피해로 이어질 수 있기 때문에 해킹과 정보 유출 방지 등을 위한 사이버 보안의 중요성도 증가하고 있다.

 

 

 

 

차량용 OS는 다양한 환경에서 여러 기능의 멀티 태스킹을 요구

 

차량용 OS와 스마트폰 OS는 각종 하드웨어를 제어하고 응용 소프트웨어를 위한 기반 환경을 제공한다는 점을 동일하다. 그러나 차량용 OS는 다양한 환경에서 여러 기능의 멀티 태스킹이 이루어져야 한다는 점에서 차이가 있다. 

 

차량 한대에서 EV/파워트레인, 바디/섀시, ADAS 및 자율주행, 인포테인먼트, 커넥티비티 등 다양한 기능을 동시에 수행해야 하고, 각각의 기능별로 요구되는 안정성과 응답속도 등의 조건도 상이하다. 

 

이를 위해서는 여러 개의 OS를 하나의 AP에서 서로 독립적으로 동작할 수 있게 하는 기술이 필요하다. 대부분의 완성차 제조사들은 안전부품과 편의부품의 특성을 모두 만족시키고 하드웨어 리소스를 최적화해 높은 안정성과 신뢰성을 확보하기 위한 방법으로 하이퍼바이저 기반 가상화 기술을 적용한다.

 

 

 

 

여러 개의 OS 를 하나의 AP 에서 독립적으로 동작시키기 위한 하이퍼바이저

 

하이퍼바이저는 가상머신(VM)을 생성하고 실행하는 프로세스이다. 하이퍼바이저는 AP, 메모리, 스토리지, 네크워크 등의 단일 리소스를 가상으로 분리하고 공유하여 여러 개의 OS 를 기반으로 어플리케이션 동작을 가능하게 한다.

 

하이퍼바이저에는 두 가지 유형이 있다. 네이티브 또는 베어메탈 하이퍼바이저라고도 불리는 유형 1 하이퍼바이저는 호스트의 하드웨어에서 직접 구동되어 게스트 OS 를 관리한다. 

 

 

호스트 OS 대신 가상머신 리소스는 하이퍼바이저에 의해 하드웨어에 직접 예약된다. 유형1 하이퍼바이저는 주로 엔터프라이즈 데이터센터와 서버 기반 환경에서 사용된다. 호스트 하이퍼바이저라고도 불리는 유형 2 하이퍼바이저는 기존의 운영체제에서 소프트웨어 레이어 또는 애플리케이션으로서 구동된다. 

 

호스트 OS 에서 게스트 OS 를 추상화하는 방식으로 작동되며, 가상머신 리소스는 호스트 운영 체제에 따라 예약된 후 하드웨어에 대해 실행된다. 유형 2 하이퍼바이저는 개인용 컴퓨터에서 여러 개의 OS 를 구동하려는 개인 사용자에게 적합하다.

 

 

 

 

 

완성차 업체들은 높은 안정성, 신뢰성의 QNX, 높은 확장성의 리눅스 등을 기반으로 통합 OS 개발 중

 

차량용 OS는 빠른 응답속도와 하드웨어에 리소스 부담을 낮춰 최적화된 가상화를 위해 주로 유형 1 하이퍼바이저 기술을 적용하고 부품 영역에 따라 게스트 운영체제 기반에서 각각의 기능을 동작하게 한다. 

 

 

하이퍼바이저로 분리되어 있는 소프트웨어라도 통합시스템이기 때문에 다양한 기기간에 필요한 정보는 빠르게 공유되어야 한다. 

 

대표적인 하이퍼바이저 관련 기업으로는 VMware, Microsoft, Citrix, Redhat 등이 있다. 또한 차량용 게스트 OS로는 QNX, 리눅스 기반 시스템 등이 있으며 인포테인먼트 영역에 특화된 OS로는 Google의 안드로이드 오토모티브가 있다. 

 

 

QNX는 마이크로 커널 기반 RTOS로서 가볍고 빠른 반응성을 가지고 있어 높은 안정성과 신뢰성을 확보할 수 있다. 리눅스는 오픈 소스의 장점을 살려 자동차 제조업체와 부품 공급업체가 동일한 코드 기반을 사용할 수 있어 제품 개발 기간을 단축시키고, IT 기기에서 지원하는 기능 등을 인포테인먼트 시스템으로 쉽게 확장시킬 수 있다. 

 

이에 따라 완성차 제조사들은 안전부품 영역에는 임베디드 시스템에서의 신뢰성과 안정성이 높은 QNX를, 편의부품 영역에는 차량 인포테인먼트 시스템에서 검증되고 다양한 기능 확장이 가능한 리눅스를 기반으로 적용한다.

 

 

 

 

 

인포테인먼트 OS 시장에서 주목되는 오픈 플랫폼인 안드로이드 오토모티브

 

최근 차량용 인포테인먼트 OS 시장은 QNX와 리눅스 기반 완성차 업체들의 자체 OS 개발 전략과 Google의 인포테인먼트용 OS인 안드로이드 오토모티브 활용 전략으로 구분된다. 

 

대표적으로 Tesla, 현대차, Volkswagen, Toyota, Daimler 등은 자체 통합 OS를 개발해 인포테인먼트를 구현하는 반면, Honda, Ford, Stellantis, GM, Renault-Nissan-Mitsubishi 얼라이언스, Volvo 등은 많은 완성차 제조사들이 안드로이드 오토모티브를 채택 중이거나 채택할 계획이다. 

주요 OS의 계층과 역사

 

 

모바일 시장이 Apple의 iOS를 제외하면 대부분 오픈 플랫폼인 안드로이드 OS 생태계를 구축하고 있다는 점을 돌이켜볼 필요가 있다.

 

삼성전자도 2009년에 Qualcomm의 스냅드래곤 AP 경쟁 제품이라 할 수 있는 엑시노스를 출시했고, 2013년에는 안드로이드와 iOS의 대항마로 자체 OS인 타이젠(Tizen)을 선보였지만 막대한 투자에도 불구하고 결국 차별화 요인 부재와 컨텐츠의 부족으로 제대로 된 생태계를 구축하지 못하고 도태된 사례가 있기 때문이다.

 

반면 안드로이드 오토모티브와 같은 오픈 플랫폼을 채택할 경우 안드로이드의 앱 생태계, AI 기술 등을 활용할 수 있고 안드로이드에 익숙한 소비자의 사용자 경험을 자동차로 확장이 가능하다는 장점이 있다.

 

그러나 SDV의 핵심 역량 중 일부를 외부에 의존해야 한다는 단점도 존재한다. 차량용 인포테인먼트 OS 시장도 결국 Google이 지배해나갈지, 모바일과는 또 다른 생태계를 구축해 나갈지 눈여겨볼 필요가 있다.

 

 

 

출처: 하이투자증권, Electronics, BDRSuite

 

뜨리스땅

 

 

 

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