자율주행과 전동화, 커넥티비티 등 자동차 산업의 새로운 패러다임 속에서 전통적인 자동차 제조사들과 부품사들은 이에 대응하기 위한 기술개발을 위해 노력 중이다. 과거와 달리 차량이 처리해야 할 데이터의 양이 비약적으로 증가하면서 차량의 데이터 처리 능력이 중요한 화두가 되고 있다. 앞으로의 자동차들은 지금보다 더 강력한 전자제어장치 네트워크를 차량 내부에 탑재하고, 네트워크에 연결되어 수 기가바이트에 달하는 데이터를 내부적으로 처리할 뿐만 아니라 서버와 접속해 더 빠른 데이터 처리 능력을 보일 것으로 예상된다. 근 미래의 자동차는 점차 모바일 컴퓨터 센터로 변화하게 될 것이다. 

대표적인 자동차 부품/전장 기업인 콘티넨탈은 ‘2020 콘티넨탈 HPC 미디어 웨비나’를 통해 차량에 요구되는 고성능 컴퓨터에 대한 최신 정보를 전달했다. 온라인을 통해 진행된 이번 웨비나를 통해 콘티넨탈이 추구하고 있는 고성능 컴퓨팅 기술의 방향성을 살펴본다. (편집자 주)

네트워크에 접속해 차량에서 정보를 검색하거나, 차량의 다양한 기능을 원격으로 제어하고, 차량에서 내리지 않고 결제하는 서비스와 같이 자동차는 이제 더 이상 ‘단순한 주행 기계’에서 벗어나 ‘바퀴 달린 스마트폰’처럼 발전하고 있다.

이에 따라 자동차를 위한 신규 아키텍처의 필요성이 점차 커지고 있는 상황이다. 자율주행 및 연결성(connectivity)을 통해 복잡성이 끊임없이 증가함으로써 향상된 성능과 의미를 지닌 새로운 차량 아키텍처에 대한 요구가 발생하고 있다.

또한, 차량용 HMI 경험 확대에 대한 소비자 기대가 커지면서, 과거의 전통적인 사용자 경험보다 다양한 HMI 콘텐츠가 통합된 차량 내부 환경이 요구되고 있다. 이와 함께, 오늘날의 자동차는 다수의 기능을 위해 1억 행 이상의 소프트웨어 코드가 필요 하지만, 미래에 요구되는 소프트웨어의 양은 열 배 이상 증가하는 만큼 자동차를 위한 고성능 컴퓨팅 기술이 더욱 필요해 지고 있다. 

현재 자동차에 탑재되고 있는 데이터 처리를 위한 하드웨어는 소프트웨어가 탑재된 다수의 ECU, 복잡한 와이어링 하니스 설정, 확장성 및 표준화 부재 등 미래의 모빌리티 개념을 실현하기에는 역부족이다. 이러한 문제점에 대응하여 새로운 차량용 인프라가 개발되고 있으며, HPC (High-Performance Computer : 고성능 컴퓨터)는 데이터 처리를 위한 차량용 아키텍처의 초석이 되고 있다. 

자동차에는 소수의 데이터 노드에 대다수 컴퓨팅 성능이 집중돼 있다. 이를 위해 콘티넨탈은 HPC라고 칭하는 차량용 서버 콘셉트를 개발하여 생산을 시작했다. 콘티넨탈은 현재 HPC 콘셉트를 다음 세 가지 응용 영역에 맞춰 구조화하고 있다. 

› 바디 HPC(Body HPC): OTA, 사이버 보안, 통신 등과 같은 특수 범위의 기능들을 수행하려면, IT 영역과의 연결은 필수이다. 또한 차체 영역에서 다양한 개발 파트너사들의 소프트웨어 조율은 필수적이다.

› 콕핏 HPC(Cockpit HPC): 각 서버는 사용자 경험(UX), 인포테인먼트, 클러스터, 증강현실, 실내 공간 모니터링 등 운전자와의 상호작용을 보장한다.

› 자율주행을 위한 HPC의 AD(Automated Driving) 버전 

    

바디 HPC(Body HPC)는 서비스 지향적인 차량 시스템 아키텍처의 핵심요소 중 하나이다. 이를 통해 고성능 컴퓨팅 플랫폼이 제공됨으로써 새로운 모빌리티 콘셉트와 향상된 실소비자 경험이 실현되며, 차량의 생명 주기에 걸쳐 업데이트 및 업그레이드가 가능하고, 최첨단 보안 기능을 제공한다. 아울러 바디 HPC는 종합적인 진단이 가능하다는 점에서 서드파티 소프트웨어 및 서비스 통합을 위한 플랫폼 역할을 수행할 수 있다. 

주요 장점과 특징은 다음과 같다. 

› 고성능 컴퓨팅 장치

› 펌웨어 무선 업데이트 마스터

› 차량의 사이버 보안 

› 원격 진단 마스터

› 라우팅(스위칭 포함) 기기

› 유연한 서드파티 소프트웨어 통합

HPC 는 ▲일렉트로비트(Elektrobit)가 오토사 어댑티브(AUTOSAR Adaptive)를 기반으로 개발한 기본 소프트웨어를 이용해 하드웨어-소프트웨어 간의 일관된 분리 ▲가상화(가상 ECU에 대한 다중 운영체제) ▲보안(ASIL, 비 ASIL) ▲신규 비즈니스 모델 요구조건 ▲수많은 소프트웨어 소스 통합 등과 같은 주요한 요구사항들을 충족한다. 또한 이러한 아키텍처를 활용함으로써 차량 내 기존의 E/E 시스템(여러 ECU와 복잡하고 무거운 와이어링 하니스 등)을 정리할 수 있지만 이제는 HPC 내에서 복잡성을 관리할 필요가 있다.

콘티넨탈은 이에 관한 노력을 크게 줄이고 통합할 소프트웨어의 품질을 높이기 위해, 소프트웨어 개발을 자동화 및 표준화하며, 이를 차량과 통합시켜 주는 ‘콘티넨탈 협업 포탈(Continental Cooperation Portal)’이라는 디지털 플랫폼을 개발했다. 이 플랫폼은 ▲소프트웨어 개발 및 통합의 자동화 ▲협업 플랫폼에 기반한 프로젝트 확장 기능 ▲지속적인 통합 및 제공의 개념 적용 ▲전반적인 품질 및 효율 개선 등 OEM 및 공급업체들에게 매우 다양한 이점을 제공한다.

HMI와 관련, 콘티넨탈은 운전자와 차량 간에 직관적이며 신속한 이해와 반응이 가능한 상호작용이 생성될 수 있도록 통합적 접근법을 취하고 있다.

콕핏 HPC(Cockpit HPC)는 클러스터, 인포테인먼트 등의 콕핏 영역을 하나의 중앙집중식 장치에 통합하고, 차량 내부의 모든 입출력 장치를 구동함으로써 새로운 차원의 사용자 경험을 실현하고 있다. 콕핏 HPC는 시각, 청각, 촉각에 따른 인간의 상호 작용을 중앙집중적으로 관리하며 통합적인 사용자 경험의 개념을 구현하고 있다.

UX(User Experience, 사용자 경험)는 제품의 차별화를 위한 핵심적 요소이다. UX는 제품을 간편하고 즐겁게 사용하게 해 줄 뿐만 아니라 브랜드에 대한 충성도를 늘려 보다 효과적으로 브랜드에 대한 고객의 호응도를 높일 수 있다. UX의 성공 요인은 유용성과 기술의 통합에 있으며, UX 역량은 콘티넨탈의 모든 혁신과 제품에 있어 핵심요소다. 콕핏 HPC는 ▲디스플레이 솔루션 및 내추럴 3D 디스플레이 ▲증강현실 헤드업 디스플레이 ▲실내 공간  모니터링 기능 등 새로운 UX를 제공한다.

주요 장점과 특징은 다음과 같다. 

› 화면 경계와 상관없는 디스플레이 콘텐츠 

› 모든 디스플레이 및 출력 장치 전반에 보다 통합적인 HMI 디자인 적용

› 인포테인먼트, 실내용 카메라 등 과거에 분리되었던 영역 간의 효과적 융합에 따른 새롭고 흥미로운 활용 사례

› 콕핏 HPC 플랫폼은 하향 확장이 가능하며, 독립적인 차량용 인포테인먼트 솔루션에도 적용 가능

협업은 콕핏 HPC 개발의 성공을 위한 중요한 요인이다. 차량 아키텍처가 변화하고 HPC의 기능성이 증가함에 따라 완벽한 솔루션을 개발하기 위해서는 전문기술 업체들 간의 새로운 협업 방식이 필요하다. 예를 들어, 콘티넨탈과 파이오니어가 차세대 통합 콕핏을 공동으로 개발하기로 하는 전략적 협력 계약을 체결했다. 콘티넨탈과 파이오니어는 전체 인포테인먼트 도메인을 전체 시스템으로 통합해 중앙집중식 콕핏 시스템 분야에서 이러한 협업 모델이 어떻게 유연하고 포괄적으로 나타날 수 있는지 분명히 보여 줄 것이라고 덧붙였다.

지금까지 차량의 휴먼 머신 인터페이스는 본질적으로 두 개의 디스플레이에 구현된 두 개의 개별 영역으로 구성되어 있었다. 계기판의 실제 운전자정보와 운전자 및 동승석을 위한 센터 페시아 디스플레이가 그것이다. 인포테인먼트 양상은 센터 페시아 디스플레이에 집중되어 있다. 이 아키텍처는 정보, 서비스 및 기능의 상호 연결성이 증가해 더 이상 이상적이지 않다는 것이 중론이다. 대신 때문에 도메인간 솔루션에는 차량의 모든 디스플레이와 작동 요소가 전체 사용자 인터페이스로 통합하고자 하는 요구가 있어왔다.

 

표시 제한 없이 내용을 표시할 수 있으며 사용자가 개별적으로 배열할 수도 있다. 따라 잠재적으로 중요한 상황에서 각 순간에 실제로 필요한 정보만 우선적으로 표시된다. 이렇게 해 운전자가 너무 많은 정보를 받거나 주의가 산만해지지 않게 된다. 반면 운전자에게는 자동 탑승 모드의 모든 서비스와 앱이 제공되며 그렇지 않으면 앞 승객만 찾을 수 있다. 이런 편안함과 안전성의 향상은 전자 아키텍처에 의해 가능하며 모든 다른 시스템과 운영체제를 지속적으로 업데이트 또는 수정할 수 있는 단일 하드웨어로 분리한다. 이를 위해서 여러 소스에서 소프트웨어를 호스트 할 수 있어야 한다.

콘티넨탈의 운전석 고성능 컴퓨터(HPC)와 같은 복잡한 전체 솔루션에 이러한 광범위한 소프트웨어 패키지를 통합하면 차량 제조업체에 콕핏 시스템 개발과 관련해 훨씬 더 큰 유연성을 제공할 수 있다고 한다. 이러한 유연한 솔루션은 중앙집중식 차량 아키텍처에 대한 경향뿐 아니라 소프트웨어 복잡성 증가와 조정석에서 빠르게 증가하는 기능 범위를 모두 충족시키기 위해 미래 개발에 중요하다.