파워트레인은 내연기관에서 전기차로 전환하는 과정에서 진통을 겪고 있다. 이에 대해 일부에서는 혼란의 상황이라고 분석하기도 한다. 그러면서도 방향을 바꿀 수는 없고 약간 늦어질 뿐이라고 한다. 내연기관으로 수익성을 확보해 그것을 미래차에 투자해야 하기 때문이다. 배터리 산업도 주도권이 넘어가는 단계에 있다. 또 하나는 사용자 환경을 중심으로 한 자율주행과 커넥티비티, 그리고 소프트웨어 정의 자동차가 급부상하고 있다. 현 시점에서 소프트웨어 중심의 자동차로의 변환을 이끌고 있는 자율주행과 커넥티비티, 그리고 SDV에 대한 세계적인 흐름을 짚어본다.

글 / 채영석 (글로벌오토뉴스 국장)

전기차로의 전환은 생산자 입장에서는 자동차 대당 생산 원가의 30~40%를 배터리에게 빼앗기는 것이다. 소프트웨어 중심의 자동차로의 전환은 소프트웨어와 고성능 컴퓨터 관련 원가의 30%를 빼앗기게 된다는 것을 의미한다. 다시 말해 조립 산업인 자동차 산업의 참여자가 크게 바뀐다는 것이다. 기존 업체들에게는 위기일 수 있지만 새로운 참여자에게는 기회다.

하지만 사용자 입장에서는 다르다. 100년 넘게 인류의 삶을 통째로 바꿔온 자동차에 대한 변화를 기대하고 있다. 시작은 스마트폰이다. 스마트폰은 21세기 최대의 발명품이다. 인류의 삶을 통째로 바꿨다. 거의 대부분의 일상 기기를 자그마한 휴대용 기기로 통합했다. 물리적인 통합뿐 아니라 플랫폼 비즈니스를 통해 거의 무한한 기능을 수행하고 있다. 인류의 발로 지대한 공헌을 해온 자동차 사용자들의 자동차에 대한 요구가 달라지게 한 배경이다.

그래서 내연기관이 전기차로 바뀌고 있다. 간단치 않다. 그로 인해 산업의 기본 틀이 바뀌고 있다. 그것만으로도 큰 변화다. 지금은 커넥티비티로 시작해 자율주행을 추동하고 있고 그것들을 가능하게 할 소프트웨어 참여자들이 뛰어들고 있다. 소프트웨어와 관련한 고성능 컴퓨터가 채용되고 있다. 그 기능을 원활하게 하기 위해서는 많은 전력이 필요하고 그것은 전기차로의 전환을 이끌고 있다. 그래서 데이터가 생명인 시대에 자동차의 기능과 역할을 바꾸어 새로운 수익 창출을 노리는 외부의 파괴적 경쟁자들의 장이 되어가고 있다.

커넥티비티와 자율주행, 그리고 SDV의 구현을 위해서는 외부적으로는 초연결 기술이 선행되어야 한다. 그래서 실시간 연결을 통해 기능을 수행할 수 있고 안전을 담보할 수 있다. 인공지능까지 구현되려면 천문학적인 전력이 필요하고 데이터 센터를 운영할 수 있는 것은 대기업밖에 없다는 것을 전제로 해야 한다.

커넥티드카라는 용어는 21세기 초에 등장했다. BMW는 아예 커넥티드 드라이브라는 용어를 동원해 지속적으로 발전시켜왔다. 이는 메르세데스 벤츠와 아우디 등 독일 프리미엄 3사들이 주도했다. 물론 그 시작은 20세기 말 GM의 온스타였다. 사고 발생 시 자동으로 경찰서나 병원으로 연락해 출동하게 한다는 당시로써는 앞선 기술이었지만 GM의 경영난 등으로 인해 큰 발전을 이루지는 못했다. 최근에 다시 투자에 나서고 있다.

지난 몇 년 동안 거의 모든 주요 자동차 제조업체가 소프트웨어 정의 차량(SDV)으로 전환을 선언했다. 소프트웨어 및 서비스에서 수백억 달러의 새로운 수익을 창출하는 것에 대해 많은 논의가 있었다. 그러나 대부분은 내장된 소프트웨어에서 정기적인 업데이트를 지원할 수 있는 아키텍처로 전환하는 것이 예상보다 훨씬 어렵다는 것을 알게 됐다. 폭스바겐, 볼보, 제너럴 모터스 등은 모두 소프트웨어 관련 프로그램 지연 및 리콜을 겪었다. 아직은 기술적 완성이 이루어지지 않았다는 얘기이다.

SDV도 트리거는 테슬라, 그러나 화웨이가 더 빨리 발전

그런 분위기를 이끌고 있는 것은 테슬라다. 아직까지 구현되지는 않았지만 테슬라는 구현과는 관계없이 완전 자율주행을 공언했다. 그에 더해 소프트웨어 정의 자동차라는 용어를 트렌드로 만들었다. 자동차 산업의 대표적인 외부의 파괴적 경쟁자인 테슬라는 모든 이슈를 장악했다. 지금은 일론 머스크의 개인적인 퍼스낼리티로 주춤하고 있다. 하지만 여전히 소프트웨어 중심 자동차에 필요한 하드웨어인 칩까지 자체 설계하며 이미 레거시 업체보다 6년 앞섰다는 평가를 받고 있다.

그런 평가를 받게 한 것 중 대표적인 것이 E/E 아키텍처다. SDV를 구축하려면 올바른 전기 및 전자(E/E) 아키텍처를 갖추어야 한다. 즉, 저전력 마이크로컨트롤러로 구동되는 수십 개에서 100개 이상의 ECU로 구성된 기존 플랫폼을 고성능 SoC(System on a Chip) 프로세서를 사용하는 더 적은 수의 컴퓨팅 장치로 대체해야 한다. 이 부문 용어로 중앙집중형 HPC(고성능 컴퓨터)라고 한다. 테슬라는 2019년 모델 3에 이미 이를 구현했고 지금도 발전하고 있다.

레거시 업체들은 2025년을 목표로 E/E 아키텍처를 개발하고 있다. 기존의 수평 분산형에서 현재의 기능 영역형을 거쳐 중앙집중형으로 진화하고 있다.

그 배경에는 생산자 입장에서는 비용 절감이 우선이다. 딜로이트는 소프트웨어 비용은 현재 차 한 대당 10% 미만이지만 2030년에는 50%까지 증가할 것으로 전망했다. 이를 소프트웨어 표준화와 규격화를 통해 재사용성, 범용성, 확장성을 확보해 개발 비용을 연 160억 달러(약 22조 원) 절감할 것으로 보고 있다.

더불어 무선 업데이트를 통해 자동차의 기능을 개선해 사용자의 편의성을 높여준다. 이 부문에서도 테슬라가 주도하고 있다. 테슬라는 이미 FSD(Full Self Driving)를 월 구독 상품으로 제공하고 있다. FSD에는 최대 60km 떨어진 곳에서 사용자가 원하는 위치까지 이동하는 스마트 소환 기능도 판매하고 있다. 가속 성능을 높여주는 기능은 2,000달러, 시트 난방 기능은 300달러를 기본으로 470달러까지의 가격으로 제공한다. 실시간 도로 상황, 노래방, 극장 등을 이용할 수 있는 기능도 구입할 수 있다.

BMW도 무선 지도 업데이트를 유료로 가능하게 하고 있고 메르세데스 벤츠는 서킷에서의 랩타임과 경기 성능을 헤드업 디스플레이에 기록해 주는 트랙 페이스 기능으로 27유로에 제공하고 있다. 최근에는 유럽에서 자동차선변경 기능도 무선 업데이트로 제공하고 있다. 디지털 콕핏에서 앞선 기술력을 보여주고 있는 현대차그룹의 커넥티비티 기능도 구독 서비스를 시행해온 지 10년이 넘었다.

화웨이가 티어 0.5로 분류되는 이유

여기에서 소프트웨어 기업들의 입지가 확대되고 있다. 다시 말해 부품업체들로부터 하위 부품 또는 모듈러 부품을 공급받아 완성차를 만들었던 기존의 형태가 바뀌고 있다. 그동안 외부에 있었던 소프트웨어 기업들이 자동차 사용자들과의 연계를 통해 별도의 비즈니스 영역을 구축하고 있다.

그래서 티어 0.5라는 용어가 등장했다. 중국 화웨이가 대표적이다. 화웨이는 세 가지 비즈니스 방식을 통해 자동차 산업에 이미 깊숙이 진입해 있다. 첫째는 일반 티어 1과 같은 부품 및 시스템을 공급하는 것이다. 두 번째는 화웨이 인사이드(HI)로 화웨이의 드라이브 원(Drive ONE) 전기 파워트레인 제품 라인, 독자적인 ADS, 하모니 OS를 완전히 채택한 자동차 제조업체와 신에너지 차를 공동 개발한다. 이 모델에는 HI 로고가 있다.

세 번째는 HIMA(Harmony Intelligent Mobility Alliance)다. 자동차 업체와 함께 화웨이의 부품 및 시스템을 완전히 채택한 신에너지 차를 공동 개발한다. HI와의 차이점은 화웨이와 협력하는 자동차 업체가

공동으로 브랜드를 운영하고 화웨이가 판매를 지원한다는 것이다. 이 비즈니스 모델은 차량을 생산하지 않는다는 점을 제외하고는 자동차 제조업체에 더 가깝기 때문에 Tier 0.5라고도 한다.

이런 흐름에 대해 현대차그룹은 2024 CES를 통해 모든 이동 솔루션 및 서비스가 자동화, 자율화되고 끊김없이 연결되는 SDx를 강조했다. 사용자는 각자의 필요와 목적에 따라 가장 최적화되고 자유로운 이동을 경험할 수 있다는 것이 포인트다.

SDx는 먼저 소프트웨어 중심의 차량 개발 체계를 전환하는 SDV에서 출발한다. 하드웨어와 소프트웨어를 분리해 각각 개별적인 개발 및 업데이트가 가능한 소프트웨어 중심의 아키텍처를 구축하는 것을 의미한다. 소프트웨어 중심의 개발 전환은 차량 개발 시스템의 유연성과 확장성을 높여, 언제나 최신의 차량 상태를 유지하면서도 더욱 안전하고, 편리한 사용자 경험을 제공한다는 것이 목적이다.

현대차그룹은 스마트 솔루션 프로바이더를 슬로건으로 하고 있다. 이번에는 사용자의 니즈에서 출발하는 Service-defined, 안전을 우선으로 설계하는 Safety-designed이라는 소프트웨어 개발 철학을 발표했다. 공급자와 사용자의 관계 설정의 변화가 있다는 것을 의미한다. 물론 오늘날 모든 레거시 자동차 회사들도 같은 방향성을 제시하고 있다.

중앙집중형 고성능 컴퓨터와 소프트웨어 표준화가 필요

중국 이외의 지역에서는 소프트웨어 중심 자동차를 개발하는 과정에서 구글과 애플의 영향을 많이 받고 있다. 특히 구글 안드로이드 오토모티브 OS는 이미 많은 업체가 채용하고 있다. 크게는 OEM 주도와 구글 주도, 그리고 개방형으로 나뉜다. 업체의 기술적인 역량과 자본 투자 가능성 등에 따라 취하는 방법이 다르다. 세 가지 방법 모두 장단점이 있다. 그러나 10여 년 전 안드로이드 오토와 애플 카플레이가 등장했을 때 우려했던 것이 지금은 빠른 속도로 현실화되고 있다. IT 기업이 자동차 산업을 장악한다는 것이다.

물론 채용되어 온 기존 QNX는 점차 시장이 축소되고 있다. 안드로이드 오토모티브 OS를 베이스로 하거나 자체적으로 개발하고 있다. 스텔란티스 그룹과 BMW, GM, 볼보, 르노닛산얼라이언스 등은 안드로이드 OS를 기반으로 한다. 폭스바겐그룹과 현대차그룹, 테슬라, 메르세데스 벤츠 등 자체적인 OS를 개발하고 있다.

큰 틀에서는 커넥티비티와 자율주행, 인포테인먼트 등을 3~4개의 중앙집중식 제어기로 소프트웨어를 통합 처리한다는 것이다. 스텔란티스가 최근 발표한 STLA 브레인과 STLA 스마트 콕핏, STLA 오토 드라이브 등도 그런 진화를 보여주는 예다.

자동차 차체에 부착된 각종 센서를 제어하기 위한 제어기가 있지만 차체 크기에 따라 전혀 사용되지 않을 수도 있다. 이런 기술들에 대해 개방형 생태계로 해 투자의 중복을 막아 생산 원가를 절감하는 쪽으로 가고 있다.

이를 위해서는 완성차 주도로 한다고 해도 협력이 필수다. 국내에서는 LG전자와 슈어소프트, 베이리스, 유니트론텍 등 국내 업체는 물론이고 고성능 컴퓨터의 근본이자 필수 장비인 시스템 반도체업체인 엔비디아와 퀄컴, 인텔 등과도 협력해야 한다. 다만 이들 시스템 반도체 회사들이 소프트웨어보다 존재감이 강하기 때문에 수익성 확보에는 어려움이 있다. 주어진 조건에서 비용 절감을 이루어야 한다. 그를 위해서는 표준화와 규격화가 필수다.

이런 과정에서 완성차 회사와 IT 플랫폼 기업, 소프트웨어 전문 기업들의 위상이 달라지고 있다. 무엇보다 하드웨어 공급자의 사업 영역이 축소되고 있다. 소프트웨어와 반도체 회사들의 기술을 사용할 수밖에 없는 환경에 놓이면서 존재감이 약해지고 있다. 그래서 폭스바겐은 소프트웨어 인력을 4,000명에서 1만 명으로 늘리고 있다. 메르세데스 벤츠도 3,400명에서 1,000명을 추가했다. 토요타는 신규 채용 50%를 소프트웨어 부문에 할당하고 있다.

UI(사용자 인터페이스)보다 UX(사용자 경험)가 필요하다

소프트웨어 정의 자동차를 위해서 지금 필요한 것은 중앙집중형 E/E 아키텍처다. 이를 디지털 트윈을 통해 소프트웨어와 하드웨어를 분리하고 개발 기간을 단축해야 한다. 이를 바탕으로 자동차의 데이터를 활용해 새로운 부가가치를 창출해야 한다.

이 부문이 지금 자동차 업체들의 도전 과제다. 자동차 내 공간의 재정의에 따른 사용자의 니즈가 달라지고 있는 것은 알고 있다. 그것이 무엇인가에 대한 아이디어를 창출해야 한다. 인포테인먼트를 우선 거론할 수 있다. 이를 위해 디지털 콕핏은 업체마다 다양하게 바뀌고 있다. BMW는 리어 시트를 위한 시어터 스크린을 채용했고 메르세데스 벤츠는 대시보드에 하이퍼 스크린을 채용했다. 기본적으로 사용자 인터페이스(UI)의 변화가 추구되고 있다.

여기에서 사용자 경험(UX)으로 극적으로 진화해야 한다. 스마트폰이 하지 못하는 그 무엇을 창출해야 한다.

중국은 2022년 중국자동차제조자협회의 SDV 위원회가 자동차 생태계 공동 창조 등을 목표로 하는 SDV 개발 전략을 수립했다. 다섯 가지 항목 중 주목을 끄는 것은 전략의 기둥 중 하나인 SDV 아키텍처를 분리해 OEM과 공급자, 애플리케이션 개발자가 CAAM-SDV 그룹과 협력해 전략을 실행한다는 것이다. 그 목표는 새로운 수익 모델을 창출하는 것이다. 구독형 서비스로써 소프트웨어에서 이익을 창출해 소프트웨어 개발을 가속화한다는 얘기이다.

이는 그동안의 자동차는 판매하는 단계까지에서 수익을 창출했다면 소프트웨어를 지속적으로 업데이트해 구독 서비스 형태로 바꾼다는 것이다. 그 과정에서 사용자의 니즈를 반영해 새로운 기능을 개발하고 그 기능을 다시 무선으로 업데이트한다는 것이다.

위에 언급한 화웨이가 CAAM-SDV API를 적용한 대표적인 예다. SDV API 표준화로 개발 기간을 40% 단축했다. 와이어링 하네스는 20~30%, ECU 수는 20~30개까지 줄여 약 50W의 전력 소비를 줄였다. 여기에 화웨이의 자체 기술인 기가비트 고속 이더넷으로 OTA의 약 50% 시간을 줄였다. 원격 진단 적용으로 90%의 고장 진단 예측을 할 수 있다는 것도 특징이다. 이런 점 때문에 테슬라와 중국 업체들 일부가 SDV 기술을 적용할 수 있다는 평가가 나오고 있다.

화웨이의 기술은 BYD의 씰과 아토 3, 니오의 ET7, ES7 등은 물론이고 둥펑과 창안, GAC, BAIC, 체리자동차, 장화이 등 다양한 업체의 모델들에 채용되고 있다.

현재 CAAM-SDV에는 114개 업체가 참여하고 있다. 중국 업체는 물론이고 ZF와 비테스코, 보쉬 등 유럽 업체와 일본 업체들은 있지만 한국 업체는 없다. 서구에서 반도체는 엔비디아가 중심이 되어 있다. 중국에서는 화웨이를 중심으로 한 거대한 생태계가 구축되고 있다. 토요타와 폭스바겐, 혼다, 닛산, 마쓰다 등도 화웨이의 솔루션을 채용하고 있다. 바이두가 어떤 형태로 부상할지도 지켜볼 일이다.

2016년 메르세데스 벤츠가 제시했던 화두 C.A.S.E가 지금은 공유 대신 SDV가 자리하고 있다. 수많은 이야기가 오가고 있다. 자동차 회사들은 SDV를 마케팅 용어로 동원하고 있다. 하지만 아직은 출발 단계이다. 새로운 출발점이지만 경쟁 조건도 다르다.

그런 상황에서 어떻게 무엇을 할 것인가가 화두다. 공급자는 수익을 창출해야 하는데 사용자는 무엇을 기대할 수 있을까?

PS: 위 내용 중 일부 데이터는 2024년 6월 18일 코엑스 스타트업 브랜치에서 개최된 한국자동차연구원 주최의 자산어보 행사 중 발제 내용을 참조했습니다.(한국자동차연구원 곽수진 부문장과 PopcornSAR의 채승엽 대표이사의 주제)