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[오토저널] 국제표준을 통해본 자율주행차, 시스템반도체

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글 : 오토저널(ksae@ksae.org) ㅣ 사진 : 원선웅(mono@global-autonews.com)  
승인 2020-08-26 12:50:11

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국제표준은 주로 ISO, IEC, ITU 등을 들수 있다. 자동차에 관련된 표준은 중복성을 피하기 위해 ISO에서 주로 다루도록 ISO와 IEC간에 협의가 되어 있다. 기존의 자동차를 포함하여 자율주행자동차와 연관된 표준은 주로 ISO TC22와 ISO TC204에서 주로 다루고 있다. 또한 AI에 대한 표준 협의를 진행하고 있는 JTC1 SC42도 유관 분야이다. 국내 표준전문가들의 주된 활동 영역이기도 하다. 물론 5G 표준을 협의하는 3GPP 같은 사실상 표준화 단체도 자율차 입장에서 매우 중요한 표준화 단체라고 할 수 있다.

표준에서 언급하는 자동차의 추상적 기능구조는 <그림 1>에서 볼 수 있다. 이는 표준화의 범위를 보여 주기도 한다. ADS(Automated Driving System)를 중심으로 운전자와 인프라, 주행환경 등 상호 연관 요소가 범주에 해당한다. 자율주행의 고도화에 따라 전통적인 자율시스템 범주에서 확대되어 안전 및 보안, 정밀지도, 인간공학, 자율주행 테스트, V2X 서비스 등의 표준이 주목받고 있다. 본 고에서는 우선 이러한 표준들의 진행 상황을 간단히 서술하고자 한다. 더불어 간단한 이슈사항 및 중요성을 언급하고, 국내 전문가들의 노력에 대해서도 공유하고자 한다.

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자율주행차, 안전 및 보안 (ISO TC22 SC32)
ISO 26262로 언급되는 자동차 기능안전 표준은 가장 대표적인 표준이다. 2018년 11월 2판이 발간되면서 PART 11으로 ISO 26262를 반도체에 적용하기 위한 가이드가 포함되었다. 부속서에는 종속고장분석 및 정량분석에 대한 여러가지 예를 다루고 있다. 현재 ISO 26262 Part 1~Part 10의 KS 개정은 마무리되었으며, Part 11~Part 12는 올해 제정이 추진될 예정이다. PART 11, 가이드라인의 핵심은 고장률 예측이다. CPU를 포함한 디지털 반도체 및 아날로그 반도체, 혼성신호 반도체, 센서류 등 자동차에 사용되는 모든 반도체가 대상이다. 반도체 성능 및 시간, 온도 환경 등에 따라 고장날 확률이 어느 정도인지 계산하고 분석하는 설계를 포함해야 한다.

SOTIF(ISO 21448)은 CD 단계에 진입했다. 2020년 11월경 DIS 버전의 Ballot이 시작될 것으로 예측한다. 또한 SOTIF 표준 관련 SC32/WG8 3차 미팅이 2020년 4월에 한국에서 개최된다. SOTIF은 위험한 조건을 구분하는데 초점을 맞춰 수용 가능한 수준의 위험이 있을 때까지 동작을 확인하고 검증하는 방법이다. 자율주행차는 여러 가지 센싱, 복잡한 알고리즘 처리, 내장된 다양한 E/E 시스템의 동작에 의존하게 됨으로서, 차량의 오작동이 없는 경우에도 발생할 수 있는 불합리한 위험이 발생하는 것을 막기 위한 논의가 필요했다. SOTIF에서는 기계학습에 대해 부속서에서 다루고 있다. 

기계학습은 시스템적인 결함을 일으킬 가능성이 있다. 따라서 안전 표준에 따라 데이터 수집 및 학습 시스템을 개발할 필요가 있으며, 수집된 데이터의 오류나 왜곡과 같은 위험에 대비해야 한다. ISO 26262와 ISO 21448은 자율차의 시스템 안전성을 지향한 두 개의 축이라 할 수 있다. SOTIF 표준화 부분은 국내에서의 참여도 활발하게 이루어지고 있으며, 표준화 역량을 강화하기 위한 노력이 지속되고 있다. 3차 미팅의 국내 개최를 계기로 많은 연구자들의 관심이 이어지는 계기가 되기를 희망한다.

사이버 보안표준(ISO/SAE 21434)은 2019년 DIS 진행에 대한 논의가 진행되어 2020년 2월경부터 DIS Ballot이 진행될 것으로 예상하며, 연말에 FDIS 논의가 진행될 것으로 예상한다. 특히 사이버 보안 및 OTA 부분은 UNECE WP29에서 규제와 관련하여 논의되고 있는 사항으로 ISO 21434를 Test Phase에 적용하고, 유용성에 대한 긍정적인 결과가 발표되었다. ISO 26262 2판에서는 자동차 해킹에 대비하여 사이버 보안과 연계하여 개발하는 것을 권고하고 있으며, 내외부 통신에 의해 운행되는 자율주행차의 경우 기능안전의 일환으로 HSM(Hardware Security Module)을 적용한 사이버 보안을 고려하여야 한다. 일례로 NXP의 S32 플랫폼이 제공하는 보안 솔루션의 경우, 외부와의 통신을 위해 보안 인터페이스를 제공하며, 영역간 격리를 위한 보안 게이트웨이, 내외부 메시지 전달을 위한 보안 네트워크, ECU 상의 보안 프로세싱을 제공한다. S32의 HSM은 보안 부팅 및 암호와 서비스, 랜덤번호 생성, 키관리등 다양한 보안 기능을 제공하고 있다.

OTA 표준(ISO 24089)은 차량 내 ECU를 기반으로 SW 업데이트 기능을 대상으로 한 것으로 2019년에 NP 진입을 하였다. 2020년 첫 회의는 독일에서 예정되어 있으며, 올해 하반기에 CD 버전을 예상하고 있다. 사이버 보안과 OTA는 UNECE WP29의 아이템으로도 진행되고 있다. 4개의 표준은 안전 및 보안을 대표한는 표준이며, 자율주행차의 산업화에 있어서 매우 중요한 표준이 될 것으로 예상한다. ECU등 자동차용 반도체와의 연관성도 매우 깊어 연구자들의 참여가 필요하다.

자율주행차, 제어권 전환 (ISO TC22 SC39)
TC22 SC39는 자율차 관련 인간공학(Ergonomics) 분야의 표준을 협의하고 있다. 2020년 주목할 표준은 제어권 전환 및 운전자 모니터링 시스템으로 판단된다. 제어권 전환은 FDIS 단계로 ISO TR 21959-2가 있다. 본 TR은 자율주행차에 있어서 시스템 주도 혹은 드라이버 주도로 높은 레벨의 자율운전에서 낮은 단계의 자율주행으로의 제어권 전환에 대한 이슈에 초점을 맞추고 있다. 이러한 제어권 전환 과정의 드라이버나 시스템의 주요 요소에 대한 이슈를 정리하고 있으며, 이를 위해 트랜지션 프로세싱 모델을 제시하고 있다. 제어권 전환은 사고의 요인을 제공할 수 있는 요소를 가지고 있으며, 안전과 관련하여 UNECE의 논의 사항이기도 하다. 

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2019년 10월 회의에서는 운전자 모니터링에 대한 새로운 표준을 제안하기 위한 협의가 있었다. 표준안은 “Driver Monitoring and System Interventions”로 총 3개의 파트로 제안되었다. 이중 파트 1은 “Driver Monitoring for Level 3”로 한국과 독일이 공동으로 리더를 맡을 예정이다. 2020년 4월 포르투갈 회의에서 정식으로 NP 승인될 것으로 예상한다. 운전자 모니터링에 대한 연구는 국내외적으로 다수 수행되고 있으며, 국내도 많은 연구 이력을 가지고 있다. 표준 제안을 위해서는 적절한 연구를 통한 데이터의 뒷받침이 있어야 한다. 표준개발이 R&D와 연계되어야 하는 이유이기도 하다.

자율주행차, 테스트 시나리오
2019년 4월 미국 자동차공학회는 GM, 포드, 도요타와 함께 자율차 레벨 4, 5단계를 대상으로 자율주행차의 시험, 개발 및 배치를 위한 안전체계를 만드는 것을 목적으로 컨소시엄을 구성하였다. 

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현재 회원은 다임러, 우버, 리프트, 혼다가 참여, 확대되고 있다. 향후의 주요 작업 이슈로, Testing, Data Collection/Protection/Sharing, Interaction between AVs and other road user를 제시하고 있다. 특히 테스트 등의 이슈는 향후 미국 시장의 규제와 연관이 있을 것으로 예상하고 있다. 2019년 11월 자율주행차 테스트 엔지니어의 작업 수순 등을 정하는 “Best practice for in_vehicle Fallback Test Driver”를 발표했다. ISO에서는 중국의 제안으로 자율주행차 테스트 시나리오와 관련된 표준이 논의가 시작되고 있다(ISO PWI 23516). 2020년에는 본 논의가 더욱 활발해질 것으로 보인다. 자율주행차 레벨 4의 상용화 예측이 2020년대에 이루어질 것으로 예상하고 있는 만큼 점차 중요한 표준 이슈로 부각될 것으로 예상한다. 

자율주행차의 핵심 인프라, 정밀맵 
지도와 관련된 표준의 범위 또한 넓은 편이다. 우선 위치참조(Location Referencing)에 대한 표준을 들 수 있다(ISO 17572). 이중 차로수준의 동적위치 참조 표준인 ISO 17572-4이 2020년에 최종 발간될 것으로 예상한다. 또한 정적, 동적 데이터의 로직모델의 표준화를 진행하는 ISO TS 22726 이 AWI 단계에 이르고 있다. 비즈니스 모델상 맵센터/서비스센터와 차량간의 데이터 흐름이 이어질 것으로 예상되는 상황에서 데이터의 로직모델은 중요한 요소가 될 것으로 판단한다. Geographic Data File의 표준을 다루는 표준은 ISO 14825를 기반으로 계속 논의되어 왔으며, ISO 20524 Part1, 2가 2020년에 최종 발간될 것으로 예상한다. 정밀맵 부분은 국내 제안도 적극적으로 이루어지고 있으며, 국내에서 제안한 ISO 19297-1(Sharable Geospatial DBs)가 2019년 최종 표준으로 발간되었으며, 19297-4가 AWI로 등록되었다. 2020년에 더욱 활발한 논의가 진행될 것이다.

커넥티드 Vehicle, V2X 통신 표준
V2X 통신 표준은 IEEE, 3GPP 등과 같은 단체표준을 통해 만들어져 이들 표준을 국제표준에서 준용하여 상위표준을 만드는 형태로 진행되어 왔다. IEEE에서 IEEE 802.11p, IEEE 1609 표준을 만들어 V2X 표준을 주도하기 시작하였으며, 최근에는 3GPP에서 LTE-V2X(3GPP Release 14) 표준화가 마무리되었다. 하나로 단일화되지 않은 두 개의 단체표준으로 제정된 이 표준들은 현재 C-ITS, 자율주행 등에 적용되기 위해 서로 경쟁하고 있는 상태이다. 

IEEE에서는 2019년부터 차세대 V2X통신을 위하여 IEEE 802.11bd를 표준화하고 있으며, IEEE 1609 표준들도 이에 맞춘 업데이트를 진행하고 있다. 이 표준은 2021년 12월 표준화 완료를 목표로 하는 IEEE 802.11bd는 기존의 11p와의 상호통신(Interoperability), 공존성(Coexistence), 하위호환성(Compatibility), 상호동등성(Fairness) 등을 제공하기 위한 표준을 제정하고 있다.

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3GPP에서는 자율차에 필요한 초고속, 초저지연, 초고신뢰 통신 지원을 위한 5G-V2X(3GPP Release 16) 표준화를 2020년 3월 완료를 목표로 진행중에 있다. 본 표준은 자율주행자동차의 원격제어, 초고밀도 군집주행, 도심지 환경에서의 자율주행 서비스 등에 적용될 수 있을 것으로 예상되고 있다. 이들 표준들은 각각의 장점과 단점을 가지고 있어 이들이 향후 어떻게 융합되거나 도태되어가게 될지를 예측하기는 불가능하다. 하지만 이들의 발전으로 인해 자율주행
이 보다 안전해지고 지능화될 것이다.

자율주행차, 센서 인터페이스
이외에 주목할 만한 표준으로 ISO CD 23150을 들 수 있다. 본 표준은 자율차의 각 센서에서 퓨전유닛 및 AD 기능으로 이어지는 구조에서 각 데이터의 로직 인터페이스에 대한 부분을 논의하고 있다. 자율주행차의 가장 중요한 센서에 대한 논의에 중요한 의미가 있으며, 향후 이러한 논의는 더욱 확대될 것으로 예상한다.

자율주행차는 4차산업 혁명을 대표하는 신산업이다. 정부는 2024년까지 자율차 레벨4의 상용화 기반을 구축하는 것으로 발표하였으며, 해외 유수기업의 경우 2025년까지 레벨4의 상용차 상용화를 추진하는 것으로 발표하고 있다. 이러한 산업의 급격한 흐름속에서 시장의 방향을 제시하고, 시장의 수용성을 위한 방안은 표준에서 시작된다. 또한 자율차의 가장 중용한 이슈가 될 안전성은 그 출발선상에 시스템 반도체와의 연관성도 높다. 이러한 이유로 연구개발자들의 관심이 필요하며, 이를 기반으로 표준 전문가들과의 협력이 필요한 시점이다. 

글 / 최종찬 (국가기술 표준원)
출처 / 오토저널 2020년 2월호 (http://www.ksae.org)  
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