자율주행 자동차 시대가 다가오면서, NXP 반도체는 자율주행 관련 표준, 방법론 및 설계 방식에 대한 논의의 중심에 놓이게 되었다. 사람들은 이렇게 질문한다. “NXP가 결정할 수 있다면, 자율주행 자동차를 어떻게 만들 것인가?” 이 글에서는 이 질문에 대한 NXP의 답을 제시한다. 본 원고를 통해 도메인 기반의 시스템 아키텍처에 대한 NXP의 접근법을 소개하고, 이 새로운 아키텍처가 어떻게 자동차 제조업체들이 자율주행과 관련된 복잡한 사항을 완전히 정복하는 데 도움을 줄 수 있는지 설명하고자 한다.
반도체 회사가 어떻게 자율주행 자동차를 만들 것인지 알고 싶어하는 것은 그리 일반적이지는 않지만, 오늘날 자동차 아키텍처에서 전장부품이 얼마나 중요한 역할을 하게 되었는지 생각해 보면 이해가 될 것이다.
자동차 산업에서 새로운 것의 대부분은 전장부품과 관련된 것이다. 오늘날의 자동차는 과거 어느 때보다도 안전하고, 효율적이며, 스마트하다. 이런 발전이 가능하게 된 것은 반도체의 덕이 크다. 요즘 조립 라인에서 나오는 자동차는 흡사 바퀴 달린 로봇과 같다. 이렇게 전장부품이 크게 발전한 것은 대개 반도체 기술 때문이다. 전자화의 추세가 지속되면서 반도체 회사들이 자동차 설계에 중요한 역할을 하게 됐다.
NXP의 자동차회사 고객들은 우리에게 기술에 대한 안내와 수행에 필요한 통찰력을 얻기를 바라고 있다. NXP는 세계 최고 자동차 반도체 회사일 뿐만 아니라, 프로세싱, 보안, 모바일과 같이 기존에는 자동차와 관련이 없던 분야에서도 수십년 간 쌓아온 전문지식, 혁신, 리더십 등을 활용할 수 있기 때문이다. 간단히 말해서, 시스템 레벨 설계에 관해서 NXP만큼 폭넓은 기술이나 깊이 있는 경험을 제공해 줄 수 있는 기업은 없다.
도메인 기반 자동차 아키텍처
도메인 기반 자동차 아키텍처는 NXP 내부의 자동차 혁신팀의 작업과 주요 산업 이해 당사자들 과의 협업을 반영한다. 이 아키텍처는 자동차가 사람을 대신해서, 감지하고, 생각하며, 행동하는 기능을 체계화하고, 병합하며, 동시에 복잡성 관리에 기여하고, 확장성을 지원한다.
그림에서 자율주행 자동차를 구성하는 각각의 아키텍처 도메인을 볼 수 있다. 아래 3개 도메인 (차량 내 경험, 차체 & 안락함, 파워트레인 & 차량 동역학)은 오랜 기간 동안 자동차 아키텍처의 일부였다. 맨 위 2개 도메인은 –운전자 대체와 커넥티비티– 새로 추가된 것으로 자율 주행에 필요한 기능과 구체적으로 관련된 것이다.
전체적으로 도메인 기반 자동차 아키텍처는 가장 높은 수준의 안전과 보안을 보장하면서, 최적의 자율성을 제공한다.
▲ 도메인 기반 자동차 아키텍처
모듈형의 장점
기능을 별도의 도메인으로 분리하면 여러 이점이 생긴다. 각 서브시스템의 기능적 안전성과 사이버보안 요건을 강조하는 데 도움이 되고, 로봇 알고리즘 개발 및 실행을 간단히 만들어주며, 각 서브시스템 내에서 기능 확장을 용이하게 만들어 준다.
• 최적화 용이
도메인 기반 자동차 아키텍처는 비슷한 기능을 함께 묶어, 분리하기 때문에 각 도메인의 공통 요건에 기반하여 적절한 수준의 안전성과 보안을 설계하기에 용이하다. 예를 들어, 자동차가 바깥 세상과 커뮤니케이션을 하는 커넥티비티(Connectivity) 도메인에서는 외부와의 상호작용이 부당하게 변경되지 않도록 보호해야 하기 때문에 보안이 무엇보다 중요하다. 반대로, 파워트레인 & 차량 동역학(Powertrain & Vehicle Dynamics) 도메인은 외부 요인과 별개로 운영되기 때문에 보안의 중요도가 떨어진다. 이 도메인에서는 부품들이 극한 조건에 노출된 상태에서도 기능을 발휘해야 하기 때문에 기능적 안전성과 신뢰성이 더 중요하다.
• 확장성
모듈형 방식은 도메인 내에서 베이스라인 성능에서 고급 작동까지 확장을 훨씬 쉽게 만들어준다. 즉 다양한 시장 요건을 충족하는 여러가지 기능을 만들기가 쉽다는 것이다. 예를 들어 인포테인먼트 기능이 들어가는 경험 도메인(Experience Domain)의 경우, 저가 모델에는 적은 수의 옵션이 들어가고, 고급 모델에는 훨씬 많은 기능이 포함될 수 있다. 도메인 기반 자동차 아키텍처에서는 자동차의 각 섹션 별로 이러한 확장을 할 수 있고, 호환 가능하며 재사용할 수 있는 개별 구성요소를 만들기가 쉽다. 따라서, 개발의 효율성과 비용효과성이 모두 좋아지고, 생산의 유연성과 반응성이 향상된다.
커넥티비티 도메인(Connectivity Domain)
커넥티비티 도메인은 많은 오퍼레이션을 포함하는 아주 중요한 도메인이다. 자동차를 외부 세계와 연결하는 무선 인터페이스 전체를 관장한다.
• 외부 커넥티비티
커넥티비티 도메인은 차량과 외부적으로 연결된 모든 인터페이스에서 들어오는 정보를 매끄럽고, 안전하게 수집하고 배치한다. 여기에는 라디오, 셀룰러, 와이파이, BLE(블루투스 저에너지), GPS 등과 같은 승차자와 그들이 이용하는 디바이스가 사용하는 친숙한 인터페이스는 물론, V2V(차량 대 차량), V2X(차량 대 사물) 커뮤니케이션처럼 차량 운행과 보다 밀접하게 연관된 새로운 인터페이스도 포함된다.
이상적인 셋업에서는, 이와 같은 외부 인터페이스가 모두 통합형 스마트 안테나 모듈에 배치되므로 필요에 따라 인터페이스를 추가하거나 제거하기 쉽다.
• 커넥티비티의 주요 요건
– ASIL B
– 보안
– 강력한 수신
– 공존하는 다중 표준 전송
라스 레거(Lars Reger), NXP반도체 자동차부문 CTO
