Nikkei Automotive_2021.3 특집 요약 (p24-41)

‘Software First’의 자동차 개발
자동차의 부가가치가 소프트웨어로 시프트

자동차의 부가가치가 소프트웨어로 시프트한지 오래다. ECU(전자제어유닛) 개발 현장에서는 프로젝트 규모나 복잡화 정도가 지수함수적으로 증대하고 있다. 지금까지의 개발 방법이 통용되지 않고, 독자의 기본소프트(OS)나 클라우드 베이스의 개발/테스트 환경 등 ‘IT 스타일’의 방법으로 극복해나가는 추세다. 그러나 그것만으로는 모빌리티 시장에 대한 지배력을 강화하고 있는 IT 기업에 이기기 어렵다. 제조에 정통한 자동차업체만의 소프트웨어 전략이 필요하다.

Part 1. 이제는 ‘도시 OS’로
도요타의 Woven Planet 도전

도요타자동차의 실험도시 ‘우븐 시티(Woven City)’ 건설이 21년 2월부터 시즈오카현 스소노시에서 시작된다. 주목할 점은 소프트를 중심으로 제조를 변혁하는 ‘소프트웨어 퍼스트’의 생각이다. 스마트폰 세계에서 상식이 되고 있는 독자 OS에 의한 플랫폼 지배 구도를 자동차나 스마트시티 영역에서 확립할 수 있을까? 도요타의 실력에 이목이 집중되고 있다.

우븐 시티의 소프트 전략을 담당하는 우븐 플래닛 홀딩스의 제임스 커프너(James Kuffner) CEO는 “개발한 소프트웨어나 서비스를 다양한 하드웨어 플랫폼 상에 전개할 수 있도록 한다”라고 설명한다.

우븐 시티에서는 승용차나 MaaS(Mobility as a Service) 차량, 교통/충전 인프라, 주택, 간호기기, 로봇 등 다양한 시스템을 사용해 사회 과제 해결을 목표한다. 그 때 개개의 하드 별로 소프트를 개발하는 것은 효율적이지 못하고 시스템간 연계도 어렵다. 그래서 ‘도시 OS’와 같은 공통 소프트 기반을 도입해 하드의 차이를 극복하고 앱이나 서비스를 개발, 연계시킨다.

그러한 소프트를 주축으로 하는 어프로치를 ‘SDA(Software Defined Architecture)’ 라고 하며 IT 업계에서는 일반적이다. 그러나 자동차나 사회인프라 등 하드와 소프트가 강하게 연결된 영역에서는 새로운 대응이다. 목표 방향성은 스마트폰인 애플 ‘iOS’나 구글 ‘안드로이드’ 등에 가깝다.

스마트폰의 경우는 독자의 OS를 보유한 IT 기업이 플랫포머로서 약진한 반면, 하드가 진부화되면서 많은 이동전화업체가 시장에서 철수했다. 자동차도 같은 길을 밟을 가능성이 높다. 자동차업체는 차량을 생산해 판매하는 기존의 사업 모델만으로는 예전의 이동전화업체처럼 도태될지도 모른다. 도요타자동차는 우븐 시티를 통해 독자의 OS를 확립하고, 생활에 밀착한 새로운 에코시스템의 주역을 목표한다. 그를 위해 ‘소프트웨어 퍼스트 제조’로의 전환을 서두른다.

-- Vehicle OS로 ‘복잡화’ 과제를 극복 --
코로나19의 세계적인 확산으로 다양한 산업에서 디지털화가 진행되었다. 자동차업계에서는 이전부터 CASE(커넥티드, 자율주행, 공유&서비스, 전동화)에 대응하기 위해 디지털화나 소프트 강화가 필요하다는 주장이 있었고, 코로나19의 영향으로 한층 가속화되고 있다.

자동차의 디지털화에서 중심적인 역할을 담당하는 것은 ‘Vehicle OS’라는 소프트 기반이다. 독일 폭스바겐의 ‘vw.OS’나 다임러의 ‘Mercedes-Benz Operating System(MB.OS)’, 도요타(우븐 플래닛)의 ‘Arene OS’ 등이 대표적이다. Arene OS는 제임스 커프너 CEO가 지적했듯이 도시에 전개하는 것도 고려하고 있는 듯하다. 우선은 자동차에서의 실용화가 과제다.

Vehicle OS는 다양한 앱이나 서비스의 토대이며, 자동차업체가 구축하는 플랫폼의 핵심이면서 동시에 복잡해지고 있는 소프트 개발을 효율화하는 구조이기도 하다. 현재 자동차의 ECU는 커넥티드나 ADAS(선진운전지원시스템), 자율주행시스템, 통합조종실 등을 중심으로 소프트가 복잡화, 대규모화되고 있다. Vehicle OS를 통해 하드와 소프트를 분리한다면 하드의 준비 없이 소프트(앱이나 서비스)를 개별적으로 병행 개발할 수 있다.

실제로 폭스바겐은 신형 전기자동차(EV) ‘ID.3’에 vw.OS를 도입했지만 이는 데이터 플랫폼이라기 보다는 개발 효율을 높이려는 목적이 크다. ID.3의 통합 ECU 개발을 담당한 독일 콘티넨탈의 소프트 자회사에 따르면, 3개의 통합 ECU 중 하나를 개발하는 데만도 600명의 소프트 기술자가 연 200만 시간을 투자하는 거대 프로젝트가 되었다. Vehicle OS 없이 개발하는 것은 곤란했다고 할 수 있다.

-- 자동차에도 애자일이나 DevOps를 --
-- IT기업이 Vehicle OS에 참여 --

Part 2. 복잡화되는 ECU
폭스바겐 ‘ID.3’에 ‘IT 스타일’의 지혜

폭스바겐의 EV ‘ID.3’는 OTA(Over The Air)에 대응한 대규모 통합 ECU를 탑재한다. 그 소프트웨어 개발은 600명이 연 200만 시간을 투자하는 대규모 프로젝트가 되었다. 기존 개발 방법은 통용되지 않아 IT 분야의 다양한 지혜를 활용함으로써 극복했다고 한다.

독일 콘티넨탈의 소프트 자회사 일렉트로비트(Elektrobit)의 마틴 슐라이허 부사장은 “복잡화되는 자동차의 소프트웨어 개발을 극복하기 위해서는 새로운 지혜가 필요하다”라고 지적한다.

일렉트로비트는 폭스바겐의 EV ‘ID.3’의 통합 ECU ‘ICAS1(In-Car Application Server 1)’의 소프트를 개발했다. 콘티넨탈과 일렉트로비트를 합해 총 600명의 소프트 기술자가 연 200만 시간을 투자해 개발했다고 한다.

일반적으로 ECU의 소프트 개발은, 액추에이터 제어 등의 소규모 프로젝트는 약 10명, 차량탑재정보시스템이나 ADAS와 같은 대규모 프로젝트는 수백 명이면 된다. 한 ECU 개발자는 “600명이라는 규모는 처음 들었다”라고 말한다.

ICAS1은 콘티넨탈의 통합 ECU ‘바디계 HPC’를 베이스로 한다. 클라우드와의 접속이나 차량탑재 네트워크의 루터 기능을 담당하는 ‘커넥티드 게이트웨이’와 차량의 바디 제어 기능을 통합한 ECU다. 기존의 클래식한 ECU와 달리 OTA에 의한 소프트 업데이트에도 대응하기 때문에 소프트 개발은 차량의 출하 후에도 계속된다.

ID.3는 ICAS1 외에 ‘ICAS2’ ‘ICAS3’의 총 3대의 통합 ECU를 탑재한다. ICAS2와 ICAS3의 상세 내용은 알 수 없지만 전자가 ADAS나 자율주행, 후자가 통합 조종실이나 HMI(Human Machine Interface)를 담당하는 것으로 보인다. 일렉트로비트는 ICAS1이나 ICAS3의 개발에 관여했으며, ICAS1 개발도 전례가 없는 복잡한 프로젝트였다고 한다.

-- 소프트의 복잡화에 생산성이 뒤쫓아가지 못한다 --
현재 자동차의 소프트 개발은 복잡화되고 있다. 미국 McKinsey & Company의 조사에 따르면, 커넥티드나 자율주행 등의 추가로 인해 자동차 소프트의 복잡 정도는 소프트 개발의 생산성보다 2~3배의 속도로 증가하고 있다. “소프트 복잡화와 생산성의 갭을 메우기 위해서는 IT 업계를 참고로 다양한 지혜를 채용할 필요가 있다”(마틴 부사장).

그 하나가 ‘Automotive OS’라는 소프트 기반을 도입하고 API를 정비함으로써 각종 앱이나 서비스를 개별로 동시병행 개발이 가능하도록 하는 것이다. 컴퓨터나 스마트폰 세계에서는 당연한 일이지만 자동차에서도 OTA나 통합 ECU를 계기로 중요해질 것이라고 한다.

Automotive OS는 Vehicle OS라고도 하며 대형 자동차업체가 개발 중이다. 현재는 폭스바겐의 ‘vw.OS’, 다임러의 ‘MB.OS’, 도요타의 ‘Arene OS’ 등이 있다. ID.3는 vw.OS를 도입한 최초의 자동차다. 소프트 개발 효율화라는 관점과 함께 자동차업체는 독자의 OS를 보유함으로써 차세대 ‘데이터 플랫포머’가 되는 것을 목표하고 있다.

-- 차량탑재 SoC도 버추얼화 --

Part 3. 자동차에 DevOps
움직이기 시작한 소프트웨어 공장

자동차업체가 ‘데브옵스(DevOps,Development/Operation의 혼성어)’라는 소프트웨어 개발 방법에 주력하고 있다. ‘도요타 생산방식의 소프트웨어판’이라고도 할 수 있으며 ‘소프트웨어 공장’이라고도 불린다. IT 분야에서 실적이 있는 효율적인 소프트 개발 방법을 채용함으로써 CASE에 대한 대응력을 높인다.

“소프트웨어 퍼스트 제조로 전환한다”(도요타 아키오 사장). 도요타는 18년 이후 모빌리티 컴퍼니로의 변혁을 표명하고 소프트 개발력을 강화해 왔다. 18년 3월에 도요타, 덴소, 아이신정기의 공동출자로 자율주행소프트개발을 담당하는 TRI-AD(Toyota Research Institute-Advanced Development)를 설립. TRI-AD는 21년 1월부터 지주회사인 우븐 플래닛 홀딩스, 사업회사인 우븐 코어와 우븐 알파, 투자펀드회사인 우븐 캐피털의 4사 태세로 이행했다.

우븐 플래닛은 자율주행 소프트 개발이나 실장과 더불어 실험도시 우븐 시티나 차량탑재 소프트 통합개발 환경 ‘Arene’, 지도생성기술 ‘AMP(Automated Mapping Platform)’ 등을 전개한다. 우븐 플래닛의 커프너 CEO는 “개발하는 소프트 중에 차량 탑재는 극히 일부에 불과하고, 개발이나 테스트를 위한 툴이 90%를 차지한다”라고 지적한다. 이 툴들이 경쟁력의 원천이며 ‘소프트 공장’의 토대라고 할 수 있다.

-- 소프트 공장의 일단이 드러나다 --
우븐 플래닛은 20년 가을에 개최된 미국 JFrog 주최의 ‘Automotive DevOps Summit’에서 그 일단을 공개했다. 소프트의 컴파일, 테스트, 시뮬레이션 등의 정형적인 처리를 자동화하고, 동시에 그 성과물을 공유∙재이용함으로써 개발 효율을 높인다.

소스 코드를 관리하는 VCS(Version Control System)나 빌드(컴파일이나 테스트)를 자동적으로 실행하는 CI(Continuous Integration) 툴, 빌드 후의 성과물(아티팩트, 또는 바이너리)을 보관하는 바이너리 관리 툴, 최종적인 소프트를 차량 등에 배포하는 CD(Continuous Delivery) 툴 등으로 구성된다.

이 툴들은 클라우드 환경에서 작동하며, 우븐 플래닛 개발자뿐 아니라 도요타 등 그룹 내의 개발자도 이용할 수 있다. 이를 통해 복수의 개발자에 의한 동시병행 개발이 가능해진다. 원격(리모트) 개발도 쉽기 때문에 세계 각국에서의 분산 개발이나 코로나19에 대한 대책에도 적합하다. 개발자가 부가가치가 높은 업무에 집중할 수 있도록 정형적인 플로우는 자동화하면서도 핵심 부분은 사람 손에 의한 테스트나 검증, 시뮬레이션 등을 조합해 안전성이나 보안을 담보한다.

장기적으로는 이러한 소프트 개발 환경의 일부를 외부에 공개하고, 제3자가 자동차용 소프트(앱)나 서비스를 자유롭게 개발할 수 있도록 한다. 이 구상의 하나가 Arene이다.

Arene 환경에서 개발한 소프트는, Vehicle OS라는 자동차용 기본소프트 ‘Arene OS’를 탑재한 차량이라면 차종에 관계없이 동작한다. Vehicle OS나 개발 환경에 자동차의 안전성이나 보안을 담보하는 시스템을 채용함으로써 제3자에 의한 자유로운 소프트 개발을 실현한다. 독일 폭스바겐의 ‘vw.OS’나 다임러의 ‘MB.OS’도 사고방식은 닮았다.

구글이 차량탑재정보시스템(IVI)용으로 제공하고 있는 ‘Android Automotive OS’도 같은 구조다. 그러나 현재로서는 차량에 대한 액세스가 제한적이고, 제3자가 개발할 수 있는 것은 주로 스마트폰용 앱에 가깝다.

차량에 대한 액세스를 어디까지 허락할지는 어려운 문제다. 자유도를 높이면 자동차만의 다양한 기능을 실현할 수 있지만 안전성이나 보안 확보는 어려워진다. 현재로서는 자동차업체가 구축하는 소프트개발환경(소프트 공장)은 주로 사내나 그룹기업 내에서의 이용을 상정하고 있는 것으로 보인다.

-- 소프트 완성품을 상시 보관한다 --
-- 툴보다도 마이드셋이 중요 --
-- 곤란할 때는 CTO가 서포트 --

Part 4. 데이터를 지배하는 길
아마존이 차량탑재 OS 기업과 협력

미국 아마존닷컴 산하의 아마존웹서비스(AWS)와 차량탑재 OS ‘QNX’를 전개하는 캐나다 블랙베리는 자동차용 데이터기반 ‘IVY’를 공동 개발한다. 발매 시기는 밝히지 않았지만 이미 복수의 자동차업체나 1차 부품업체(티어1)와 논의하고 있다고 한다.

캐나다 블랙베리가 AWS와 공동 개발하는 자동차용 데이터기반 IVY는 어떤 것일까? 블랙베리 아시아태평양지역담당 수석디렉터 웨이유 리앙 씨에게 물었다.

자동차는 다종다양한 센서를 탑재해 차내외의 다양한 데이터를 수집할 수 있고, 커넥티드 기능을 사용해 클라우드와도 연계할 수 있다. 때문에 차량 데이터를 활용한 다양한 서비스를 기대할 수 있지만 실제로는 자동차 특유의 사정으로 인해 데이터의 수집∙활용이 어렵다고 한다.

우선 자동차는 하드나 소프트가 통일되어 있지 않다. “1대의 차량에 100개의 ECU나 센서가 탑재된다. 이들은 하드나 소프트, 펌웨어, OS가 제각각이고 주문 제작된 것도 많다. 센서가 출력하는 데이터 형식이나 통신 인터페이스, 프로토콜도 제각각이기 때문에 데이터 수집 자체가 어렵다”(리앙 수석디렉터).

데이터에 대한 액세스 권한도 한정적이다. 안전성이나 보안 등의 관점에서 센서에 액세스할 수 있는 권한이나 센서 데이터를 제3자에게 제공할 수 있는 권한 등은 엄격하게 제한되고 있다. 권한을 확보하기 위해서는 차량탑재 시스템의 기획∙설계 단계부터 데이터활용서비스를 채용해야 한다.

그러나 그 서비스가 시장의 니즈에 맞을지 여부는 실행해보지 않으면 모른다. “만약 니즈에 맞지 않을 경우에 그때부터 서비스를 다시 만드는 것은 상당히 어렵다”(리앙 수석디렉터).

또한 자동차는 스마트폰 등과 비교해 데이터 단말(차량)의 수가 적다는 과제도 있다. 유저 수가 적은 데이터 플랫폼은 앱이나 서비스 개발자에게는 매력이 크지 않다고 한다.

-- 하드웨어나 소프트웨어의 차이를 흡수 --
이러한 과제를 IVY를 통해 해결할 수 있다고 한다. “하드와 소프트, OS의 차이를 흡수하고, 다양한 센서로부터 데이터를 모아 AI(인공지능)로 분석해 도움이 되는 정보(인사이트)로 바꿔 앱이나 서비스로 제공한다”(리앙 수석디렉터). IVY는 Intelligent Vehicle Everywhere의 약어다.

구체적으로는 QNX의 내장 소프트나 OS, OTA 시스템과 AWS의 클라우드 서비스를 연계시킨 데이터플랫폼이 되었다. 차량의 ECU나 센서에서 수집한 원 데이터를 차량탑재(엣지) 측에서 처리하고 나서 AWS로 보낸다. 그때 센서에 대한 액세스나 데이터 처리를 통해 차량탑재 시스템의 기능 안전성이 손상되지 않도록 배려한다.

“IVY는 펌웨어로서 ECU에 실장한다”(리앙 수석디렉터). 그러나 사양이 아직 확정되지 않았고 기술적인 상세 내용은 현시점에서는 불분명하다. OS도 QNX로 한정하지 말고 폭넓은 ECU에서 동작하도록 한다.

데이터로서는 액셀, 브레이크, 스티어링, GPS, 가속도 센서, 배터리, 카메라, LIDAR, 밀리파레이더, 시트벨트 등의 차량정보와 함께 V2X에 의한 인프라 측의 센서 정보도 취급한다.

AWS에서 데이터를 분석해 얻어진 인사이트는 표준적인 API를 통해 자동차업체 외에 앱이나 서비스 개발자에게 제공된다. 데이터 그 자체가 아니라 인사이트 형태로 가공된 것으로, 개인정보를 보호하기 쉽고 자동차의 센서 구성이나 하드, 소프트 등을 고려할 필요가 없다.

클라우드 베이스의 앱과 더불어 IVY 상에서 동작하는 차량탑재 앱도 개발할 수 있다. 차량탑재 앱은 OTA로 업데이트가 가능하고, 데이터에 대한 액세스 권한 등을 클라우드에서 일원적으로 관리할 수 있다. 현재는 AWS와 공동 개발하고 있지만 장기적으로는 다른 클라우드 서비스와의 연계도 고려한다.

-- 차량 방치 감지나 운전 스코어 평가 등 --
-- Vehicle OS와 사고방식은 닮았다 --

 -- 끝 --

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