닛케이 Automotive_26.01호

튜링, E2E 자율주행에 리눅스 채택
Part 3. 컨테이너∙파이썬으로 테슬라 추격

End-to-End(E2E) 자율주행 실현을 위해서는 차량용 소프트웨어 기반을 크게 바꿔야 할 것으로 보인다. 자율주행 스타트업인 튜링(Turing, 도쿄)은 리눅스(Linux)와 가상화 기술인 ‘컨테이너(Container)’를 채택할 방침이다. 이 두 가지는 IT 업계에서는 보편화된 기술이지만, 실시간성과 안전성을 중시하는 차량 제어 분야에서 채택되는 경우는 드물다. 튜링은 E2E의 개발 규모는 거대하기 때문에 IT 업계의 표준 기술을 도입하지 않으면 시장을 선도하는 미국 및 중국 기업들을 따라잡기 어렵다고 판단했다.

2021년에 창업한 튜링은 차량 주변 인식부터 판단·제어까지 인공지능(AI)이 담당하는 E2E를 국내에서 선도적으로 추진해 왔다. 2030년까지 모든 장소에서 운전자의 감시가 필요 없는 ‘레벨 5’의 완전 자율주행 실현을 목표로 하고 있다.

튜링은 현재 E2E AI 모델이 탑재된 실험 차량을 도쿄 도내에서 약 20대 시범 운행하고 있으며, 그 차량의 소프트웨어 기반 OS(기본 소프트웨어)로 리눅스 베이스의 ‘Ubuntu’를 채택했다. 리눅스는 대부분의 서버에 사용되고 있는 대표적인 오픈소스 OS로, 전 세계적으로 개발자들이 많이 있어 풍부한 라이브러리(재이용 가능한 소프트웨어 부품)를 갖추고 있다.

튜링 개발부의 도쿠히로(德弘) 시니어 엔지니어는 “리눅스에는 AI 관련을 포함한 다수의 하이퀄리티 라이브러리가 있어, 그 생태계(경제권)의 혜택을 최대한 활용해 개발을 원활히 진행할 수 있다”라고 말하며, 경쟁이 치열한 E2E 개발에서 리눅스 채택은 반드시 필요하다는 견해를 밝혔다.

-- 리눅스 외 다른 것은 결코 쉽지 않아 --
일반적인 자동차 개발에서는 첨단운전지원시스템(ADAS)과 같은 안전에 관련된 차량용 OS에 캐나다 BlackBerry의 ‘QNX’를 비롯한 상용 실시간 OS가 사용된다.

하지만, 상용 실시간 OS의 개발 자산과 인재 규모는 리눅스에 비해 작다. E2E와 같이 시행착오가 필요한 발전 단계의 기술을 개발할 때에는 풍부한 라이브러리와 인재의 유무가 개발 속도를 크게 좌우한다. 도쿠히로 시니어 엔지니어는 “물론 리눅스 외 다른 OS로도 E2E를 개발할 수 있을 것이라 생각하지만, 결코 쉽지 않을 것이다”라고 말했다.

미국이나 중국 기업들의 E2E 개발 속도는 매우 빨라, 테슬라와 화웨이 등은 이미 E2E를 실용화하고 있다. 현재는 운전자 감시가 필요한 ‘레벨 2’이지만, 고속도로 등 자동차 전용 도로뿐만 아니라, 보행자가 오가는 시가지에도 E2E를 투입하고 있다. 튜링 등 일본 기업들보다 수 년 앞서 있다.

E2E 개발에서 가장 앞서 있는 테슬라는 자체 설계한 차량용 SoC(System on a Chip)에 리눅스를 탑재해 E2E를 실용화하고 있는 것으로 알려져 있다. 튜링은 타의 추종을 불허하는 테슬라의 압도적 개발 속도를 가능하게 하는 요인 중 하나가 리눅스 채택이라고 보고 있다. 리눅스 외 다른 기술을 채택해 테슬라의 개발 속도를 따라잡는 것은 어렵다고 판단한 것이다.

튜링은 현재, 실험 차량에 리눅스 기반 E2E를 탑재하고 있는 단계이며, 향후 양산으로 전환하더라도 리눅스 채택을 계속 이어나갈 방침이다.

-- 컨테이너 채택으로 개발 속도 향상 --
튜링이 개발 속도를 높이기 위해 채택한 또 하나의 기술이 컨테이너이다. 클라우드 앱 개발 등에서 널리 사용되고 있는 것으로, 앱과 그 실행에 필요한 라이브러리 등을 모은 패키지를 만들 수 있다. 개발, 테스트, 서비스 전개 등 서로 다른 환경에서 공통의 컨테이너를 활용해 시행착오를 겪으면서 개발 속도를 높일 수 있는 것이다. 컨테이너는 리눅스 환경에서 사용하기 편리하며, 이것은 튜링이 리눅스를 채택한 이유 중 하나이기도 하다. 컨테이너에 필요한 격리·제어·배포·운용 기반은 리눅스 커널(Linux Kernel)에 표준으로 마련되어 있다.

튜링은 컨테이너를 활용해, 예를 들어, E2E의 AI 모델이나 사용자 인터페이스(UI)와 같은 기능을 각각 별도의 컨테이너상에서 개발하고 있다. 도쿠히로 시니어 엔지니어는 “소프트웨어 기반 아키텍처는 자주 변경하고 있다”라고 밝히며, “컨테이너 단위로 개발함으로써 변경의 영향을 최소화할 수 있다”라고 말했다.

-- 안전 프로그램은 베어메탈로 동작 --
리눅스를 채택하는데 있어 가장 큰 해결 과제 중 하나가 실시간성을 보장하기 어렵다는 점이다. 도쿠히로 시니어 엔지니어는 “리눅스에서 지연이 발생하지 않는다는 보장은 전혀 없다”라는 견해를 밝혔다.

튜링은 실험 차량을 시범 운행하고 있는 과정에서 리눅스 채택으로 인한 지연 문제는 발생하지 않고 있다고 한다. 또한, 컨테이너 채택으로 오버헤드가 증가하면서 지연이 크게 늘어날 것으로 보이지만, “거의 무시할 수 있는 수준”(도쿠히로 시니어 엔지니어)이라고 한다. 튜링은 SoC에 고성능인 NVIDIA의 ‘Jetson AGX Orin’ 시리즈를 사용, 연산 속도는 충분히 빠르다고 한다.

그럼에도 불구하고 “통상적인 계산은 10ms 이내의 지연으로 끝나지만, 드물게 100ms 걸릴 가능성도 있다”라고 보고 있다. 튜링은 실험 차량에 대한 지연 대책으로 500ms의 지연이 발생하면 차량 제어를 무효화해 차량 주행을 정지시키는 프로그램을 채택하고 있다. 실험 차량에는 숙련된 운전자가 탑승하고 있기 때문에 이 대책으로 사고 가능성을 낮출 수 있을 것으로 보고 있다.

구체적으로는, AI 모델의 계산 결과로 경로를 출력한 후, 차량 제어에 입력하기 전에 조건 분기에 따른 규칙 기반 안전 프로그램을 설치했다. 큰 지연은 물론, 급가속이나 스티어링 조작을 갑자기 수십 도로 꺾는 등, 있어서는 안 될 출력도 이 안전 프로그램으로 배제한다.

SoC가 아닌 마이크로컨트롤러(스위스의 STMicroelectronics 제품)로 동작하며, 프로그램은 C 언어 가이드라인 ‘MISRA C’를 준수. 한정된 단순 프로그램으로 OS를 탑재하지 않은 베어메탈(Bare Metal)로 동작하여 지연 시간이 최소화되도록 구성되어 있다.

향후 운전자 감시가 필요 없는 ‘레벨 5’의 완전 자율주행을 실현할 때에는 추가적인 대책이 필요하다고 튜링은 보고 있다. 도쿠히로 시니어 엔지니어는 “그 자리에서 멈추는 것이 아니라, 안전한 장소까지 대피하는 기술을 도입해야 할 수도 있다”라는 견해를 밝혔다.

-- 기능 안전은 ‘시스템 전체’에서 --
리눅스를 채택하는데 있어 또 하나의 큰 해결 과제는 기능 안전 실현이 어려워진다는 점이다. 리눅스는 기능 안전을 전제로 개발되지 않아 기존의 자동차 회사들이 제어 소프트웨어에 채택하는 데 주저하는 요인이 되고 있다. 도쿠히로 시니어 엔지니어는 기능 안전에 대해 “최종적으로 시스템 전체를 통해 달성한다”라는 방침을 밝혔다.

자동차에는 기능 안전 규격 ‘ISO26262’가 있다. ISO26262에는 몇 가지 레벨이 있으며, 시스템을 구성하는 개별 기능이 모두 기능 안전을 달성하지 못하더라도 시스템 전체의 기능 안전은 성립할 수 있다. OS만으로 기능 안전을 달성할 수 없을 경우, 외부의 안전 메커니즘을 마련해 커버하는 방안을 고려할 수 있다. 튜링의 본격적인 기능 안전 개발은 현재 시작 단계이지만, ISO26262의 존재가 리눅스 채택에 걸림돌이 된다고 생각하지 않고 있다.

테슬라는 리눅스를 채택해 수백만 대 규모의 E2E 자율주행을 실용화하고 있다. 테슬라는 기능 안전에 대한 대응에 대해 언급한 적은 없지만, 도쿠히로 시니어 엔지니어는 “상당히 신중하게 고려하고 있다고 생각한다”라고 말했다. 차량 분해 등을 통해 살펴보면, 통신 등 하드웨어 아키텍처에 용장성(중복성) 등이 보장되어 있기 때문이다. 소프트웨어 구성은 볼 수 없지만, 시장 실적을 보면 오류 등의 발생 건수가 적다는 것을 알 수 있다. 도쿠히로 시니어 엔지니어는 “리눅스를 사용하면서도 충분한 기능 안전을 실현하고 있는 것으로 보인다”라고 평가했다.

-- 러스트 도입을 검토 --
프로그래밍 언어는 AI 분야에서는 ‘파이썬(Python)’, 차량 제어 분야에서는 ‘C++’를 사용한다. 파이썬은 AI 개발용 라이브러리가 풍부해 AI 개발에서 표준 언어로 자리잡고 있어 E2E 개발에 필수적 언어이다. 하지만, 파이썬은 실시간성을 엄밀하게 확보하기 어렵다는 문제도 있다. 그래서 튜링은 실시간성이 요구되는 고급 기능에 C++를 사용하고 있다.

향후에는 C++ 대신 러스트(Rust)를 도입하는 방안도 검토하고 있다. 러스트는 메모리 할당 및 해제 시점을 컴파일 단계에서 거의 결정하는 언어로, 메모리 때문에 발생하는 지연 등의 오류를 쉽게 배제할 수 있다. 도쿠히로 시니어 엔지니어는 “러스트를 도입하면 시스템으로서의 견고성을 높일 수 있을 것이다”라며 기대감을 나타냈다.

리눅스, 컨테이너, 파이썬 등, IT 업계의 표준 기술을 차량용 소프트웨어 개발에 도입하는 것은 인재 확보에도 크게 기여한다. 현재 AI와 소프트웨어 관련의 우수한 인재 확보를 둘러싼 경쟁이 치열하며, 대부분 IT 업계에서 일하고 있다. 기술자에게 익숙한 환경을 제공하는 기업이 선택 받을 확률이 높기 때문일 것이다. E2E 자율주행의 큰 흐름은 차량용 소프트웨어 개발 방식을 근본적으로 바꿀 것으로 보인다.

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목차_닛케이 AUTOMOTIVE_목차_26.01호

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Part 2. 유럽 대기업들의 전략
- 보쉬와 아우모비오, E2E를 3단계로 나누어 개발
Part 3. 컨테이너·Python으로 테슬라를 추적
- 튜링, E2E 자율주행에 리눅스 채택
Part 4. NVIDIA에 도전
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독자로부터
디젤의 향후 전망

편집실에서
편집실에서 2026년 1월호

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