[EPNC=정재민 기자] 새로운 먹거리로 자율주행차가 부상하고 있다. 자율주행차를 견인하기 위한 ADAS 기능들은 적응식 정속주행 시스템, 차선 변경 보조기능, 제동 보조기능 등을 지원하며 차량 운행 시 운전자를 보조하는 역할을 한다. 당연히 ADAS 기능을 가능케 하는 레이더, 라이더, 카메라 등 센서의 신뢰성은 매우 중요해졌다. 또한 차량이 유·무선망을 통해 다른 차량, 모바일 기기, 도로 등의 사물과 정보를 교환하는 것 또는 그 기술을 일컫는 ‘V2X’도 마찬가지다. 그리고 ‘5G’는 자동차들이 실시간으로 풍부한 데이터를 공유하도록 도와줌으로써 완전 자율주행을 지원하는 주축 역할을 할 것으로 보인다. 하지만 이런 현란한 기능들이 온전히 현실 속에서 구현되기 위해서는 장치의 신뢰성을 뒷받침할 측정 솔루션이 절대적으로 필요하다.

지난 85년 간 무선주파수(RF/ Radio Frequency) 측정 솔루션을 공급하며 전 세계 많은 고객과 함께 성장해 온 독일 기업이 있다. 현재 5G 자동차 협회(5GAA)의 회원사이며, 이미 6GHz 이하 주파수 대역 내 업그레이드 가능한 솔루션을 공급하고 있는 ‘로데 슈바르즈(Rohde & Schwarz)’가 그 주인공이다.

6GHz 이하 주파수 대역 중에서도 높은 주파수 대역을 사용하는 오토모티브(Automotive) 분야는 여러 나라에 판매되는 차량의 특성으로 인해 글로벌 솔루션이 선호되고 있는데, 그 중에서 로데 슈바르즈는 독일 내 많은 차량 OEM 업체들과 티어1(Tier1) 공급업체들이 사용하는 검증된 솔루션으로 전 세계에서 많은 호응을 받는 기업이다.

로데 슈바르즈가 완전한 자율주행차의 기능 실현을 구체화하고 담보하기 위해 어떤 측정 솔루션을 보유하고 있는지 살펴보자.

독보적 레이더 타깃 시뮬레이터

자율주행차는 주변 사물과 상황을 인지할 수 있는 눈 역할을 수행하는 센서가 필요하다. 이를 위한 대표적인 센서가 레이더(RADAR) 센서와 라이더(LIDAR) 센서다. 라이더 센서는 레이저를 사용하는 만큼 정밀한 해상도의 사물 인식이 가능하나 고가라서 상용 적용하는 부분에 있어 애로점이 있다. 반면, 상대적으로 가격이 저렴한 레이더 센서가 현재의 ADAS 시스템에서는 원거리의 사물을 인식하는 핵심 역할을 수행하고 있다.

(사진| FSW Signal & Spectrum Analyzer(상단), SMW200A Vector Signal Analyzer(하단)) 레이더 센서의 송신부에서 물체 감지를 위한 첩(Chirp) 신호를 제대로 생성해 방사하는지 확인할 수 있는 FSW Signal & Spectrum Analyzer(상단)와 레이더 센서의 수신부에서 물체에서 반사된 첩(Chirp) 신호를 제대로 수신하는지 확인할 수 있는 SMW200A Vector Signal Analyzer(하단)는 센서 개발을 위한 필수적인 측정 장비다.

차량용 레이더는 특정한 패턴의 무선주파수 신호를 이용해 물체를 탐지하는 기기다. 따라서 레이더 센서가 제대로 된 주파수의 신호를 사용하는지, 물체가 있을 경우 이를 제대로 탐지할 수 있는지 등의 측정을 수행하는 것이 계측 장비의 중요한 역할이 된다. 로데 슈바르즈는 레이더 센서에서 방사하는 신호를 분석해 여러 특성들이 적합한지를 판별할 수 있는 FSW 신호 및 스펙트럼 분석기, 물체에서 반사되어 들어오는 신호를 레이더 센서가 제대로 수신할 수 있는지를 확인할 수 있는 SMW200A 신호 발생기, 그리고 레이더 센서가 방사한 신호를 받아 가상의 물체를 생성함으로 레이더 센서가 제대로 물체를 인식할 수 있는지를 확인할 수 있는 ARTS9510, AREG100A와 같은 레이더 시뮬레이터 장비 등이 대표적인 솔루션이다. 차량용 레이더는 차량의 외장 디자인을 고려해 일반적으로 차량의 범퍼나 라디에이터 그릴에 설치되는 경우가 많다. 문제는 디자인을 고려해 범퍼 등 외장재 뒤에 설치되기 때문에 이들 외장재들이 레이더 센서에게는 1차적 장애물이 된다. 물론 이런 현상들을 최소화하기 위해 레이더 센서가 설치되는 부분의 재질을 투과성이 좋은 재질로 만든다든지 하는 고려를 하고 있으나, 이들이 1차 장애물 역할을 한다는 점은 변함이 없으며 특히, 이러한 투과 재질이 생산에서의 오차나 검증 부서의 오류 등으로 인해 전파의 투과율이 균일하지 못하다든지 하는 문제가 생길 경우, 레이더 센서가 인지하는 범위나 정확도에 영향을 미치게 된다. 이를 방지하기 위해 범퍼 등의 자재에 대한 투과율 등을 시험할 수 있는 QAR과 같은 측정 솔루션도 제공한다. 이 외에도 레이더 센서의 통합으로 인해 차량의 전자파 장애 등을 측정하기 위한 부분 등이 현재 논의되고 있다.

빠르게 이동하는 고속 주행 환경에서도 충분한 여유 거리를 가지고 회피 동작을 수행할 수 있기 위해서 일반적으로 차량의 레이더 센서들은 수백 미터의 감지 거리를 제공한다. 레이더 센서의 이런 특성은 센서에 대한 실제적인 시험을 수행하는 데 있어 매우 큰 장애물 역할을 하게 된다.

(사진| ARTS9510C) ARTS9510C을 이용할 경우, 개발자는 장비의 화면에서 직접 최대 4개까지의 가상 타깃에 대한 속도, 방위각 등의 파라미터를 입력할 수 있으며, 이들 파라미터는 실시간으로 신호에 반영되어 레이더 센서에 입력된다.

개발자는 레이더 센서를 완성해 차량에 설치하기 전에는 이에 대한 검증과 디버깅을 할 수 없게 된다. 이럴 경우, 레이더 시뮬레이터를 사용하면 200m 앞의 물체를 가상으로 만들어 레이더 센서에 입력함으로 아주 적은 이격 거리만으로도 시험을 수행할 수 있게 된다. 결과적으로 레이더 센서 개발자에게 꼭 필요한 시험 환경을 제공하는 역할을 하게 된다. 기존의 레이더 타겟 시뮬레이터들은 가상 물체와의 거리 등을 물리적으로 구현하기 때문에 생산된 이후에는 이를 실시간으로 변경하는 것이 불가능했다. 하지만, ARTS9510은 가상 물체를 생성하는 알고리즘을 새롭게 설계해 이런 제약 없이 실시간으로 현장에서 이들을 입력하고 시험할 수 있게 됐다. 로데 슈바르즈에서 공급하는 ARTS9510 제품은 물체와의 거리, 속도, 방위각 등을 장비를 사용하면서 입력해 반영할 수 있다. 실제로도 차량의 레이더가 감지해야 하는 물체(차량)들의 속도나 방위각, 거리등은 계속적으로 변하기 때문에 개발자들의 시험 환경에서 이러한 항목들을 바꿔가면서 시험할 수 있다는 것은 발생할 수 있는 오류들을 미리 검증할 수 있다는 장점이 될 수 있다. 특히, 차량의 센서는 오류나 오동작이 발생할 경우, 탑승자의 안전에 직접적으로 영향을 미칠 수 있기 때문에 이들 파라미터를 실시간으로 변동시킬 수 있는 ARTS9510 기기는 레이더 타깃 시뮬레이터에 있어 독보적인 수준이라 볼 수 있다.반면에 개발 환경이 아닌 양산 환경이라면 이미 검증된 하드웨어를 생산하는 환경이기 때문에 수율을 고려하는 양산용 측정 솔루션이 필요할 수 있다. 로데 슈바르즈의 AREG100A 제품은 ARTS9510 제품과 달리 거리 등 일부 파라미터를 사용자의 요구 사항에 맞춰 고정해 제공하는 측정 솔루션이다. 이를 통해 고객들은 양산 솔루션에서 기대하는 경쟁력을 제공받을 수 있다.마지막으로 QAR 제품은 고주파 무선신호를 이용해 레이더 센서가 설치되는 부위의 신호 투과성과 균일성을 확인할 수 있는 측정기기다. 기존의 측정 방식은 이러한 투과성 등을 확보하기 위해 범퍼 등의 부속품을 대상으로 네트워크 분석기와 같은 측정기를 사용한다. 문제는 네트워크 분석기를 활용하는 기존의 측정 방식은 핀 포인트로 측정을 하는 원리를 사용하기 때문에 범퍼와 같이 면적이 넓은 부속품의 전체 부분에 대한 투과성 등을 측정하기 위해서는 측정이 번거롭고 시간이 많이 걸릴 수 있다는 것이다. QAR은 측정체의 전체 부분을 한 번에 측정해 3D 결과를 화면 등으로 표현할 수 있기 때문에 완성차의 레이더 센서부에 대해 필요한 측정을 완성시키는 획기적인 솔루션으로 평가받고 있다.

(사진| AREG100A) AREG100A은 양산을 위해 사용될 수 있는 레이더 타깃 시뮬레이터다. ARTS9510C 대비 일부 파라미터에 대해서만 변경이 가능하기 때문에 특정한 테스트 시나리오를 이미 가지고 있는 경우 이를 지원하는 가격 경쟁력을 가지는 솔루션으로 제공된다.

C-V2X 지원 칩셋 모델 검증 및 측정

V2X(Vehicle to Everthing)는 차량과 차량 사이의 무선통신(V2V: Vehicle to Vehicle), 차량과 인프라 간 무선통신(V2I: Vehicle to Infrastructure), 차량 내 유무선 네트워킹(IVN: In-Vehicle Networking), 차량과 보행자 간 통신(V2P: Vehicle to Pedestrian) 등을 총칭하는 말로, 미래 자동차를 이끄는 기반이 되는 통신기술로 주목받고 있다.

V2X는 크게 802.11p와 C-V2X로 구분되고 있다. 현재 상황에서는 V2X 기술을 802.11p 기술로 구현할 것인지, C-V2X로 구현할 것인지 명확하게 정리할 수는 없다. 다만, 이 두 가지 기술이 V2X를 구현하는 기반 기술인 것은 확실하며, V2X의 진화에 대해서는 각 진영별로 관점과 예상이 다르고, 심지어는 이 두 기술을 함께 사용하는 Hybrid V2X도 언급되기 때문에 앞으로의 방향을 명확하게 밝히기는 쉽지 않다. C-V2X는 3GPP(1998년 12월 창설된 이동통신 표준화 기술협력 기구)에서 Release14를 통해 공식적으로 지원하는 차량용 통신 규격이다.일단 802.11p 기술은 Wireless LAN 기술로 널리 알려진 802.11 계열의 기술이다. 처음부터 데이터의 연결을 주 용도로 하는 기술로 태어난 Wireless LAN 계열 기술이기 때문에 차량에서의 통신을 위한 용도로 설계됐음을 쉽게 유추할 수 있다. 차량 대 차량, 차량 대 사물(RSU 등 Infrastructure 포함)의 통신으로 위험 지역에 대한 선 안내, 위급 사항의 회피 기동, 최적화된 길 안내 등이 가능하다. 이미 10년 정도의 실증 사업 등을 통한 진행 이력이 있기 때문에 여기서 수집된 방대한 실증 데이터는 802.11p 기술의 가장 큰 강점으로 인식되고 있다.C-V2X는 이동통신 기술(Cellular)을 V2X에 이용하는 방식이다. 따라서 LTE로 널리 알려진 3GPP에서 관장하는 기술에 해당한다. 3GPP는 2세대 통신인 GSM, 3세대 통신인 WCDMA, 4세대 통신인 LTE, LTE-Advanced 기술을 만들고 개량해 온 규격 그룹으로, 최근 화제인 5세대 통신 방식 또한 3GPP에서 Release하는 규격을 따른다. C-V2X는 3GPP 규격 중 Release14에서 최초로 기술됐으며, Release14 규격은 LTE 계열 기술 규격이기 때문에 현재의 C-V2X는 LTE-V2X라고 부르기도 한다. LTE에서 제공하는 높은 데이터 전송 속도와 재난망 통신 LTE(PS-LTE) 기술에서 구현한 PC5 인터페이스를 통해 V2V, V2X를 구현한다. C-V2X의 장점은 기존의 이동통신 기술을 기반으로 하기 때문에 V2X 통신에서 필수적인 통신망에 대해 기존의 이동통신망을 적용하는 것이 가능하다는 점이다.

C-V2X 기술은 3GPP에서 관장하는 기술로, 이미 이동통신 네트워크와 단말을 통해 어떻게 시험해야 할지에 대한 논의와 검증이 있어왔다. C-V2X에 대해서도 마찬가지로 네트워크와 단말(차량 내 기기)로 나눠서 고려할 수 있을 것이다.최근의 동향은 이 중에서도 특히 차량 대 차량의 통신에 대해 시험하는 부분이 많은 관심을 받고 있다. 기존의 이동통신을 기준으로 하면, 기지국과 단말 간의 통신에 대해서는 여러 가지 다양한 검증 방식들이 논의 및 검증돼 왔다. 하지만, V2V는 기존과 같은 기지국 대 단말의 통신 방식이 아니라 단말 대 단말(Device – to – Device)의 통신 방식으로 구현된다. 단말 대 단말의 통신 방식은 3GPP에서 Release13의 PS-LTE(Public Safety LTE)에서 이미 구현하고 있는 내용이며, 이를 지원하기 위해 ‘PC5 인터페이스’를 새로이 도입하기도 했다. 이 때문에 V2V 측정은 PC5 인터페이스를 기반으로 하는 단말 대 단말 통신 기능으로 측정을 지원하는 것이 핵심적인 요구사항이 된다. 로데 슈바르즈는 이미 3GPP Release13의 단말 대 단말 통신을 프로토콜 측정을 통해 구현한 바 있으며, 이를 기반으로 3GPP Release14의 V2V 측정에 대한 요구사항을 지원하며, C-V2X 지원 칩셋 모델들의 검증과 측정을 위해 광범위한 지원이 진행되고 있다.

C-V2X 장치를 검증하는 광대역 무선통신 테스터 ‘CMW500 Wideband Communication Tester’는 이미 국내에서 LTE의 측정을 위한 기준 장비의 지위를 차지하고 있다. 2세대 GSM 통신에서부터 LTE와 현재 지원되는 광대역 LTE 및 LTE-A의 Carrier Aggregation, 그리고 LTE-A Pro까지 이동통신 단말에 대한 완벽한 포트폴리오를 제공하고 있다. 더불어, Non-Cellular로 불리는 Bluetooth, WiFi와 사물 인터넷을 위한 eMTC 및 NB-IoT까지 지원하기 때문에 통신 단말에 있어서 완벽한 One-Box Solution을 지향하고 있다.또한, CMW500 Wideband Communication Tester 기기는 소프트웨어 옵션의 변경으로, RF Call Box 측정기에서 Protocol 측정기로 변환이 가능하다. 3GPP에서는 단말의 시험을 위해 RF 특성의 시험과 Protocol의 시험을 서로 다른 Section으로 규정하고 있는데, CMW500은 Protocol 측정에 대해서도 공인된 측정 플랫폼으로 검증이 되어 있으며, 3GPP Release14의 LTE-V2X에 대해서도 Protocol Solution으로 측정을 지원하고 있다.

5G NR 무선 특성 지원하는 신호 분석기·발생기 솔루션 제공

(사진| CMW500 Wideband Radio Communication Tester) CMW500 Wideband Radio Communication Tester는 3GPP의 규격인 GSM, WCDMA, LTE 뿐 아니라 CDMA와 Non-Cellular 규격인 Bluetooth, WiFi 등 무선 통신 규격에 대한 단말 시험을 수행할 수 있는 측정기다. 현재 배포된 3GPP Release 14의 LTE-V2X 요구사항에 대한 프로토콜 시험을 지원할 수 있다.

C-V2X가 차량용 통신 규격이라면, 5G는 3GPP에서 Release 15를 통해 지원하는 통신 규격이다. 5G는 일반 휴대폰(enhanced Mobile BroadBand, eMBB) 뿐 아니라 사물인터넷(massive Machine Type Communication, mMTC), 차량 통신(Ultra Reliable Low Latency Communication, URLLC)까지 지원하는 것을 목표로 하고 있다. 뛰어난 데이터 처리능력, 낮은 지연률, 신뢰성을 자랑하는 5G는 자동차들이 실시간으로 풍부한 데이터를 공유하도록 도와줌으로써 완전 자율주행을 지원할 수 있다.

특히, 여러 센서의 설치로 인해 발생할 수 있는 비용문제에 있어 C-V2X의 통신망을 이용해 이들 센서의 역할을 대체하는 방향이 많은 관심을 끌고 있다. 현재 C-V2X는 LTE를 기반으로 하는 LTE-V2X로 설계돼 있지만, 5G는 URLLC라는 애플리케이션으로 이를 포함할 예정이며, 이는 3GPP Release 16을 통해 2020년 구현될 예정이다.

5G는 우리의 생활 전반에 그 영향을 미칠 것으로 예상되며, C-V2X는 5G의 일부로서 우리의 생활에서 사용될 것으로 보인다.

로데 슈바르즈는 5G NR(New Radio)의 무선 특성을 지원할 수 있는 신호 분석기 및 신호 발생기 솔루션을 제공하고 있다. 5G의 측정을 위해 필요한 요구 사항에 대해서는 3GPP에서 아직 완성되지 못한 부분이 있기 때문에 이에 맞춰 계속적인 업데이트와 지원이 있을 예정이다.

[미니인터뷰_최종호 전무이사]

“로데 슈바르즈는 변화하는 네트워크 세상을 보다 안전하게 만들 것”

최종호 로데슈바르즈코리아 전무

Q : 로데 슈바르즈의 올해 상반기 경영 평가와 더불어 하반기 목표에 대해 알고 싶다.

로데 슈바르즈는 전장 부분에서 한 대형 칩셋 제조사에 차세대 레이더 측정용 솔루션인 FSW85 + RTO 조합을 공급했으며, 자율주행에 필요한 레이더 타깃 솔루션 또한 판매가 이뤄졌다. 그 외에도 다양한 분야에서 많은 R&D 사업에 투자를 유치했다. 이와 같은 성공사례를 바탕으로 하반기에도 차량용 솔루션에 대한 지속적인 소개를 통해 향후 시장을 준비하고 있다.

Q : 미래 먹거리로 자율주행자동차 시장이 주목을 받고 있으며, 센서, C-V2X, 5G의 기술과 장치에 대한 안전성과 편의성을 담보할 진단 솔루션의 중요성이 강조되고 있다. 이에 대해 어떤 전략을 갖고 있나?

기존 모바일 시장을 선도했던 기술력을 바탕으로 국내 주요 OEM 및 Tier1에 텔레메틱스 솔루션 관련 CMW 측정기를 공급하고 있으며, V2X(802.11p 기반) 솔루션을 공급하고 있기도 하다. 더불어 C-V2X의 주요 칩셋 공급사에 C-V2X를 지원하는 유일한 프로토콜 솔루션을 공급한 업체로서 국내 주요 고객에도 해당 솔루션의 납품 및 지원을 진행하고 있다. 이 외에도 주요 통신 표준인 eCall(emergency call, 차량 긴급구난체계) 영역에 대해 러시아, 유럽 등에 대한 표준 측정 장비로 사용되고 있어 해외시장을 목표로 하는 국내 제조업체와 협업을 하고 있다. 국내에서 준비 중인 한국형 eCall에도 많은 도움을 줄 것으로 기대하고 있다.

Q : 로데 슈바르즈는 향후 어떤 비전을 갖고 오토모티브 시장 공략에 나설 계획인가?

로데 슈바르즈의 비전은 디지털, 그리고 네트워크를 통해 효율적으로 변화된 세상을 한층 더 안전하고 연결된 모습으로 만드는 것이다. 로데 슈바르즈는 오토모티브를 포함한 다양한 시장에 대해 누구보다도 정밀하고 전문적인 솔루션과 서비스를 제공하여 고객에게 만족을 주고, 투철한 책임감과 상호 존중, 공감으로 고객의 신뢰를 얻기 위해 온 역량을 다하고 있다. 지금까지 이룬 성과의 토대에 만족하지 않고 로데 슈바르즈만의 새로운 브랜드 가치를 창출하여 고객과 함께 성장하는 것이 앞으로 나아갈 방향이라고 생각한다.

로데 슈바르즈...

로데 슈바르즈는 80년 이상 무선 통신의 전 분야에서 뛰어난 품질, 정밀성, 혁신을 선도하는 업체로 알려져 왔으며, 20년간 IT와 네트워크 보안에서 얻은 경험을 바탕으로 전문 기술을 제공해 왔다.

로데 슈바르즈는 세계 최대 전자 테스트 및 계측 장비 제조업체 중 하나로 연구, 개발, 생산, 서비스에서 표준을 수립하고 있다. 또한 최신 무선 기술뿐만아니라 최대 500GHz의 RF와 극초단파 애플리케이션에서 광범위하고 시장 선도적인 솔루션을 제공하고 있다.

로데 슈바르즈는 디지털과 네트워크를 통해 효율적으로 변화된 세상을 한층 더 안전하고 연결된 모습으로 만드는 것으로, 오토모티브를 포함한 다양한 시장에 대해 누구보다도 정밀하고 전문적인 솔루션과 서비스를 제공하고 있다.

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정재민 기자  peacejeong@epnc.co.kr

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