미래로 가는 길: 오늘날의 IVI 기술로의 전환

Special Feature 자동차 인포테인먼트와 ECU

미래로 가는 길: 오늘날의 IVI 기술로의 전환

차량 인포테인먼트IVI는 자동차에 라디오를 적용하기 시작한 이래로 많은 진보를 거쳐왔다. 이제 소비자는 탐승한 모든 사람이 독특한 경험을 할 수 있도록 전화기, 기타 장치 기기들 간의 원활한 연결을 요구한다. 새로운 차량의 선택과 구입에 있어 IVI 사용자의 경험이 주요하게 부각되고 있다. 따라서 IVI 기능 및 요구 사항에 대한 중요성은 날로 더해지고 있다. GENIVI와 같은 기관의 도움으로 도로 상에서 대담하고 흥미로운 IVI을 경험할 수 있다.

글: 앤드류 패터슨(Andrew Patterson)
멘토 그래픽스 / www.mentor.com

새로운 자동차를 고려하는 구매자에게 차량용 인포테인먼트(in-vehicle infotainment 이하IVI) 시스템의 기능은 최종 구매 결정에 상당히 중요하게 작용하고 있다. 어떤 구매자는 IVI 시스템 기능을 엔진 크기나 외관 스타일보다 더 중요시 한다. 새로운 자동차 모델이 소개될 때, 여지없이 소비자는 새로운 차원의 IVI 기능을 기대하게 된다. 자동차 제조 업체와 그들의 공급 업체 모두는 새롭고 혁신적인 IVI 제품을 빠르게 공급해야 한다는 강한 압박을 받고 있는 것이 현실이다.
오늘날의 표준 IVI 기능은 GPS 네비게이션, 멀티미디어 엔터테인먼트, 음성 명령 인식, 자동 안전 진단 등을 포함하고 있다. 보다 진화된 IVI 기술에는 모바일 오피스 기능, 응용 프로그램 사용자 다운로드, 스마트 네비게이션 및 차량 추적, 제스처 인식, 클라우드 서비스 연결 등이 추가로 포함될 것이 거의 확실하다. 공급 망 관리 차원으로 내려가서 살펴보면, 현재 반도체 제조 업체들은 IVI 기능 지원을 포함하기 위한 자사의 관련 사업 영역 및 제품 라인을 상당히 강조하고 있는 형편이다. 따라서 미래 가능성은 탁 트인 도로와 같이 끝없이 펼쳐진다.
확장되고 있는 IVI 기능은 휴대폰 시장의 발전 및 기술에 상당한 보조를 맞추고 있다. 스마트폰 기술의 경우 사용자를 위해 고성능 3D 그래픽, 터치 스크린 기술 및 정기적인 콘텐츠 업데이트 등에 대한 새로운 기대치를 만족시켜왔다. 이와 같은 기술을 어느 정도 IVI 시스템에 채택하여 사용하는 것이 사실 가능하다. 그러나 IVI에서의 주요한 진보는 재사용 가능한 코드 혹은 너무 복잡하고 다루기 어려운 오픈 소스 미들웨어 등의 부족으로 인해 큰 어려움에 부딪칠 수도 있다.
변화의 속도에 발 맞추기 위한 개발 비용의 규모는 점차 엄청나게 증가하고 있으며, 이로 인해 자동차의 가격은 잠재적으로 일반 소비자가 지불할 수 있는 범위 이상이 될 수 있다. 따라서 자동차 제조 업체는 그 동안 IVI 소프트웨어의 생성 및 유지 관리에 필요한 비용을 줄일 수 있는 새로운 방법을 모색해 왔다. 웹사이트 'linuxinsider.com' 에 따르면 이른바 최고급 차량에는 2천만 라인이 넘는 소프트웨어 코드가 사용되고 있으며, 확실히 그 숫자는 증가할 것으로 전망한다.
공개 소스 소프트웨어로의 전환은 상기 비용을 절감할 수 있는 방법 중 하나이다. 그리고 업계의 제휴를 통해 자동차 제조 업체와 일차 공급 업체는 상업적 시장에서 차별화가 필요 없는 IVI 사양 및 소프트웨어를 잠재적으로 공유할 수 있게 된다.

공개 소스로의 전환

자동차 제조 업체들은 다른 산업 부문과는 달리 오픈 소스 모델을 채택하는 속도가 느린 것이 사실이다. 소유권, 책임, 라이선스 등에 관련한 이슈는 오픈 소스 모델을 채택에 있어 상당한 장애물이 되었다. 그러나 인포테인먼트 시스템의 경우 리눅스(Linux)와 같이 매우 유연한 운영 체제를 채택하는 것은 분명한 선택이다. 이미 엔터프라이즈 네트워킹 및 가전 제품 등에서 검증된 리눅스 기반의 시스템은 고급 자동차 IVI 시스템을 위해 매우 적합하다. 오히려 전통적인 독점 자동차 운영 체제에 소비자 파생 기능을 추가하는 업체보다, 리눅스를 사용하는 자동차 OEM 업체들은 빠르게 성장하는 에코시스템과 세계 최고 수준의 개발자들의 활발한 커뮤니티를 활용할 수 있다. 이러한 커뮤니티 안에서 이론적으로 최소한 기존의 오픈 소스 코드를 사용할 수 있다.

공동 업무에 대한 요구

자동차 산업 내에서의 경쟁은 날로 심화 되고 있다. 한편, 비용 절감에 도움을 줄 수 있고 차량 안전 및 신뢰성에 위협이 되지 않는다는 전제 아래 혁신에 대한 공동의 노력은 환영 받고 있다. 이와 같은 공동 업무에 대한 노력 중 하나가 GENIVI 연합이라 할 수 있다. GENIVI 연합은 비영리 공동체로서 2009년에 발표되었으며 연합 회원에 의해 사용되는 오픈 소스 기반 IVI 표준 플랫폼을 명시하고자 하는 목적으로 설립되었다. 자동차 제조 업체들은 더 이상 IVI 시스템의 자체 개발에 거대 자금을 투자가 어렵다는 인식을 하게 되었고, 실제로 IVI 시스템에는 오디오 지원, 내비게이션 및 진단과 같이 많은 공용 기능이 포함되어 있다. 그런데 왜 공용 미들웨어는 공유하지 않을까?
경쟁사들 간에 차별화 불필요한 소프트웨어 요소를 공유하는 것은 자동차 업계에서 비교적 새로운 현상이지만, 그것은 업계가 발전할 수 있는 최선의 방법으로 받아들여지고 있다. 현재 GENIVI 회원사는 최신 리눅스 기반 IVI 솔루션을 설계하고 제공하기 위해 많은 협력을 하고 있다.
GENIVI 이면의 아름다움은 이와 같은 협업 솔루션의 최종 버전이 각 자동차 메이커에게 지극히 많은 부분을 의존하고 있다는 것이다. 예를 들어, 휴먼 머신 인터페이스(HMI) 기술 혁신을 통해 서로 다른 형태의 내장을 구현할 수 있고, 이는 특정 차량 혹은 자동차 회사가 가지는 테마 또는 스타일 일관성 있게 유지하게 할 수 있다.

GENIVI 기능

GENIVI 솔루션의 기술적 범위는 지속적으로 검토되고 있다. 현재 범위 내의 기능은 그림 1과 같이 표시할 수 있다. GENIVI 연합의 주요 산출물 중 하나는 규격 준수 프로그램(Compliance Program)이다. 이 프로그램을 통해 소프트웨어 혹은 서비스 공급자는 현재 GENIVI 규격에 대해 자신의 제품이 일치하도록 하고 준수 정도를 그림 2와 같이 등록할 수 있다. 또한 업체는 GENIVI 규격에 준수 정도 및 상태를 광고할 수 있으며 이는 GENIVI 웹사이트에 열거된다.
위의 사항이 왜 중요할까? 자동차 제조 업체들은 이제 GENIVI 준수 혹은 호환을 제안요구서(RFP) 내에 하나의 요구 사항으로 지정하고 있다. 이러한 제안요구서에 대한 답변으로 소프트웨어 공급업체는 자신의 업체가 GENIVI 준수 요구 사항을 충족하는 제품과 서비스를 제공할 수 있다는 것을 자동차 제조 업체에 입증하는 것이 필요하다.
멘토 그래픽스와 같은 소프트웨어 업체는 일차 공급 업체 혹은 자동차 제조사 등이 IVI 시스템을 보다 비용대비 효율적으로 설계하고 이를 구현할 수 있도록 도와주는 제품을 소개해 왔다. 해당 프로세스는 일반적으로 GENIVI 규격 준수를 기반으로 시작해서, 더 나아가 HMI 프론트-엔드와 같은 차별화된 부품, 반도체 공급 업체로부터 공급된 최신 하드웨어 솔루션과 통합에 이르는 개발과정을 포함한다.

[그림 1 ] GENIVI 호환 플랫폼은 리눅스 기반 서비스, 미들웨어 그리고 오픈 애플리케이션
계층 인터페이스로 구성된다. 이들은 필수적이지만 전체 IVI 솔루션에서 업체간
비 차별적 주요 요소이다.

[그림 2] GENIVI 호환 리눅스는 기여된 오픈 소스 코드의 혼합이다.

2012 GENIVI 출시 및 업데이트

최근 파리에서 GENIVI는 모든 회원을 대상으로 한 회의를 개최하였다. 그 자리에서 450여 참석자는 현재와 미래 IVI 시스템에 대한 아이디어와 요구 사항 등을 공유했다. GENIVI 버전 2.0사양은 현재 출시되어있으며, 공급 업체는 준수 승인을 위해 자사의 IVI 플랫폼을 제출하기 시작할 것이다. 버전 2.0의 새로운 특징은 오디오 관리 소프트웨어 및 하위 시스템 데몬 유틸리티에 대한 지원을 포함한다.
오디오 관리 지원은 IVI 시스템이 차량의 각기 다른 부분에서 생성된 오디오 데이터 스트림을 효율적으로 관리하고 해당 데이터를 필요한 부분으로 전송하는 것을 의미한다. 예를 들어, 전화가 울리면 IVI 스테레오 시스템은 음소거(Mute) 되어야 한다.
현재, GENIVI 오픈 소스 소프트웨어 요구 사항 콘텐츠 중 80%는 MIT, GPL과 MPL과 같은 기존의 커뮤니티를 통해 액세스할 수 있다. 그리고 새로운 GENIVI 파생 컴포넌트에 대하여는 전용 GENIVI 오픈 소스 저장소에 등록되고 호스팅 되고 있다. 전용 저장소는 새로운 컨텐츠가 등록, 승인됨에 따라 점진적으로 성장할 것이다.
2012 년에는 두 개의 GENIVI 요구 사양(Requirements Specifications 3.0 and 4.0)이 추가적으로 출시될 예정이다. 이를 통해 보다 많은 기능 향상이 이루어질 예정이고 IVI 플랫폼에 보다 가까이 다가갈 수 있다. GENIVI는 내비게이션, 미디어 및 그래픽, IVI 시스템 아키텍처 그리고 외부 세계와의 차량 연결 등의 과제 해결을 위해 최신 동향 및 요구 사항을 연구하는 "전문가 그룹"을 자체적으로 구성했다. 그리고 안드로이드와 같은 다른 운영 체제를 가상화하고 포함하기 위한 기술을 연구하는 추가적인 연구 그룹 활동이 이루어지고 있다.

인포테인먼트 시스템 구현 아키텍처

모든 자동차 메이커에게 안전과 신뢰성은 해결해야 할 최우선 과제이며 복잡한 전자 장치와 오픈 소스 소프트웨어를 함께 포함하는 이슈는 새로운 차원의 어려움이다. 현재 최고급 차량에는 이미 70~100개에 이르는 소프트웨어 기반 전자 제어 장치(ECU)가 탑재되어 있다. 하지만 현재까지 인포테인먼트 시스템은 ECU와 지극히 분리되어 고려되어진 것이 사실이다. 이는 상호 간섭에 대한 위험이 너무나 크기 때문이다.
그러나 추가적인 비용 압박에 시달리는 자동차 제조 업체들 입장에서 공용 하드웨어 플랫폼 상에서 인포테인먼트 기능을 구현하는 개념은 무척 매력으로 다가온다. 예를 들면, 후방 센서를 높은 신뢰성을 가진 AUTOSAR 기반으로 구현할 수 있지만 해당 센서는 운전자에게 음성 경고를 하기 위해 인포테인먼트 시스템과 통신할 필요가 있다.
안전 범위의 다른 측면에서, 제조 업체는 안드로이드 애플리케이션과 같은 대중 시장에서의 응용 프로그램과 마찬가지로 IVI 시스템 상에서 차량 탑승자를 위해 응용 프로그램을 다운로드한 후 사용하고자 하는 요구를 직시하고 있다. 분명 IVI 상의 응용 프로그램은 차량 안전에 중요한 기능과 인터페이스 되어서는 안 된다. 소프트웨어 및 하드웨어 설계 아키텍처는 소위 보안이란 측면에서 "신뢰할 수 없는 응용 프로그램" 과의 분리를 허용해야 한다.
그림 3에 표현된 바와 같이, 가상화 계층을 사용하는 것이 여러 운영 체제를 단일 하드웨어 플랫폼에서 실행할 수 있는 가장 세련된 방법 중 하나일 것이다. 이때 각 운영 체제는 전용 가상 머신 상에서 구동되고 하위 하드웨어 리소스는 공유된다. 상호간의 통신은 다양한 기능의 운영 스택 간에서 통제된 방식으로 허용된다. 이러한 방식으로 부트 업은 독립적으로 이루어지고, 안전에 중요한 기능은 IVI 시스템보다 먼저 신속하게 사용할 수 있게 된다.
반도체 공급 업체는 자동차 설계자가 사용하는 그래픽 가속기, 다중 CPU 코어 및 네트워킹 표준(CAN, MOST, FlexRay 및 AVB)을 포함하는 솔루션의 기능을 확장하고 있다. 일부 가상화 구현은 진단을 포함하고 시스템 부하 관린, 멀티 코어 아키텍처에서 사용 가능한 전력 최적화에 도움이 되는 지원을 한다.
기타 아키텍처 솔루션은 각 운영 체제를 위한 멀티 코어 하드웨어 플랫폼 상에서 전용 코어를 사용하는 것을 포함하고, 상위 계층의 기능 분리를 가능케 한다. 리눅스 컨테이너 기술(Linux Container, LXC)도 때로는 두 번째 운영 체제를 구동하는 방법으로 사용된다. 예를 들어, 안드로이드는 이미 구동된 리눅스 세션에서 사용될 수 있다.

멘토 그래픽스의 인포테인먼트 시스템 설계 솔루션

멘토 그래픽스는 GENIVI 호환 IVI 솔루션의 빠른 구현을 위해 광범위한 설계 제품 및 서비스를 제공한다. 멘토의 IVI 솔루션의 핵심은 멘토 임베디드 리눅스이다. 이는 신뢰할 수 있고, 검증된 그리고 유연한 리눅스 운영 체제이다. 이는 그래픽, 통신과 멀티미디어 미들웨어(연결성, 오디오, 음성, 위치, 네트워킹 및 보안 구성 요소를 포함)를 라이브러리, 시스템 인프라 및 관리 구성 요소, 리눅스 커널 및 관련 드라이버 상의 모든 운영을 통합한다. 멘토 임베디드 리눅스(Mentor Embedded Linux)는 널리 이용되고 있는 Intel? Atom™, ARM Cortex-A8, and ARM Cortex-A9 프로세서 아키텍처에 사용할 수 있다.
멘토 임베디드 리눅스는 2009년 1월 출시된 빌드 시스템으로 구성되며 OpenEmbedded (OE) 프로젝트를 기반으로 한 업계 최초 상용 임베디드 리눅스 지원 툴이다. 멘토 엔지니어는 OE / Yocto 등의 커뮤니티에서 주요 역할을 담당하고 있다. 멘토 임베디드 리눅스 빌드 시스템은 오픈임베디드(OpenEmbedded)라는 강점과 함께 광범위한 문서 지원, 호스트 지원, 메타 데이터 지원, 소스 미러 지원, 바이너리 캐시 지원 등의 기능을 추가적으로 제공한다.
HMI 설계에 있어서, 멘토의 인플렉션 UI는 고유 IVI 솔루션을 위한 최첨단의 UI를 구축하는 전세계 많은 고객에게 새로이 떠오르는 선택이 되었다. 인플렉션을 통해 설계자 혹은 개발자는 내재된 소프트웨어 플랫폼과 독립적으로 HMI 디자인을 개발할 수 있다.
마지막으로, 필요한 경우 멘토 임베디드 전문 서비스는 특화된 시스템 설계를 제공하고 IVI 개발자를 지원한다. 상기 서비스에는 계획, 구축, 적용 및 복잡한 첨단 IVI 시스템의 수명 주기 관리 등이 포함된다.

[그림 3] 여러 운영 체제를 지원하는 가상화 계층을 포함한 일반 아키텍처 구현

결론

차량 인포테인먼트IVI는 자동차에 라디오를 적용하기 시작한 이래로 많은 진보를 거쳐왔다. 이제 소비자는 탐승한 모든 사람이 독특한 경험을 할 수 있도록 전화기, 기타 장치 기기들 간의 원활한 연결을 요구한다.
각기 새로운 자동차 모델을 조립 라인에서 출하하기 위해, 각각에 요구되는 소프트웨어의 분량은 기하 급수적으로 증가하는 추세에 있다. 특정 자동차 메이커 혹은 특정 모델에 대하여 소비자가 바라보는 IVI 기능은 복잡한 응용 프로그램의 집합을 기반으로 한다. 또한 이와 같은 응용 프로그램의 집합은 같은 정도로 복잡한 미들웨어의 집합의 지원을 요구한다.
새로운 차량의 선택과 구입에 있어 IVI 사용자의 경험이 주요하게 부각되고 있다. 따라서 IVI 기능 및 요구 사항에 대한 중요성은 날로 더해지고 있다. GENIVI와 같은 기관의 도움으로 도로 상에서 대담하고 흥미로운 IVI을 경험할 수 있는 미래에 대한 전망은 실제로 매우 밝다.