글: 앤드류 패터슨(Andrew Patterson)
멘토 그래픽스 / www.mentor.com
차량 내 인포테인먼트(IVI) 시스템이 이제까지 이룩해온 인상적인 발전을 생각할 때, 오늘날의 새로운 자동차 구매자들이 차량의 IVI 기능을 최종적으로 구매를 결정하는 데 있어서 필수적인 요소로서 고려한다는 것도 놀랄 일은 못 된다. 새로운 모델이 제조 라인을 나와 선보일 때마다 IVI가 이번에는 어떤 기능을 선보일 지에 대한 기대감이 고조되곤 한다. 자동차 구매자들의 요구가 이처럼 증가함에 따라 자동차 제조업체와 그 공급업체들은 경쟁업체보다 발전적으로 소비자의 요구에 부응하기 위해 새로운 IVI 기능들을 신속하게 개발하고 혁신해야 한다는 강한 압력을 받고 있다.
오늘날의 일반적인 IVI 기능에는 GPS 내비게이션, 멀티미디어 엔터테인먼트, 사용자가 다운로드 할 수 있는 애플리케이션(앱), 음성 인식 그리고 안전 진단 기능 등이 포함될 수 있다. 향후 발전일로의 IVI 기술은 모바일 오피스, 스마트 내비게이션 및 차량 트래킹, 제스처 인식, 차량간 통신(V2V), 클라우드 접속 등을 포함하게 될 것임에 거의 틀림없다. 주요 반도체 제조업체들도 자신들의 사업 및 제품 라인이 IVI 기능에 대한 지원을 포함하도록 하는데 집중하고 있다. IVI의 향후 가능성은 마치 탁 트인 길처럼 무한한 것이다.
IVI 기능의 발전 및 기술과 휴대폰 시장에서의 그것에는 상당한 유사점이 있다. 스마트폰 기술은 사용자들에게 고성능 3D 그래픽과 터치스크린 기술, 정기적인 콘텐츠 업데이트 등과 같은 새로운 기능을 기대하게끔 만들었다. 현재 어느 정도까지는 이러한 기술들을 IVI 시스템에 적용하는 것이 가능하다. 하지만 IVI의 주요 기능이 스마트폰의 기술 정도에 미치기 위해서는 재사용 가능한 코드의 부재나 너무 복잡하고 다루기 힘들어서 적용할 수 없는 오픈소스 미들웨어 등에 대한 제약 사항이 있는 것이 사실이다.
소비자의 요구에 충족하는 주요 소프트웨어를 시의 적절하게 개발하여 시장에 내놓기 위해서 자동차 제조사는 엄청난 비용을 감수해야 하며, 이 때문에 자동차 가격은 일반 소비자들의 구매 가능 수준을 넘어서게 될 가능성이 있다. 따라서 자동차 제조업체들은 그간 IVI 소프트웨어의 개발 및 유지보수 비용을 줄일 수 있는 새로운 방법들을 모색해왔다. 이러한 상황을 잘 보여주는 예로서, 관련 웹사이트(linuxinsider.com)의 정보에 따르면 하이엔드 고급 자동차 하나에만도 이미 2,000만 행이 넘는 코드가 사용되고 있으며, 이러한 수치는 계속 증가할 전망이라고 한다.
오픈소스 소프트웨어의 채용은 IVI 소프트웨어의 개발 및 유지보수에 관련된 비용을 절감하기 위한 방법 중 한 가지이다. 자동차 제조업체와 이들의 일차 공급업체들은 해당 산업 내 연합체를 결성함으로써 자신들의 시장에서 상업적 경쟁 측면에서 차별성 부각이 요구되지 않는 IVI 사양과 소프트웨어에 대하여는 상호 공유할 수 있다.
오픈소스 소프트웨어의 견인차, IVI
다른 산업 부문들과는 대조적으로 자동차 제조업체들 사이에서 오픈소스 모델의 채택은 다소 늦어진 감이 있다. 그간 소유권, 법적 책임 및 라이선싱 등에 관련된 문제들이 커다란 걸림돌이 되어왔기 때문이다. 그러나 IVI 시스템의 경우에는 리눅스와 같이 완전한 유연성을 갖는 운영체제 덕분에 자동차 제조업체와 그 공급업체들이 이러한 장애물들을 해결하기가 보다 쉽다.
기업 네트워킹 및 가전 분야에서 그 가치가 입증된 리눅스 기반의 시스템은 첨단 차량의 IVI 시스템에 자연스럽게 들어맞을 수 밖에 없다. 자동차 OEM 업체들은 컨수머 부문에서 파생된 기능들을 기존의 독점적인 자동차 운영체제에 추가하는 대신 리눅스를 이용함으로써 빠르게 성장하고 있는 에코시스템과 활기찬 세계 수준의 개발자 커뮤니티를 이용할 수 있다. 이러한 커뮤니티의 이용을 통해 기존의 오픈소스는 언제라도 IVI 용도로 수정해 사용될 수 있다.
IVI 공동 커뮤니티 역할의 GENIVI 연합
자동차 산업에서는 언제나 경쟁이 끊이지 않았다. 하지만 안전성과 신뢰성에 대한 위협 없이 개발 비용의 절감과 혁신 증대를 이룰 수 있다는 측면에서 협력적인 노력은 환영 받을 수 밖에 없다.
이와 같은 협력의 노력 가운데 하나가 GENIVI 연합이다. 해당 기업들 간의 노력으로 GENIVI 연합은 2009년에 비영리 커뮤니티로서 발족되었으며, 그 목표는 회원사들이 사용할 오픈소스 기반의 IVI 표준 플랫폼을 확립하는 것이다. 자동차 제조업체들은 자신들이 더 이상 고도로 맞춤화된 IVI 시스템의 개발 자금을 독자적으로 지원하기 어렵고, 실제로 이러한 IVI 시스템들 가운데 다수가 오디오 지원, 내비게이션 및 진단 기능과 같은 공통적인 요소들을 포함하고 있음을 인식했다. 따라서 합리적인 결론은 자동차 제조업체들 간에 이러한 공통의 미들웨어를 공유하는 것이라 할 수 있다.
해당 기업간 특화가 요구되지 않는 소프트웨어 요소들을 경쟁사들 사이에서 공유하는 것조차도 자동차 산업에서는 비교적 새로운 현상이라 할 수 있지만, 이것이 해당 업체의 IVI 시스템 개발을 위한 최상의 방법으로 인식되어 GENIVI 연합은 수용될 수 있었다. GENIVI의 회원사들은 이제 서로간의 협력을 통해 자신들의 최신 IVI 기능을 위한 리눅스 기반의 솔루션을 설계, 제공하고 있다.
GENIVI의 멋진 점은 이러한 협력적 솔루션의 최종 버전이 개별 자동차 제조업체 각각에 의해 결정된다는 것이다. 따라서 예컨대 인간 기계 인터페이스(HMI)의 혁신은 각각의 구현 제품들이 특정 자동차 브랜드나 자동차 업체의 주제나 스타일에 맞도록 서로 다른 "외양과 느낌"을 가질 수 있게 해주고 있다. 이는 각각의 자동차가 독자적인 IVI 사용자 경험과 "브랜드 개성"을 가질 수 있도록 해준다.
GENIVI의 운영 방식
GENIVI의 주된 과제는 연합 회원사들이 차별적이지 않은 것으로 합의한 IVI 시스템의 핵심 기능을 파악 및 명시하는 것이다(그림 1).
그림 1. GENIVI 사양 내에서 찾아볼 수 있는 "차별화 되지 않는" 구성요소를 상위 수준에서 본 모습
애플리케이션 수준에서 자동차 제조업체들은 GENIVI 플랫폼 상의 자유로운 맞춤화를 통해 특유의 운전자/승객 경험을 구현하거나 독점적인 HMI 경험을 창출해낼 수 있다. 바로 기능성(GENIVI IVI 플랫폼과 미들웨어)이 이러한 애플리케이션들이 동작하도록 만드는 것으로서, 이를 제작한 뒤 자동차 제조업체들의 다양한 라인과 이들의 특정 자동차 라인 전반에 걸쳐 IVI 제품들에 재사용하거나 용도를 변경할 수 있다.
예를 들어, 누군가가 차량의 GPS 트래킹 수행 기능이나 블루투스 지원 기능 때문에 다른 차량 대신 특정 차량을 구매할 가능성은 별로 없다. 이러한 두 가지 기능들은 "당연한 것"으로서 언제나 동작하는 기능으로 여겨지고 있는 것이다. 사실 이러한 기능들은 "모두에게 있어서 공통적일 수 있는 것"으로 간주되고 있으며, GENIVI 미들웨어 사양에도 그렇게 정의 되어 있다. 이러한 기능들을 HMI나 사용자 경험을 통해 운전자에게 어떻게 제시하느냐 하는 것, 즉 "고객이 무엇을 보게 되느냐 하는 것"은 여전히 애플리케이션 레벨에서 개별 자동차 제조업체들의 몫으로 남겨져 있다.
GENIVI 연합의 또 다른 중요한 역할은 여러 자동차 제조업체, 공급업체 및 협력사들 전반에 걸쳐 소프트웨어 요건들을 수집하고 조정하는 것이다. 그렇게 함으로써 GENIVI 사양의 특징 및 기능들을 보다 폭 넓은 자동차 제조업체 및 그 공급업체들이 수용할 수 있게 되는 것이다.
흥미로운 것은 GENIVI 사양에 포함되는 것 가운데 상당부분(80 퍼센트 정도)이 수천 건에 이르는 오픈소스 커뮤니티의 "프로젝트들" 가운데 일부에 이미 작성되어 존재하고 있는 것들이라는 점이다(그림 2).
그림 2. GENIVI에 의해 채택된 코드의 대부분은 이미 오픈소스 커뮤니티에 의해 작성된 것들이다.
이 소프트웨어 코드는 가전이나 네트워킹 부문용으로 개발된 것으로서, 수정 없이 IVI용으로 채택되고 있다.
멘토 그래픽스와 같은 소프트웨어 벤더들은 일차 설계 업체들과 자동차 제조업체/OEM들이 IVI 시스템을 설계 및 구현할 수 있도록 해줄 비용효율적인 설계 툴들을 선보였다. 이러한 프로세스는 대개 GENIVI의 준수라는 기준점에서 출발하여 HMI 프론트엔드와 같은 차별화 요소들을 포함시키고, 반도체 공급업체들의 최신 하드웨어 솔루션들을 통합시킴으로써 한층 더 발전해나가게 된다.
GENIVI 준수 소프트웨어 플랫폼
GENIVI는 자신들의 리눅스 IVI 사양을 대략 매 6개월마다 업데이트하고 있으며, 버전별로 번호를 붙이고 있다. 가장 최근의 사양은 GENIVI Compliance 3.0이다. 각각의 업데이트 된 사양은 요건을 정의하며, 업데이트된 버전의 구성요소들을 지침화하고 새로이 요구되는 구성요소들을 추가시킨다. 3.0 사양은 69개의 개별적인 오픈소스 구성요소들을 포함하고 있으며, 그 대부분이 마찬가지로 다수의 하위 구성요소들을 갖고 있다.
멘토 그래픽스와 같은 연합 회원사들은 이 사양을 토대로 IVI 소프트웨어 플랫폼들을 작성한다. 이 플랫폼들은 GENIVI에 의해 검토되며, 이들이 사양을 충족시킬 경우 GENIVI Compliant로서 등록된다. 일부 회원사들은 완전한 GENIVI 플랫폼을 제공하는 반면, 연합 내의 다른 회원사들은 GENIVI 준수 플랫폼에서 동작하는 단일 또는 다수의 구성요소들에 노력을 집중하고 있다.
회원사들이 개발한 GENIVI 준수 플랫폼의 수는 사양이 처음으로 제공된 이래 지난 2년간 꾸준히 증가해왔다. 현재는 19개의 서로 다른 GENIVI 회원사들의 소프트웨어 플랫폼 50개 이상이 GENIVI Compliant로 등록되어 있다.
인포테인먼트 시스템 구현 아키텍처
안전성과 신뢰성은 모든 자동차 제조업체의 최고 우선순위이며, 오픈소스 소프트웨어의 포함은 복잡한 전자장치와 함께 새로운 수준의 위험부담을 대두시킨다.
오늘날의 고급 승용차는 이미 70~100개 정도의 소프트웨어 기반 전자 제어 장치(ECU)를 탑재하고 있다. 지금까지는 이러한 ECU들이 IVI 시스템과는 별도로 유지되어 왔다. 간섭의 위험성이 항상 너무 컸기 때문이다. 그러나 제조업체들이 추가적인 비용절감을 모색함에 따라 여러 기능들을 공통의 하드웨어 플랫폼 상에 결합시킨다는 개념이 보다 매력적으로 다가오고 있다. 예를 들어, 후진 센서는 고신뢰성의 AutoSar 기능을 기반으로 할 수 있지만, 이 센서는 운전자에게 음성 경고를 발하기 위해 인포테인먼트 시스템과 통신해야 할 필요성도 갖는다.
안전 부문의 또 다른 쪽에서 제조업체들은 안드로이드 애플리케이션과 같이 인기 있는 시장 애플리케이션에 대한 요구는 물론, 자동차 탑승자들이 이를 다운로드 하여 IVI 시스템에서 사용할 수 있도록 해줄 것을 요구하는 추세에 직면하고 있다. 당연히 이러한 앱들이 차량의 안전에 극히 중요한 기능들을 방해해서는 안 된다. 게다가 소프트웨어와 하드웨어 설계 아키텍처들은 안전은 물론 이른바 "신뢰할 수 없는 앱들"(인터넷으로부터 직접 다운로드할 수 있으며 소프트웨어 바이러스나 버그를 끌어들일 가능성이 있는)의 격리도 가능케 해줘야만 한다.
IVI 구현 아키텍처는 가상화 레이어를 포함할 수도 있는데, 이것은 다수의 운영체제들을 단일 하드웨어 플랫폼 상에서 실행할 수 있도록 해준다(그림 3). 각각의 운영체제는 전용 가상머신 상에서 실행되며 사용 가능한 하드웨어 자원들이 공유된다. 통신은 서로 다른 피처 운영 스택들 간에 제어된 방식으로 허용된다. 이런 방식을 통해 부트업은 독립적이 될 수 있으므로 안전성이 중요한 기능들이 IVI 시스템보다 더 신속하게 제공될 수 있도록 해준다.
멘토 그래픽스 인포테인먼트 시스템 설계 솔루션
멘토 그래픽스는 GENIVI를 준수하는 IVI 솔루션을 빠르게 구현할 수 있도록 해주는 일련의 설계 툴 및 서비스 전체를 제공하고 있다. 멘토 그래픽스 IVI 솔루션의 핵심부에는 신뢰성 있고 입증된 유연한 리눅스 운영체제인 멘토 임베디드 리눅스가 있다. 이것은 그래픽과 통신, 멀티미디어 미들웨어(커넥티비티, 오디오, 음성, 포지셔닝, 네트워킹 및 보안을 위한 구성요소들을 포함하는)를 라이브러리, 시스템 인프라 및 관리 구성요소들과 통합시켜 주며, 이 모든 것들이 리눅스 커널과 관련 드라이버들 상에서 동작한다. 멘토 임베디드 리눅스는 Intel Atom, ARM Cortex-A8 및 ARM Cortex-A9과 같은 인기 프로세서 아키텍처 상에서 사용 가능하다.
그림 3. 다수의 운영체제들을 지원하는 가상화 레이어를 갖춘 전형적인 구현 아키텍처
멘토 임베디드 리눅스의 핵심 구성요소는 2009년 1월에 시판된 빌드 시스템으로서, 이것은 OpenEmbedded(OE) 프로젝트를 기반으로 하는 최초의 주요 상용 임베디드 리눅스 지원 툴이다. 오늘날, 멘토의 엔지니어들은 OE/Yocto 프로젝트에 적극 관여함으로써 리눅스 개발 커뮤니티에서 중요한 역할을 계속 해나가고 있다. 멘토 임베디드 리눅스 빌드 시스템은 OpenEmbedded의 강점으로 시작하여 수많은 문서와 호스트 지원, 지원되는 메타 데이터, 소스 미러, 바이너리 캐시 등이 추가되고 있다.
필요할 경우 멘토 임베디드 프로페셔널 서비스에서는 전문적인 시스템 설계 및 지원 서비스를 IVI 개발자들에게 제공한다. 이 서비스들에는 복잡한 최첨단 IVI 시스템들의 수명주기를 계획하고 구축하며 전개하고 관리하는 일들이 망라된다.
향후 전망
차량 내 인포테인먼트(IVI)는 기본적인 자동차 라디오가 나온 이래 먼 길을 걸어왔다.
소비자들은 이제 자신들의 폰과 포터블 장치들을 위한 매끄러운 접속 기능과 함께 모든 탑승자들을 위한 특유의 인포테인먼트 경험을 요구하고 있다.
이를 실현하기 위해 필요한 소프트웨어의 양은 새로운 모델이 선보일 때마다 기하급수적으로 늘어나고 있다. 소비자들이 보게 되는 IVI 기능 - 각각의 자동차 제조업체에, 그리고 종종 특정 모델에 특유한 - 은 복잡한 일련의 애플리케이션들을 기반으로 하며, 이러한 애플리케이션들은 그 못지 않게 복잡한 일련의 미들웨어들의 지원을 필요로 한다. 사용자 경험은 자동차 OEM들의 핵심적인 차별화 요소 가운데 하나지만, 미들웨어 요건들은 제조업체에 관계없이 놀라울 정도로 비슷할 때가 많다.
새로운 자동차의 선택 및 구매에 있어서 IVI 사용자 경험의 중요성 증가는 IVI의 기능 및 요건이 폭발적으로 증가하도록 부채질했다. GENIVI 연합과 같은 준수 단체의 도움 덕분에 IVI의 미래는 밝고 멋지며, 그야말로 전도가 매우 유망해 보인다.
저자소개
앤드류 패터슨 씨는 멘토 그래픽스 임베디드 소프트웨어 사업부의 사업개발 이사로서, 자동차 시장 부문을 전문으로 하고 있다. 멘토에 합류하기 전에는 설계 자동화 시장에서 20년 이상 일하면서 와이어 하네스 디자인, 자동차 시뮬레이션 모델 개발, 가상 프로토타이핑 및 메카트로닉스를 포함하는 광범위한 기술 분야 업무를 전문적으로 다뤘다. 현재는 GENIVI 산업연합과의 협력에 집중하고 있으며, 멘토의 인포테인먼트 및 차량 내 전장 클러스터 그리고 텔레매틱스 솔루션 부문 사업을 주도하고 있다. 앤드류 패터슨 씨는 영국 캠브리지 대학에서 공학 및 전기 과학 과정 석사 학위를 받았다.
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