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[CES 2020 리뷰] 반도체 모빌리티 기술 '센싱부터 실내 모니터링, 보안'

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[첨단 헬로티]


가전제품 전문 전시회인 CES(Consumer Electronics Show, 국제전자제품박람회)가 이제는 최첨단 자동차를 위한 모빌리티 전시회로 불러도 무방할 정도가 됐다. 지난 1월 7일부터 10일까지 개최된 CES 2020에서는 ‘교통의 미래’라는 주제로 전세계 선두 자동차 제조업체인 아우디, BMW, 다임러(메르세데스), FCA, 포드, 혼다, 현대, 닛산, 토요타 등 9개 기업과 150개 이상의 자동차 부품 및 반도체 기업이 커넥티드카, 자율주행차를 위한 최첨단 기술을 공개했으며, 메르세데스 ‘비전 AVTR’, 아우디의 ‘AI:ME’, 소니 ‘비전 S’ 등의 컨셉카가 전시됐다. 


시장조사기관 가트너(Gartner)가 인간의 감독 없이 자율주행을 구현하는 하드웨어가 탑재된 차량이 전세계적으로 2018년 13만7129대에서 2023년 74만5705대로 증가할 것으로 전망하고 있듯이, 모빌리티 분야는 ICT 업계에서 가장 성장 가능성이 높은 분야로 주목받고 있기도 하다. 본 기사에서는 자동차 반도체 및 부품 기업 중심으로 신기술을 소개하겠다. 


소니, 이미징 센싱 기술 강점 앞세운 ‘비전-S’


소니(SONY)는 이미징 및 센싱 분야에서의 강점을 활용해 자율주행의 안정성과 신뢰성에 기여하고, 모빌리티 공간 내 엔터테인먼트를 통해 새로운 감성을 전달하는 것을 목표로 하고 있다. 이와 관련해 소니는 CES에서 차세대 자동차를 위한 신기술 ‘비전-S(VISION-S)’를 공개했다.


요시다 켄이치로 소니 사장 겸 CEO는 “자동차 개발을 위해서는 자동차 공학, 안전 기준, 인체공학 및 스타일링 등과 같은 핵심 요소 간의 결합이 요구된다. 여기에 소니의 센싱, 인공지능(AI), 통신 및 엔터테인먼트 기술을 더함으로써 새로운 모빌리티 경험을 선사할 수 있을 것으로 판단했으며, 이에 따라 소니의 자체 차량을 처음부터 설계하고 개발했다”고 설명했다.


 

소니의 ‘비전-S(VISION-S)’ 기술을 탑재한 컨셉카


프로토타입 차량의 디자인 콘셉은 ‘타원형(OVAL)’으로 센싱 기술 및 엔터테인먼트 솔루션을 통해 360도로 몰입하는 경험을 상징화했다. 비전-S 프로토타입은 4-도어 전기차로 설계됐으며, 센싱 기술의 진화에 따른 높은 신뢰성과 안정성, 새로운 가치를 전하는 차내 엔터테인먼트 솔루션, 차세대 커넥티비티에 의해 지속적으로 진화하는 플랫폼 등 미래 모빌리티에 대한 소니의 접근 방식을 구현했다. 소니가 공개한 프로토타입 차량에는 CMOS 이미지센서와 ToF 센서를 포함해 총 33개 센서가 탑재돼 차량 내·외부에 있는 사람 및 사물을 감지하고 인식하며 높은 수준의 주행 지원을 가능케 한다. 소니가 주력하고 있는 이미징 및 센싱 기술을 다음과 같다. 


- CMOS 이미지 센서: 고감도, 고화질 뿐만 아니라 하이 다이내믹 레인지와 LED 플리커  억제를 동시에 구현함으로써 기존의 인식이 어려웠던 상황에서도 정확히 피사체를 인식할 수 있도록 지원한다. 


- 솔리드 스테이트 라이다(Solid State LiDAR): 장거리, 고정밀 거리 측정을 통해 실제 공간을 3D로 정확히 파악할 수 있도록 한다.


- 센서 퓨전기술(Sensor fusion Technology): 다양한 특징의 센싱 디바이스들을 결합해 안개, 역광, 야간 주행과 같은 까다로운 조건에서도 인식 정확도를 높인다.  


- ToF 센싱 솔루션(Time of Flight In-cabin Sensing Solution): 거리 측정 기술을 이용해 차량 내부의 사람과 사물을 감지 및 인식한다. 이를 통해 제스처 컨트롤과 같은 직관적인 인터페이스를 갖춘 최적화된 인포테인먼트 시스템을 제공하고 차량 내 안전과 편안함을 향상시킨다.


비전-S 콘셉 기반의 ‘세이프티 코쿤(Safety Cocoon)’은 소니의 첨단 센싱 기술로 차량의 360도 주변을 감지해 일상의 다양한 주행 상황에서 차량 안전을 확보하는 것으로써 진화하는 센싱 솔루션에 대한 소니의 접근 방식을 보여준다. ‘퓨처 모빌리티 프로젝트(Future Mobility Project)’는 데이터 감지, 운전자 제어 패턴 등의 정보를 수집해 안전한 운전을 지원하는 툴 개발에 초점을 맞추고 있다.


소니는 자율주행 단계 중 레벨2 이상의 주행 지원을 실현해 안전성과 신뢰성을 향상시켰으며, 운전자의 스트레스를 줄이고, 친환경 운전 실천에 기여하고 있다고 답했다. 소니는 소프트웨어 업데이트를 통해 성능을 지속적으로 향상시킬 예정이며, 향후 레벨4 단계의 더욱 향상된 주행 지원을 목표로 하고 있다.


벨로다인, 초소형 라이더 ‘벨라비트’로 대중화 선도 


벨로다인 라이더(Velodyne Lidar)는 3D 라이더에 제공하는 초소형 센서 ‘벨라비트(Velabit)’를 공개했다. 벨라비트는 벨로다인의 혁신적인 라이더 기술과 제조 제휴를 활용해 가격 최적화와 대량 생산을 실현할 것으로 기대되고 있다. 벨라비트는 (2.4”x2.4”x1.38”)로 볼펜 길이 보다도 작은 크기이며, 최대 범위 100미터를 감지하고, 60도 수평 FoV x 10도 수직 FoV의 가시거리가 특징이다. 


▲벨로다인의 초소형 라이다 ‘벨로비트’


벨라비트는 첨단운전자 보조시스템(ADAS), 자율주행차를 위한 최적의 자동차 등급 라이더 솔루션으로 개발돼 사각 모니터링, 교차로 탐지, 자동 긴급 브레이크, 보행자 및 자전거 운전자 안전 등에 대한 강력한 감지 기능을 제공한다. 또 벨라비트는 벨로다인의 중간 가격대 센서인 ‘벨러레이(Velarray)’ 등과 결합해 고속 운용에 사용하거나 또는 저속 적용에 대해 단독 라이더 솔루션으로 사용할 수 있다.


아난드 고팔란(Anand Gopalan) 벨로다인 라이더 CEO는 “라비트 이전에는 소형 무인 비행체나 무인 차량의 장애물 회피 및 매핑에 적합한 작고 가벼운 라이더가 없었다. 벨라비트는 초소형 폼 팩터와 100달러에 맞춰진 센서 가격으로 라이더를 대량 생산해 2020년 중반에 출시할 예정”이라며 “완전자율차량 및 비행기 등의 시장에 수요를 충족시키는 제품이 될 것”이라고 말했다. 


보쉬, AI 기반의 자동차 디지털 차량용 썬바이저와 실내 모니터링 기술  


올해 CES에서 보쉬(Bosch)가 자동차와 부분에서 주력으로 소개한 제품은 AI 기반의 ‘버추얼 바이저(Virtual Visor)’와 자동차 3D 디스플레이다. 두 제품은 올해 CES 혁신상(CES Innovation Award)을 수상하기도 했다. 


보쉬의 버추얼 바이저는 투명한 디지털 썬 바이저(Sun visor)로 차량 내 모니터링 카메라와 연결된 투명 LCD 디스플레이가 운전자의 눈 위치를 감지한다. 버추얼 바이저는 인텔리전트 알고리즘을 사용해 정보를 분석하고 강한 햇빛이 운전자의 눈을 부시게 하는 차량 전면 유리창의 부분만 어둡게 해준다. 


보쉬의 차량용 3D 디스플레이는 패시브(Passive) 3D 기술을 사용해 실사와 같은 3D 효과로 이미지 및 경고를 보여준다. 이는 시각적인 정보를 기존 화면 보다 더 빠르게 인식하게 해줘 도로 안전을 개선한다.


보쉬의 새로운 차량용 실내 모니터링 시스템은 추가적인 안전성을 제공한다. 눈꺼풀의 움직임, 시선, 머리 위치 등을 통해 운전자가 나른하거나 스마트폰 보는 것을 감지하고 운전자에게 위험 상황을 경고한다. 또한 차량 내부를 모니터링 하여 승객이 몇 명 탑승하고 있으며 어느 좌석에 어떠한 자세로 앉아 있는지 감지한다. 이는 긴급 상황 시 에어백 등과 같은 안전 시스템 작동의 최적화를 가능하게 해준다.


2022년까지 보쉬는 약 40억 유로를 자율주행 분야에 투자하고 5000명 이상의 엔지니어를 고용할 계획이다. 이 분야에서 센서 포트폴리오를 확충하기 위해 보쉬는 라이다 센서(Lidar sensors)의 양산을 준비하고 있다. 레이더와 카메라 외에도 라이다는 또 하나의 필수 센서 기술이다. 보쉬의 장거리 라이다 센서는 먼 거리에서도 도로 위의 바위와 같은 비금속 사물을 감지할 수 있다.


보쉬는 이미 AI 기술을 기반으로 ABS, ESP, 에어백 제어 장치 등 생명의 구하는 운전자 안전 시스템 개발을 해오면서 안정적인 기계가 사람에게 유익할 수 있다는 것을 입증해 왔다. 보쉬는 AI 또한 운전자 조력 시스템(DAS, driver assistance systems)을 보다 효율적이고 지능적으로 만드는 것을 목표로 하고 있다.


미하엘 볼레(Michael Bolle) 보쉬 이사회 멤버가 CES 2020 보쉬 미디어 컨퍼런스에서 발표하고 있다.


미하엘 볼레(Michael Bolle) 보쉬 이사회 멤버는 “보쉬가 CES에서 선보이는 솔루션들을 보면 보쉬가 AI 분야에서도 혁신 리더가 되고자 하는 목표를 갖고 있는 것을 볼 수 있다”며 “보쉬는 매년 소프트웨어 개발에 37억유로를 투자하고 있고 현재 3만명의 소프트웨어 엔지니어를 보유하고 있으며 1000명의 직원들이 AI에 종사하고 있다”고 말했다.


콘티넨탈, 사용자 편의성을 극대화한 기술  


콘티넨탈(Continental)은 디지털 기술을 활용한 모빌티티 기술을 대거 선보였다. ‘투명 후드(Transparent hood)’ 기능은 전 세계 최초로 출시되는 기술이다. 이 기능은 후드 아래의 모습을 투사해 운전자들이 지금까지 볼 수 없었던 지형과 장애물을 확인하도록 지원한다. 투명 후드는 4개의 위성 카메라와 전자제어장치(ECU)로 구성된 콘티넨탈의 서라운드 뷰 시스템을 기반으로 한다. 지능형 영상 처리 알고리즘이 차량 하부의 영상을 재구성하여 이를 운전자가 보는 서라운드 화면에 반영해 표시한다. 콘티넨탈은 이 혁신 기술을 인정받아 차량 인텔리전스 및 수송 제품(Vehicle Intelligence and Transportation) 부문에서 CES 2020 혁신상을 수상했다.


콘티넨탈은 파트너들과 협력하여 미래 키리스(Keyless) 차량의 작동을 더욱 안전하고 편리하게 만들기 위해 초광대역(Ultra-wide band, 이하 UWB) 기술을 통합하고 있다. UWB 기술을 스마트폰에 결합하면, 차 키 없이도 스마트폰으로 차량 문을 열거나 원격 주차와 같은 새로운 기능을 수행할 수 있다. UWB는 기존의 키리스 엔트리가 사용하던 단거리 무선 표준을 보완한다. 


콘티넨탈은 BMW, 애플 등이 주요 회원사로 참여하는 자동차 커넥티비티 컨소시엄(Car Connectivity Consortium, 이하 CCC)을 통해 차량 이용과 관련한 UWB 무선 표준의 근간을 개발하는 데 있어 주도적인 역할을 하고 있으며, 미래형 자동차에 이 기술을 탑재할 수 있도록 더 많은 완성차 기업들과의 협력도 모색하고 있다. CCC는 UWB와 디지털 키 사용의 표준화를 추진해 모든 스마트폰 운영체계와 모델에서 이 기술을 사용할 수 있도록 노력하고 있다.


UWB는 릴레이 공격(중간자 공격)을 통한 무단 접근을 방지하여 키리스 액세스의 보안수준을 높여준다. 릴레이 공격을 통한 절도는 무선 기술을 이용해 차량 키의 무선 신호를 증폭해 차량이 운전자와 아주 가까이 있는 것처럼 보이게 하는 방법이다. 그러나 UWB 통신을 사용하면 운전자의 위치가 센티미터 내외로 정확하게 추적되고, 이러한 위치 정보는 접근을 통제하는데 사용된다.


▲콘티넨탈 초광대역(Ultra-wide band) 기술


콘티넨탈은 운전석 중앙에서 사람과 차량 사이의 상호 작용에 핵심적인 역할을 수행하는 차세대 ‘내추럴 3D 디스플레이’를 최초로 선보인다. 내추럴 3D 센터스택 디스플레이는 운전자와 탑승객에게 터치 기능도 제공한다. 2019년에 소개된 3D 라이트필드(Lightfield) 기술은 차량 내 모든 승객에게 특수 안경이나 헤드 트래커 카메라 없이 3D 경험을 제공하고, 뿐만 아니라 3차원의 하이라이트 및 강조 표시, 복합적인 조명 효과를 통해 편리하고 안전하게 정보를 전달한다. 


현재 콘티넨탈은 협력사 ‘레이아(Leia)’와 손잡고 해당 기술을 업계 최초인 4K 해상도로 중앙 콘솔 디스플레이에 구현하고 있다. 또한, 최적화된 디스플레이 패널은 터치식으로 작동하며, 햅틱 피드백을 통해 편리함과 안전성을 더욱 강화했다.


새로운 접촉 센서 시스템(Contact Sensor System, 이하 CoSSy)는 차량과 사람 또는 물체 간의 접촉을 실시간으로 감지하며, 자동 주차 등의 애플리케이션 안전성을 향상한다. CoSSy가 기록한 음성 신호는 저속 추돌 가능성을 감지해 즉각적인 정차를 도와준다. CoSSy는 센서 신호를 통해 기물 파손(흠집) 및 주차 시 저속 충돌의 감지, 도로 상황 파악, 운전자 음성 식별, 긴급차량 접근 감지 등 다양한 애플리케이션에 활용할 수 있다.


▲콘티넨탈 접촉 센서 시스템(Contact Sensor System, CoSSy)


퀄컴, ‘스냅드래곤 라이드’ 등 모빌리티 강화  


모바일 분야의 강자 퀄컴 테크날러지(Qualcomm Technologies)는 자율주행차로 시장 확대를 위해 오토모티브 제품의 주력 포트폴리오에 새롭게 추가된 신규 ‘퀄컴 스냅드래곤 라이드(Qualcomm Snapdragon Ride)’ 플랫폼과 ‘차량용 클라우드 서비스(Qualcomm Car-to-Cloud)’을  CES에서 처음으로 공개했다. 해당 플랫폼은 스냅드래곤 라이드 세이프티(Snapdragon RideTM Safety) 시스템온칩(SoC), 스냅드래곤 라이드 안전 가속기(Snapdragon Ride Safety Accelerator), 스냅드래곤 라이드 자율 스택(Snapdragon Ride Autonomous Stack) 제품군으로 구성돼 있다.  


스냅드래곤 라이드는 자율주행 및 첨단 운전자 지원 시스템(ADAS)의 복잡성을 해소하고 고성능, 전력 효율적인 하드웨어, AI 기술, 자율 주행 스택을 지원해 고도화된 기술과 함께 비용 및 에너지 측면에서 효율적인 시스템 솔루션 제공을 목표로 하고 있다. 퀄컴은 스냅드래곤 라이드 시스템온칩(SoC), 가속기와 자율 스택의 조합을 통해 ▲자율 고속도로 주행, 자가 주차 및 교통 정체 중 주행에 특화된 차량용 L2+ 컨비니언스(Convenience) ADAS 기능 ▲L4/L5 자율 도심 주행에 적합한 완전 자율 주행 기술, 로보 택시(Robo-taxis), 로보 물류(Robo-logistics) 등을 지원한다. 


퀄컴 측은 “스냅드래곤 라이드는 2020년 상반기 중 자동차 제조업체 및 티어1 공급업체를 대상으로 사전 개발에 착수할 예정이고, 스냅드래곤 라이드가 적용된 차량은 2023년에 생산  들어갈 수 있을 것으로 전망한다”고 전했다. 


퀄컴은 차량용 클라우드 서비스는 처음으로 퀄컴 스냅드래곤 오토모티브 콕핏 플랫폼(Qualcomm Snapdragon Automotive Cockpit Platform) 과 퀄컴 스냅드래곤 오토모티브 4G 및 5G 플랫폼(Qualcomm Snapdragon Automotive 4G and 5G Platform)을 통합해 커넥티드카 서비스 형태로 제공한다. 


▲컬컴의 CES 2020 미디어 세션 모습


퀄컴의 차량용 클라우드 서비스는 자동차 제조사가 운전석 콕핏 및 텔레매틱스 시스템을 최신 상태로 유지하고 앞으로도 사용 가능한 차량을 유지할 수 있도록 설계됐다. 이에 따라 기존 자동차 제품 개발주기를 유지하면서 자동차 제조사들이 소비자 기술 트렌드에 발맞출 수 있도록 지원한다. 또한, 퀄컴의 차량용 클라우드 서비스는 자동차 제조사에게 OTA 업데이트, 온디맨드 기능 잠금해제 및 사용량에 따른(pay-as-you-use) 서비스 사용으로 차량 수명주기 전반에 걸쳐 새로운 수익원을 열 수있는 기회를 제공하고, 차량 및 사용량을 분석한 정보 수집이 가능하다. 퀄컴 차량용 클라우드 플랫폼은 2020년 하반기부터 선보일 예정이다.


또 퀄컴은 차량 및 도로변장치(RSU)를 위한 ‘퀄컴 C-V2X 레퍼런스 플랫폼(Qualcomm C-V2X reference platform)’ 을 공개했다. 이 기술은 커뮤니케이션 솔루션을 보완하고 4G와 5G 무선, C-V2X를 비롯, GNSS 위치 서비스, V2X 메시지 보안과 서명, 검증 및 V2X 지능형 교통 시스템 스택 등의 솔루션을 완벽히 구현하는 컴퓨테이션 역량을 제공한다. C-V2X는 지금까지 미국, 독일, 프랑스, 이탈리아, 스페인, 벨기에, 영국, 포르투갈, 오스트리아, 룩셈부르크, 중국, 한국, 일본 그리고 호주에서 시범운영 된 바 있다.


이 외에도 퀄컴은 이번 CES에서 오토모티브 와이파이5(Qualcomm Automotive Wi-Fi 5) 및 블루투스 통합 칩 QCA6595AU를 발표했고, 제너럴모터스(GM)와의 지속적인 협력을 통해 최신 차량과 출시 예정인 차량에 최첨단 주행 경험을 제공한다고 밝혔다.


▲퀄컴 차량용 클라우드 서비스


블랙베리, 커넥티드카 보안에 최적화된 QNX 기술 


블랙베리(BlackBerry)는 차량 설계자가 차량 안전성과 보안성을 강화하기 위한 인공지능 기반의 차량 솔루션을 공개했다. 블랙베리의 새로운 솔루션은 블랙베리 사일런스(BlackBerry CylanceTM)의 인공지능 및 머신러닝 기술을 블랙베리 QNX 솔루션과 결합한 최초의 제품이다. 현재 전 세계적으로 1억 5천만 대 이상의 차량이 블랙베리 QNX 솔루션을 탑재하고 있다.


이 솔루션의 특징은 ▲ISO 26262 안전 인증을 받은 블랙베리 QNX 하이퍼바이저(BlackBerry QNX Hypervisor)를 기반으로 설계돼 안전성을 확보했고 ▲CylancePROTECT의 위협 탐지 기술을 활용해 차량 인포테인먼트 시스템의 최첨단 악성 위협 및 맬웨어를 예측, 예방, 탐지 및 치료한다. ▲CylanceOPTICS의 상황별 분석 엔진을 통합해 유지 보수 문제, 사이버보안 취약성 또는 사고로 이어질 수 있는 차량의 문제나 소프트웨어 이상 징후를 사전에 검사할 수 있고 ▲CylancePERSONA의 행동 모니터링 기술을 사용해 차량 운전자의 신원이 운전 프로파일에 등록된 것과 일치하고 신뢰할 수 있는지를 판별할 수 있다. 


또 차량의 보안 이슈가 생기면 차량 운영 센터(Vehicle Operation Center)를 통해 완벽한 조치를 제공하고, 블랙베리 Jarvis 클라우드 기반 정적 바이너리 코드 스캐닝 솔루션을 통합해 자동차에 사용되는 소프트웨어의 취약점을 파악한다.


찰스 이건(Charles Eagan) 블랙베리 CTO는 “신차의 경우 보통 1억 개 이상의 코드 라인과, 자동차 제조업체가 구축한 매우 복잡한 소프트웨어를 탑재하고 있는데, 이 경우 차량의 전체 수명주기 동안 전반적인 코드베이스와 보안 상태에 대해 종합적으로 파악하는 것이 무엇보다도 중요하다”고 설명했다.


ST마이크로일렉트로닉스, 보안 커넥티비티 데모 공개 


ST마이크로일렉트로닉스(STMicroelectronics, 이하 ST)는 임베디드 시스템을 위한 실시간 운영체제(RTOS) 분야의 기업인 시스고(SYSGO)와 협업으로 자동차 시장을 겨냥한 보안 텔레매틱스 솔루션 데모를 함께 시연했다.


양사가 공동 개발한 자동차 보안 게이트웨이(Automotive Secure Gateway)는 보안 텔레매틱스 및 커넥티비티에 특화된 자동차용 프로세서인 ST의 SoC(System-on-Chip) 텔레매코3P(Telemaco3P)와 자동차 시장용으로 항공전자 등급의 안전과 보안을 제공하는 하이퍼바이저 기반 RTOS인 시스고의 PikeOS를 기반으로 구현됐다. 텔레매코3P 플랫폼은 ISO 26262 실리콘 설계와 임베디드 하드웨어 보안 모듈, 그리고 최대 105°C 주변온도에 대한 자동차 등급 인증을 통해 개발자들은 높은 처리량의 무선 커넥티비이와 무선(Over-The-Air) 펌웨어 업그레이드를 지원한다. 


무엇보다도 PikeOS는 모든 통신 채널과 모든 애플리케이션을 개별 파티션으로 캡슐화해 보안 텔레매틱스 개념을 새롭게 확장했다. 따라서 개발자가 명시적으로 허용 및 구성하지 않으면 개별 파티션은 서로 통신할 수 없고, 커널 레벨을 엄격하게 분리함으로써 오작동이나 악의적인 공격에 원래 영향을 받는 파티션 외에는 다른 파티션에서 실행 중인 소프트웨어가 영향받지 않는다. PikeOS는 현재 CC(Common Criteria, EAL 3+) 인증을 받은 유일한 RTOS/하이퍼바이저다. 이 운영체제는 항공전자장치, 철도, 자동차 산업의 주요 안전 및 보안 애플리케이션에 폭넓게 사용되고 있다고 ST는 설명했다.



















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