default_top_notch
default_setNet1_2

자율주행차 연결기반 인식 기술 ‘V2X’ 현주소는? '통신 모듈' ①

기사승인 2017.11.06  12:58:25

공유
default_news_ad1

- 도로 위를 달리는 컴퓨터 ‘자율주행차’ 커넥티드 기술 ‘V2X’

[EPNC=이나리 기자] 도로 위를 달리는 컴퓨터라 불리는 ‘자율주행차’는 자동차와 반도체 기술뿐 아니라 통신, 소프트웨어 기술까지 접목된 종합 IT 기술의 집약체다. 모바일 시장에서 스마트폰이 등장함에 따라 통신기술에서 더 나아가 애플리케이션, 인공지능 기반 음성인식 기술, 핀테크, 지문•홍체 인식 등 다양한 기술이 등장한 것처럼 자동차에서 자율주행차로 진화하면서 여러 기술들이 요구된다. 대표적으로 첨단운전자지원시스템(Advanced Driver Assistance Systems, ADAS), V2X(Vehicle to Everything) 기술 등이다. 본 글에서는 커넥티드카 범주에 속하는 V2X 기술 현황에 대해 알아보겠다. 


자율주행차는 앞 차와의 안전 거리를 유지하고, 보행자와 장애물과의 충돌이 발생하지 않도록 안전하게 주행해준다. 즉, ‘운전자의 인위적인 조작 없이 스스로 주행환경을 인식해 목표지점까지 운행할 수 있는 자동차’를 뜻한다. 이를 위해서 자율주행차는 자동차 외부 환경을 인식하는 기술이 매우 중요하다. 또 외부 환경을 인식한 후에는 인식된 정보를 종합해 가속, 정지, 선회 등의 동작을 결정하고 주행 경로를 판단하는 기술, 판단된 정보를 이용해 자동차의 움직임을 제어하는 기술 등이 개발돼야 한다. 

자율주행차를 구현하기 위해서는 모든 기술들이 유기적으로 결합돼야겠지만, 특히 연결기반 인식기술인 V2X(Vehicle to Everything)’와 센서기반 인식기술인 ‘첨단운전자지원시스템(Advanced Driver Assistance Systems, ADAS)’이 핵심 기술로 떠오르고 있다. ADAS에는 카메라(Camera), 레이더(RADAR), 라이다(LiDAR), 초음파(Ultrasonic) 등 주행이나 주차 시 발생할 수 있는 사고의 위험을 알려주는 최첨단 센서들이 장착된다. 

V2X는 운전 중 도로 인프라와 상대 차량과의 통신을 통해 정보를 교환하거나 공유하는 무선통신기술을 통칭하는 용어다. V2X은 세부적으로 ▲차량간 통신 네트워크 기술인 V2V(Vehicle to Vehicle) ▲차량-인프라간 네트워크인 V2I(Vehicle to Infrastructure) ▲보행자-차량간 네트워크인 V2P(Vehicle to Pedestrian) ▲차량과 스마트기기간의 외부 통신(V2N: Vehicle-to-Nomadic device) 등을 포함한다. 

 

V2X 기술 종류


그 중 V2V 기술은 전방 교통 정보나 차량 접근을 알리고 추돌 위험을 경고하는 기능으로 지능형교통체계를 위해 가장 우선적으로 개발되고 있는 기술이다. V2I는 실시간 교통 상황, 돌발 상황, 교통흐름(Traffic-flow) 제어 상태 등을 알려준다. 이 외에도 V2X는 자동차의 위치를 보다 더 정밀하게 측정해 운전자와 자동차에게 알려주는 기술인 ‘정밀 측위 기술’과도 결합해 자율주행을 지원한다.

이를 통해 자율주행차는 사람이나 센서가 인식하지 못하는 돌발 상황에서 예기치 못한 교통사고를 줄일 수 있을 뿐만 아니라, 교통량을 분산시킬 수 있어 자동차 배기가스 저감 효과도 가질 수 있다. 또 전자주차(E-parking)와 자동 통행료 지불과 같은 편의시설을 성장케 한다. 북미 컨설팅 회사 그랜드뷰 리서치의 시장 전망자료에 의하면 글로벌 V2X 시장은 2025년까지 30조 원(267억 달러) 규모로 성장할 것으로 전망된다.
 
앞으로 소비자의 자동차 구매 의사결정에 가장 큰 영향을 주는 요소는 ADAS나 V2X 관련 기능이 될 것이다. 따라서 이들 소프트웨어와 하드웨어를 개발하고, 보안을 유지, 관리하는 일련의 과정에서 경쟁력을 갖춰야 격변하는 자동차 시장에서 살아남을 수 있다. 특히 더 강력한 성능과 보안, 다른 기기와의 연결성을 고려하면 범용 프로세서와 개방형 표준 소프트웨어를 구축하기 위한 경쟁이 심화되고 있다.

V2X 시장 전망

V2X 통신 모듈 

차량이 정보를 외부와 교환하거나 공유하기 위해서는 통신제어장치(CCU: Communication Control Unit)가 필요하다. 통신제어장치를 통해 실시간으로 차량과 소통하면서 서로의 주행정보를 주고 받으면 충돌 사고 확률이 크게 낮아질 수 있기 때문이다. 

V2X 통신 모듈은 미국, 유럽, 일본, 한국 등의 정책적인 프로젝트(정부-완성차-부품사 협력)를 기반으로 빠르게 발전하고 있다. 미국의 경우에는 2022년까지 모든 신차에 V2V 통신 장비를 의무화하는 규정을 2017년 초 발표했다. 미국 도로교통안전국(NHTSA)는 차량당 V2V 장착 비용을 2020년 341~350 달러로 예상하고 있다. 또 미국 정부의 V2V 법제화에 따라 V2X 통신 모듈을 장착한 신차는 2015년 500만대에서 2010년 1870만대로 연평균 30%로 증가할 것으로 시장조사기관 비전게인(Visiongain)은 전망했다. 또 최근들어 미국 외에도 선진국을 중심으로 V2V를 넘어 V2I 의무화가 추진되고 있다. 

V2X 법제화, V2X 시장 성장의 촉매


현재 V2X는 단거리 전용 통신(Dedicated Short-Range Communications, DSRC)을 기반으로 하고 있다. 초기 DSRC 기술은 통행요금 지불 시스템 등으로 사용됐으나 전송거리가 짧고 데이터 전송량의 한계가 있었다. 이런 이유로 DSRC는 미국을 중심으로 5.9GHz 주파 수를 사용해 200km/h의 주행 속도에서 전송 거리 1km까지 많은 양의 데이터를 빠르게 전송(최대 27Mbps)할 수 있는 Wi-Fi 기반의 IEEE802.11p(WAVE, Wireless Access in Vehicle Environments, 차량 환경에서의 무선 접근) 기술이 표준으로 자리 잡아가고 있다. 유럽 전기 통신 표준 협회에서도 지능형 교통 체계를 이용한 단거리 전용 통신으로 5.9GHz 대역에서 30MHz를 할당해 사용하도록 하고 있다. 

V2X는 DSRC 기반의 기술 이외에도 원거리 통신을 위해 LTE와 네트워크를 이용한 C-V2X(Cellular-V2X) 기술이 개발되고 있다. C-V2X 기술은 DSRC보다 약 2배정도 넓은 범위를 커버할 수 있고, 반응시간도 약 3배까지 차이가 나기 때문에 사고를 피할 수 있는 시간을 벌 수 있다. 이런 전송모드를 가능하게 하기 위해 최근 통신 업계는 차량용 통신에 적합하도록 LTE 기술의 최적화가 진행되고 있다. 

업계에서는 V2X 시대가 오는 시점을 5G 통신이 본격적으로 시작되는 2020년경으로 예상하고 있다. 이 시기는 더 빠르고, 효율적인 무선 통신이 가능해지면 자동차는 사물 인터넷(IoT) 환경에서 움직이는 디지털 장치가 된다. 자동차 전장 기술은 V2X 시대를 맞아 주행과 안전에서 ‘새로운 경험 창출’ 쪽으로 무게 중심이 바뀔 것이다. 

V2X 통신 모듈은 통신제어장치모듈 메이커와 보안 솔루션 업체, 통신 서비스 업체들이 적극적으로 시장 성장에 나서고 있다. 대표적으로 반도체 기업 NXP반도체와 소프트웨어 알고리즘 기업 코다 와이어리스(Cohda Wireless)가 공동 개발한 통신 모듈은 글로벌 시장 점유율 60%를 차지하며 독주하고 있다. 그 밖에 NXP는 V2X 기술을 확대하기 위해 지멘스(Siemens), 하만(Harman), 델파이(Delphi) 등 주요 부품업체, 그리고 차량 OEM 업체들이 협력하고 있다.

NXP는 지난 9월 V2X를 위한 자동차급, 고성능 싱글 칩 DSRC 모뎀 차세대 RoadLINK 솔루션 ‘SAF5400’을 출시했다. 이 모뎀에는 고유한 확장 가능 아키텍처, 신규 보안 기능, 첨단 RFCMOS, SDR(Software Defined Radio: 소프트웨어 정의 라디오) 기술 등이 적용돼 있다. 또한 DSRC는 안전 메시지와 기타 데이터를 실시간으로 안전하게 통신할 수 있도록 전용 보안 안전 채널을 제공한다. 이는 오늘날 커넥티드 자동차와 트럭에 사용되는 자율주행 센서 스위트의 핵심 부분이다.

NXP SAF5400 모뎀은 첨단 송수신기 기술과 전체 기저 대역, MAC, 펌웨어를 완전한 독립형 싱글 칩 모뎀에 통합했다. NXP보안 V2X 시스템 플랫폼은 현재 미국 교통부의 규제권고안 가이드라인을 비롯해 유럽, 일본, 한국의 새로운 표준을 충족한다.

모바일 AP(Application Processor)에 주력했던 퀄컴도 자율주행차 시장에 본격 뛰어들었다. 이에 연장선으로 퀄컴은 2016년 NXP를 사상 최대 금액인 470억 달러(약 53조 8000억 원)에 인수한 바 있다. 지난 9월 컬컴은 3GPP Release 14의 단말들간 인터페이스인 PC5기반으로 한 셀룰러-차량사물통신 9150 C-V2X 칩셋을 공개했다.

이 칩셋은 지능형 교통 체계 애플리케이션 프로세서(AP), 하드웨어 보안모듈 (Hardware Security Module, HSM), GNSS 기능을 통합해 자율주행 솔루션의 핵심 기능을 제공하도록 설계됐다. C-V2X 직접 통신은 능동적인 안전을 지원하도록 설계됐으며 별도로 SIM, 통신사 가입이나 네트워크 지원 없이도 5.9GHz ITS 대역에서 저지연 전송을 통해 정보를 감지하고 교환해 상황에 대한 인식률을 향상시킨다. 퀄컴은 9150 C-V2X 칩셋을 2018년 하반기 상용화 샘플링으로 제공될 예정이며, 향후 C-V2X 로드맵과 함께 5G-NR 기반 C-V2X 성능 개발에 지속적으로 투자할 계획이라고 밝혔다. 

유블럭스 V2X ‘VERA-P1 모듈’


유블럭스도 지난 6월 차세대 V2X 모듈 VERA-P1 시리즈는 IEEE 802.11p 표준을 준수하는 유블럭스의 전장용 트랜스시버 모듈 시리즈의 최신 버전을 공개했다. VERA-P1은 가시선이 확보될 때 약 1km까지 통신할 수 있는 미국과 유럽 시장을 타깃으로 WAVE, DSRC, ETSI ITS G5를 완벽히 준수해 설계됐다. 또 USB와 SPI 인터페이스로 호스트 프로세서와 연결된다. 

국내 기업도 V2X 모듈 개발에 박차를 가하고 있다. LG전자는 VC(Vehicle Components) 사업부를 2013년 7월에 개설하면서 대규모 시설투자와 함께 오토모티브 사업에 집중하기 시작했다. 2015년 2월 LG전자는 인텔과 업무협약을 맺고 5G 기술을 기반으로 V2X 플랫폼 공동개발을 시작했다. 

또 LG이노텍은 2015년 1세대 V2X 풀모듈 출시에 이어 지난 9월 2세대 V2X 풀모듈 개발에 성공했다. LG이노텍의 ‘2세대 V2X 풀모듈’은 통신 프로토콜을 제어하는 HCI모듈과 하드웨어 보안모듈(HSM), 애플리케이션 프로세서(AP) 등 3종의 V2X 핵심 부품을 1개로 통합한 초소형 제품이다.

LG이노텍 2세대 V2X 풀모듈


따라서 완성차와 차량부품업체들은 여러 부품을 별도로 장착하고 테스트할 필요 없이 ‘2세대 V2X 풀모듈’을 사용해 커넥티드카의 통신 성능과 안전성, 품질 신뢰성을 높일 수 있다. 또 독자 개발한 방열 설계 기술을 적용해 섭씨 105도의 고온 열충격에도 정상 작동할 정도로 내구성이 뛰어나고, 통신 속도 6Mbps 기준으로 송신 전력 23데시벨밀리와트(dBm)에 수신 감도 -94dBm를 기록함으로써 차량이 120km/h로 빠르게 주행해도 1km 범위 내에서 끊김 없이 송·수신할 수 있다. 

이나리 기자 narilee@epnc.co.kr

<저작권자 © EP&C News 무단전재 및 재배포금지>
default_news_ad4
default_side_ad1

인기기사

default_side_ad2

포토

1 2 3
set_P1
default_side_ad3

섹션별 인기기사 및 최근기사

default_setNet2
default_bottom
#top
default_bottom_notch