펌) 자동차 통신, 500K 깡통(CAN)보다는 100M 이더넷으로!

‘커넥티드 카(Connected Car)’라는 말은 한 번쯤 들어봤을 겁니다. 미래 자동차의 대표적인 모델입니다. 스마트카 등 다른 이름도 많지만, 커넥티드 카는 ‘연결성’을 한층 부각시킨 단어입니다.
 

ⓒ게티이미지뱅크

자동차의 연결은 이미 실생활에 녹아 있습니다. 자동차 내비게이션을 예를 들어봅시다. 차량용 내비게이션은 위성항법장치(GPS)를 통해 위성과 통신하며 자동차 현재 위치를 파악합니다. 자동차 긴급구난전화(e콜)도 있습니다. 사고 발생 시 차량 내 센서가 충돌 등을 인지해 단말기를 통해 e콜 센터와 통신합니다. 긴급 상황에 빠진 운전자 구출 등에 활용할 수 있습니다.
 

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이러한 통신은 차량과 외부 환경 간 통신을 의미합니다. 하지만 차량 내부에서도 다양한 통신 환경이 조성되어 있습니다. 자동차 두뇌라고 불리는 전자제어장치(ECU)에서 전기 회로를 통해 모든 자동차 장치를 제어 관리할 수 없으니 차량에 적합한 통신 기술을 적용합니다. 단절된 차량 장치 간 원활한 소통이 가능하도록 합니다. 보통 차량용 네트워크라고 합니다.
 

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대표적인 차량용 네트워크가 CAN입니다. ‘CAN(Controller Area Network)’는 1985년 유명한 자동차부품회사 보쉬가 개발했습니다. 메르세데츠-벤츠가 요청해서 만든 기술이죠. 
 
당시 대부분 자동차가 기계식이었는데, 기술이 발전하면서 자동차 내 여러 장치(모듈) 간 통신이 필요해졌습니다. 초기에는 UART라는 기술을 사용했습니다. 그런데 이게 1 대 1 통신방식이다 보니 모듈을 추가할 때마다 연결선을 하나씩 늘려야 했습니다. 모듈이 많아지니 온통 UART 연결선으로 차량 내부가 가득 차게 생겼죠.
 

	계측제어기통신망(CAN)
개발	보쉬
표준	ISO 11898
속도	125~500Kbps(최대 1Mbps)
활용	차량용 네트워크, 철도용 애플리케이션, 의료기기 임베디드 네트워크 등

대안 기술인 CAN은 하나의 인터페이스로 여러 개 모듈을 제어할 수 있습니다. 자동차 제조사 입장에서는 연결선을 줄이고 차량 내부 공간 확보뿐만 아니라 무게를 줄이는 등 원가 절감이 가능하게 됩니다. 1991년 CAN 2.0 버전이 나오면서 기술은 보다 안정화됐습니다. 또 표준 CAN뿐만 아니라 ID를 추가, 많은 데이터를 사용할 수 있는 ‘확장 CAN’도 등장합니다.
 
CAN도 한계에 직면합니다. 자동차가 점점 메카닉(기계식)에서 일렉트로닉(전자식)으로 탈바꿈하면서 차량 제어장치와 센서도 훨씬 복잡해지고 많아졌기 때문입니다. 평균 500Kbps, 최대 1Mbps에 불과한 통신 속도와 대역폭으로는 대량의 데이터를 처리하기 힘들어졌습니다.
 

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이를 해결하기 위해 플렉스레이(FlexRay)가 등장합니다. TTP(Time Triggered Protocol)와 ETP(Event Triggered Protocol) 통신방식을 채택, 10~20Mbps 통신 속도를 지원합니다. 브레이크 시스템과 크루즈 컨트롤 등에 주로 사용됩니다. 플렉스레이는 CAN보다는 분명 속도가 빨라졌습니다. 하지만 연결선 숫자가 다시 늘어납니다. 차량 무게가 늘어날 뿐만 아니라 개발 비용도 증가하게 됐습니다. 
 

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플렉스레이 대안으로 이더넷 통신이 주목받고 있습니다. 이제 막 차량에 적용되고 있는 기술입니다. 이더넷이란 이름은 익숙합니다. 집에서 인터넷을 즐길 때 광케이블을 끌고 와 컴퓨터나 액세스포인트(AP) 장비에 연결하는 근거리통신망(LAN)이 바로 이 이더넷 기술을 활용한 겁니다. 우리가 이더넷을 통해 인터넷을 이용할 때는 기가급 속도를 구현할 수 있지만, 차량용 이더넷은 현재 100Mbps 수준을 통신할 수 있습니다.
 
이미 표준화도 완료됐습니다. IEEE 802.3bw 표준으로 제정됐는데, 100BASE-T1이라고도합니다. 과거에는 브로드R-리치(BroadR-Reach)라고도 불렀죠.
 

차량용 이더넷은 자동차, 나아가 커넥티드 카에 무한한 가능성을 제시합니다. 우선 대용량 데이터 전송이 가능합니다.  음성, 이미지 뿐만 아니라 웬만한 동영상도 실시간으로 전송할 수 있습니다. 차량 인포테인먼트 환경이 비약적으로 발전할 수 있는 기반이 됩니다.
 

자동차 전반을 어우르고 있는 첨단운전자보조시스템(ADAS) 구조 (제공=현대모비스)

커넥티드 카, 자율주행차 핵심인 첨단운전자지원시스템(ADAS)에도 필수입니다. ADAS는 외부 카메라와 연결돼 지형지물을 파악하는데, 이더넷 통신으로 시스템을 구성하면 보다 뛰어난 화질로 영상을 전송할 수 있습니다. 식별 정확도를 높일 수 있다는 의미입니다. 쉽게 생각하면 후방 카메라를 통해 주차 할 때, 주차 공간을 보다 선명한 화면으로 볼 수 있게 합니다. 일반 화질(SD) 영상을 전송하느냐 풀HD급 고화질 영상을 전송하느냐의 차이입니다.
 
향후 5세대(5G) 이동통신 상용화되면 차량과 통신 기지국 간 통신으로 자율주행차를 구현할 수 있습니다. 이때 외부(기지국)에서 대용량 데이터를 차량 내부로 받고 또 내보내기도 하는데, 이 대용량 데이터를 차량 안에서 처리하기 위해서도 이더넷 통신이 필요합니다.
 

현대자동차에 탑재되는 구 CAN 케이블(좌) 신 이더넷 케이블 비교 (제공=현대자동차)

자동차 제조사 뿐만 아니라 자동차 부품업체, 통신장비 간 차량용 이더넷 개발을 위한 협업이 활발합니다. 성장 잠재성이 풍부하기 때문입니다. 국내에서는 LG전자 자동차부품(VC) 사업부가 자사 텔레매틱스 솔루션에 이더넷 기술을 적용하고 있습니다. 글로벌 자동차 부품업체인 콘티넨탈도 국내 카메라 모듈업체와 협력, 이더넷 기반 차량 카메라 솔루션을 생산하고 있죠. 현대·기아차도 시스코와 협력해 이더넷 기반 커넥티드카 개발에 투자하고 있습니다.

[출처] 자동차 통신, 500K 깡통(CAN)보다는 100M 이더넷으로!|작성자 테크플러스