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자동차 소프트웨어 발전사

기념비적인 순간으로 알아보는 간략한 역사

2022.08.02

 
소프트웨어 제어 자동차(software-defined vehicle)’라는 용어는 5년여 전부터 유행했지만, 이 개념의 기반은 50여 년 전인 1970년으로 거슬러 올라간다. 당시는 자동차 산업의 빅뱅이라고 할 만한데, 현대적인 안전과 배출가스 규제가 시행된 해다. 거의 동시에 신기술인 마이크로프로세서가 탄생했고, 자동차 엔지니어링의 현대화가 진행되었다.

규제에 대응하려는 노력은 전적으로 기계적인 수단에 의존할 수밖에 없었다. 진공 제어, ‘린번(lean burn·희박 연소)’, 혼다가 선보인 복합 와류 제어 연소 등인데 금세 한계에 부딪혔다.
 
1970년대 초에서 1980년대 사이에 생산된 자동차의 보닛을 열어본 사람이라면, 점화 시기와 카뷰레터의 공기/연료 혼합을 조정하기 위해 절실한 심정으로 시도한 진공 배관이 복잡하게 들어찬 광경에 익숙할 것이다. 당시 차를 직접 운전해봤다면 그런 기계적인 접근 방식이 잘 작동하지 않았다는 사실도 알 것이다.
 

4004는 상업적으로 사용할 수 있는 첫 번째 마이크로프로세서다. 자동차용 응용 프로그램에는 사용하지 않았지만, 현대적인 자동차에 필수 요소로 자리 잡을 칩의 물결을 예고했다. 전자제어가 등장한 이후 자동차 배기가스(이산화탄소 제외) 배출량은 99% 이상 줄었다. 교통사고 사망자 수는 1억 명당 4.74명에서 2019년 1.10명으로 떨어졌다.

자동차에 최초로 사용한 마이크로프로세서 응용 프로그램은 엔진을 전자식으로 관리하는 용도였고, 이는 엔지니어가 진공 작동 방식의 문제점을 해결하는 데 도움이 되었다. 모든 차에 반도체와 소프트웨어를 적용하기까지는 그리 오래 걸리지 않았다. 이제는 적용할 수 있는 곳에는 100개 이상의 전자제어장치를 설치한 자동차가 나오는 수준에 이르렀다.
 
ABS에서 배출가스 제어에 이르기까지, 현대적인 자동화에서 자동차 기술은 진화를 거듭했다
 
1970년대 말, 보쉬와 테베스(나중에 콘티넨탈에 합병) 두 회사는 현대적인 전자식 잠김 방지 브레이크 시스템(ABS)을 선보였다. 이후 30년 동안 컴퓨팅 성능이 향상되고 메모리 가격은 내려갔으며, 엔지니어가 원하는 대로 하드웨어를 제어하는 새로운 방법을 찾아내면서 초기 ABS의 성능은 계속 발전했다

1980년대 말에는 같은 시스템이 브레이크와 더불어 파워트레인까지 조절하면서 트랙션 제어 효과도 냈다. 1990년대 중반, 브레이크 압력이 뒷바퀴로 흐르는 것을 제한해 차체 안정성을 유지하도록 하는 기계식 브레이크-프로포셔닝 밸브는 동적 프로포셔닝이 생기면서 쓸모없어졌다.
 
1993년, TRW 오토모티브 엔지니어로서 나는 휠 속도 센서만 사용하는 기본적인 안정성 제어 형식을 코딩했다. 그 시스템은 완성도가 충분히 높지는 않았지만, 1990년대 말까지 더 많은 센서와 처리 능력을 갖춰가며 생산 준비 단계까지 이어졌다. 모든 시스템을 운전자가 자동차에 요구하는 바와 도로 위 물리적 한계 사이에 약간 개입하도록 설계했다.
 
 
외부 연결성 추가
1996년 휴대전화는 비교적 대중화되었고, GM은 온스타 시스템을 출시해 자동차 수준을 완전히 새로운 단계로 끌어올렸다. 그 시대 아날로그 이동통신 네트워크는 데이터 전송 능력이 극히 제한적이었지만, 온스타를 갖춘 자동차 소유자는 키를 차 안에 두고 내렸어도 차 문을 원격으로 열 수 있었다.
 
충돌사고가 발생하면 시스템은 응급 서비스를 호출했다. 오늘날 가장 저렴한 모델을 제외한 모든 신차에는 4G LTE 연결 기능이 들어간다. 덕분에 소프트웨어 업데이트를 다운로드하거나, 자동차 상태나 배터리 충전 정도를 원격으로 확인할 수 있다.

2000년대 초, 우리는 응답을 기대하고 자동차와 대화하기 시작했다. BMW는 만져서 조작하는 물리 버튼과 스위치의 대안으로 음성인식 기능을 일반화한 초기 제조사 중 하나다. 그러나 컴퓨팅 성능의 한계와 차 안의 이상적이지 못한 음향 환경 때문에 음성인식 시스템은 대체로 목소리를 인식하는 데 실패했다.

지금은 음성 명령을 거의 즉각적으로 해석하도록 클라우드 서버에 전송하는 연결성 덕분에 음성인식 수준도 달라졌다. 최신 5G 기술은 지난 2년 동안 중국 시장 모델에 들어갔고, 올해는 미국 시장에도 도입되었다.

알렉사 음성 서비스, 구글 어시스턴트, 니오 노미 같은 디지털 음성 보조는 거의 자연어 음성처리 수준에 도달했다. 길 찾기, 실내 온도 조절, 좋아하는 음악 재생, 집에 도착하기 전 현관 조명 켜기 등을 수행한다.

자동차에 내장된 소프트웨어 제어는 플래시 메모리가 나오기 전부터 이미 초창기에 실제로 내장되어 있었다. 칩 공급업체에 보낸 이진법 파일 코드는 칩의 물리적인 일부가 되어서, 하드웨어를 교체하지 않고는 업데이트가 절대로 불가능했다. 1990년대 후반 들어서야 서비스 기술자가 수리점에서 플래시 메모리를 이용해 업데이트할 수 있었다.

연결성 시대가 도래하면서 무선으로 통신 ECU를 업데이트하는 기능이 보편화되었다. 이 기능은 2012년 테슬라 모델 S가 나오면서 완전히 새로운 수준으로 도약했다. 획기적인 전기 세단인 모델 S는 ECU 수십 개를 몇 개로 통합한 현대적인 전기차 아키텍처를 처음 적용한 차였다. 모든 차에 OTA 업데이트 적용이 현실화되었다. 한두 해 뒤부터는 다른 전통 제조사들도 이 기능을 따라 하기 시작했다.
 
 
세상을 감지하다
센서 확산 추세는 수그러들 줄 모르고 오히려 운전 자동화를 위해 더 가속화하고 있다. 1990년대 후반 레이더 센서를 적용하면서, 자동차는 자동으로 속도를 조절하고 앞차와 거리를 유지하며 달리게 되었다. 카메라는 차선 표시를 인식해 달리는 자동차가 차선 사이를 유지하도록 한다.

처음 등장했을 때만 해도 실제 정확도나 성능보다는 미래를 앞당긴 듯한 새로운 기술 자체만으로 모든 사람의 넋을 빼놓기에 충분했지만, 그 같은 전시효과는 순식간에 사라졌다. 이후로는 주요 자동차 제조사와 핵심 부품업체 간의 정확도와 정교한 작동, 반응속도 싸움이 펼쳐졌다. 전기차 전환기에 등장한 신생 업체들은 이 같은 경쟁에 기름을 부었다.
 
테슬라 오토파일럿이나 GM 슈퍼 크루즈 같은 최신 세대 시스템은 더 발전했다. GM은 2017년에 슈퍼 크루즈를 처음 선보였다. 자동차가 고속도로에서 스스로 조향하는 동안 운전자가 오랜 시간 안전하게 손을 떼고 있도록 해주는 최초의 시스템이었다. 테슬라는 고객을 활용해 ‘완전 자율주행’이라 부르는 기능을 베타 테스트하고 있지만, 인간이 전혀 개입하지 않고도 완벽하게 작동하려면 아직 갈 길이 멀다.

테슬라 모델이 아직 스스로 운전하는 단계에 이르지는 않았지만, 이 전기차 회사는 출고 후 몇 년이 지난 차에 구매나 구독 옵션을 제공하는 데 선구자 역할을 했다. 운전자는 원하는 때에 가상 버튼을 눌러 작동하려는 기능에 접근할 수 있다. 이런 기능은 소프트웨어 제어 자동차의 반세기 발전 역사에서 핵심이라고 할 만하다.

 

 

 

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CREDIT

EDITOR : 샘 아부엘사미드PHOTO : 일러스트 라이언 루고

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