미래차 산업 패러다임 변화에 따른 SW 기술 개발 동향
<목차>
0. 요약
1. 최근 동향
2. SDV 기술 개념
3. 차세대 전기·전자 차세대 전기·전자 아키텍처 기술 요약
4. 시사점
출처 및 참고자료
0. 요약
전 세계 SDV 시장은 ’19년 2,315억 달러에서 연평균 3.65%로 성장하여 ’22년 2,578억 달러를 기록했으며, ’23년부터 ’28년까지는 연평균 9.15%씩 성장하면서 기존의 2.5배 수준의 성장률을 보일것으로 예상된다. SDV로 대표되는 자동차 SW 기술의 핵심은 고성능 컴퓨터를 활용한 소프트웨어로 통합이 핵심이며, 이를 위해서는 하드웨어 및 소프트웨어 플랫폼을 안정적으로 구현할 수 있는 차세대 전기·전자 아키텍처 및 성능과 신뢰도를 모두 확보할 수 있는 하드웨어 플랫폼, 서비스를 추가·변경·삭제하면서 재구성할 수 있는 소프트웨어 플랫폼 등이 핵심 기술이다. 미래차 경쟁력의 핵심 요소인 SDV(Software Defined Vehicle) 전환을 위해 SW 개발 역량과 기반 확보가 매우 중요하며 이러한 역량이 부족한 중소·중견 부품사는 오픈소스 SW를 활용한 신속한 디지털 전환이 필요하다. 자동차 SW 생태계는 플랫폼 기업과 완성차 중심의 독립된 SW 및 모빌리티 서비스 생태계와 SW의 역량을 보유한 IT기업을 중심으로 한 개방형 생태계가 함께 성장할 것으로 전망되며 이를 통해 현재보다 더 다양화된 산업 생태계를 보유하게 될 것이다. SW를 중심으로 산업 생태계 다각화에 따라 기존 참여자의 역할 변화와 새로운 사업자의 등장으로 플레이어 다변화가 이루어질 것으로 전망됨에 따라 다양한 플레이어를 지원할 수 있는 국가 전략 수립이 수반되어야 한다. 특히 소프트웨어 기술이 중요한 자율주행 분야에서 효과적인 기술개발과 부족한 산업 생태계(부품업체, 인력 등)를 보완하기 위한 수단으로써 오픈소스 소프트웨어 생태계는 필수불가결한 요소로 작용될 것이다. 본고에서는 자동차 분야 SW 특히 SDV의 정의, 등장 배경, 시장 전망, 기업 등 전반적인 동향을 공유하고자 한다.
1. 최근 동향
1) SW 중심의 자동차 산업 대전환
자동차산업은 내연기관차에서 전기차로, 하드웨어 중심에서 소프트웨어 중심 구조로 바뀌는 대전환기를 지나고 있다.
- 도로를 달리는 전기차 수는 점차 증가하고 있으며, 리콜이나 기능 개선을 위해 정비소를 찾기보다 무선 업데이트(Over the Air)를 통해 기능을 개선하고 있다. - 메르세데스 벤츠, BMW, 폭스바겐, 현대자동차 등 완성차뿐 아니라 구글, 애플, 아마존, 퀄컴, 모빌아이(Mobileye) 등 글로벌 IT 기업들도 친환경화·지능화·서비스화를 중심으로 한 자동차산업 생태계 변화에 주목하고 있다.
CES 2024에서 가장 부각된 자동차산업의 주요 이슈는 소프트웨어 중심의 자동차(SDV, Software Defined Vehicle)였다.
- 현대자동차그룹은 포티투닷(42dot)을 중심으로 SDV 플랫폼 로드맵과 전략을 발표했고, 폭스바겐과 메르세데스 벤츠는 생성형 인공지능(AI; Artificial Intelligence) 기반의 서비스를, BMW는 인포테인먼트 경험에 초점을 맞춘 운영체제를, 혼다는 독자적인 차량용 운영체제 개발을 발표했다.
SDV와 관련한 주요 완성차 기업의 적극적인 투자
- 폭스바겐은 그룹 내 분산되어 있던 소프트웨어 조직을 통합 운영하고자 2020년 소프트웨어 전문 계열사 ‘카리아드(Cariad)’를 설립하고 2026년까지 소프트웨어 내재화 비중을 기존 10% 수준에서 60% 이상으로 설정했다.
- 토요타는 ‘Software First’를 목표로 2021년 소프트웨어 부문 자회사 우븐 플래닛 홀딩스(Woven Planet Holdings)를 출범시켰다.
- 현대자동차그룹도 2025년까지 모든 차종을 SDV로 전환할 목표로 포티투닷에 1조 원 규모의 유상증자를 포함하여 2030년까지 소프트웨어 기술 개발에 18조 원을 투자하겠다고 발표했다.
- 메르세데스 벤츠는 자사 차량의 전용 운영체제인 ‘MB.OS’를 2025년부터 도입할 예정으로, 이를 위해 2025년까지 연구·개발 예산의 25%를 소프트웨어에 투자한다고 발표했다.
- GM은 자사 소프트웨어 플랫폼 얼티파이(Ultify)를 차량에 탑재하고 마그나(Magna International), 위프로(Wipro)와 함께 차량용 소프트웨어 B2B 마켓플레이스인 ‘SDVerse’ 개발에 투자를 발표했다.
2) 세계 SDV 시장의 규모
전 세계 SDV 시장은 2019년 2,315억 달러에서 연평균 3.65%로 성장하여 2022년 2,578억 달러를 기록했으며, 2023년부터 2028년까지는 연평균 9.15%씩 성장하면서 기존 대비 2.5배 수준의 성장률이 예상된다.
- 특히 맥킨지의 전망에 따르면 SDV 차량은 2025년 신차의 30%에서 2030년 60%로 전망되며, 2025년 이후 프리미엄급 차량에 기본 구성으로 정착될 것으로 예상한다.
- SDV 차량의 경제적인 효과는 차량 1대당 프리미엄급 차량은 7,500달러, 볼륨급 차량은 2,600달러의 수익 개선 효과가 발생할 수 있다. 또 소프트웨어를 통한 지속적인 상품성 확보로 연간 가격 인상을 실현할 수 있고, 구독 서비스를 통한 추가적인 이익 창출도 할 수 있다.
- 테슬라의 구독 서비스는 2025년 기준, 테슬라 총매출의 6%, 총수익은 전체 수익의 25%를 차지할 것으로 예측된다(모건스탠리).
- 자동차 산업에서 SW 관련 시장은 자동차 SW, 사이버 보안, 클라우드 및 SW 개발 관련 서비스까지 광범위한 新비즈니스 시장으로 급격하게 팽창될 것으로 예상된다.
2. SDV 기술 개념
1) SDV 개발의 중요성
미래 자동차의 핵심 경쟁력이 고성능 컴퓨터를 활용한 소프트웨어로 통합됨에 따라 SDV 개발의 중요성이 부각되고 있다.
- SDV(Software Defined Vehicle)이란 고성능 반도체, SW 플랫폼(운영체제 포함), OTA(Over the Air), 인공지능(AI), 보안(Security) 등을 포함한 소프트웨어 중심의 자동차를 의미한다.
- 기존의 경우 목적(기능)에 최적화된 하드웨어와 그 하드웨어에 종속된 단순 기능 구현을 위한 소프트웨어로 구성되었다.
SDV를 구현하기 위한 핵심 요소로는 하드웨어 및 소프트웨어 플랫폼을 안정적으로 구현할 수 있는 차세대 전기·전자(E/E; Electric/Electronic) 아키텍처, 성능과 신뢰도 모두 확보할 수 있는 하드웨어 플랫폼, 서비스를 추가·변경·삭제하면서 재구성할 수 있는 소프트웨어 플랫폼 등이 있다.
즉, 더 큰 의미는 Device만의 변화가 아닌 ‘Data와 Software를 중심으로 다양한 플랫폼을 기반으로 한 Product와 Business로 전환’하는 것이 가능한 새로운 산업 플랫폼이라고 정의할 수 있다.
SDV는 현재 인포테인먼트가 향상된 2.0 수준에서 자율주행, 개인화, 커넥티드 등 서비스 중심의 4.0 수준으로 발전 중이다.
3. 차세대 전기·전자 차세대 전기·전자 아키텍처 기술 요약
1) 차세대 전기·전자 아키텍처
차세대 전기·전자 아키텍처는 차량 기능을 중심으로 통합하고 구성은 간소화하는 것이 핵심이다.
- 전기·전자 아키텍처란 차량의 기능 구현을 위해 필요한 하드웨어와 소프트웨어를 어떻게 통합시켜 원활하게 작동시킬 것인가에 대한 설계도와 같은 기능을 수행한다.
- 기존 전기·전자 아키텍처의 경우 수십 개의 ECU가 데이터를 주고받으면서 기능을 구현하고 있어서 한 개의 기능을 업데이트한다고 해도 관련된 다수의 ECU가 함께 업데이트되어야만 한다.
- 이에 따라 기존 ECU 중심의 전기·전자 아키텍처는 복잡성이 더욱 증가할 뿐만 아니라 오류 가능성도 증가하게 된다.
- 따라서 차세대 전기·전자 아키텍처에는 기능을 중심으로 통합 제어하는 전기·전자 아키텍처인 도메인 집중형(Domain, Domain-centralized)과 물리적 근접성을 중심으로 통합 제어하는 전기·전자 아키텍처인 영역 집중형(Zone, Zonal) 등으로 나뉜다.
이를 통해 소프트웨어를 유연하게 추가·변경·삭제하여 자동차 가치를 지속적으로 제고하려는 SDV의 목적을 구현할 수 있으며, 차량 설계 당시에 고려되거나 개발되지 않았던 신규 기능의 추가 및 개선이 가능해진다.
2) SDV 개발의 중요성
자율주행기술이 점차 고도화되면서 자율주행 레벨3 또는 레벨4 수준의 기술을 구현하려면 영상 등 방대한 데이터의 입력뿐 아니라 단시간 내 처리·분석이 이뤄져야 한다. 자율주행과 더불어 인포테인먼트 분야에서도 점차 AI 기반의 소프트웨어 활용이 빈번해지고 있다는 점도 컴퓨팅 파워 증가에 영향을 미치는 요인이 되고 있다.
따라서 고도로 집중화된 차량 기능을 구현하기 위해서는 높은 성능의 고성능 CPU를 활용한 HPC(High Performance Computing)의 구현이 필연적이다.
전 세계적으로 HPC 개발에 사용되는 AP(Application Processor)는 美 엔비디아, 퀄컴, 인텔 등에서 개발하고 있고, 일부 대형 OEM에서만 높은 라이센스를 통해서 Automotive Qualified 버전의 AP를 활용할 수 있어 국내 중소·중견기업에서는 해당 기능에 접근하는 데 어려움이 있다. 추가적으로 이러한 고성능의 HPC를 구성하는 소프트웨어도 과거 MCU(Micro Controller Unit)에서 사용되던 소프트웨어와는 차원이 다른 운영체제(Linux), 인공지능(AI), 보안(Security), 통신(Ethernet) 등을 사용하고 있어 기술적인 접근을 하기 쉽지 않다. 특히 최근 OTA(업데이트)와 디지털트윈 등 클라우드 기반 접근를 통해 클라우드와 차량의 끊김 없는 연결이 요구됨에 따라 최신의 ICT 기술(Docker, Kubernetes 등)이 도입되면서 필요한 기술 역량이 높아지는 상황이다.
3) 서비스에 따라 재구성할 수 있는 소프트웨어 플랫폼
서비스에 따라 재구성할 수 있는 소프트웨어 플랫폼이란 차량 설계 시점에는 고려하거나 개발되지 않았던 서비스를 언제라도 차량에 탑재하거나 더 이상 필요하지 않은 소프트웨어를 삭제·변경할 수 있도록 하는 유연한 플랫폼을 의미한다.
여기서 서비스란 소비자에게 제공할 수 있는 차량 기능을 표현하는 단위이며, 비교하자면 스마트폰의 애플리케이션(App)과 비슷한 역할을 하게 된다. 그림과 같은 플랫폼의 복잡한 구조를 단순화하기 위하여 완성차 제조사 입장에서는 자유자재로 서비스를 올리고 개선하기 위해 소프트웨어 플랫폼 구조에서 각 사의 니즈에 맞게 구성한 차량용 OS(Operating System)로 고도화가 필요하다.
이를 완성차 제조사가 요구하는 기능에 따라 다시 구분하면 크게 ADAS(첨단 운전자 보조 시스템, Advanced Driver Assistance System)와 자율주행(Autonomous Driving) 시스템 OS, 인포테인먼트(Infotainment) 시스템 OS, 차량 내 다양한 전기ㆍ전자 부품을 관리하는 임베디드 SW(Embedded Software) OS로 나뉜다.
임베디드 SW은 자동차 운행에 필요한 세부적인 기능에 따라 다시 나눌 수 있다.
- 구동계 ECU를 중심으로 제어하는 엔진 관리 및 파워트레인(Engine Management & Powertrain) 분야 - 공조시스템(HVAC, Heating·Ventilation·Air Conditioning)이나 좌석 위치 등 실내 환경과 편의 기능 제공 ECU를 제어하는 보디 콘트롤 및 컴포트(Body Control & Comfort) 분야
- 차량 내부에서의 통신 및 차량과 외부 환경과의 통신 시스템을 지원하는 데이터 매니지먼트(Data Management) 분야 - 운전자·차량·통신 기기와 관련된 정보를 수신·전송·저장하는 차량 관리 및 텔레매틱스(Vehicle Management & Telematics) 분야
이러한 차량용 OS는 개발·채택하는 방식으로 구분하면 파트너사와 수익을 공유하지 않는 자체 OS 개발, 기능에 따라 자체 개발과 외부 OS 채택을 병행하는 혼합형 개발, 이미 구성된 생태계가 존재하기 때문에 다양한 콘텐츠를 빠르게 제공할 수 있는 외부 OS 채택 등 3가지 개발방식으로 나뉜다. 차량용 OS 시장에서는 완성차 기업, 빅테크, 차량용 소프트웨어 전문기업, 오픈소스 생태계 등이 활동 중이다. 완성차 업계는 차량용 OS 개발에 민감하게 대응하고 있으며, 이는 스마트폰 생태계를 빅테크가 잠식한 것을 보면서 하드웨어보다 소프트웨어가 중심인 시대가 자동차산업에도 도래했다고 판단하기 때문이다. 특히 동일한 차량과 고객에 대해 지속적으로 수익을 추구할 수 있게 된 테슬라로 인해 완성차 업계는 OS 개발을 통해 SDV 시장에 더욱 적극적으로 대응하고 있다.
4) 오픈소스 소프트웨어를 활용한 SDV 전환
자동차에 많은 소프트웨어가 탑재되다 보니 오픈소스 기술이 차량에 탑재되는 사례가 늘고 있으며, 그 중요성을 깨닫고 오픈소스 프로그램 오피스(Open Source Program Office)라는 조직을 둔 자동차 기업도 증가 중이다. 미래차로의 전환에 따라 소프트웨어의 중요성이 증가하고 있으나 국내 부품사들은 준비가 미흡하여 생존이 위협받는 상황이다. 미래차 경쟁력의 핵심 요소인 SDV 전환을 위해 SW 개발 역량과 기반이 부족한 중소·중견 부품사는 오픈소스 SW를 활용한 신속한 디지털 전환이 필요하다.
대표적인 온라인 소스코드 보관 서비스이자 개발자들의 커뮤니티인 GitHub는 2008년 출범한 이후 커뮤니티 규모가 점점 커져 현재 2,800만 명의 개발자들이 8,500만 개의 Repository에서 개발 활동을 하고 있다. GitHub은 단순히 개발자들의 커뮤니티를 넘어 Python, Docker, Android, TensorFlow 등 주요 오픈소스 프로젝트들의 생태계를 관리한다. 이러한 오픈소스 활동은 현재 초기의 Apache와 같은 비영리재단의 활동을 넘어서 Microsoft(MS), Google, Facebook, Apple, IBM, Intel 등 주요 기술 기업이 함께 동참하여 ICT 기술 발전을 주도하고 있다. 오픈소스는 라이선스 계약으로 인한 사용료와 구축 비용이 많이 드는 상용 소프트웨어 대비하여 초기 도입 비용이 합리적인데, 대부분 별도의 라이센스 비용이 없고 구축 비용도 상용 소프트웨어 대비 저렴하고 버그 수정이나 업그레이드의 수월함도 큰 장점이다. 개발업체의 한정된 리소스를 투입하여 폐쇄적으로 운영되는 상용 소프트웨어보다 전 세계에서 자발적으로 참여하는 수만 명 개발자의 보안 검토 및 패치가 더 엄격하게 운영되기 때문이다.
5) 오프소스의 활용
소프트웨어 기술이 중요한 자율주행 분야에서 효과적인 기술 개발과 부족한 산업 생태계(부품업체, 인력 등)를 보완하기 위한 수단으로 오픈소스가 활용되고 있다.
- 자율주행 기술은 특정 기업의 기술 선도보다 국가 단위의 협력 생태계 기반의 성장이 요구되어 오픈소스 기반의 SW 플랫폼을 중심으로 개발이 활발하며, 전 세계의 사용자를 확보하여 지속적인 활용 경험을 통해 플랫폼을 업데이트하고 정착시키는 활동이 진행 중이다.
- Autoware는 일본 나고야대를 중심으로 한 오픈소스 자율주행 SW 플랫폼 프로젝트인데, 2017년에 공개되어 Intel, LG 등 70개 이상의 글로벌 기업·기관이 참여해 지속적인 업데이트를 진행하고 있다. - 오토웨어는 △ 클라우드 네이티브 개발 파이프라인이나 도구, △ 오픈소스 소프트웨어에 통합된 자율주행 기능 마이크로 서비스, △ 미들웨어 및 OS 솔루션, △ 서로 다른 기종의 컴퓨팅 플랫폼을 포함한 상용 솔루션을 개방형 자율주행 개발 도구 모음인 ‘Open AD Kit’로 제공하고 있다.
특히 전기차 시장 진출을 선언한 대만의 폭스콘의 경우 자율주행 기술 확보를 위해서 자체적인 기술 개발보다는 오토웨어재단과 협력하여 효율적이고 확장적인 생태계를 구축하는 계획을 수립하고 있으며, 이를 위해서 폭스콘은 오토웨어재단과 제휴를 통해 재단이 추진하는 MIH(Mobility in Harmony) 프로젝트의 주요 후원자로 나선 상황이다. Apollo는 중국 바이두의 오픈소스 자율주행 SW 플랫폼이며, 2017년 공개되어 100여 개의 글로벌 기업과 기관이 참여해 2023년 Apollo 8.0 SW 아키텍처 업데이트를 진행하는 등 개발이 진행 중이다.
Autoware, Apollo 플랫폼은 Github을 통해 소스코드가 오픈되어 있기 때문에 제약 없이 누구나 접근하여 활용하고 개발에 기여할 수 있다.
오픈소스 플랫폼의 개방성과 유연성은 다수의 사용자 참여로 지속적인 혁신을 가능케 하여 산업 진입 장벽을 낮추고 표준 정립에 기여할 수 있다. 사용에 제약이 없는 오픈소스 플랫폼은 다수의 기업과 개발자의 선택을 촉진해 협력 생태계 구축에 용이하다. 다양한 운영 환경에서의 사용 경험이 빠르게 적용되어 플랫폼을 지속적으로 개선하는 작업을 통해 최적화된 솔루션으로 표준화 프로세스 가속화에 용이하다.
4) 자율주행 소프트웨어 아키텍처 SOAFEE
반도체 설계자산(IP) 업체인 ARM은 자율주행 소프트웨어 아키텍처인 SOAFEE(Scalable Open Architecture for Embedded Edge)를 공개했다. 무료 오픈소스 소프트웨어로 제공되는 SOAFEE는 자동차 제조, 시스템 통합(SI), 반도체, 소프트웨어, 클라우드 분야 기업들이 협력해 개발한 개방형 표준 오토모티브 소프트웨어 아키텍처다.
기존 설계 기법으로는 차량 소프트웨어의 증가하는 수요를 만족할 수 없어 기존 오토모티브 업계와 소프트웨어 개발 커뮤니티가 함께 모여 전문 지식과 기술 및 제품 공유의 기회를 제공하는 SOAFEE에 합류한 회원사에는 오토모티브 공급망 전반의 실리콘 벤더, 소프트웨어 공급업체, 시스템 통합업체, 클라우드 서비스 공급업체, OEM, 티어 1 등을 포함한다. 폭스바겐, LG전자 등 주요 OEM과 티어 1에서는 자사의 SDV 기술 개발 및 관련 부품산업 확장을 위해 SOAFEE를 활용할 것을 발표했다.
4. 시사점
1) SW를 중심으로 산업 생태계 다각화
SW에 의해 기능과 용도가 결정되고 소비자와 플랫폼 기업의 수요에 맞춰 자동차를 설계ㆍ제작하도록 생태계도 다각화될 것으로 전망된다. 특히 자동차 SW 생태계는 플랫폼 기업과 완성차 중심의 독립된 SW 및 모빌리티 서비스 생태계와 SW의 역량을 보유한 IT기업을 중심으로 한 개방형 생태계가 함께 성장할 것으로 전망된다.
2) 기존 참여자의 역할 변화와 새로운 사업자의 등장으로 플레이어 다변화
SWㆍ반도체ㆍ배터리 등 핵심 부품에 대한 위상 변화에 따라 기존 플레이어의 역할 변동 및 신규 플레이어의 등장 가속화될 것으로 전망된다.
출처 및 참고자료
1. "손끝에서 만나는 인공지능”, 삼성전자; semiconductor.samsung.com/kr/solutions/ technology/on-device-ai
2. “소프트웨어로 달리는 자동차, 완성차 업계가 꿈꾸는 미래”, Samjong INSIGHT, Vol. 88., 삼정KPMG 경제연구원, 2024.06.; assets.kpmg.com/content/dam/kpmg/kr/pdf/2024/ insight/kpmg-korea-software-defined-vehicle-20240513.pdf 3. “전 세계 SDV 시장의 규모와 전망”, MarketsandMarkets, 2021.
4. “Unlocking Safety and Innovation in Vehicle Software”, World Economic Forum with Boston Consulting Group, 2023.06.
5. “The Software-Defined Vehicle Enabling the Updatable Car”, SBD Automotive.; insight.sbdautomotive.com/rs/164-IYW-366/images/Preview%20-%20The%20 Software-defined%20Vehicle%20report.pdf
6. “E/E 아키텍처”, HYUNDAI KEFICO.; hyundai-kefico.com/ko/future-tech/modulararchitecture/content.do
7. “SDV 구현을 위한 오픈소스 소프트웨어 사용 현황”, 오픈소스 소프트웨어 통합지원센터(oss.kr)
8. 장승규, “‘차량용 OS’ 최후 승자는…16개 완성차 기업 로드맵”, 한경MONEY, 2024.08.01.; magazine.hankyung.com/money/article/202407155063c
9. “오픈소스 SW 플랫폼인 Autoware 기술 구조 및 참여 기업“, Autoware Foundation.; autoware.org/autoware
10. “오픈소스 SW 플랫폼인 Apollo 8.0 SW 구성과 참여 기업”, Apollo Github.; github.com/ ApolloAuto/apollo
11. “SOAFEE Cloud Native Architecture Vision”, SOAFEE.; “Making the SoftwareDefined Vehicle a Reality”, Microwaves&RF.
12. “Arm, 50개 이상 회원사의 SOAFEE 합류 발표”, acrofan, 2022.11.17.; kr.acrofan.com/ detail.php?number=280671
13. Michael Roemer, “How automakers can survive the self-driving era”, AT Kearney, 2020.01.06.; kearney.com/industry/automotive/article/-/insights/how-automakerscan-survive-the-self-driving-era
14. 전찬민, “SDV로 전환되는 자동차산업… 새로운 가치 창출한다”, 공학저널, 2024.04.30.; DBJ Research, 2021.
작성자
강오구 실장 / 한국산업기술기획평가원(KEIT) 미래자동차실 곽수진 부문장(수석) / 한국자동차연구원(KATECH) 빅데이터·SW기술 부문 정대현 책임 / 한국산업기술기획평가원(KEIT) 미래자동차실
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