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스마트 모빌리티는 스마트 시티를 구축하기 위한 주요 기술 중 하나로 Connected and Automated Vehicles(CAV) 관련 기술이 발전하면서 상용화에 대한 기대가 높아지고 있다. CAV의 안정적인 주행을 위해 실시간 주행 데이터를 수집하고자 차량 내에 탑재되는 센서 및 Electronic Control Unit(ECU)의 수가 증가하면서 차량 내 송수신 되는 데이터가 급격히 증가하고 있으며, 증가한 데이터를 지원하기 위해 차량 내/외부 네트워크 전송 기술도 같이 발전하고 있다. 특히, 차량용 이더넷 기술은 Controller Area Network(CAN) 버스로 대변되는 차량 내부 아키텍처에 큰 변화를 불러오고 있는 기술이며 현재 차량 제조 사 및 주요 부품사들이 관련 연구를 활발히 진행 중이다. 본 고에서는 차량용 이더넷 관련 기술 표준 및 도입 현황에 대해서 알아보고, 앞으로 스마트 모빌리티 기반 아키텍처 및 서비스 구현을 위해 고려해야 할 부분에 대해 알아보고자 한다.

I. 서론

스마트 모빌리티는 대도시권의 미래지향적 공간 설계방안인 스마트 시티를 위한 필수요소 중 하나이다[1]. IoT를 통해 도시의 구성요소들을 제어하는 스마트 시티의 경우 다양한 데이 터를 수집하고 관련 제어 기술을 적용해야 하는데, 스마트 모빌리티는 교통 혼잡 제어를 위한 Internet of Vehicles(IoV) 기술로 주목받고 있다[1],[2].

 스마트 시티를 위한 IoV 기술인 스마트 모빌리티 기술은 Vehicle-to-Vehicle(V2V), Vehicle-to-Infrastructure(V2I)를 넘어 Vehicle-to-Everything(V2X)으로 연동 대상이 확대되면서, [그림 1]과 같이 신호등 및 가로등 제어, 결제, 차량공유, 지능형운송수단, 자율 주차 등 다양한 분야에 적용하기 위한 연구가 진행되고 있다[2]. 또한, WiFi, Wireless Access in Vehicular Environment(WAVE), Dedicated Short Range Communication (DSRC) 등 차량 외부 연동에 필요한 무선통신 기술들을 적용하기 위한 연구도 활발히 진행 되고 있다.

 스마트 모빌리티 기술은 데이터 수집, 차량 외부 통신, 조향장치 및 가속장치를 제어하기 위해 차량용 ECU의 수가 급격히 증가하게 만드는 주요 요인 중 하나이다. 2019년 컨설팅 회사인 McKinsey가 발표한 자료에 따르면, [그림 2]와 같이 차량에 탑재되는 ECU와 아키 텍처 구축을 위한 Domain Control Unit(DCU) 관련 시장이 2030년까지 연평균 5% 성장 할 것으로 예측된다[3]. 이와 같은 전망은 앞으로 차량 아키텍처 설계에서 ECU 간 통신 및 제어 방안에 대한 검토가 중요한 설계 요소가 될 것임을 시사하고 있다. 또한, 스마트 모빌리티와 연계된 CAV 기술이 발전하면서 차량에서 제공되는 엔터테인먼트, 쇼핑, 원격제 어 등의 서비스가 증가할 것으로 예상되며, 이와 관련하여 차량에 탑재되는 기능, 운영체제, 미들웨어 소프트웨어와 관련된 시장이 연평균 9% 증가할 것으로 전망된다[3].

 차량 외부와의 연동의 필요성, 차량용 ECU/DCU의 탑재 수, CAV 서비스를 위한 차량 소프트웨어가 증가하면서 차량 내부의 제어/상태 데이터 및 차량 외부의 서비스 서버와의 데이터 송수신량 또한 급격히 증가할 것으로 예상된다. 특히, 차량 내부 데이터 전송의 경우, 기존의 차량 데이터를 전송하는 데 사용된 CAN, FlexRay, LIN 등의 저대역폭 통신 기술은 자율주행 등의 서비스에 필요한 고대역폭 데이터 송수신량[6]을 감당하기에 가용 대역폭의 한계가 명확하다. 따라서 이를 극복하기 위해 기존의 상용 이더넷 기술을 차량용으로 개선한 차량용 이더넷 기술의 표준화 및 관련 연구가 활발히 진행되고 있다. 프랑스 PSA 그룹은 스마트안테나와 인포테인먼트 기기 간 연결을 차량용 이더넷인 100Base-T1으로 변경하는 작업을 진행했으며, 차량 내 동축케이블 연결을 이더넷으로 변경하는 설계를 추가로 진행 중이다[5]. 또한, 차량 내 비디오 전송에 쓰이고 있는 Low Voltage Differential Signaling (LVDS) 연결을 차량용 이더넷으로 대체하기 위한 연구도 현재 진행 중이다.

 스마트 모빌리티 기술의 고대역폭 데이터 송수신 요구에 대응할 수 있는 차량 내부 네트워 크 기술은 차량의 안전성 제고 및 관련 서비스 구현에 필요한 주요 기술이기에 차량 제조사 및 주요 부품사도 주목하는 분야이다. 본 고에서는 이 중 차량용 이더넷 기술에 대해 보다 자세히 알아보고, 관련 표준화 현황 그리고 차량 제조사와 부품사의 도입 현황에 대해 살펴 보고자 한다.


목차

I. 서론
II. 차량용 이더넷 기술이란
III. 차량용 이더넷 관련 기술 표준화 현황
IV. 스마트 모빌리티를 위한 차량용 이더넷 기술 도입 현황
V. 결론