편집자 주 : 시장조사업체 IHS마킷에 따르면 자동차 반도체 시장은 지난해 397억7000만달러(약 47조2000억원)에서 오는 2026년 660억달러로 연평균 7%의 고성장이 예상됩니다. 성장 동력은 'CASE'라 부르는 연결(Connectivity), 자율주행(Autonomous), 공유(Sharing), 전동화(Electrificatio)가 핵심입니다. 빠르게 변하고 있는 자동차 반도체 시장 공략을 위해 지난 9월 3일 대한전자공학회, 한국자동차공학회, 한국통신학회가 공동으로 <미래자동차 기술 공동 워크숍>을 개최했습니다. 디일렉은 3회에 걸쳐 행사 내용을 소개합니다.

<자율주행과 소프트웨어가 주도하는 미래자동차에 우리는 무엇을 준비해야 하는가?>란 주제의 패널 토론의 전문을 그대로 옮겨 담았다. 패널토론에는 홍성수 서울대학교 전기정보공학부 교수(사회), 남상준 세미파이브 상무, 류수정 서울대학교 교수, 정재훈 LG전자 박사, 최지웅 대구경북과학기술원 교수가 참여했다.

일시 : 2020년 9월 3일
장소 : 한국과학기술회관 소회의실
주제 : 자율주행과 소프트웨어가 주도하는 미래자동차에 우리는 무엇을 준비해야 하는가?
(좌측부터) 남상준 세미파이브 상무, 정재훈 LG전자 박사, 류수정 서울대학교 교수, 최지웅 대구경북과학기술원 교수, 홍성수 서울대학교 전기정보공학부 교수

@ 홍성수 교수

최근 자동차 업계의 이단아 테슬라가 등장했습니다. 테슬라는 혁신적인 2가지 전략을 제시하고 있습니다. 첫번째는 테 오토모티브 지능형 반도체 FSD를 개발한 것이고, 두번째는 인공지능망을 이용한 폐쇄적인 자율주행 통신망을 통해 구독경제망을 제공한다는 전략입니다. 그러나 고성능 자동차용 시스템 반도체 개발은 어려운 일이고, 폐쇄적인 통신망 구축하는 것 또한 굉장히 어려운 일이다. 경쟁사가 이런 준비를 할 때 우리는 무엇을 준비해야 할까요?

테슬라가 추구하는 스타링크 프로젝트에 대해 설명하겠다. 스타링크는 대략 지상에서 500Km 이내에 저괴도 위성을 1만2000기의 지구 궤도에 올려서 기지국이 필요 없이 통신망을 연속적으로 제공하자는 취지입니다.

스페이스엑스의 발사체 기술을 통해 비용도 저렴하게 구축하자는 것입니다. 이런 통신망이 구축이 되면 테슬라의 사업 모델을 봤을 때 테슬라의 고객만을 위한 폐쇄적인 망이 될 것이입니다. 이럴 때 5G 셀룰러 망과 경쟁관계가 되는 것인지, 한국 업체들은 어떤 준비를 해야하는 것인지 논의해 보겠습니다.

@ 정재훈 LG전자 박사

자동차 OEM 입장에서 테슬라가 글로벌 마켓을 지향하면서 독자적인 네트워크를 구축해서 차별적 서비스를 제공한다는 점은 상당히 위협으로 간주되는 것은 분명합니다. 하지만 위성통신이 가지고 있는 내지적인 통신 성능은 아주 잘 깔려진 지상의 통신체계의 성능을 결국 이겨낼 수 없습니다. 그 부분의 가장 큰 맥락은 위성이 기본적으로 지상으로부터 500Km의 긴 통신 거리의 가지고 있다는 것입니다.

반면 지상의 통신은 수Km에서 수십Km의 이하의 무선통신 거리를 가지고 있기 때문입니다. 실질적으로 테슬라가 제공하는 서비스인 스타링크의 수준은 결코 지상의 통신 수단을 사용하는 것의 이상의 서비스 제공은 어려운 것입니다. 따라서 상호보환성이 필요할 것입니다. 위성은 전지전능하지 않습니다. 주차장이나 지하 도로에서는 전파가 미치는 범위가 한계가 있습니다.

반면 지상 통신수단은 적절한 통신 노드를 그런 곳에도 배치할 수 있기 때문에 커버리지 부분에서 상당히 높다고 말할 수 있습니다. 마지막으로 5G에서 6G로 넘어가는 시점에서 3Gpp가위성통신도 편입해서 바라보기 시작했습니다. 자율주행이 본격화되는 2017년, 6G가 나타나는 2019년 사이에 5G 플러스 위성통신 규격이 잘 서포트 된다면 국내 자동차 OEM들은 글로벌 표준을 가지고 대응하는 것이 가능하다고 봅니다.

@ 홍성수 서울대학교 교수

저는 테슬라의 스타링크 프로젝트를 보면서 도대체 한국 자동차 산업이 어떻게 대응해야하는가에 대한 위협을 느꼈습니다. 아주 극단적으로 말하자면, 우리는 아무것도 안하고 통신업계와 표준단체에서 새로운 표준이 나오기만을 기다리는 것만으로 미래의 문제를 해결할 수 있다고 말할 수 있을까요?

@ 정재훈 LG전자 박사

기본적으로 그런 통신수단이 제공되는 것에 맞춰서 우리가 결과적으로 어떤 서비스를 제공하는 것에 주안점을 두고, 서비스 경쟁력을 추구하는 방향으로 접근하는 것이 자동차 OEM 업체의 준비 사항이라고 생각합니다.  

@ 홍성수 교수

전략적 선택과 집중. 더 잘할 수 있는 서비스 발굴에 투자를 많이 하고 기본적인 인프라는 통신업계와 협력함으로써 해소할 수 있다는 말씀이시군요. 그동안 위성체계가 부족한 점이 많다면, 테슬라는 어떤 전략을 취할 수 있을까요? 많은 사람들이 테슬라는 폐쇄적인 통신망을 사용한다고 생각했는데요. 오산일까요?

@ 정재훈 LG전자 박사

테슬라는 애플이 추구하던 전략처럼 폐쇄적인 비즈니스 구조로 접근하고 있습니다. 다른 자동차 OEM사들이 적극적으로 통신사와 연계해서 자신들의 자율주행 지원 및 서비스를 제공하는 것에 비해서 테슬라는 자신들의 스타링크 베이스의 위성 통신 수단과 자신들의 여러 센서를 가지고 자율주행 서비스를 제공하는 것으로 접근하고 있습니다. 테슬라에서 가고자 하는 모델이 다른 타 OEM들이 항상 견제해야 하는 구조는 아니라고 생각합니다. 다른 방식으로 서비스를 지원하는 방식을 고민하는 것도 좋은 비즈니스의 시발점이라고 생각합니다.

@ 홍성수 교수

요새 컴퓨팅에도 이슈가 많습니다. 전통적인 시스템 반도체의 강자인 인텔이 요새 밀리고 있습니다. GPU 설계를 잘하는 엔비디아와 AMD에게 밀리고 있다. GPU가 없다는 것이 AI 시대, 딥러닝 시대에서 반도체 설계하는 입장에서 어려운 것 같습니다.

또 최근 ARM 이슈에 대해 많이 들으셨을 것입니다. ARM은 팹리스 회사입니다. 고성능의 모바일 시스템 반도체를 설계해서 자체적으로 제품을 만들지 않고 디자인 라이센싱을 제공하고 있습니다. ARM은 모바일 시장에서 점유율은 90% 이상입니다. 이런 이유로 소프트뱅크의 손정의 회장이 거금을 주고 인수 했었습니다. 그러나 생각보다 생산성이 높지 않아서 다시 판매하려고 하고 있습니다. 만약 경쟁사가 ARM을 인수한다면, 많은 위협이 되겠지요.

이런 폐쇄적인 이슈에 제기를 걸고 나온 것이 리스크파이브 (RISC-V) 입니다. 리스크 파이브에 대해서 자동차에 어떻게 접목시켜야 하는지, 고민해 봐야 합니다. 리스크파이브를 전문으로 창업한 세미파이브는 이런 급변하는 시스템 반도체 IP 시장에서 리스크파이브가 자동차 산업에 어떤 영향을 준다고 생각하십니까? 독자적인 IP가 없는 국내 자동차 업체는 어떤 준비를 해야합니까?

@ 남상준 세미파이브 상무

리스크파이브 (RISC-V)는 ARM과 경쟁하는 구조를 가지고 있다. 리스크파이브가 대중에 알려진지 얼마 안되서 간략하게 소개를 하겠습니다. 리스크 파이브는 상업적 목적이 아니라 순수하게 연구 목적으로 2003년도에 UC버클리에서 개발을 했습니다. 논문을 통해 아키텍처 구조를 바꾸다 보니 어려워서, 가능하면 구조를 모듈화 하자라는 의견이 나왔습니다. 또 스칼라 라는 새로운 언어를 만들어서 아키텍처를 좀 더 편하게 모듈화하는 방식을 채택했습니다.

리스크파이브는 ISA가 오픈소스로 구조되어 있습니다. 누구나 특허나 비용이 상관없이 자기 회사만의 CPU 코어를 개발할 수 있습니다. 또 각종 소프트웨어도 아무런 제약없이 사용해서 개발할 수 있습니다. 지금은 약 350개 업체가 참여하는 조직으로 커졌습니다.

리스크파이브는 자신만의 코어를 개발할 수 있다는 장점 때문에 초기에 자신만의 칩을 갖고 싶어하는 업체가 관심을 가졌습니다. 엔비디아, 웨스턴디지털 등에서도 관심을 많이 가졌죠. 지금은 자동차 쪽에도 많이 개발하고 있습니다. 최근에는 멤버스에서 ASIL-D 까지 인증받은 코어를 추가 출시했고, 덴소에서도 ASIL-D 인증을 받아 설계를 하고있습니다. 이처럼 자동차 쪽에서 가장 큰 이슈는 ASIL-D, ISE 26262 인증 받은 코어를 개발하는 것 입니다.

그러나 국내에는 ARM 코어에 의존해서 제품을 출시할 수밖에 없습니다. 그 이유는 제품 출시 기간에 대한 압박이 있고, 다른 코어를 사용하는 것에 대한 부담감을 느끼고 있는 것 같습니다. 우리는 더 좋은 서비스 제공하려고 노력하고 있습니다.

@ 홍성수 교수

우리가 당면하고 있는 테슬라의 FSD 칩의 위협감과 국내 팹리스 설계에 대한 어려운 점에 대해 솔루션을 제안주세요.

@ 류수정 교수

엔비디아가 GPU 굉장히 잘하고 있고, 자율주행에서 매우 중요한 회사입니다. 왜 GPU 회사가 자율주행에서 잘할 수 있을까에 대해 두가지 이유가 있습니다.

첫번째는 하이퍼포먼스에 대한 요구가, 많은 센서들을 사용하면서 일어나고 있습니다. 이로 인해 데이터양이 많아지고 있습니다. 인포테인먼트는 디스플레이가 많아져서 컴퓨팅이 많이 필요합니다. 반면, 자율주행차는 센서 데이터가 많이 필요해지면서 자동차 자체 디바이스의 요구사항이 많아졌습니다. 그 뒷면에는 이 데이터를 잘 이용해서 인공지능향으로 활용하려면 학습해야 합니다. 실제 서버에서 에코시스템이 잘 되어 있는것은 병열시스템인 GPU가 잘 되어 있습니다. 그 중에서도 엔비디아가 컴퓨팅 플랫폼을 잘 만들었기 때문에 자율주행 시장에서 가치가 커진 것입니다.

테슬라 경우에는 처음에 엔비디아와 협력을 했었습니다. 테슬라를 모바일의 애플이라고 말씀하셨던 것처럼, 애플도 처음에 모바일 AP를 직접 만들지 않았었습니다. 새로운 서비스 기술을 기반으로 하는 기술을 파악하고, 그 기술을 개발한 다음에 자사의 IP로 만드는 단계를 선택한 것입니다.

현재 우리나라의 경우에는 팹리스 기업의 한계점 보다는 전체적으로 인공지능, 반도체 설계 인력이 너무 부족합니다. 그런 부분에 있어서 산하기업간에 협력해서 어떻게 인력을 양성해 나갈지 문제가 가장 크다고 생각합니다. 그런 부분에 있어서 정책적으로 뒷받침되어야 한다고 생각합니다.

두번째로 테슬라가 자율주행 시장에서 우위를 점유하겠다는 있다는 의견이 나오는 기반은 현재 테슬라가 가지고 있는 데이터 양이 많기 때문입니다. 따라서 자사의 솔루션과 자사의 데이터 만으로 개발하기 보다는 파트너쉽을 통해 데이터를 확보하고, 그 데이터를 통해 결론을 내야하는 숙제들이 있습니다.

개인적으로 생각할 때는 데이터를 활용할 수 있는 기술을 개발하고, 협력해야 하고, 이런 것들을 오픈 플랫폼으로 구축할 수 있는 체계가 국내에 만들어 져야 한다고 생각합니다.

@ 홍성수 교수

장기적이 아닌 중단기 사용을 위해 맞춤형 SoC를 개발할 경우 어떤 경쟁력을 가질 수 있을까요?

@ 류수정 교수

현재 나와 있는 완전 자율주행이 아니라 앞으로 레벨 2.5단계로 갈 것이라면, 운전자에게 도움을 줄 수 있는 형식으로 개발해야 합니다. 인공지능 가속기를 탑재하면 차에서 처리를 할 수 있는 데이터 양이 많아집니다.

첫째는 제공할 수 있는 기능들이 고성능 될 수 있고, 두번째는 실시간 처리가 되기 때문에 나름대로 못했던 기능을 제공할 수 있습니다. 세번째는 프라이빗한 데이터 처리도 할 수 있기 때문입니다. 그래서 가속기의 탑재가 중요합니다.

@ 홍성수 교수

5G, V2X, 자율주행, 전기차로 발전하면서 지금까지 칩셋 중심으로 이야기 했습니다. 메모리 측면에서는 어떤 요구 사항이 있을까요? 차량용 D램에 어떤 요구 사항이 있을까요?

@ 남상준 상무

하이벤드 메모리라고 해서 점점 데이터가 많아지니까 메모리를 어떻게 적층하냐가 화두가 되고 있습니다. 또 한편으로는 프로세싱 인 메모리라고 해서 메모리 안에 간단하게 연산할 수 있는 것을 탑재하는 것입니다. 빠르게 처리가능한 데이터는 굳이 CPU까지 안가고 메모리 내에서 자체 처리하는 방식으로 연구되고 있습니다.  

@ 홍성수 교수

딥러닝을 사용하면 굉장히 많은 이미지 데이터가 흘러가야 하는데 현재 인비워크 네트워크로 가능합니까? 고집적 전장화 추세에 기존 와이어로 가능하다고 보시나요? 아니면 다른 소재가 필요합니까?

@ 최지웅 교수

테슬라와 스페이스엑스가 하는 부분이 굉장히 흥미롭습니다. 위성통신으로 하는 것이 처음은 아닙니다. 중동이나 사막 같은 곳에서 이미 사용하고 있습니다. 6G에서도 위성부분을 차세대 기술로 포함하려고 합니다. 그러나 혼자만 할 수 있는 기술은 아닙니다. 따라서 우리가 사용하고 있는 지상의 이동통신망 서비스를 거쳐야 합니다. 전체가 협력해서 비즈니스를 만들어 가야합니다.

자율주행 통신하면 V2X를 많이 생각합니다. 그러나 내부에 있는 네트워크도 상당히 버틀랙(병목현상)이 크기 때문에 현재는 가장 많이 쓰는 것이 '캔(CAN)'이라는 것입니다. 캔은 보쉬가 80년대 개발한 기술로, 현재 네트워크의 70%는 캔을 사용하고 있습니다. 매출만 봤을 때는 큰 시장입니다. 차량 하나에 수십개씩 들어가니까요. 자동차 시장은 연간 7000만대, 8000만대 시장이므로 큰 시장입니다.

지금은 천천히 변하고 있던 시장에서 기술적으로 1Mbps 정도가 서포트됩니다. 테슬라도 써데스(SeDes) 라는 방식을 가지고 3Mbps 라는 기술로 네트워크 새로운 기술을 접목하고 있습니다. 여러가지 기술들이 경쟁하고 있습니다. 1메가 bps가 현재 기술의 대세라고 하면은 앞으로 화상 이미지가 더 요구되면서 10기가(GB) 이상으로 필요하게 될 것입니다.