자율주행 – SK hynix Newsroom

[미래를 바꾸는 빅테크 3편] “자율주행, 지상보다 하늘이 더 기대된다” 도심항공교통, UAM을 만나다 (3/5)

김재필 위원 — Tue, 18 Jul 2023 15:00:00 +0000

세계가 코로나 팬데믹을 겪으며 인류가 처한 여러 문제를 해결하는 혁신적인 기술이 등장하고, 동시에 기술 간의 융합이 빠르게 이루어지며 창의적인 가치들이 창출되고 있다.

이에 초거대 AI에서부터 로봇, 스마트모빌리티, 웹3.0, 메타버스라는 인류의 행복과 평화를 책임질 최신 테크 트렌드를 5편의 시리즈로 소개할 예정이다. 특히 이 칼럼을 통해 얻는 ‘지식’도 중요하지만, 각 기술이 어떻게 연계되고, 어떤 방향으로 발전되고 있는지 ‘흐름’을 읽는 것도 큰 도움이 될 것이다. (필자 주)

최근 도로를 누비는 전기차가 부쩍 늘었다. 2023년 상반기 기준으로 국내 자동차 시장에 등록된 누적 전기차는 약 40만 대다. 내연기관에서 전기로 자동차 산업의 패러다임이 바뀌면서 이동 수단이 진화하고 있다. 자율주행과 인공지능 기술이 도입되었고, UAM(Urban Air Mobility, 도심 항공 교통)이 등장하면서 이동 수단은 지상에서 하늘까지 영역을 넓히고 있다. 전기차를 비롯해 2025년 상용화 예정인 UAM은 현재 어디까지 발전했고 앞으로 어떤 방향으로 나아갈지 살펴보도록 하자.

내연기관 자동차보다 먼저 개발된 전기차

사실 전기차는 디젤이나 가솔린을 쓰는 엔진 자동차보다 먼저 개발되었다. 1824년 헝가리의 발명가 아뇨스 제들리크(Ányos Jedlik)가 전기모터를 바퀴에 적용했던 것이 전기차의 시초다. 그 후 1832년에 영국의 로버트 앤더슨(Robert Anderson)이 최초의 전기 마차를 개발했고, 1859년 프랑스의 물리학자 가스통 플랑테(Gaston Planté)가 운송수단에 전기를 저장할 수 있는 충전식 납축전지를 발명하면서 전기차의 동력원이 마련되었다. 그리고 1884년 영국의 토마스 파커(Thomas Parker)가 축전지를 활용해 충전 가능한 전기차를 발명했고, 이것이 공식적인 세계 최초 전기차로 인정받았다. 또 1899년에는 벨기에의 자동차 드라이버 카밀 제나치(Camille Jenatzy)가 ‘La Jamais Contente(결코 만족하지 않는다)’라는 이름의 전기차를 개발해 처음으로 100km/h 가 넘는 속도로 달리기도 했다.

1900년대는 미국 도로 위의 자동차 중 1/3이 전기차일 정도로 대중화됐었다. 내연기관 자동차에 비해 냄새와 소음이 적었고, 크랭크를 돌려야 하는 내연기관 자동차보다 시동을 켜는 게 훨씬 편리했기 때문에 상류층 여성들에게도 큰 인기를 끌어 일명 ‘마담차’라는 별명도 얻었다.

하지만 1920년대 텍사스 원유 발견과 함께 가솔린 가격이 크게 하락했고, 1913년 포드가 컨베이어 시스템을 도입해 내연기관 자동차를 대량생산 하면서 전기차는 경쟁력을 잃게 됐다. 그러다 1980년대 들어 대기오염 문제가 대두되고 환경에 대한 사람들의 관심이 증가하면서 전기차가 다시 주목받고 있다. 특히 기존 전지의 한계를 리튬이온 배터리로 극복하면서 전기차는 미래를 책임질 스마트 모빌리티의 대표 주자로 급부상했다.

▲ 테슬라 차량의 운전석 대시보드 (출처 : 테슬라)

전기차의 대표 격인 테슬라의 운전석 대시보드를 살펴보면 기존 자동차와의 차이가 확연히 드러난다. 테슬라 자동차에는 대시보드 중앙에 대형 터치스크린 디스플레이가 있다. 운전자는 이 디스플레이를 통해 주행 정보, 내비게이션을 확인하고 오디오와 차량 설정을 변경할 수 있다. 또한 인공지능이 자율주행은 물론 운전자의 행동을 학습하고 선호 사항을 파악해, 이에 맞춰 최적의 운전 환경을 제공한다.

전기차는 자동차 산업을 디지털 기술과 결합함으로써 다양한 모빌리티의 탄생을 촉진했다. 특히 인공지능을 활용한 자율 주행 기술과 배터리 기술은 전기차와 함께 발전하면서 UAM과 자율주행 선박의 출현을 이끌었다.

갈 길이 먼 완전자율주행, 지상의 자동차 대신 하늘로 눈을 돌리다

전기차의 대중화로 자율주행에 대한 관심 역시 높아지고 있다. 그러나 완전한 자율주행차의 등장은 아직 갈 길이 멀다. GM은 2016년 자율주행 기술 개발 회사 크루즈를 인수했고, 스텔란티스 그룹은 2022년에 자율주행 기술 개발 업체인 AI모티브를 인수했다. 완성차 업체들은 기술 우위를 점하기 위해 경쟁적으로 자율주행 기술 회사를 인수했다. 하지만 기대만큼 성과가 따르지 않아 좌초된 기업도 나오고 있다.

아르고AI는 2016년 설립된 자율주행 스타트업으로, 포드와 폭스바겐으로부터 36억 달러(한화 4조 7,484억 원)를 투자받았다. 기업 가치가 한때 9조 원에 달했던 아르고AI는 2022년 10월 말 문을 닫고 말았다. 5조 원에 가까운 돈을 투자받았는데도 6년밖에 버티지 못하고 폐업한 것이다. 자율주행 상용화는 지연되는데 막대한 비용만 기약 없이 들어가자, 포드와 폭스바겐은 결국 아르고AI를 포기했다.

글로벌 컨설팅 업체 보스턴컨설팅그룹(BCG)은 자율주행차 시장이 2035년까지 770억 달러(한화 101조 5,630억 원) 규모로 성장할 것으로 전망했지만 동시에 2035년까지 완전자율주행 실현을 위해서 450억 달러(한화 59조 3,640억 원) 이상의 연구개발(R&D) 비용이 필요할 것으로 전망했다. 자율주행 시장이 커지는 만큼 막대한 투자 비용이 필요하다는 것이다.

미국 자동차공학회(SAE)는 자율주행 단계를 레벨 0부터 5까지 총 6단계로 나눈다. 레벨 0은 ‘비자율주행’, 레벨 1은 ‘운전자 보조’ 단계다. 레벨 2는 ‘부분 자율주행’이다. 레벨 3은 ‘조건부 자율주행’으로 인공지능이 운전대를 조작하고 속도도 조절한다. 주변 환경도 파악한다. 고속도로 주행 같은 일부 상황에서는 차가 스스로 운행한다. 운전자는 특정 조건이 충족되는 상황에선 운전대를 잡을 필요조차 없다. 레벨 4는 ‘고도 자율주행’ 단계로 비상 상황에서만 인간이 개입한다. 레벨 5는 ‘완전자율주행’이다. 모든 도로와 모든 환경에서 인공지능이 스스로 차를 통제한다.

자율주행이라고 부를 수 있는 단계는 레벨 4부터다. 그러나 현 시점 이 단계에 도달한 회사는 아직 아무도 없다. 레벨 3을 달성한 업체도 혼다와 메르세데스 벤츠 2개 사 정도에 불과하다. 중국 전문가 포럼(CSF)*에 따르면 레벨 4 자율주행이 상용화되려면 적어도 15년이 더 필요하다고 한다. 자율주행 테스트 완료를 위해 180억㎞에 달하는 주행 시험을 해야 하고, 자율주행차가 겪을 수 있는 10억 개의 시나리오에 대한 시험을 마쳐야 한다는 것이다.

* 중국 전문가 포럼(CSF, China Specialist Forum) : 정부의 대 중국 정책 수립을 지원하고자 만들어진 포럼으로, 대외경제정책연구원이 운영하는 웹사이트

레벨 4의 자율주행이 실현된다고 하더라도 안전에 대한 불안감은 완전히 해소되기 어렵다. 자율주행을 하던 GM의 크루즈 로봇택시가 미국 샌프란시스코에서 버스 뒷부분과 충돌하는 사고가 있었는가 하면, 캘리포니아에서는 테슬라 운전자가 정차된 911 소방 트럭을 들이받고 사망하는 사고도 발생했다. 이 사고는 미국 내 테슬라 차량 36만 대 리콜이라는 조치로 이어졌다.

무엇보다 자율주행을 담당하는 인공지능이 현재의 복잡하고 다양한 도로교통 상황을 인간처럼 이해하면서 운전하기란 쉽지 않다. 실제로 고속도로에서 자율주행 기능으로 운전하는 경우, 인공지능은 끼어들 때와 출구로 빠져나가야 할 때 등의 상황에서 인간처럼 유연하게 대처하지 못한다. 고속도로에서 우측 출구로 빠져나가는 상황을 예로 들면, 인공지능은 충분한 공간이 확보됐을 때만 끼어들기 때문에 상당 시간 나가지 못하고 공간이 생길 때까지 기다린다.

여러 가지 현실적 이유로 완전자율주행 기술은 지상의 차량에 탑재되어 상용화되기까지 상당한 시간이 걸릴 것으로 보인다. 대신 자율주행 기술은 복잡한 지상의 도로 대신 상대적으로 변수가 적은 하늘길로 눈을 돌렸다. 바로 UAM이다.

복잡한 도로 대신 하늘로 다니는 UAM

현재 모빌리티 산업에서 가장 주목받는 UAM은 상용화 단계에 진입해 모빌리티 산업 성장을 주도하고 있다. UAM은 저소음, 친환경 동력 기반의 수직이착륙 교통수단과 이착륙 인프라를 포함하는 최첨단 교통 시스템이다. 플라잉카, 에어택시, 드론택시라고도 하며 도심 속 공중에서 운송하는 모빌리티다. UAM은 미국 NASA에서 제시한 개념으로, 뉴욕 및 도쿄 등 세계 주요 도시의 메가시티 화로 교통 체증이 심화되는 문제를 극복하기 위해 나타났다.

▲ 도심을 나는 UAM 상상도

UAM은 기존 항공기에 비해 낮은 300~600미터 고도에서 비행하며, 소음 역시 63dB 이하로 낮아 소음 공해가 심각한 헬리콥터에 비해 도심 내에서 활용도가 높다. 낮은 소음 및 높은 안전성으로 인해 UAM이 이착륙하는 버티포트(Vertiport)를 도심 속 낮은 빌딩 옥상에 설치하기 좋다.

UAM은 크게 기체, 인프라 시스템 및 서비스로 구성된다. 기체는 수직이착륙이 가능한 eVTOL(electric Vertical Take Off & Landing, 전기 수직이착륙기)로 만들어지며, eVTOL에 적합한 고밀도, 고출력 배터리 팩과 연료전지 시스템 등 동력원 개발을 위한 노력이 계속되고 있다. UAM은 eVTOL 기체가 양산되는 2025년부터 본격적인 서비스가 시작될 예정이다. 현재까지 상장된 eVTOL 기체 제작 기업은 Joby, Lilium, Archer, Blade, Ehang 등이 있다. 국내 기업으로는 한화 시스템, 현대자동차 및 베셀에어로스페이스가 eVTOL 개발에 참여하고 있다.

UAM에서 자율주행 기술은 필수적이다. 물론 자동차와 UAM에 적용되는 자율주행 기술이 완전히 똑같다고 할 수는 없지만, 전체적인 알고리즘이나 절차 등은 유사하다. 육지와 하늘이라는 서로 다른 도메인에서 운용되지만, 둘 다 고도화된 센서와 인공지능 기술을 활용하여 자동화 시스템을 구현하고 있다. 자율주행 기술을 사용해 UAM은 자동으로 경로를 계획하고 충돌을 회피한다. 이를 통해 공중에서의 교통 혼잡을 줄이고, 여러 UAM 기기 사이에서 안전한 거리를 유지할 수 있다. 또한 인공지능이 데이터 분석을 통해 승객과 물류 운송을 최적화하여 공중 교통 시스템을 효과적으로 관리해, 운행 효율성을 높이는 것도 가능할 것으로 보인다.

미래의 도시 교통 시스템에서는 자율주행 차량과 UAM이 통합되어 더 효율적인 이동이 가능할 것이다. 자율주행 차량이 승객을 픽업하여 UAM 이착륙장인 버티포트로 이동하고, 그곳에서 승객이 드론 택시 등의 항공 수단을 이용하는 미래가 다가올 것이다.

에어택시 타러 옥상으로 올라가요

▲ 옥상 위 에어택시 상상도

UAM에서 중요한 인프라는 버티포트다. UAM 기체들이 이착륙하고, 승객이 승·하차하는 버티포트는 도심 주요 교통요충지에 위치하는 신규 인프라 공간이 될 것이다. 버티포트는 기체 정비·유지 보수·충전 등 eVTOL 기체 운용의 핵심 거점이 될 전망이다.

도시당 버티포트는 30~300여 대의 기체가 비행할 수 있을 것으로 전망되며 화물 운송용 드론을 포함하면 1,000여 대의 비행도 가능할 것으로 예상된다. 국토교통부에서 발표한 한국형 도심항공교통(K-UAM) 운용 로드맵에 따르면 2025년부터는 수도권 중심의 버티포트를 설치, 인천공항과 김포공항, 여의도, 잠실 등에서 UAM 상용화 서비스가 시작된다. 2030년이 되면 수도권 및 광역권 중심에 버티포트를 설치, UAM 운행을 전국으로 확대해서 택시와 버스처럼 어디서든지 UAM을 이용할 수 있게 된다.

기존 빌딩의 헬리포트는 개인 소유의 eVTOL 버티포트로, 초대형 빌딩의 옥상은 상업용 버티포트로 개발될 수도 있다. UAM이 상용화되면 이제 사람들은 자가용이나 지하철, 버스를 타러 지하나 1층으로 가는 것이 아니라 UAM을 타러 옥상으로 이동하게 될 것이다. 향후 버티포트는 신규 교통 인프라의 역할뿐만 아니라 금융, 병원, 주택, 상점 등 주요 상업 시설과 연계될 것이다. 접근성과 편의성이 중요하므로 버티포트를 기반으로 다양한 부동산 개발 시너지 창출도 기대된다. 미래에는 역세권이 아닌 ‘U세권(UAM+역세권)’이 뜨는 시대가 될지도 모른다.

▲ 미국 플라잉 카 제조사 아처 에이비에이션(Archer Aviation)이 미국 전역에 짓고 있는 버티포트 (출처 : 아처 에이비에이션)

네옴시티, UAM으로 하늘길을 열다

2022년 11월, 사우디아라비아의 무함마드 빈 살만 왕세자가 한국을 방문해 재계는 물론 대통령까지 직접 나서 국빈급으로 대접하는 등 큰 화제가 되었다. ‘미스터 에브리씽(뭐든지 할 수 있는 사람)’이라고 불리는 빈 살만 왕세자가 방문한 이유는 2030년을 목표로 대규모 신도시 건설사업 ‘네옴시티(NEOM CITY)’를 건설하는 데 관련 기술을 가진 한국 기업들과 협력하기 위해서였다. 원유 중심의 사우디 경제를 미래형 제조업으로 전환하려는 ‘비전 2030’ 정책을 추진하는 데 있어 한국 기업을 최적의 파트너로 판단했기 때문이다. 빈 살만 왕세자는 에너지·방산·인프라건설 등 3개 분야에서 한국과 협력을 강화하고, 체계적으로 사업을 추진하기 위해 ‘전략파트너십 위원회’를 신설하기로 합의했다.

네옴시티는 사우디아라비아 서북부 사막에 건설될 신도시로, 규모(2만 6,500㎢)는 서울시의 44배에 달하며 총사업비는 약 5,000억 달러(한화 650조 원)에서 최대 1조 달러로 예상되는 초대형 프로젝트이다. 크게 주거지구(더 라인), 산업지구(옥사곤), 관광지구(트로제나)로 구성되는데, 1차 완공은 2025년, 최종 완공은 2030년을 목표로 하고 있다.

스케일 못지않게 놀라운 것은 이 도시를 ‘탄소제로’ 도시로 만든다는 구상이다. 태양광∙풍력∙그린수소(신재생에너지를 이용해 만든 수소) 등의 신재생에너지로 전기를 생산할 뿐 아니라, 주거지구엔 아예 자동차가 다니지 않도록 할 계획이다. 그렇다면 이동 수단으로는 무엇을 쓰려는 걸까?

▲ 네옴시티의 주거지구, 더 라인 계획도 (출처 : 네옴시티)

900만 명이 살게 될 네옴시티의 주거지구, 더 라인(The Line)은 해안에서부터 사막까지 500m 건물이 170km 거리로 일직선으로 놓인 형태로 지어질 계획이다. 높이는 롯데월드타워(550m)에 맞먹고, 길이는 서울에서 강릉까지 거리와 비슷하다. 수직 도시 설계 디자인은 자연보호와 인간 거주성 향상을 위한 모델로, 수직으로 도시를 쌓아 올려 개발 면적을 줄이고 주변 자연환경을 보존하는 데 초점을 맞췄다.

더 라인의 설계를 보면 땅 위에 차도가 없어 자동차가 아예 다닐 수가 없다. 대신 지하에 터널을 뚫어 고속철도가 최대 20분 만에 도시를 관통한다. 이를 위해 지하 터널을 먼저 파고 이후 그 위에 도시를 건설한다는 계획이다. 그리고 구역별로는 사무실∙상점∙병원∙학교∙영화관∙경찰서 등을 적절하게 배치해서 수평으로 이동하는 엘리베이터를 이용하거나 ‘모든 곳을 걸어서 5분 거리 안에 있게’ 만든다는 계획이다.

그리고 또 하나 내세운 이동 수단이 바로 UAM으로, 하늘을 나는 에어택시를 대중교통 수단으로 도입할 예정이다. 이를 위해 네옴시티는 UAM 기업인 독일의 볼로콥터(Volocopter)와 계약을 맺고 15대의 수직이착륙 항공기를 도입하기로 했는데, 5대는 화물, 10대는 승객 수송에 활용할 예정이다. 네옴시티는 건설 단계부터 에어택시가 주거지구, 산업지구, 관광지구를 모두 오가며 이착륙할 수 있게 설계된다.

UAM이 상용화되려면 통신이 중요한데 네옴시티는 이를 위해 우주인터넷 기업인 영국의 원웹(Oneweb)과 2억 달러 규모의 합작투자 계약을 맺었다. 우주인터넷은 기지국을 지상에 설치할 필요 없이 쏘아 올린 위성에서 바로 신호를 받아서 이용하는 인터넷 서비스로, 원웹은 이 분야의 선도주자다. 원웹은 네옴시티에서 와이파이와 5G 통신도 지원할 계획이다. 모든 것을 가능하게 만드는 ‘미스터 에브리씽’의 말처럼 네옴시티가 현실화된다면 UAM, 전기차와 같은 미래 모빌리티 산업은 엄청난 기회를 맞이하게 될 것이다.

새로운 공간 혁명, 스마트 모빌리티가 구현하는 친환경 미래 도시

앞으로의 미래 도시에서 UAM은 이동 수단 그 이상의 역할이 기대된다. UAM 생태계 구축을 위해서는 버티포트, 충전 시설, 관제소, 통신, 저궤도 위성 등의 제반 인프라 시설이 필수다. 경제성을 바탕으로 한 기체 개발, 기술, 법과 제도, 사회적 합의 등의 뒷받침은 기본이다. UAM 상용화가 확산되면 공유, 리스, 렌탈, 보험, 그리고 자율차, 택시, 지하철 등 타 교통과 연결된 복합 모빌리티 플랫폼 시장이 형성될 것이다. 5G와 6G 통신망, 수소 사회까지 도래하면 친환경 스마트 시티가 구축되고 패러다임 변화에 맞추어 기존 도로, 교통 시스템 및 도시 구조 등 도시 생태계에 전반적인 변화가 일어날 것이다.

미래의 도심 도로는 자율주행 전용 차선과 내연기관 차선 등으로 구분되고 교통 상황에 따라 인공지능이 교통 시스템을 체계적으로 관리할 것이다. 자율주행차(전기차, 수소 전기차), 수소 버스 등 사람들은 친환경 차를 타고 UAM 버티포트로 이동해 환승하여 원하는 목적지까지 빠르게 이동할 수 있다. 버티포트 주변에는 핵심 상업, 업무지구가 형성되면서 새로운 산업과 정보통신 기술이 융합된 모빌리티 혁명이 사회 전반으로 확산될 것이다.

눈 깜짝할 사이에 흔해진 전기차와 인공지능 주행이 어색하지 않은 지금, 우리는 변화를 눈앞에 두고 있다. 과거 바퀴의 발명이 단순히 이동 수단의 발전이 아니라 세상 전반을 변화시켰듯이, 스마트 모빌리티도 우리의 생활을 완전히 바꿔놓을 것이다.

※ 본 칼럼은 반도체에 관한 인사이트를 제공하는 외부 칼럼으로, SK하이닉스의 공식 입장과는 다를 수 있습니다.

SK하이닉스, 자동차용 메모리 반도체 기능안전 국제표준 ISO 26262: 2018 FSM 인증

SK하이닉스 — Fri, 12 Nov 2021 14:55:00 +0000

· 자동차 안전 무결성 수준(ASIL)도 최고 등급인 ASIL-D등급 획득
· 자율주행 및 ADAS에 필요한 메모리 기술 경쟁 기반 확보

▲SK하이닉스가 11일 경기도 이천 본사에서 독일 튀프노르트(TUV Nord)와 화상으로 자동차 기능안전 국제표준 ISO 26262 : 2018 FSM 인증식을 가졌다. (왼쪽부터)SK하이닉스 윤석철 PL, 곽호승 TL, 조정아 PL, 이재호 PL, 송준호 품질시스템담당 부사장, 튀프노르트 요제프 노이만 수석심사원, 비앙카 푸프 인증기관장, SK하이닉스 심대용 오토모티브사업담당 부사장, 김근국 TL

SK하이닉스가 자동차용 반도체 제품의 기능안전 국제표준인 ‘ISO 26262: 2018 FSM(Functional Safety Management)’ 인증을 획득했다고 12일 밝혔다. 심사는 세계적인 자동차 기능안전 인증기관인 독일 튀프노르트(TUV Nord)가 진행했다. 양사는 이를 기념하기 위해 11일 오후 화상으로 인증식을 가졌다. 인증식에는 SK하이닉스 심대용 오토모티브사업담당 부사장, 송준호 품질시스템담당 부사장, 튀프노르트 비앙카 푸프 인증기관장, 요제프 노이만 수석심사원 등이 참석했다.

ISO 26262는 자동차에 탑재되는 전기·전자 시스템의 고장으로 인한 사고를 예방하기 위해 2011년 ISO(국제표준화기구)가 제정한 자동차 기능안전 국제표준이다. 이번에 SK하이닉스가 인증받은 ISO 26262: 2018은 자동차용 반도체에 대한 요구사항이 추가된 최신 표준이다. 안전, 품질과 신뢰성이 중요한 자동차 산업에서 전장 부품의 ISO 26262 표준 준수는 필수적인 요소다.

SK하이닉스는 이번 인증을 통해 향후 자동차용 메모리 시장을 선도해 나갈 수 있는 기반과 제품 경쟁력을 확보하게 됐다고 설명했다. 특히, ISO 26262에서 규정한 자동차 안전 무결성 수준(ASIL: Automotive Safety Integrity Level)도 최고등급인 ASIL-D(A에서 D까지 4등급으로 구성)를 획득해 업계 최고 수준의 안전성까지 검증받았다고 밝혔다.

이번에 SK하이닉스가 FSM 인증을 받은 제품은 8Gb(기가비트) LPDDR5이다. LPDDR5는 자율주행과 ADAS(Advanced Driver Assistance System, 첨단운전보조시스템)에 필수적인 고용량·고성능·저전력 메모리로 주목받고 있다. SK하이닉스는 향후 자동차용 메모리 제품군에 UFS(Universal Flash Storage)와 HBM(High Bandwidth Memory)2E/3 등을 확대하며 해당 시장에서의 위상을 높여간다는 방침이다.

SK하이닉스 오토모티브사업담당 심대용 부사장은 “이번 인증을 계기로 세계 최고 수준의 자동차용 반도체 기능안전 기술 수준이 입증된 만큼 자동차 업계 고객사와 전략적 파트너십을 확대해 나가겠다”고 말했다. SK하이닉스 품질시스템담당 송준호 부사장은 “성장세가 큰 자동차용 메모리 시장에서 주도권을 확보할 수 있도록 안전, 품질 및 신뢰성 경쟁력을 지속 강화하겠다”고 말했다.

한편, 시장조사기관 스트레티지 애널리틱스(Strategy Analytics Inc.)의 분석에 따르면 ADAS에 채용되는 전체 메모리 시장 규모(매출 기준)는 연 평균 24.5%의 성장률(CAGR)을 보이며 2028년에는 올해 대비 3배 가까이 성장할 것으로 예측되고 있다.

[K반도체 스토리] 낸드 (Ep3. 자율주행)

SK하이닉스 — Thu, 27 May 2021 22:00:00 +0000

[분노의 질주: 홉스&쇼] 질주하는 스포츠카, 그리고 자율주행 테크놀로지

루이스 — Tue, 20 Aug 2019 20:00:00 +0000

지난 14일 <분노의 질주>의 첫 번째 스핀오프(Spin-Off), 영화 <분노의 질주: 홉스&쇼>(이하 홉스&쇼)가 베일을 벗었습니다. 이번 편에서는 빈 디젤도 폴 워커도 없지만 할리우드의 두 액션 스타, 드웨인 존슨과 제이슨 스타뎀이 만나 폭발적인 시너지를 뽐내며 벌써 200만 관객을 사로잡았습니다. 하지만 뭐니 뭐니 해도 <분노의 질주>의 시그니처는 역시 웅장한 굉음을 뿜어내는 머슬카와 도로 위를 질주하는 스포츠카일 텐데요! 한 번쯤은 상상해봅니다. ‘만약 주인공들이 모는 자동차에 자율주행 기술이 접목된다면 어떨까?’ 오늘은 이러한 상상을 시작으로 자동차에 접목된 아날로그와 디지털 테크놀로지를 함께 살펴보도록 할게요!

자동차에 접목된 아날로그와 디지털 테크놀로지

▲ <분노의 질주: 더 세븐> 스틸컷 (출처: 네이버 영화

전 세계 다양한 차량이 등장하는 <분노의 질주>는 시리즈를 거듭할수록 점점 스케일도 커졌습니다. 도미닉 토레토(빈 디젤)가 아끼는 애마는 닷지(Dodge)에서 생산하는 머슬카로, 70년대 모델부터 닷지 챌린저(Dodge Challenger) 데몬까지 다양하게 등장한 바 있어 <분노의 질주>를 대표하는 차량이라 해도 과언이 아닙니다. 브라이언 오코너(폴 워커)의 경우 미쓰비시사(Mitsubishi)의 이클립스부터 토요타 수프라, 닛산 GT-R까지 일본 차량을 주로 선택했습니다.

▲ <분노의 질주: 홉스&쇼> 스틸컷 (출처: 네이버 영화)

영화 속에 등장하는 레이싱 장면을 가만히 살펴보면 자동변속기(Automatic Shift) 대신 수동 기어(Manual Shift)와 핸드 브레이크(또는 사이드 브레이크)를 자유자재로 사용하며 드리프트(Drift, 자동차가 옆으로 미끄러지며 슬라이딩하는 상태)를 하기도 합니다. 이는 보는 이로 하여금 굉장한 스릴과 긴장감 그리고 현장감을 부여해주는 시퀀스들입니다. 4차 산업혁명 시대에 이르러 자동차에 투입되는 테크놀로지는 놀라울 정도인데, <분노의 질주>에서는 유독 아날로그적인 방식을 활용합니다. 그것은 레이싱 영화에 '보는 재미'를 주는 요소로 작용하기도 하죠.

현시대의 자동차는 대다수가 오토매틱 기어를 활용합니다. 기어박스 역시 디지털 방식을 선호하는 경우가 많아져 버튼식이나 다이얼 형태가 등장했으며, 핸드 브레이크의 경우 풋 브레이크나 버튼을 활용하는 케이스도 많아졌죠.

주파수를 맞춰가며 라디오를 듣거나 에어컨 온도를 조절하기 위해 수동 방식을 활용했던 경우들도 거의 사라진 상태입니다. 대시보드 중앙에서 운전석과 조수석 사이의 컨트롤 패널 보드를 일컫는 센터페시아(Center Fascia)에 거대한 디스플레이를 장착해 터치 방식으로 제어하는 경우들도 생겼죠. 이를 통해 내비게이션부터 오디오와 에어컨 등을 조작할 수도 있습니다. 차량에 존재하는 기능을 한 곳에서 제어할 수 있도록 구현되어 있고, 디지털 방식으로 변모한 만큼 현시대에 존재하는 차량에는 수백 가지의 반도체 칩이 장착되기도 합니다.

<분노의 질주>의 주인공들은 에어컨을 켜거나 한가하게 라디오를 들을 수 있을 만큼의 여유는 조금도 없습니다. 그러니 굳이 디지털 방식이 아니어도 고성능의 힘을 발휘할 수 있다면 더할 나위 없이 좋겠죠. 그래서 엄청난 힘을 뿜어내고 어디서든 질주할 수 있는 괴력의 터보 엔진과 안정적인 서스펜션(Suspension, 충격 흡수 장치)이 탑재된 자동차를 선호하는 것이 아닐까요?

<분노의 질주>가 자율주행 기술을 만난다면?

<분노의 질주: 더 맥시멈>(2013)에서는 오웬 쇼(루크 에반스)라는 인물이 등장했습니다. 이후 제이슨 스타뎀이 연기한 데카드 쇼가 등장하며 도미닉 토레토와 루크 홉스(드웨인 존슨)에 대적하는 캐릭터가 되기도 했습니다. 이번 <홉스&쇼>에서는 데카드 쇼의 여동생 해티 쇼(바네사 커비)까지 등장합니다. 전작에서 엄마 퀴니(헬렌 미렌)까지 등장한 바 있으니 가족이 모두 총출동한 셈입니다.

▲ LA 월드 프리미어 현장에 등장한 제이슨 스타뎀과 맥라렌 (출처: 네이버 영화)

위험에 빠진 여동생을 구출하며 악당들을 피해 질주하는 홉스와 쇼. 이번 작품에서는 영국의 슈퍼카 제조사인 맥라렌(McLaren) 브랜드의 720S 모델이 등장합니다. 8기통 엔진의 배기량 4천CC로 720마력, 최대토크 78.5kg.m의 힘을 뿜어냅니다. 정지상태에서 시속 100km까지 불과 2.9초밖에 걸리지 않으며, 최대시속 341km/h라는 상상 이상의 슈퍼카입니다. 더구나 아날로그와 디지털 테크놀로지가 적절하게 적용된 자동차라고 하네요.

주인공이 모는 자동차는 불까지 뿜어낼 정도로 늘 괴력을 발휘합니다. 빠른 속도로 질주하면서도 악당을 물리칠 수 있다는 것은 영화니까 가능한 일이겠지만, 핸들(스티어링 휠)을 잡고 있는 주인공이 자율주행 기술을 만나게 된다면 이야기는 어떻게 바뀌게 될까요? <분노의 질주>에 등장한 자동차가 자율주행을 한다는 것 자체가 굉장히 어색해 보일 수 있겠습니다. 그럼에도 불구하고 시리즈가 계속된다면 등장하지 않을 이유도 없겠죠. 그만큼 자율주행 기술은 점차 현실화되고 있기 때문입니다.

▲ <분노의 질주: 더 익스트림> 스틸컷 (출처: 네이버 영화)

<분노의 질주: 더익스트림>(2017)에서 잠수함까지 동원하며 도미닉을 포함해 주인공들을 위기로 몰아넣었던 악당 사이퍼(샤를리즈 테론)는 건물에 주차된 자동차들을 ‘좀비 자동차’라 명명하고 원격 조종한 바 있습니다. 주인공이 탈출할 수 있는 퇴로를 막겠다는 목적으로 각 차량에 탑재된 시스템을 해킹한 것입니다. 중앙 시스템에서 각 차량들을 아주 멀리서도 원격 조종한다는 것이기에 근본적인 자율주행 기술과 다소 차이가 있을 수 있습니다.

그러나 전혀 현실성 없는 이야기도 아니고, 자율주행과 완벽하게 동떨어진 이야기도 아닙니다. 차량의 시스템들은 언젠가 교통 인프라를 위한 중앙 서버와 연동되어 교통 흐름을 원활하게 할 수 있게 될 것이고, 사용자 입장에서는 목적지까지 매우 안정적이고 효율적으로 이동할 수 있게 될 것입니다. 중앙 서버와 차량의 연결을 위한 인프라 중 가장 중요한 것 하나는 바로 5G 통신 네트워크입니다. 자율주행 기술의 완성도를 높이고 고도화할 수 있는 연구의 기반이 되는 것이기 때문에 5G와 자율주행 기술은 같은 배를 타고 있는 셈입니다.

현실로 다가오고 있는 자율주행 테크놀로지

글로벌 IT 기업인 구글이나 테슬라, 우리나라의 네이버랩스나 현대자동차 모두 자율주행을 위한 테크놀로지를 지속적으로 연구하고 있으며 실제 도로 위에서 테스트를 실시하기도 했습니다. 구글의 경우 웨이모(Waymo)라는 자율주행 사업 조직이 존재하는데, 바로 이 기업에서 오랜 시간 자율주행 테크놀로지를 연구해왔습니다. 수많은 차량과 신호등, 보행자, 교차로가 존재하는 실제 도로 위를 무려 1천600만km 이상 테스트 주행을 실시했습니다.

▲ 이노비즈 테크놀로지스의 라이다 센서 (출처: innoviz.tech)

자율주행 자동차에 탑재되는 센서에는 도로 위 피사체, 장애물, 표지판, 차량의 형태를 감지하고 식별할 수 있는 라이다(LiDAR) 센서와 고성능 카메라, 그래픽 카드를 포함해 다양한 반도체 칩이 포함될 수 있습니다. 라이다의 경우, 펄스 레이저를 통해 장애물을 인식합니다. 레이저를 발사한 후 돌아오는 시간을 정보로 활용합니다. 돌고래나 박쥐들이 자신들의 초음파를 통해 먹잇감을 찾는 것과 유사합니다. 자율주행 자동차에 탑재된 센서 중 가장 중요한 역할을 하고 있다고 해도 과언은 아닙니다. 실리콘 밸리의 벨로다인(Velodyne), 이스라엘 자율주행차 센서업체인 이노비즈 테크놀로지스(Innoviz Technologies) 등이 전 세계적으로 주목받고 있는 라이다 센서 개발 업체입니다.

비주얼 컴퓨팅 기술을 보유한 엔비디아(NVIDIA)의 경우, 그래픽 반도체를 통해 차량을 식별할 수 있도록 연구해왔습니다. 차종은 같은데 번호판만 다른 경우가 있고, 택시나 경찰차 등 활용 분야가 다른 경우도 있는데요. 이를 구분하고 판단하는 역할을 하는 카메라와 그래픽칩은 자율주행 기술의 핵심이기도 합니다.

미국의 거대한 반도체 기업 인텔(Intel) 역시 엔비디아와 더불어 자율주행 테크놀로지에 뛰어든 기업 중 하나입니다. 엔비디아, 인텔 모두 자율주행 자동차가 스스로 판단하여 운행될 수 있도록 인공지능을 바탕으로 한 통합 제어 솔루션을 연구하고 있으며, 테슬라(TESLA)나 볼보(VOLVO) 등과 파트너십을 맺고 혁신을 이뤄나가고 있습니다.

<참고>
- (2019), imdb.com/title/tt6806448/
- <720S FACTS & FIGURES>, cars.mclaren.com/en/super-series/720s/specification
- (2017.08), techcrunch.com/2017/02/12/wtf-is-lidar/

<분노의 질주>의 시리즈가 거듭되고 테크놀로지가 진화해도 주인공인 도미닉은 자신의 머슬카를 선택하게 될 것입니다. 내연기관이 뿜어내는 화력은 자동차의 성능을 극대화하고 인간의 질주 본능을 자극합니다. <미션 임파서블>에 등장하는 자동차나 테크놀로지가 완벽한 디지털을 꾀하고 있다면, <분노의 질주>는 아날로그와 디지털이 어느 정도 접목된 블록버스터라 하겠습니다. 그들의 질주에는 우렁찬 배기음과 엔진의 뜨거운 열기가 존재합니다. 그것이 이 영화의 존재 이유입니다.

※ 본 칼럼은 반도체/ICT에 관한 인사이트를 제공하는 외부 전문가 칼럼으로, SK하이닉스의 공식 입장과는 다를 수 있습니다.

자율주행차 속 블루칩, 차량용 메모리 반도체

SK하이닉스 — Thu, 20 Dec 2018 20:00:00 +0000

가만히 앉아 있어도 스스로 운전해 집까지 데려다주는 자율주행차 시대! 이 자율주행차의 핵심 동력은 반도체에서 비롯된다고 해도 과언이 아니죠. SK하이닉스에서는 이러한 차량용 메모리 반도체의 성장 잠재력에 주목해 Automative사업 팀을 꾸리기도 했는데요. 그렇다면 차량용 메모리 반도체란 무엇이고, 자율주행차에서 어떤 역할을 할까요? Automative사업 팀의 이응일 책임을 만나 직접 이야기를 들어보겠습니다.

Q1. 자동차 반도체, 왜 필요한가요?

현재 일반 자동차 1대에는 차량용 메모리 반도체가 약 200∼300개 정도 탑재됩니다. 센서나 전자제어장치 등에 사용되죠. 최근 자동차 내 다양한 시스템이 전장화(Electrification)되면서 자동차의 자율주행 기술 단계(레벨1~5)가 높아지면 필요한 반도체의 수는 많아질 수 밖에 없습니다.

Q2. 차량용 메모리 반도체, 어디에 적용되나요?

단순히 지형 보를 바탕으로 길 안내하는 내비게이션에는 저용량 메모리 반도체도 충분합니다. 하지만 고성능 칩셋 기반의 인포테인먼트(Infotainment) 및 ADAS(첨단 운전자보조 시스템)에는 고용량 광대역 메모리가 필요하죠. 더 나아가 자율주행차에 인공지능 플랫폼이 접목되면, 메모리의 수요는 폭발적으로 증가합니다. 현재 SK하이닉스가 개발/생산/판매하는 차량용 메모리 반도체는 ‘전자식계기판’, 통신을 위한 ‘텔레매틱스’, 운전자의 안전을 보조하는 ‘ADAS’ 등에 적용되고 있습니다.

Q3. 자율주행차용 반도체, 메모리는 얼마나 필요한가요?

DRAM의 역할(Multi OS 지원, Connectivity, 고해상도 디스플레이, 실시간 데이터 전송 & 빅데이터 프로세싱, 딥러닝 등)과 NAND의 역할(고정밀지도HD-map, Safety recording, Multi OS, Back-up, 텔레매틱스 등)이 차량용 메모리 반도체 용량 증대에 기인하는데요. 앞으로 자율주행차 1대에는 최대 DRAM 80GB, NAND 1TB의 엄청난 용량을 지닌 메모리 반도체가 적용될 것으로 예상됩니다.

Q4. SK하이닉스의 Automotive 사업팀 주요 업무는?

또한 전장(電裝•전자장비) 산업의 까다로운 요구에 대응하기 위해 ▲회사 내부 인프라 구축 ▲사업계획 수립 ▲고객 대응 ▲프로모션 활동 등 Biz. 확보와 확대를 위한 업무도 담당하고 있습니다. 더불어 ‘차량용 메모리 반도체’가 SK하이닉스 미래 사업의 주축이 될 수 있도록 노력하는 것도 저희 Automotive 사업팀의 역할이죠.

Q5. 차량용 메모리 반도체가 갖춰야 할 조건은?

차량용 메모리 반도체는 운전자의 안전과 직결되기 때문에 품질의 완벽화를 추구해야 합니다. 또한 신뢰성 확보를 위해 다양한 안전 관련 인증도 획득해야 하죠.

SK하이닉스는 다양한 규격을 준수함으로써 높은 품질의 제품을 안정적으로 공급하기 위해 지속해서 노력하고 있습니다. 또한 차량용 메모리 반도체 시장에서의 입지를 확대하기 위해서도 애쓰고 있죠. 한편, 현재 자동차 강국인 유럽을 포함한 전 세계의 주요 전장 시스템메이커(Tier1)에 DRAM(DDR3, LPDDR4)과 NAND(eMMC) 제품을 판매하고 있으며, 주요 칩셋 업체와의 개발 협업도 활발히 진행하고 있습니다.

Q6. ‘내일의 자율주행차’는 어떤 모습일까요?

전통적인 자동차 제조사 외에 수많은 IT 업계가 자율주행에 주목하고 있는 이유는 자율주행이 여가 활용을 가능하게 하고 경제적 효용 가치를 창출할 거라 기대하기 때문이죠. 이뿐만 아니라 자율주행은 차량공유(카셰어링)라는 새로운 모빌리티 환경뿐만 아니라 7조 달러의 경제적 파급 효과도 가져올 전망입니다.

글로벌 시정조사업체 IC인사이츠 보고서에 따르면 2018년 차량용 반도체 시장 규모는 지난해보다 18.5%나 증가했다고 합니다. 글로벌조사기관인 IHS마킷도 2022년까지 차량용 반도체 시장이 533억 달러 규모까지 성장할 것으로 보고 있죠. 다방면에서 일어나고 있는 디지털 변환(Digital Transformation), 그 중심엔 메모리 반도체가 있습니다. SK하이닉스와 함께 변화할 메모리 반도체의 새 모습이 기대됩니다.

※ 위 글은 MagazineSK의 콘텐츠를 바탕으로 재구성하였습니다

CES2018 반도체, 그 미래를 만나다

최호섭 칼럼니스트 — Mon, 15 Jan 2018 15:00:00 +0000

미국 라스베이거스에서 열린 세계 최대 가전쇼 CES2018(International Consumer Electronics Show, 국제전자제품박람회)이 지난 12일 성황리에 막을 내렸습니다. 자율주행차, 인공지능(AI), 사물인터넷(IoT), 로봇 등 ‘스마트시티’라는 주제 아래 선보여진 신기술들은 많은 이들의 눈길을 사로잡았는데요. 그 중에서도 자율주행차는 모터쇼를 방불케 할 만큼 존재감을 뽐냈으며, 국내 수혜주로 기대를 샀던 TV 디스플레이 역시 현장에서 큰 호평을 받았습니다. 과연 여기엔 어떠한 기술이 숨겨져 있었을까요? 지금부터 뜨거웠던 CES2018 현장으로 떠나 함께 살펴보겠습니다.

스스로 운전하는 자동차, 그리고 반도체

▲ 암논 샤슈아 모빌아이 CEO(왼쪽)와 브라이언 크러재니치 인텔 CEO(오른쪽)가 자율주행차 기술을 소개하고 있다. (출처: 최호섭)

▲ 토요타의 자율주행차량. 올해 자율주행 차량의 트렌드는 ‘티 나지 않는 것’이다. (출처: 최호섭)

▲ 화제가 됐던 중국의 콘셉트 전기차 ‘바이톤’. 양산 가능성 등이 언급되지는 않았지만 콘셉트 자체만으로 큰 관심을 끌었다. (출처: 최호섭)

이번 CES2018의 가장 중요한 한 축은 단연 자동차, 그리고 자율주행 기술이었습니다. 자율주행 기술이 CES에 본격적으로 선보여지기 시작한 것은 불과 4년 전입니다. 사실 기술은 단 몇 년 뒤를 내다보더라도, 우리에게는 먼 미래의 일로만 느껴졌던 것 같습니다. 그러는 사이에 이제는 성큼 현실화된 기술입니다.

스스로 도로를 달리는 자율주행 기술은 여러 가지 요소를 필요로 합니다. 주변 환경을 읽어 들이는 카메라와 센서, 이 정보를 바탕으로 어떻게 운전할지 결정하는 운전 정책, 그리고 자율 주행 차량이 안전하게 도로를 달릴 수 있도록 하는 인프라등이 필요하죠. 그런데 무엇보다 자율주행 기술이 상대적으로 어렵게 느껴졌던 이유는 바로 이 모든 정보들을 바탕으로 사람을 대신해 운전대를 잡는 두뇌, 바로 프로세서 기술이 그만큼 따라가지 못했기 때문입니다.

2012년 구글이 자율주행 차량을 실험했을 때만 해도 자율주행 차량은 멀리서도 한눈에 알아볼 수 있었습니다. 카메라와 라이다, 레이더 등 센서들이 주렁주렁 달려 있었기 때문이죠. 그리고, 그 내부가 공개된 적은 없지만 차량 뒷자리에는 사람이 앉을 수 없을 정도로 컴퓨터가 꽉꽉 눌러 담겨 있었습니다. 가장 강력한 프로세서로 꼽히는 인텔의 제온 프로세서가 수 십 개 들어 있는 것으로 전해졌는데요. 당장 우리가 타는 차에 이것들을 집어넣는 것은 불가능해 보였습니다. 이 부분은 계속 나아지고 있었지만, 지난해 CES때만 해도 여전히 ‘주렁주렁’의 이미지를 벗어나진 못했습니다.

올해 CES의 기조 연설은 인텔이 맡았습니다. 그리고 인텔과 합병한 모빌아이의 창업자, 암논 샤슈아 박사는 포드의 차량을 손본 자율주행 차량을 타고 무대에 올랐습니다. 이 차량에도 여전히 작은 카메라와 센서가 달려 있긴 하지만 특별히 거슬릴 정도는 아니었습니다. 이대로 차량을 시중에 판매해도 될 것 같았습니다. 센서의 크기가 작아진 것도 있겠지만, 무엇보다 차량에서 컴퓨터가 차지하는 공간이 획기적으로 줄어들어 거의 자리를 차지하지 않게 된 것이죠.

성능만큼 중요한 것, ‘소형화’와 ‘절전’

▲ 엔비디아(NVIDIA)의 ‘재비어(Xavier)’ 프로세서. (출처: 최호섭)

▲ 인텔(Intel)의 양자컴퓨터 프로세서. 49큐빗의 성능을 낸다. (출처: 최호섭)

자율주행 차량에 쓰이는 컴퓨터 성능을 판단하는 기준 중 가장 많이 쓰이는 것은 초당 명령어 처리 수, ‘Ops’입니다. 현재 차량에 들어가는 레벨2 수준의 운전 보조장치에 쓰이는 프로세서는 보통 2~5T(Tera, 테라)OPs정도 됩니다. 1초에 2~5조 번의 명령어를 처리한다는 것이죠. 하지만 올해 발표된 프로세서들은 이보다 10배 정도 더 많은 연산을 처리합니다. 모빌아이의 5세대 아이큐(EyeQ) 프로세서는 23TOPs정도의 성능을 내며, 칩 하나로 23억번 연산할 수 있습니다. 또, 전력 소비량은 30W밖에 되지 않습니다. 모빌아이는 이 칩 두 개를 묶어 센서 정보와 운전 정책을 각각의 칩이 나누어 처리하도록 하고, 고성능 아톰 프로세서를 더해 강력한 자율주행 기술을 차량에 집어넣겠다는 정책을 발표했습니다.

엔비디아도 지난해 CES에서 콘셉트를 발표했던 ‘자비에(Xavier)’ 프로세서를 공식 발표했습니다. 이 프로세서는 30TOPs의 성능을 냅니다. 그리고 이 프로세서 2개와 외장 GPU 2개를 묶어 300TOPs의 성능을 내는 자동차용 수퍼컴퓨터인 드라이브 페가수스를 발표했습니다. 엔비디아가 지난해 CES에서 공개해 주목받았던 드라이브PX2는 당시에 아주 작고 강력하다고 평가 받았는데, 1년새 10분의 1의 전력으로 같은 성능을 내는 프로세서를 발표했고, 더 작은 크기로 10배의 성능을 내는 컴퓨터가 등장했습니다. 반도체의 발전은 늘 놀라운데, 올해 등장한 프로세서들은 그 성장의 폭이 더 큽니다.

사람이 운전에 대해 신경 쓰지 않아도 되는 완전한 자율 주행 수준인 ‘레벨5’를 구현하려면 100TOPs 이상의 컴퓨팅 파워가 필요하다고 합니다. 차량이나 도로 상황에 따라 조금씩 다르긴 하지만 이미 자율주행을 위한 프로세서 성능은 충분히 갖춰진 셈입니다. 그리고 그 크기와 전력 소비량 역시 자동차의 설계와 주행거리에 거의 영향을 끼치지 않을 정도 수준으로 만들어졌습니다. 결국 그 동안 자동차 내부의 데이터 처리량을 감당하기 어려워 클라우드와 5G 네트워크 등이 중요한 가치가 되어 왔으나, 사실상 외부의 도움 없이 차량 스스로 현재 상황과 운전 정책을 모두 처리할 수 있게 된 것입니다.

반도체, 화질을 결정하다

▲ TCL의 QLED(퀀텀닷 발광다이오드) TV. (출처: 최호섭)

▲ 삼성전자의 모듈러 TV ‘더 월(The Wall)’. (출처: 최호섭)

TV 시장에서의 반도체 전쟁도 흥미롭습니다. LCD나 OLED 등 패널 디스플레이 역시 중요한 반도체 기술인데요. 올해 CES에서 주목 받은 것은 삼성전자의 ‘마이크로 LED’ 디스플레이입니다. 마이크로LED는 말 그대로 아주 작은 크기의 LED를 이어 붙여 화면의 화소로 쓰는 기술입니다. 각 LED가 스스로 빨간색, 녹색, 파란색 등 3원색과 빛을 동시에 표현할 수 있기 때문에 표현력이 좋습니다. 물론 상용화까지 가야 할 길은 많이 남았지만 여전히 반도체 기술이 디스플레이 시장을 이끌어가고 있다는 것을 잘 보여주는 예입니다.

하지만 CES의 TV 전시에서 가장 놀라웠던 것은 화면 그 자체가 아니라 화면을 처리하는 ‘이미지 프로세서’였습니다. TV나 모니터 등 디스플레이에는 디지털 신호를 아날로그인 화면 정보로 바꾸어주는 작은 프로세서가 들어가 있는데요. 이는 대개 DSP(Digital Signal Processor)나 이미지 프로세서가 담당합니다. 프로세서라는 이름이 붙어 있긴 하지만 대체로 우리가 생각하는 CPU 수준까지의 역할을 하지는 않습니다. 특정 신호 처리에 가까운 것이죠. 하지만 이 전용 프로세서의 역할은 상당히 중요합니다. 색과 선명도 등 화질을 결정하기도 하고 디스플레이에 입력되는 신호가 실제 화면에 뿌려지는 응답 속도까지 모두 이 칩의 영향을 받기 때문입니다.

CES2018에서는 이 칩이 ‘프로세서’라는 이름을 달고 본격적으로 진화하기 시작했습니다. 이전에도 프로세서라는 이름을 쓰는 제조사들이 있긴 했습니다. 하지만 디스플레이가 더 커지고, 4k를 넘어 8k와 색 표현력을 넓히는 HDR(High Dynamic Range)이 더해지면서 프로세서의 성능이 더 부각되기 시작했습니다. 사운드 역시 돌비 애트모스 등 이전과 비교해 처리해야 할 데이터의 양이 엄청나게 늘어났습니다. 이에 따라 고성능 프로세서가 필요하기 마련이지요.

소니는 기존 ‘X1 익스트림’을 업그레이드한 ‘X1 얼티밋’ 프로세서를 발표했습니다. 이 프로세서는 이미지를 아주 빠르게 처리할 수 있는데, 프로세서의 성능에 여유가 생기면서 120프레임으로 작동하는 화면도 잔상 없이 아주 빠르게 만들어냅니다. 소니는 전시장에 8k 해상도를 내는 LCD 디스플레이의 프로토타입을 전시했습니다. 흔히 고성능 디스플레이라고 하면 OLED를 꼽는데, X1 얼티밋 프로세서와 결합된 이 8k LCD 화면은 그 어떤 OLED 디스플레이보다 더 또렷하고 자연스러운 화면을 만들어냈습니다. 한동안 넋을 잃고 멍하니 쳐다볼 정도로 화질이 뛰어납니다.

LG전자 역시 ‘알파9’이라는 이름의 이미지 프로세서를 발표했습니다. 화면의 입력 신호를 최소 4번 이상 실시간으로 분석하고, 그에 맞춰 가장 선명하고 깨끗한 이미지를 만들어내도록 처리합니다. 고해상도 디스플레이를 괴롭히는 노이즈도 처리합니다. 이는 삼성전자를 비롯해 모든 TV에 들어가는 기술인데요. 다만 그 프로세서의 성능, 그리고 프로세서를 통해서 하는 일들의 차이가 화질을 결정하게 됩니다.

끊이지 않는 고성능 반도체의 활용

똑같은 패널이라도 TV의 화질이 더 나은 프로세서로 결정된다는 것은 꽤 흥미로운 일입니다. 이미 디스플레이 기술은 상향평준화 되어 있고, 패널 공급의 장벽이 흐릿해지면서 마음만 먹으면 삼성전자의 QLED, LG디스플레이의 OLED 디스플레이를 구입해서 제품을 만들어낼 수 있습니다. 하지만 그 결과물, 즉 ‘화질’은 조금씩 다르다고 느끼게 마련입니다.

해상도가 더 높아지고, 디스플레이가 커지는 데다가 HDR 등 이미지의 정보는 급격하게 늘어나고 있습니다. 작은 화면에서는 화면이 위에서부터 아래까지 똑같이 따라서 움직이지 않거나 광원이 정밀하게 따라 붙지 않아도 눈에 잘 띄지 않습니다. 하지만 70~80인치에서는 화면이 일렁이는 듯 보이기도 합니다. 분명 4k 해상도로 만든 영상인데 화면이 어딘가 흐릿해 보이는 제품도 있습니다.

CES를 통해 선보인 이미지 프로세서는 그 자체로 크게 주목받지 못했을 수도 있습니다. 하지만 TV의 화질을 결정하는 것이 LCD니, OLED니 하는 패널이 전부가 아니라 프로세서의 영역으로 넘어오고 있다는 것은 상당히 중요한 가치관의 변화이기도 합니다. 과거에는 ‘IPS 디스플레이를 썼다’는 게 마케팅 요인이 되었다면, 이제는 ‘X1 얼티밋 프로세서를 넣었다’는 것이 좋은 화질의 기준이 될 지도 모를 일입니다.

CES2018을 뒤덮은 자율주행차와 가전제품은 새로운 기술로 꾸준히 혁신을 거듭하고 있습니다. 이 기술들은 갑자기 ‘툭’하고 튀어나온 것은 아닌, 오래전부터 계속해서 고민되어온 것들이죠. 불과 몇 년 전까지만 상상 속에 있던 이 기술들이 이제는 실제로 우리 생활 깊숙이 자리 잡게 되었는데요. 같은 시간 안에 더 많은 정보를 읽어 들이고 해석하는 것이 결국 우리의 상상력을 실현해주는 기본 기술일 겁니다. 그리고 그 배경에는 언제나 반도체 기술이 숨어 있습니다.

자동차에도 반도체가 들어있다?

영하이라이터 — Mon, 06 Jun 2016 20:00:00 +0000

언제부터 자동차에 반도체가 적용되기 시작했을까요? 1980년대에 ‘전자식 연료 분사장치’를 적용한 자동차가 상용화된 것을 시작으로 이제는 자동차의 필수 부품으로 반도체가 사용되고 있습니다. 자동차 곳곳에 반도체가 쓰이면서 안정성뿐만 아니라 편의성까지 높이게 된 것이죠. 이제는 많은 전자 산업 분야에서도 차량용 반도체 사업 진출로 확장을 계획하고 있을 만큼 자동차 반도체에 대한 미래 성장 가능성이 주목되고 있는데요. 그렇다면 차량용 반도체에는 어떤 것들이 있는지, 그리고 반도체가 자동차 시장을 어떻게 변화시키고 있는지, 한번 알아볼까요?

자동차 부품의 핵심이 된 차량용 반도체

▲ 차량용 HUD 사진 출처: BMW 홈페이지

최근 출시되고 있는 자동차에는 안전, 편의를 위한 전자 장치들이 다양하게 사용되어 한 대당 평균 200~400개 가량의 반도체가 필요하다고 하는데요. 이렇게 자동차에 장착되는 여러 전자기기들을 제어하기 위해 사용되는 반도체를 바로 ‘차량용 반도체’라고 합니다. 차량용 반도체는 자동차의 센서, 엔진, 제어장치 및 구동장치 같은 핵심 부품에 주로 사용되고 있기 때문에 보통 컴퓨터나 스마트폰 등에 쓰이는 가정용 반도체보다 훨씬 높은 수준의 안전성과 내구성을 필요로 하게 됩니다. 자동차의 뜨거운 엔진 열과 속도 등의 조건을 견뎌내야 하고 무엇보다 사람의 안전을 좌우할 수 있기 때문에 차량용 반도체는 고품질의 반도체가 요구될 수 밖에 없는 것이죠.

조건	차량용 반도체	가정용 반도체
필요 수명	15년 이상	1~3년
온도 조건	-40 ~ 155 °C	0 ~ 40°C
습도 조건	0~100%	낮음
허용 불량률	약 10%	약 10%
재고 보유 기간	30년	1~3년

▲ 차량용 반도체와 가정용 반도체의 차이

차량에 쓰이는 반도체는 어떤 것들이 있을까?

앞서 본 것 처럼 현재 차량용 반도체는 다양한 기술의 접목을 통해 새로운 운전 환경을 만들어 내고 있는데요. 안전이나 편의 장치의 증가로 자동차의 전자화를 이끄는 반도체의 종류에는 어떤 것들이 있는지, 지금부터 한 번 알아볼까요?

하나. 안전을 위한 반도체 초음파 센서 , ABS, TPMS, MEMS

▲ 초음파 센서 반도체 (출처 : 현대오트론 홈페이지)

안전을 위한 반도체로, 첫 번째는 초음파 센서를 이용한 반도체를 들 수 있습니다. 저속주행 혹은 주차 시 차량의 사각지대에 위치한 장애물을 초음파로 감지해 자동으로 경고시스템을 보내주는 ‘초음파 장애물 탐지 센서’는 이제 상당히 대중화 된 자동차 부품인데요. 이와 비슷한 것으로 ‘차량거리제어장치(ACC: Active Cruise Control)’가 있습니다. ACC는 차량 전방부에 장착된 레이더 센서가 앞 차량과의 거리를 인식하고 적절히 유지시켜 주는 기능을 합니다. 차량의 전면에 장애물이 일정수준 이내로 들어오면 운전자에게 경고 신호를 주거나 속도를 자동으로 떨어뜨려 사고를 미연에 방지하는 첨단 기술로 스마트한 운전을 가능하도록 만들어줍니다. 이 모든 기술들은 초음파 센서 반도체의 원리를 기반한 것으로 센서를 통해 물체를 지각하고 거리를 측정하는데 사용되고 있습니다.

▲ ABS(Anti-Lock Brake System)와 반도체 (출처: 네이버 지식백과)

그 다음으로 소개해드릴 안전을 위한 반도체로는 ABS(Anti-Lock Brake System)가 있습니다. ABS는 물리적인 원리에 따라 전자장치가 브레이크를 잠그고 푸는 과정을 반복함으로써 마찰력을 극대화시키는 시스템으로 급박한 상황에서 자동차의 브레이크가 제 역할을 할 수 있도록 도와줍니다. ABS는 전자제어장치인 ‘ECU(electronic control unit)’를 중심으로 유압조정장치인 ‘HCU(hydraulic control unit)’, 바퀴의 속도를 감지하는 ‘휠센서(wheel sensors)’, 브레이크를 밟은 상태를 감지하는 ‘PTS(pedal travel switch)’로 구성되어 있습니다. 이 중에서도 컴퓨터의 역할을 담당하는 ECU에 사용되는 반도체는 매우 중요한 역할을 합니다.

▲ TPMS (출처: Cub)

세 번째로는 ‘타이어 압력 감지 시스템(TPMS : Tire Pressure Monitoring System)’이 있는데요. 타이어 공기압을 실시간으로 점검해 운전자에게 알려줌으로써 사고를 예방하는 기술입니다. 별도의 센서가 타이어의 압력과 온도를 측정해 타이어 속의 공기압을 전달하는 시스템으로, TPMS의 리시버로 들어오는 정보는 모두 무선으로 받게 됩니다. 회전을 하고 있는 타이어에 선을 연결할 수 없기 때문에 TPMS의 센서와 리시버 모두 차량용 반도체를 바탕으로 이루어집니다.

▲ 인공지능형 에어백의 원리 (출처 : 현대모비스)

마지막으로 소개해드릴 안전을 위한 반도체는 에어백에 사용되는 반도체 ‘MEMS’입니다. 사고가 날 때 에어백이 터질 수 있는 이유는 바로 에어백에도 반도체가 사용되기 때문인데요. 에어백 제어 유닛(ACU)에 장착되는 ‘멤스(MEMS)가속도 센서’는 데이터 평가 및 안전 장치를 적절하게 작동하는 역할을 담당합니다. 가속도 센서는 자동차 중앙이나 범퍼, 문에 장착되어 주변 가속도를 측정하는 센서 기능을 하기도 하는데요. 이 센서들이 인식한 충격의 정도를 ‘SDM’이라는 처리장치가 계산을 해서 ‘에어백을 펴도 된다’고 결정을 내리면 에어백이 터지게 됩니다. 이렇게 센서와 반도체 칩들이 모여 하나의 시스템을 작동시키는 것이 바로 차량용 반도체의 전형적인 모습이랍니다.

둘. 편의를 위한 반도체 주차 가이드라인, 첨단 장치 제어

주차에 편의를 제공하는 주차 가이드라인 반도체는 영상 패턴을 인식하고 주어진 신호들을 계산해 냅니다. 후방카메라 영상과 주차가이드라인 사이의 편차를 자동으로 조정하는 기능을 하기 때문에 주차 초보자에게는 중요한 반도체가 될 것 같은데요. 특히 ‘차량전방표시장치(HUD:Head-Up Display)’는 이제 꽤 많은 고급형 자동차에서 볼 수 있는 기능입니다. 이렇게 디스플레이나 각종 정보를 표시하는 시스템에도 반도체가 사용되고 있답니다.

▲SK하이닉스 차량용 반도체 (참조 : SK하이닉스 홈페이지)

마지막으로 자동차의 첨단환경을 제공해줄 차량용 반도체들을 소개해드리겠습니다. 이제는 자동차에서도 데이터를 주고 받을 수 있게 되면서 스마트폰과 연동 및 영화시청, 게임 등 다양한 즐길 거리는 물론 운전 중 온도조절이나 인터넷 검색 등의 정보들을 손쉽게 얻을 수 있게 됐습니다. 이를 두고 ‘카 인포테인먼트(인포메이션 + 엔터테인먼트)’라는 개념이 생기기도 했는데요. 이렇게 자동차가 단순한 이동수단을 넘어 통합적인 정보통신 이동수단으로 확장되기 시작하면서 차량에 장착된 다양한 장치들을 제어할 수 있는 반도체의 역할이 커졌습니다. 자동차에 첨단 기술들이 사용되고 고기능화에 따른 데이터의 용량 증가로 인해 센서 등의 비메모리 반도체뿐만 아니라 DRAM, 낸드플래시 같은 메모리 반도체가 많이 요구되고 있습니다. SK하이닉스에서도 30나노급 4Gb DDR3 컨슈머 DRAM과 eMMC(e-NAND)낸드플래시 등의 차량용 반도체를 개발해 공급하고 있답니다.

미래의 차량용 반도체 산업

▲ 증강현실 디스플레이 (출처: 아이나비 블로그)

자동차 한 대에도 수 많은 반도체가 사용되고 있다는 사실이 참 놀랍지 않나요? 미래에는 자동차에 장착되는 전자제어장치들이 훨씬 발전되기 때문에 앞서 살펴봤던 현재의 차량용 반도체 기술들이 네트워크로 전부 연결될 것이라고 합니다. 이제 곧 모니터 하나만으로 모든 기능을 컨트롤 할 수 있는 날이 멀지 않은 것 같습니다.

대표적인 미래 자동차 기술로는 ‘자율주행 기능’이 있습니다. 여기에는 주변 상황을 감지하고 상호작용 하는 약 20여 개 이상의 특수 센서와 함께 여러 GPS장치들이 필요하다고 하는데요. 이외에도 차량용 반도체를 이용한 미래 기술로 ‘증강현실 디스플레이’가 있습니다. 실제 도로 상황에 가상 이미지를 겹쳐 보여줌으로써 주행 안내, 주변 위험 요소 감지 등 여러 가지 정보들을 보여줄 수 있게 되는데요. 증강현실 디스플레이에는 메모리반도체와 자이로스코프, 가속도 센서 등이 사용된다고 합니다.

현재에도 많은 상용화가 이루어진 차량용 반도체 산업! 앞으로 자율주행자동차와 전기 차 같은 미래형 자동차에는 얼마나 더 다양한 반도체가 사용될까요? 자동차에 전자장비부품을 포함한 반도체가 1,000여개가 넘게 들어간다면 더 이상 자동차가 아닌 달리는 전자기기라고 불러야 하지 않을까요? 이제 전자제품으로 변하고 있는 자동차와 함께 차량용 반도체의 끝없는 발전을 기대해 봅니다