▲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.

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.

※ 위 글은 MagazineSK의 콘텐츠를 바탕으로 재구성하였습니다

불과 5년 전만 하더라도 스마트카와 커넥티드카라는 기술은 모두 생각만 할 뿐 언제 개발될지 모르는 기술이었습니다. 하지만 최근 이와 관련 기술들의 개발 소식이 계속 들려오고 심지어 국제 행사를 통해 시험 운행해볼 기회를 가질 수도 있죠. 그리고 이런 기술 발전의 중심에는 반도체가 있습니다. 이렇게 반도체 업계가 자동차 시장에 뜨거운 관심을 보이는 이유가 무엇일지 그리고 반도체와 융합한 자동차 시장은 어떻게 변화할 지 지금 확인해보시죠.

반도체 기업들이 자동차 시장에 관심을 가지는 이유

지난 3월 인텔이 ‘모빌아이’라는 이스라엘의 스타트업을 인수했습니다. 인수가는 무려 153억 달러, 우리 돈으로 약 17조 원에 달하는 거액입니다. 이스라엘에서 가장 큰 스타트업 인수가로 기록될 정도의 ‘빅 딜(Big Deal)’입니다. 인텔이 이렇게 거액을 쏟아 부은 이유는 뭘까요? 자동차 때문입니다. 모빌아이는 카메라로 차량 주변의 사물을 인식하는 기술을 갖고 있습니다. 바로 자율 주행 자동차의 핵심 기술이죠.

인텔은 이 모빌아이의 기술을 통해 자율 주행 자동차의 기본 플랫폼을 만들고 싶어했습니다. 그래서 인텔은 인수를 앞두고 모빌아이의 주가가 한창 올라있던 상황이었는데도 불구하고 30%가 넘는 가치를 함께 더해 인수할 만큼 이 회사를 원했습니다. 모빌아이의 이 기술이 향후 인텔의 방향성과 관련이 있다고 해석하는 것도 무리는 아닙니다.

인텔의 모빌아이 인수는 반도체 업계의 새로운 방향성을 대변합니다. 폭발적으로 성장하던 PC와 스마트폰이 이제 성숙 단계로 접어들고 있다는 지표가 곳곳에서 나오고 있습니다. 여전히 컴퓨터는 많이 팔리고 있지만 반도체 업계로서는 성장을 이어갈 동력이 필요한 것이죠.

이 보다 앞선 사례로 그래픽 프로세서를 만드는 엔비디아의 주식은 지난 1년 새 2배 가까이 올랐는데요. 게임이나 머신러닝 같은 부분도 엔비디아의 주가를 자극했겠지만 요즘 엔비디아를 돋보이게 하는 기술 중 하나가 바로 자율주행 자동차입니다. 테슬라와 아우디는 이미 엔비디아의 칩을 이용한 자율 주행차를 만들어서 판매하고 있는데요. 이 차량들이 앞서가는 이미지를 만드는 데에 직접적인 역할을 하는 부분이 바로 반도체인 셈이지요.

다른 자동차 기업들도 마찬가지입니다. BMW는 늘 IT 전시회에 다양한 컴퓨팅 기반 기술들을 쏟아내는 단골이 됐고, 벤츠 역시 자율 주행과 공유 서비스 형태의 자동차를 개발하는 등 자동차 업계는 이전과 묘하게 다른 가치들을 쫓고 있습니다. 바로 IT와 통신이지요. 그리고 그 뒤를 뒷받침하는 기술이 바로 반도체입니다. 이렇게 고성능, 대용량 반도체가 자동차의 가치를 결정하는 시대 열리면서 자동차 시장은 반도체로 뜨거워졌습니다.

자동차와 반도체의 수줍은 만남

5년 전, 한 반도체 업체의 임원과 자동차 산업에 대해서 이야기를 나눌 기회가 있었습니다. ‘스마트카’니 ‘커넥티드카’니 하는 이야기가 막 나오기 시작한 시기인데요. 이 기술에 대해 반도체 시장은 얼마나 대비가 되어 있느냐에 대한 이야기가 오갔습니다.

이 시기만 해도 자동차와 IT의 실질적인 결합이라고 하면 조금 더 나은 내비게이션 시스템, 인터넷에 연결해 원격으로 시동 버튼을 눌러주는 것 정도에 그쳤기 때문에 스마트카와 커넥티드카는 미래에 개발되긴 하겠지만 그게 언제인지 확신할 수 없었던 시장이 바로 자동차 IT 분야였던 것이죠. 그런데 불과 5년만에 이런 스마트카와 커텍티드카의 소식이 들려오기 시작했습니다.

과거에는 반도체와 자동차가 적극적으로 손을 잡는 데에는 두 가지 문제가 있었습니다. 첫 번째는 자동차가 반도체 시장에서는 큰 시장이 아니라는 것입니다. 그리고 두 번째는 자동차 기업들이 자동차 관련 기술 발전에 그리 적극적이지 않았다는 점이었습니다. 돌아보면 소비자들은 원하지만 업계는 마음의 준비가 되지 않았다는 이야기입니다.

PC와 비교해 보면, 위축되고 있다는 말이 나오지만 PC 시장은 여전히 큰 시장입니다. 시장 조사기관인 가트너가 발표한 지난 2016년 세계 PC 판매량은 약 2억 7천만 대에 달합니다. 그에 비해 자동차 시장은 아직 작습니다. 자동차 시장 조사 기관인 ‘자토 다이내믹스(JATO Dynamics)’는 2016년 세계 자동차 판매량을 8천 400만 대로 집계했습니다.

물론 자동차 시장 역시 적은 숫자는 아닙니다. 하지만 그 안에는 택시나 버스를 비롯해 영업용 차량이 상당수를 차지하고 있습니다. 진정한 ‘내 차’의 숫자는 훨씬 적습니다. 언뜻 생각해봐도 컴퓨터는 1인당 두 대씩 갖고 있는 경우도 많지만 자동차는 가구 당 한 대 정도인 경우가 많죠. 그나마도 반도체가 마음껏 제 역할을 할 수 있는 고급 차량의 비중은 매우 낮습니다.

또한 위에서 언급했듯이, 자동차 업계가 기술을 받아들일 마음의 준비가 되지 않은 것도 컸습니다. 2010년을 넘어서면서 우리는 스마트폰이 개발되면서 휴대전화 시장이 송두리째 뒤흔들리는 장면을 눈앞에서 목격했습니다. 그리고 기존 가전에 이런 스마트폰을 융합한 제품들이 그 뒤를 따랐다가 쓴 잔을 들었던 상황이 동시에 스쳐 지나갑니다. 섣불리 뭔가를 도입하기가 어려웠던 것이지요.

다소 오랜 시간이 걸리는 자동차 개발 기간도 무시할 수 없습니다. 자동차 한 대가 기획에서 설계, 생산까지 들어가는 시간이 24개월 정도로 짧아지긴 했지만 3개월 만에 신제품이 시장에 나오는 스마트폰과 비교할 수는 없는 일입니다. 여기에 추가적으로 자동차에서는 절대적인 안정성이 필요하고 안전에도 복잡한 검증이 필요해 신제품 출시 시기가 더디기 때문에 지난 기술의 프로세서와 운영체제가 적용될 수밖에 없는 어려움이 있습니다.

하지만 자동차 시장의 경쟁은 더 치열해지고 있습니다. 지금으로서는 더 좋은 엔진, 더 탄탄한 차체 등이 차량을 구분 짓는 기술을 통한 경쟁이지만 앞으로는 다양한 부분에서 더 치열해질 것 같습니다. 전기차의 대중화와 같이 성능적인 부분 뿐만 아니라 우버(Uber)나 스마트폰으로 근처의 차량을 빌려 타는 집카(Zipcar)처럼 차량에 대한 소유 개념을 흔들어버리는 서비스들까지 쏟아지고 있으니까요.

이처럼, 자동차 업계로서는 변하는 세상에 빠르게 적응하면서 꾸준한 혁신을 만들어내야 하는 이중고를 겪고 있습니다. 이런 이유로 자동차 시장과 반도체 업계의 ‘수줍은 만남’은 이제 ‘격렬한 포옹’을 넘어 ‘한 식구’까지 내다 보며 변화 및 혁신에 대한 적극적인 노력을 이어가는 시대가 됐습니다.

자동차 제1의 가치와 반도체의 융합

그리고 그 노력들은 성큼 눈 앞에 다가왔습니다. 올해 CES는 그야말로 자동차 기술의 축제였습니다. 자율 주행 자동차를 비롯해, ADAS(운전자보조시스템), 그리고 인터넷으로 스마트폰과 집을 연결하는 커넥티드카(Connected Car)까지 온갖 자동차와 관련된 기술들이 눈을 즐겁게 했습니다. 특히 최근 몇 년 동안 연구됐던 자율 주행 자동차는 관람객들에게도 직접 타볼 수 있는 기회가 제공될 정도였습니다.

이 모든 기술은 반도체에서 시작되며, 자동차에는 상당히 많은 반도체가 들어갑니다. 즉, 자동차 내에는 많은 센서가 달려 있고, 이 센서들을 제어하는 마이크로 콘트롤러 형태의 프로세서가 각각 붙습니다. 주차 보조 센서나 비, 밝기 센서를 비롯해 엔진과 변속기 등의 부품까지 섬세한 센서들이 연결되고 있죠. 여기에 최근 기능이 부쩍 좋아지는 내비게이션 시스템과 LCD로 빠르게 대체되는 계기판까지 컴퓨터 역할을 돕는 프로세서도 들어갑니다.

이는 PC에서의 경험처럼 빠른 프로세서가 곧 좋은 경험으로 이어진다는 논리로 연결됩니다. 특히 기기가 스스로 정보를 학습하면서 고도화되는 머신러닝 기술과 접목되면서 차량 전용 컴퓨터의 기술 개발도 빠르게 확대되고 있습니다.

엔비디아와 인텔. 퀄컴 등의 반도체 기업들이 자동차 업계에서 주목 받는 이유도 자율 주행 자동차나 커넥티드카처럼 고도화된 경험을 만들어내는 데에는 프로세서와 통신 기술이 필요하기 때문입니다. 그리고 반도체 업계 역시 단순히 프로세서 칩만 생산하는 것에서 벗어나 메모리와 저장장치, 차량용 확장 포트 등의 하드웨어를 갖추고 이를 작동하는 운영체제와 시스템 가상화, 보안 그리고 서비스를 개발할 수 있는 프레임워크(Framework)까지 품고 있는 하나의 플랫폼으로 제공하기 시작했습니다.

최근의 기술 개발이 흥미로운 이유는 자동차가 확실한 컴퓨팅의 역할을 찾아가고 있다는 부분에 있습니다. 이를 설명하기 위해 스마트TV 이야기를 예를 들 수 있는데요. 스마트TV가 개발 후 시장 진출에 부진했던 이유는 바로 TV가 단순히 스마트폰과 PC의 역할을 흉내 내는 것에 집중했기 때문입니다. 하지만 TV와 PC의 갈 길은 달랐고, 엎친 데 덮친 격으로 표준화 경쟁에서 뒤떨어진 성능으로 결국 ‘스마트TV는 의미 없이 비싸기만 하다’는 인식을 남겼습니다.

그러나 자동차 업계는 스마트TV 보다 늦게 발을 들이긴 했지만 안전이라는 자동차 제1의 가치를 시작으로 이 기술이 차량에 왜, 어떻게 필요한지에 대한 고민을 오랫동안 이어 왔습니다. 그 결과는 내비게이션 시스템의 확대뿐 아니라 고성능 프로세서, 표준화, 플랫폼화 등 단순히 PC에서 하던 일들의 이전이 아니라 차량에서 필요한 서비스로 이어지고 있습니다. 차량과 IT 기술의 융합이 늦은 것은 분명한 사실이지만 방향이 뚜렷하고, 반도체와 플랫폼 업계가 기대하고 있던 만큼 그 발걸음은 아주 빠르고 확실하게 움직이고 있습니다.

자동차 시장의 새로운 방향, 반도체

이제 자동차 회사들은 그저 원하는 기술을 상상하고, 각 플랫폼을 선택한 뒤에 서비스 개발에만 집중하면 됩니다. 과거 자동차 회사들이 새 반도체 기술에 대해 망설였던 이유 중 하나가 개별 반도체에 대한 검증과 이를 이용한 시스템을 만들고 윈도우나 리눅스를 직접 프로세싱 해야 했기 때문입니다. 하지만 이번 CES2017을 통해 선보인 엔비디아의 ‘드라이브PX2’나 인텔의 ‘고(Go)’같은 플랫폼은 검증부터 적용까지 훨씬 간편해집니다. 이는 곧 비용으로 이어지고, 다시 대중화로 연결됩니다. 시장이 넓어진다는 이야기죠.

반도체 업계로서도 자동차는 이제 무시할 수 없는 존재가 됐습니다. 반대로 자동차 업계도 반도체에 대한 기대가 예전과 전혀 다릅니다. 차량 내 소프트웨어는 소비자들에게 새로운 개념의 자동차를 제공하기 위한 효과적인 수단으로 꼽히고 있는데요. 그 중심에는 결국 막강한 반도체가 필요하게 마련입니다.

앞으로 자동차가 지금과 또 다른 형태로 진화할 것이라는 것은 의심할 여지가 없을 겁니다. 전기차는 성능에 대한 기준을 바꾸고, 반도체와 소프트웨어는 운전을 비롯해 자동차 안에서의 경험을 다시 쓰게 될 것이라는 것을 모두가 피부로 느끼고 있습니다. 컴퓨터와 스마트폰이 그 필요성과 역할을 확실히 하면서 각 산업과 반도체 기술이 순식간에 성장한 것처럼 자동차 역시 새로운 기술 발전, 그리고 우리 삶에 새로운 경험들을 가져오지 않을까요? 아마 그걸 모두가 공감하기 때문에 자동차와 IT 기술 결합이 숨가쁘게 이뤄지고 있을 겁니다.

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.

▲ 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.