SW/HW분리 - 2) 미들웨어
모듈화, HW와 비종속성/호환, 확장성
차량영역에서 비즈니스모델 영역에 대해 알아보고 있습니다. 지난번에서 SDV로 가는 데 있어 중추적인 역할을 하는 OS (Operating System, 운영체제)였는데, 이번 글은 OS 영역 위에 위치한 미들웨어 (Middleware)입니다. SDV 영역에서 비중 크죠. 특히 SW영역 담당하시는 분들은 관심 분야라고 생각합니다.
출처 : 삼정(KPMG) 경제연구원
먼저 자동차 '미들웨어'가 무엇인지 알아보겠습니다. 지난 글에서 SW와 HW를 분리하는 영역이라고 정의하였습니다. 차량의 다양한 소프트웨어와 하드웨어 간의 상호작용(통신 및 데이터 관리)을 원활하게 하기 위한 소프트웨어 영역이라고 좀 더 풀어낼 수 있습니다. 즉 차량 내 다양한 전자 제어 장치(ECU), 센서, 액추에이터 등의 통신을 담당하며, 데이터 처리를 최적화하며, 애플리케이션과 하드웨어 간의 상호 운용성을 보장합니다. 차량 미들웨어는 차량의 기능(인포테인먼트, 차량제어 시스템, ADAS 및 커넥티비티 등)을 보다 효율적이고 안전하게 통합할 수 있도록 돕도록 합니다. 결론적으로 미들웨어는 차량 내 다양한 소프트웨어 구성 요소가 효율적이고 효과적으로 함께 작동할 수 있도록 하는 다리 역할을 하여 자동차 시스템의 전반적인 성능, 안전 및 사용자 경험을 고도화합니다.
미들웨어 계층은 '모듈화/재사용성' 측면으로 신규 차량 시스템을 개발하는 데 소요되는 기간, 복잡성 및 비용을 획기적으로 줄여 보다 표준화( 사용자 인터페이스 구성 요소, 애플리케이션 라이브러리 및 애플리케이션 프로그래밍 인터페이스)되고 유지 관리가 가능하며 고품질의 하드웨어 및 소프트웨어 시스템을 만들 수 있는 준비가 됩니다. 개발자 입장에서는 표준화 및 시스템 테스트에 어려움을 겪는 대신, 새로운 기능 개발과 같은 더 높은 가치의 작업에 집중할 수 있게 됩니다.
이런 흐름으로 SW Architecting 역량이 있는 개발자의 value가 높아지는 건 자명합니다. 물론 기본적인 SW개발은 가능함은 전제조건 이겠습니다. 아래는 저희 회사 미들웨어 영역 채용 공고인데, '개발 및 아키텍팅' 능력을 요구합니다. 참고로 공유드려봅니다.
ㆍ3D Graphics 분야 개발
- OpenGL, OpenGL ES, Vulkan등을 이용한 3D Graphics 개발
- 3D Graphics software 개발 경험, architecture/design
- GPU and CPU Architecture
ㆍBroadcasting & Media 개발
- 지상파/위성 디지털 라디오 기술 개발(DAB, HD Radio, SiriusXM 등)
- 지상파 DMB, 일본 DTV 등의 Mobility 방송 기술 개발
- Internet Radio, ATSC3.0 등의 방송/통신 융합 서비스 개발
- 뮤직 스트리밍, OTT 서비스 및 콘텐츠 보호 기술 개발
- Android, Linux, webOS 플랫폼 기반 방송/미디어 미들웨어 및 애플리케이션 개발
- 차세대 방송/멀티미디어 기술 리서치 및 선행 개발
ㆍNavigation & Location 개발 전문성
- GNSS/DR 위치 데이터 활용 정밀 측위 솔루션 개발
- 측위 솔루션 공용 설계/개발 및 최적화
ㆍAdaptive AUTOSAR 플랫폼 분야 개발
- Adaptive AUTOSAR FC 개발
- Adaptive AUTOSAR Middleware S/W 개발
- Linux 시스템 기반 개발
- Modern C++ 활용
** 우대사항
ㆍC/C++, Java 언어 개발 경험
ㆍ3D Automotive application, AVN, Cluster, ADAS 개발 경험
ㆍLinux / Android 기반 자동차 제품의 Broadcasting 또는 Media 관련 경험
ㆍLinux / Android / QNX 환경 C/C++ 개발 경험
ㆍOFDM 신호 처리 전공
ㆍembedded system 프로젝트 경험
ㆍ비디오/오디오 코덱 및 스트리밍 기술 활용 경험
ㆍGstreamer 활용 및 Plug-in 개발 경험
ㆍModern C++, STL 활용 능력 중급 이상
ㆍConcurrent Programming 능력 중급 이상
ㆍNetwork 분야에 대한 높은 이해
ㆍDesign Pattern 및 Architectural Pattern 활용 능력
다음은 미들웨어 주요 역할 및 기술 상세입니다. 기술경쟁력을 좌우하는 요소이며, 중장기적으로 기술리더십을 발휘 영역이 되겠습니다. 이종의 도메인 간의 데이터 처리 및 통신, 특정 SoC에 대한 종속이 없는 것이 소구점이 되겠습니다.
1] 역할
1. 하드웨어 추상화: 하드웨어와 소프트웨어 간의 종속성을 줄여 다양한 하드웨어에서 동일한 소프트웨어가 작동할 수 있도록 지원
2. 통신 관리: 차량 내 네트워크(예: CAN, LIN, FlexRay, Ethernet 등)를 통해 다양한 시스템 간의 데이터를 교환.
3. 안전성 및 실시간 처리: 자동차는 실시간으로 중요한 데이터를 처리해야 하므로, 미들웨어는 시간 민감성 및 안정성을 보장.
4. 소프트웨어 업데이트 지원: 원격 소프트웨어 업데이트(OTA) 기능을 통해 차량 내 소프트웨어를 유지보수.
5. 보안성: 차량 내 네트워크와 시스템을 해킹 등 외부 위협으로부터 보호.
2] 주요 기술
1. AUTOSAR (AUTomotive Open System ARchitecture): 차량 미들웨어의 표준 중 하나로, 다양한 ECU 간의 상호 호환성을 보장하기 위한 오픈 시스템 아키텍처. AUTOSAR는 클래식 플랫폼과 어댑티브 플랫폼으로 나뉘며, 클래식은 실시간 제어에 중점을 두고, 어댑티브는 자율주행과 같은 복잡한 기능을 처리.
2. Hypervisor 기술: 차량 내 다양한 운영체제를 하나의 ECU에서 실행할 수 있게 해주는 기술. 이를 통해 차량 내 여러 애플리케이션을 격리하고 보안성을 높임.
3. 리눅스 및 RTOS (Real-Time Operating Systems): 차량용 시스템에서 사용되는 운영체제. 리눅스는 자율주행, 인포테인먼트 시스템에 주로 사용되며, RTOS는 실시간 처리가 필요한 안전-critical 시스템에 사용.
4. DDS (Data Distribution Service): 자율주행 차량의 센서 데이터를 실시간으로 처리하고 통합하는 분산 미들웨어. 데이터 지향 통신을 통해 높은 실시간성과 확장성을 보장.
5. Ethernet AVB (Audio Video Bridging): 차량 내 엔터테인먼트 시스템과 통신 시스템에서 고속 데이터 전송을 지원하는 기술. 실시간 미디어 스트리밍 및 데이터 동기화가 가능.
지난 9월에 현대차 CEO 인베스터 데이에서 SDV 지향점도 언급되었는데 공유드려봅니다. 미들웨어 중요성에 다시 한번 리마인드가 됩니다.
SDV의 목적 및 목표
- 100% 컨트롤러 OTA로 더 나은 사용자 경험 제공
- 시동 스위치 제거로 장기 절전 모드 최적화 및 중앙 집중식 전원 상태 관리, 사용자 경험 향상
- 차량 내외부 및 클라우드 간 100% 보안 데이터 통신으로 더 나은 보안 제공
- 최소한의 결함 전파 아키텍처 (E&E 네트워크 및 SDV OS)로 더 안전하고 견고한 시스템 제공
- SDV API로만 접근 가능한 100% 컨트롤러 로직으로 더 빠르고 안전한 개발 환경 제공 및 지속적인 개선
- 최적화된 최소한의 컨트롤러 하드웨어 및 배선으로 비용 및 공급망 최적화 - 더 적은 비용으로 더 나은 차량 개발
그다음으로 OEM/Tier 1/Tier 2 동향입니다. 일반적으로 OEM에서 주도하지만, SW기술력을 가지고 있는 Tier 1 및 Tier 2 외의 협업도 진행 중입니다.
1) OEM
OEM은 완성차 제조사로, 차량의 설계, 개발 및 생산을 총괄하는 주체입니다. OEM은 주로 미들웨어 개발을 외부 공급업체에 위탁하지만, 자율주행 및 커넥티드카 기술이 발전함에 따라 미들웨어에 대한 관심과 직접적인 투자가 증가하고 있습니다.
- Tesla: 미들웨어 및 전체 소프트웨어 스택을 직접 개발하는 대표적인 예. Tesla는 OTA(Over-the-Air) 업데이트를 통해 자율주행, 인포테인먼트 시스템을 지속적으로 개선.
- Volkswagen: VW의 CARIAD 부서가 소프트웨어 중심의 차량 플랫폼을 개발 중이며, 자체 미들웨어 플랫폼을 구축하여 커넥티드카 및 자율주행 기술을 위한 기반을 마련.
- Toyota: 파트너들과 협력하여 자율주행과 전기차 관련 소프트웨어 플랫폼을 개발 중. 미들웨어의 역할에 주목하며, 새로운 차량 시스템에 통합 중.
- BMW, Mercedes-Benz: 자체 소프트웨어 팀을 구성하여 인포테인먼트, 자율주행 등의 핵심 시스템에 필요한 미들웨어를 직접 개발하거나 관리.
OEM은 소프트웨어와 하드웨어 간의 통합을 강화하고, OTA 업데이트를 통해 차량의 소프트웨어를 계속적으로 업그레이드할 수 있는 미들웨어 솔루션을 중요시하고 있습니다.
2) Tier 1
Tier 1 업체는 OEM에 직접 부품이나 시스템을 공급하는 주요 협력업체로, 차량의 전자 제어 장치(ECU)나 차량용 소프트웨어 플랫폼을 개발하고 제공하는 역할을 담당합니다. 미들웨어는 이러한 시스템 간의 통합을 원활하게 하기 위한 핵심 기술로, Tier 1 업체들은 다양한 기술을 통해 미들웨어 솔루션을 제공하고 있습니다.
- Bosch: 자율주행과 관련된 미들웨어 솔루션을 개발 중. Bosch는 차량용 제어 시스템과 소프트웨어를 통합하기 위한 미들웨어 플랫폼을 구축 중이며, 여러 OEM과 협력 중.
- Continental: 차량용 인포테인먼트 시스템 및 자율주행 솔루션에 필요한 미들웨어를 개발. 커넥티드카와 관련된 통합 솔루션을 제공하고 있으며, 다양한 ECU와의 통합을 지원.
- ZF: 자율주행 시스템을 위한 미들웨어와 차량용 운영체제 개발에 집중. ZF는 센서 퓨전, 자율주행 제어 시스템을 위한 고성능 미들웨어 플랫폼을 제공.
- Magna: 전자 시스템과 자율주행 기술을 위한 미들웨어를 제공하며, 전기차 관련 시스템에서도 통합 소프트웨어 솔루션을 공급.
- Aptiv: 전기/전자 아키텍처 솔루션을 제공하며, 미들웨어와 관련된 통신 및 데이터 처리 솔루션을 공급. Aptiv는 자율주행 및 차량용 클라우드 연결에 필요한 미들웨어 기술을 지원.
Tier 1 업체는 OEM의 요구에 맞춰 커스터마이징 된 미들웨어 솔루션을 제공하며, 자율주행 및 전기차의 복잡한 시스템 요구 사항을 충족시키기 위해 강력한 소프트웨어 개발 역량을 확보 중입니다.
3) Tier 2 (ICT 및 SoC vendor)
Tier 2 공급업체는 주로 Tier 1 업체에 소프트웨어나 하드웨어 부품을 제공하는 역할을 맡습니다. 미들웨어의 일부 컴포넌트나 핵심 소프트웨어 모듈을 제공하는 경우가 많습니다.
- NVIDIA: 자율주행과 AI 연산에 필요한 하드웨어와 소프트웨어 플랫폼을 제공. NVIDIA의 DRIVE 플랫폼은 자율주행 미들웨어와 관련된 중요한 기술 중 하나로, 여러 OEM과 Tier 1 업체가 이를 채택.
- Renesas: 차량용 마이크로컨트롤러(MCU)와 같은 반도체 부품을 공급하며, 미들웨어 솔루션도 함께 제공. 특히, 차량용 실시간 운영 체제(RTOS)와 통신 모듈을 공급
- Vector: 자동차 개발을 위한 소프트웨어 도구와 미들웨어 솔루션을 제공. AUTOSAR 및 다양한 차량용 네트워크 프로토콜을 지원하는 미들웨어 솔루션을 공급
이렇게 Tier 2 업체는 하드웨어와 소프트웨어가 통합되는 중요한 기술들을 제공하며, 특히 SDV 위한 기술 발전(커넥티드, 자율주행)에 중요한 역할을 수행하고 있습니다.
SDV 시대 도래로 인해 OEM, Tier 1, Tier 2 모두 미들웨어 개발에 대한 관심이 집중되고 있습니다. 미들웨어는 차량 기능의 핵심 축으로 자리 잡고 있으며, 안전성, 확장성, 보안성 등을 강화하는 데 중요한 역할을 할 것으로 예상됩니다.
OEM은 자체 소프트웨어 역량을 강화하고 있으며, Tier 1 및 Tier 2 공급업체와의 협력을 통해 SDV기반. 자율주행과 전기차의 고도화된 시스템 요구를 충족시킬 수 있는 미들웨어를 계속해서 고도화를 할 것이라고 봅니다.
차주에는 Tier 2(윈드리버, ETAS 등) 주도하는 Engineering 영역에 대해 살펴보고자 합니다.
- 디지털 트윈(가상 개발/검증 체계)이 요즘 핫 트렌드로 부상하고 있는 상황이죠.
