International Standards Ensure Positive Change 2018 INSIGHT INTO TECHNOLOGY AND STANDARDS 2018 자율주행차 10 대표준화전략트렌드
2018 년자율주행차작성위원 / 발표 투고자료참고저자 유시복센터장자동차부품연구원 sbyu@katech.re.kr 노형주센터장자동차부품연구원 hjnoh@katech.re.kr 이혁기팀장자동차부품연구원 hlee@katech.re.kr 박지훈팀장자동차부품연구원 parkjh@katech.re.kr 윤현정전문위원한국전자통신연구원 hjyun@etri.re.kr 박미룡실장한국전자통신연구원 mrpark@etri.re.kr 권혁찬팀장한국전자통신연구원 hckwon@etri.re.kr 박승권교수한양대학교 sp2996@hanyang.ac.kr 정구민교수국민대학교 gm1004@kookmin.ac.kr 이경호교수前표준코디네이터 kayh222@gmail.com 김기정센터장전자정보통신산업진흥회 kjkim@gokea.org 고병각실장 DNV.GL Byeong.gak@dnvgl.com 허제호팀장한국산업기술시험원 jhheo@ktl.re.kr 문영준소장한국교통연구원 yjmoon@koti.re.kr 김수지실장한국지능형교통체계협회 susie@itskorea.kr 박유겸팀장한국지능협교통체계협회 ykpark@itskorea.kr 심상규소장펜타시큐러티시스템 sgsim@pentasecurity.com 전자신문사주최 ISO 26262 차량반도체세미나, 2017.7
총론및담당분야소개 자율주행차분야 10대트렌드 01. 자율주행을위한센서기술표준... 8 02. 자율주행제어기술시스템표준...13 03. 차량내부, 내외부, V2X 통신기술표준... 17 04. 협력주행 (C-ITS) 기술표준... 22 05. 동적지도및인포테인먼트기술표준...27 06. 기능안전기술표준... 33 07. 사이버보안기술표준... 36 08. 소프트웨어플랫폼기술표준... 42 09. 성능요구및시험절차표준현황... 46 10. 표준과기술규정연계평가인증현황...50
총론 비전센서, 레이다, 카메라, LIDAR 등을기반으로주변을인지하고, 판단 제어하는반도체부품, 소프트웨어, 정보통신및시스템등을종합하여, 전통적인기계중심의기술에전기전자, 정보통신, 서비스등의기술을융합하여, 교통사고를획기적으로줄이고, 탑승자의만족을극대화하고, 정보통신기술을접목한다양한인포테인먼트를연계하여달리는소프트웨어제품으로서, 자율주행자동차산업의본질도변화하고있다. 생태계및시장 CES 2018에서보여준글로벌자동차산업트렌드는모빌리티플랫폼, 인포테인먼트, 스마트시티에서자율주행자동차가중심이되고있으며, 안전과교통효율향상을위한솔루션등을확보하여주요선두기업은 2020년상용화추진에목표를갖고있다. 2030년에 10대중에 4대가자율주행자동차의판매가예상되며, 시장규모도 1조 5천억달러로확대될것으로전망하고있고, 신성장동력산업으로서글로벌시장선점을위하여미국, 유럽, 일본, 중국등국가별로로드맵을수립하여추진하고있으며, 기술발전과시장확장측면에서 2030년에는 3단계수준까지 60% 를점유하고 4-5단계도아래와같이시장에서본격적으로보급될것으로예상한다. 실용화 1-2 단계에서첨단운전자지원시스템 (ADAS) 제품으로서 1992년에세계최초로 LIDAR 기반의 ACC를출시한이후, 대부분의글로벌 OEM이양산하며, 국내는 2008년에양산하였으며, ACC는중형차, LKAS는중대형차까지다양한기능을조합하여양산보급확산단계에있다. 4 2018 10 대표준화전략트랜드
최금호 E-mail : gumho.choe@gmail.com 미국캔사스위치타주립대공학박사前 ) 산업통상자원부국가기술표준원과장前 ) 미국상무부국립기술표준원 (NIST) 주재관前 ) 한양대학교기술경영전문대학원특임교수前 ) 한국기계전기전자시험연구원 (KTC) 부원장現 ) 아시아 태평양인정기구 (APLAC) 기술위원회소프트웨어작업반컨비너 3-4-5 단계는선진업체일부에서출시하고시장선점경쟁을벌이고있으나, 기술저변이확대되는데는상당한시일이소요될것으로전망되고있으며, 2020년경실용화를공표하고있으나, 법제도적문제와주변상황인지센서의기술적한계, 제어기술, 디지털인프라등다양한기술적인문제로인하여상용화시기에대한논란이계속되고있다. 이러한사유로정부의실증사업형태에대부분의존하고있고, 민간의경우구글등 IT 업계가자동차산업의지배구조패러다임에도전하며개발을시도하고있으며, 업계는본격적인상용화시기가 2030년이후일것으로전망하고있다. 시험운행에서 2015 년테슬러의차량인식오류충돌사고, 2018 년 3 월우버의 보행자인식오류사고, 2018 년 3 월테슬러의자율주행모드사고등으로자율주 행시험운행의한계와규제가능성이공존하고있음 자율주행차 5
연구기관조사에의하면 2017년초에주요자동차기업의자율주행자동차부문경쟁력을선두, 경쟁, 도전그룹구분에서, BMW 등이선두그룹, 현대자동차등은경쟁그룹으로아래와같이평가하고있으며, 현대자동차는 2018년도 2월, 평창동계올림픽전에시험운행에서자율주행 4단계수준을보여주고있으며, 제조사는치열한선두경쟁을벌이고있다. 전략트렌드 자율주행자동차기술혁신의근간이되는표준화활동에서 10 대전략트렌드의발 굴에서부터직접원고작성, 최신정보제공, 자문등으로협력하여주신최고의 전문가분께감사드리며경의를표합니다. 6 2018 10 대표준화전략트랜드
자율주행차기술표준연계도 자율주행자동차기술을분류하면, 센싱, 경고와회피제어, 제어시스템기술, 차량내부, 내외부, 차량간또는장비등과통신기술, 협력주행, 동적지도, 인포테인먼트운행정보기술, 기능안전, 사이버보안및시험평가기술, 클라우드연계, SW 플랫폼및 SW 시험평가기술등으로아래그림과같이크게분류하였으며, 기술이융합되고, 관점과표준, 특허분류체계등에따라서다양한기술연계그림을설계하여제시할수있다. 자율주행을위한센서기술표준 : 차량용인지센서기술은자율주행기술의보급및상용화수준이증가되면서급속히개발이가속화하고있는분야로서차량주행및주변상황을인지할수있는레이더, 라이다및카메라등인지센서개발및평가기술표준이필요한시점. 자율주행제어기술시스템표준 : 자율주행제어기술시스템표준은 LKAS 등 ADAS 제품군에기반하고있으며, 직선구간자율주행 (PADS) 등의레벨2 시스템들과, 군집주행, 자율주행셔틀 (LSAD) 등응용시스템으로범위가확대되고차량용인공지능 (AI) 기술개발이본격화. 차량내부, 내외부, V2X 통신기술표준 : 자율주행자동차의 V2X 통신기술은현재 WAVE 기반 V2X 기술을데이터전송속도, 이동통신망을이용한 LTE 기반 V2X, 자율주행지원을위한 5G기반 ev2x 기술이개발되고있으며 WAVE/ LTE 하이브리드통신시스템에관한기술개발과표준화및사이버보안의중요성이강조. 협력주행 (C-ITS) 기술표준 : C-ITS(Cooperative ITS ) 는주행중에차량이인접차량, 도로인프라, 주변장치등과통신을통하여실시간으로정보공유, 위치서비스제공등으로사각지대에서인지한계를극복하여안전하게자율주행하는기술. 동적지도및인포테인먼트기술표준 : 자율주행 3-4-5단계위한차선위치판별이가능한정밀도로지도 (50cm 이하급 ) 에, 도로형상, 도로표지시설, 차량, 보 자율주행차 7
내부통신내외부통신 V2X 통신협력주행 (C-ITS) 동적맵 (LDM) HMI.HVI 자율주행제어기술시스템 자율주행차 센싱기술 자율주행제어기술 기능안전기능안전시험평가사이버보안시험평가클라우드연계 SW 플랫폼 SW 시험평가 행자등모든물체의정보를합성한동적지도를실시간으로생성, 가공, 제공하는기술서비스. 기능안전기술표준 : 시스템의위험과특성 ( 운전자운전여부, 통제권이양시간, 안전컨셉 ) 등을분석하고, 시스템별로주변상황인지센서, 판단부및액추에이터 ( 제동, 스티어링등 ) 연동시고려해야할고장대응. 사이버보안기술표준 : 기능안전과연계하여차량내부 cybersecurity engineering, Extended Vehicle 보안, 자율주행통신관련보안등으로대응필요. 소프트웨어플랫폼기술표준 : 안전관리, 심사, 검증의일환중에서전기전자제어시스템의오동작으로인한위험을분석하고위험을합리적인수준으로감소시키기위한설계및검증기술 8 2018 10 대표준화전략트랜드
자율주행차 Automated Vehicle System 성능요구및시험절차표준현황 : 기술개발단계에서부터평가방법개발, 선도기업의사내표준, 국가별로운영하고있는신차프로그램 (NCAP) 의기술규정, 또는국제표준에서요구하는성능요구조건및시험절차에따라추진. 표준과기술규정연계평가인증현황 : 미국은자율주행핵심기능의하나인자동비상제동시스템 (AEB) 보급촉진계획을수립하고, 2019년부터신차안전도평가제도 (US NCAP) 에적용, 유럽은이미 2013년부터유로 NCAP에 AEB 평가항목을도입했으며, 2017년도에개정 2판을발간하고 2018년도부터시행하는일정으로되어있고, 우리나라는 2016년 12월자동차안전도평가시험등에관한규정 ( 국토교통부고시제2016-1053호, 일부개정 ) 등제도를정비하였으며, 2017 년부터 KNCAP에보행자감지모드, 시가지모드, 고속모드등에대한자동비상제동장치평가에반영. 자율주행차 9
01 Automated Vehicle System 자율주행을위한센서기술표준 차량용인지센서기술은자율주행기술의보급및상용화수준이증가되면서급속히개발이가속화하고있는분야로서차량주행및주변상황을인지할수있는레이더, 라이다및카메라등인지센서개발및평가기술표준이필요한시점이다. 세계각국에서주요능동안전시스템에대한단계적의무장착비중을높이고있는시장환경에서그사용범위및유효성이매우우수하며, ADAS(Advanced Driver Assistance System) 확대로인하여주행레벨 1-2단계의자율주행기술을적용한차량을생산하여판매하고있으며, 3-4-5 단계에서필요한인프라및차량기술을연계하는시스템기술로서자율주행자동차에적용하는고기능의제품개발이이루어지고있다. 인프라기술로서주행및주변환경인식에필요한다양한객체정보 ( 인지센서데이터 ), 도로 ITS-ICT 인프라정보, 차량거동정보등을수집하여빅데이터를구성하는기술과클라우딩시스템을통해서주행및주변환경인식용딥러닝모델을학습하기위한기술등이필요하며, 차량기술은빅데이터와클라우딩시스템을통해서학습된딥러닝모델을이용하여차량최적화를통해모든주행환경및돌발상황에대처가능한안전성있는인식시스템의자율주행자동차상용화기술필요하다. 자율주행자동차의전방위주행지원및주변상황인식을위해사용되는대표적인인지센서는레이다, 라이다, 카메라, 초음파센서등의 4가지유형으로구분할수있다. ( 레이다 ) 사용주파수대역, 화각 (FOV), 최대감지거리에따라근거리및원거리용레이다로분류하며, - ( 근거리레이다 ) 24GHz 대역의주파수를사용하며, 최대화각 150도이내, 최대감지거리 70m 이내의성능을갖고있으며주적용분야는사각감지시스템 (BSD), 차선변경지원시스템 (LCDAS), 후방추돌사고대응시스템 (RPC) 분야 - ( 원거리레이다 ) 77GHz 대역의주파수를사용하며, 최대화각 20도이내, 최대 10 2018 10 대표준화전략트랜드
감지거리 200m 이내의성능을갖고있으며주적용분야는적응형순항제어시스템 (SCC or ACC), 자동긴급제동시스템 (AEB) 등의분야 - 레이다센서의경우최대감지거리는 200m 이내, 주야간및악천후기상조건등환경변화에매우강인한성능을확보함. 보행자및비금속체에대한검출성능은매우낮은편이며대상체에대한형상정보인식이불가능하여차선, 표지판, 신호등등의인식은불가능함 ( 라이다 ) LIDAR 센서의경우카메라계열센서의장점인형상정보인식과레이다계열센서의장점인거리값확보가모두가능한 3차원공간정보인식센서 ( 카메라 ) 운전자에게시야정보를직접제공하기위한카메라시스템과주행상황및주행장애물등을인식및검출할수있는인지시스템용카메라기술로분류 - (Viewing 카메라 ) 후방시계확보용후방카메라 (FOV 120도이내, 유효가시거리 6.1m 이상 ) 및전방 / 측방 / 후방의 4대카메라합성영상기반의어라운드뷰모니터링시스템 (FOV 190도이내, 유효가시거리차체표면으로부터 2m이내 ) - ( 인지시스템용카메라 ) 주행차선, 차량, 이륜차, 보행자, 표지판, 신호등등의인식및구분등의기능을수행하며차선이탈경보 (LDW), 차선유지지원 (LKA), 전방충돌경보 (FCW or VD), 사각감지 (BSD), 보행자검출 (PD), 속도표지판인식 (SAS), 신호등인식 (TLR) 등이대표적적용분야이며, 카메라계열인지센서의경우검출대상체에대한형상인식성능이매우우수한반면거리정확도확보에는한계가있고, 아울러역광및저조도조건, 악천후기상조건등환경변화에취약한단점을갖고있으며아래와같이비교할수있다. [ 그림 1] ADAS 센서비교 출처 : ADAS( 지능형운전자보조시스템 ) 의핵심부품 ( 센서 ) 개발전략 / 한국자동차산업연구소 자율주행차 11
[ 그림 2] 센서의한계 출처 : 언맨드솔류션, 2017 인지센서적용및기술표준개발사례 기술표준개발은비전센서에서카메라모듈하드웨어기술을확보하고, AI 기반인식알고리즘, 반도체기술개발, DB확보, 레이더는 77GHz 장거리레이더등일부양산기술확보, 중단거리 (24GHz) 및차세대 (79GHz 및듀얼밴드 ) 기술, RF반도체원천기술개발, LIDAR는양산기술과성능을확보, Solid State 방식개발, AI 가접목된운영도로에대한빅데이터및클라우드기술연계개발등이필요하다. 기술개발수준으로비전센서는보행자, 신호등, 도로표지판등인식대상및인식 율에서 99% 이상이며, AI 기반센서융합은경찰수신호, 고양이 / 포트홀등비정 형물체인식율에서 90% 이상의수준으로개발하고있다. 센서의성능기준및평가기술관련표준개발은센서의성능기준을명기하고, 이를평가하는것은 OEM들의고유업무에속하며, 따라서개발팀및수요처에따라상이한기준을적용하는추세로, 공통표준의개발필요성이높다. 중복설계, SW 안정성, 부품및설계의기능안전에대한기술기준을설정하고이를개발에적용하도록유도할필요가있으며, DAS 센서에대한 ISO 표준화작업을위한워크숍을개최표준화방향논의가시작되었다. 2017년 2월 ISO TC22 SC32에서는 DAS/AD Sensors 워크숍을개최하여독일, 일본, 스웨덴, 프랑스등각국가별로센서인터페이스, 센서와센서시스템의시험절차, SW 관리절차등에대한표준화추진장단점을비교하여표준화추진아이템선정에대한논의를시작하였으며, IEEE P2020 Automotive System Image Quality 에서는 ADAS 응용에대한 Image Quality 12 2018 10 대표준화전략트랜드
속성및측정을위한시험방법에관한표준화추진중에있다. 표지판 / 신호등인식및성능평가 (Sign/Traffic light detection), LIDAR 장착및교정절차등의시험절차표준화가필요하며, 개발목표, 센서종류별위치와기능및특성에대한설명이다음그림과같다. [ 그림 3] 해외경쟁사 Euro NCAP 대응가능한 ADAS 센서개발중 출처 : 자동차부품연구원, 2017 [ 그림 4] 출처 : TI, 2017 자율주행차 13
[ 그림 5] 출처 : Qualcomm, 2017 14 2018 10 대표준화전략트랜드
02 Automated Vehicle System 자율주행제어기술시스템표준 자율주행제어기술시스템표준은 ACC 와 LKAS 등 ADAS 제품군에기반하고있으며, 현재자동차선변경 (PALS), 자율주차 (PAPS), 직선구간자율주행 (PADS) 등의레벨 2 시스템들과, 군집주행, 자율주행셔틀 (LSAD) 등응용시스템으로표준화의범위가확대되고있다. CACC (Cooperative ACC) 에기반한자율협력주행응용시스템의표준화도점차진행중에있으며, 차량용인공지능 (AI) 기술개발이본격화되고있으며, 주변환경인식, 주행및음성인식을위한인공지능기술, 사용자모니터링과차량인공지능구현을위한슈퍼컴퓨터기술을대표적으로들수있다. 현재까지차량용 AI 관련표준화에대한국제적인움직임은나타나고있지않으나, 구글연합과 NVIDIA 연합등을중심으로우선단체표준부터진행될것으로전망되고있다. 자율주행제어시스템에대한국제표준은 ISO TC204 WG14가담당하고있으며, 자율주행레벨0로분류되는, 차량용능동안전경고시스템의표준화가시작된것은 ISO TC204가설립된 1992년으로거슬러올라가며, 레벨1 시스템인 ACC의첫번째 ISO 표준은 2002년출판되었다. 레벨2 시스템인 PALS와 PAPS는 2016년콩코드회의에서논의되기시작하였다. 본격적인 Cooperative 제어시스템인 CACC는 2013년미국의제안으로시작되었으며, 레벨 3 이상시스템이며, 자율협력주행 (Cooperative Automated Control Systems) 인 LSAD는 2017년파리회의에서영국의제안으로시작되었다. 군집주행은볼보가제안하였으나, 표준화작업시작은 2018년에이루어질전망이며, 미국의 SAE는자율주행분류및정의와기능에대한표준을개발하여활용되고있으며, 유럽은미국의분류기준을준용하면서, 관련표준을개발중으로아래그림은 WG 14에서카메라등의인지, 판단및제어시스템업무를나타내고있다. (ISO TC204 WG14 Vehicle/Roadway Warning and Controls) TC204 WG14 에 서는능동안전시스템과관련된자율주행시스템표준과함께기반표준으로는자율 자율주행차 15
[ 그림 6] 주행에필요한표준항목을정의한 ROVAS(ISO 제정 : 2017) 가있다. 2017년 4월파리회의에서는 Truck Platooning이 Volvo에의해제안된바있고, 10월회의에서는트럭군집주행이볼보측의준비부족으로 2018년으로연기된바있다. WG14는일본이의장국이며, 미국, 일본, 독일, 스웨덴, 영국, 캐나다, 프랑스, 중국, 체코등주요국가에서 Expert를파견하고있다. 또한 NISSAN, TOYOTA, HONDA, BMW, BENZ, RENAULT, VOLVO 등세계주요완성차와 BOSCH, HITACHI, VIS- TION 등부품업체, 자동차부품연구원, 교통연구원, ETRI, JARI, ASHIRA, PATH 등연구소가참여하고있다. 우리나라는 2015년항저우회의부터현대자동차가대표를파견하기시작하여현재꾸준한참여가이루어지고있으며자동차부품연구원과 ETRI가참석하여대응하고있음. 한국은자동차부품연구원이한국대표를수행하며, CSWS(Curve Speed Warning System) 및 EEBL에대한 Work Item Leader 역할을수행하며, 교통연구원이 CIWS에대한 Work Item Leader 역할을수행한바있다. WG14에서개발된표준은대부분양산중이며, 개발중인표준도일부양산제품들이다. 최근 EURO NCAP에는 WG14에서개발중인표준아이템인 EEBL( 전방급제동경고시스템 ) 과 ESF( 긴급조향회피시스템 ) 을차기로드맵에포함함으로써 WG14 표준들의중요성이점차높아지고있다. 각국의 NCAP에적용되었거나논의된 WG14 아이템들은 ACC, LDWS, LKAS, FVCMS, PDCMS, BDCMS 등매우다양하다. 16 2018 10 대표준화전략트랜드
SAE (DSRC) 통신분야이기는하지만, WG14의 Cooperative 시스템들과밀접한연관이있다. 여기서미국 SAE( 자동차공학회 ) 의 DSRC는우리나라에서 WAVE로명명되는 IEEE 802.11p를지칭한다. 주로 J2945 시리즈표준이직접연관, SAE J2945/1 V2V 안전통신용차량탑재시스템요건, J2945/2 V2V 안전경고용 DSRC 요건등 12번까지계열표준이있다. (J2735) SAE 의또다른주요관련표준으로는 DSRC 메시지표준인 J2735 표준이 있다. 단체표준이지만세계적으로널리통용되고있으며, 우리나라표준도이에준 하고있다. 표준이완료된아이템들은 ERBA, MALSO, FVCWS, LDWS, FVCMS, CSWS, LKAS, APS, CIWS 등이며, APS는재개정움직임이있으며, 개정중인아이템으로 3판 ACC가있으며, 자율주행레벨0~1에해당되는 ADAS 시스템중 BDCMS, PDCMS, RBDPS, CACC, EEBL, TINS 등이제정중에있다. 자율주행아이템으로는 PAS, LDSD가추가되었고, PALS, PADS, PAPS가진행중에있으며, 국내에서는 ACC, LKAS, LDWS 등대표적인아이템들이 KS 또는 KSAE 표준으로제정되어 [ 그림 7] ADAS/AV Systems Standardization 출처 : KATECH- 표준코디편집 - 2018-02-22. 자율주행차 17
져왔으며, 국가기술표준원에서는 WG14 의 ISO 국제표준제정이기술규정과연계성 이많은점을고려하여 ISO 제정과맞추어 KS 표준제정을위한로드맵을아래그림 과같이수립하고추진할계획이다. [ 그림 8] ISO TC204 WG 14 제어시스템, KS 제정경과 (2017 년 12 월 : 8 종제정완료 ) 보행자인식성능요구사항및평가절차에대한국제표준과기술규정연계성 보행자인식에기반한충돌예방안전시스템표준은 ISO TC204 WG14에서 19237 보행자용 AEBS인 PDCMS( Pedestrian detection and collision mitigation systems) 시스템이표준 2017년 12월에제정이완료되었으며, 해당센서의기본적인성능요건을명기하고있으나, 센서모듈자체의성능평가기준은없다. 따라서국내에서상세시험표준을제정하는것은산업적으로의미가있고, 이에따라국제표준에기업중심으로적극참여할필요하며, 관련 R&D 과제추진과함께국제표준기반에서상세시험표준개발이필요하다. EURO NCAP, KNCAP 등의기술규정과국제표준 ISO 19237에서시험절차, 조도등에대한상세비교조사를통한제도정착에대한연구도필요하다. 18 2018 10 대표준화전략트랜드
[ 그림 9] ISO 19237 PDCMS( Pedestrian detection and collision mitigation systems) 자율주행차 19
03 Automated Vehicle System 자율주행차량 V2X 통신기술표준 자율주행자동차의 V2X 통신기술은현재차세대 ITS 및차량안전서비스에활용되고있는 WAVE 기반 V2X 기술을데이터전송속도와통신의신뢰성, 그리고패킷데이터 Latency 향상시키는방향의기술개발과이동통신망을이용한 LTE 기반 V2X, 자율주행지원을위한 5G 기반 ev2x 기술이개발되고있으며 WAVE/LTE 하이브리드통신시스템에관한기술개발및표준화도고려되고있으며, 사이버보안의중요성또한강조되고있다. 차량통신시스템은 2009년스마트하이웨이사업을통해 WAVE(IEEE 802.11p) 기반통신단말기및기지국개발이진행되었으며, 또한 3GPP에서도 LTE 기반 V2X 서비스제공을위한표준개발을시작으로자율주행관련서비스 4가지 ( 군집주행, 고도주행, 센서확장, 원격주행 ) 를정의하고 5G 기반 ev2x 기술표준화를본격화하고있다. 국내외산업동향사례로서, 2014년도 IEEE 802.11p 기반 27Mbps급 S-WAVE 칩을개발하고 108Mbps급대용량실시간군집주행용통신기술개발이진행되고있으며, 국책사업으로 WAVE기반통신시스템을이용한차세대 ITS 실증사업이진행되고있고, 이동통신사에서는 2016년개발완료된 3GPP Release 14 표준인 LTE 기반차량간통신기술을이용, Cellular-V2X 기술을활용하여다양한지능형교통서비스제공을목표로추진하고있다. SK텔레콤은 Intel과자율주행기술및서비스공동개발을위한 MOU를체결하고 LTE-A 5G 기반의차량통신기술, 딥러닝기반영상인식기술및자율주행차량플랫폼등공동개발에합의하고, 2016년 11월에는 5G 기반자율주행차개발을위해설립된 5GAA(5G Automotive Association) 에국내기업으로는처음가입하여활동하며, 삼성전자는 BMW와협력, KT, ETRI, LG 전자의등도전략적인활동을하고있다. 퀄컴은 V2X 상호간정보공유를위한 LTE 기반 Cellular-V2X 기술개발및 20 2018 10 대표준화전략트랜드
3GPP, ISO 등의표준화기구에서표준화추진하고, 이를기반으로협력충돌방지시스템, 고밀도군집주행서비스, 앞차정보를뒤차로전달하는시스루 (see through) 서비스등협력자율주행서비스를구현하고있다. 중국의화웨이는 LTE 기반의주요 V2X 서비스 6가지 ( 차량간안전메시지, 협력순항제어, 도로안전정보등 ) 를시연하였으며, 노키아는차량간추돌방지를위해 20ms이내의지연시간성능을선보였다. 미국과유럽에서는차량통신인 V2X 통신에서사이버보안관련사업으로미국은 Safety Pilot 프로젝트를통해서차량통신기술의실증사업을추진하였고, 유럽은보안관련다수의프로젝트를수행하였고, PRESERVE 프로젝트를통해서연구결과물을통합, 보완하고시스템확장성강화및개발비용점검등의연구를진행하였고, EVITA 프로젝트의산출물로서 ITS(Intelligent Transport System) 의아키텍쳐와암호화를위한하드웨어가속기인 HSM(Hardware Security Module) 개발이진행되었다. 또한, 미국에서는 NHTSA를중심으로자동차사이버보안에대한연구가진행되었으며, V2X 통신의실증사업을통하여이에대한검증의일환으로서, WAVE 통신보안시제품이다수의차에장착되어시험되고, 개선이진행되었다. 국제표준화주요현황으로서는 IEEE 802.11 WLAN 표준은 1609 표준과연관되고, IEEE 1609 표준은, 1609.0 Architecture, 1609.4 Multi-Channel Operation, 1609.5 Communication Manager 등의주요관련표준을포함하고있다. ISO TC204 WG16의활동으로서 ITS에서사용되는통신시스템에대한표준화추진, ITS에서사용되는다양한무선통신 ( 이동통신, 무선랜, DSRC, DMB, WAVE 등 ) 을수행하여상황에맞는무선통신매체를선택및사용하여끊김없는서비스를제공하기위한아키텍쳐표준 (CALM) 을개발하며, 최근에는퀄컴, 화웨이, ETRI를중심으로 CALM에서 LTE 지원을위한 CALM-LTE V2X 표준개발이진행중있다. ITU-T SG17에서는 V2X 통신시스템간의보안가이드라인으로서차량간 (V2V), 차량과인프라간 (V2I), 차량과단말기간 (V2N) 등에서필요한보안요구사항을정의하는 ( 차량내부에서침입탐지시스템프레임워크 ) 차량내부에서발생할수있는보안위협을탐지하기위한시스템을구성하기위한권고안이개발되고있으며, SAE는 (CACC, Platooning 표준화 ) SAE J2735를기반으로 CACC, Platooning 서비스제공을위한성능요구사항및메시지규격개발하고, WAVE/LTE 하이브리드통신시스템 LTE V2X를지원하기위해기존 WAVE 통신시스템에서물리계층과일부 MAC 계층수정하는구조검토진행중이다. 3GPP는 LTE Release 14를 2017년에완료하 자율주행차 21
고 Release 15 에서성능개선을목표로 ev2x 에대한표준화진행중이고, 5GAA 에 서는 5G 초저지연기술을차량에 5G 기술을접목하여 2025 년까지완전자율주행실 [ 그림 11] 현하는계획을갖고있다. 자율주행자동차용 V2X 통신단말기의개발이상용수준에도달함에따라인증및성능에관한시험평가표준개발이본격화될것으로전망하며, 5G ev2x 통신기술표준화에서 LTE 기반 V2X 통신기술은 2017년도에표준을완료하고 2020년 5G 기술완료를목표로표준을추진하고있으며하이브리드 V2X 통신개발로진화할것으로예상하고있어이에대한국내이동통신 3사 (KT, SKT, LG U+) 와삼성전자, LG, ETRI 등의업체에서표준화활동에참여하고있으며 5G 요구사항과시나리오연구단계를완료하고 1단계표준을준비하고있다. 개발기술의표준화와실증사업으로연계하기위한국제표준부합하는국가표준이필요하며, Enhanced WAVE 기술표준화는고속이동환경에서차량내부네트워크정보와차량전방위주행환경정보등을통합정보를실시간으로주변차량과인프라에전달할수있는수백 Mbps급대역폭제공가능하며, 차량안전주행을위한 1ms이내의 Low latency를갖는무선전송및모뎀기술이개발이진행중이며, 관련기술의보급확 22 2018 10 대표준화전략트랜드
산을위해서는전략적국제표준화활동이필요하고, 100Mbps 전송을지원하는광대역전송기술, 99% 이상통신신뢰성을보장하고전송지연 10ms를만족하는채널코딩, 멀티채널다이버시티, TDMA 기반의패킷스케줄링기술등의특징에대응이필요하다. Wave 통신을활용한시범운영사례및향후 5G 서비스가보편화될경우에이동중에도전기자율주행자동차의충전가능성에대한미래상을그림과같이나타내고있다. 차량통신시스템은 2009년스마트하이웨이사업을통해 WAVE(IEEE 802.11p) 기반통신단말기및기지국개발이진행되었으며, 또한 3GPP에서도 LTE 기반 V2X 서비스제공을위한표준개발을시작으로자율주행관련서비스 4가지 ( 군집주행, 고도주행, 센서확장, 원격주행 ) 를정의하고 5G 기반 ev2x 기술표준화를본격화하고있다. 국내외산업동향사례로서, 2014년도 IEEE 802.11p 기반 27Mbps급 S-WAVE 칩을개발하고 108Mbps급대용량실시간군집주행용통신기술개발이진행되고있으며, 국책사업으로 WAVE기반통신시스템을이용한차세대 ITS 실증사업이진행되고있고, 이동통신사에서는 2016년개발완료된 3GPP Release 14 표준인 LTE 기반차량간통신기술을이용, Cellular-V2X 기술을활용하여다양한지능형교통서비스제공을목표로추진하고있다. SK텔레콤은 Intel과자율주행기술및서비스공동개발을위한 MOU를체결하고 LTE-A 5G 기반의차량통신기술, 딥러닝기반영상인식기술및자율주행차량플랫폼등공동개발에합의하고, 2016년 11월에는 5G 기반자율주행차개발을위해설립된 5GAA(5G Automotive Association) 에국내기업으로는처음가입하여활동하며, 삼성전자는 BMW와협력, KT, ETRI, LG 전자의등도전략적인활동을하고있다. 퀄컴은 V2X 상호간정보공유를위한 LTE 기반 Cellular-V2X 기술개발및 3GPP, ISO 등의표준화기구에서표준화추진하고, 이를기반으로협력충돌방지시스템, 고밀도군집주행서비스, 앞차정보를뒤차로전달하는시스루 (see through) 서비스등협력자율주행서비스를구현하고있다. 중국의화웨이는 LTE 기반의주요 V2X 서비스 6가지 ( 차량간안전메시지, 협력순항제어, 도로안전정보등 ) 를시연하였으며, 노키아는차량간추돌방지를위해 20ms이내의지연시간성능을선보였다. 미국과유럽에서는차량통신인 V2X 통신에서사이버보안관련사업으로미국은 Safety Pilot 프로젝트를통해서차량통신기술의실증사업을추진하였고, 유럽은 자율주행차 23
보안관련다수의프로젝트를수행하였고, PRESERVE 프로젝트를통해서연구결과물을통합, 보완하고시스템확장성강화및개발비용점검등의연구를진행하였고, EVITA 프로젝트의산출물로서 ITS(Intelligent Transport System) 의아키텍쳐와암호화를위한하드웨어가속기인 HSM(Hardware Security Module) 개발이진행되었다. 또한, 미국에서는 NHTSA를중심으로자동차사이버보안에대한연구가진행되었으며, V2X 통신의실증사업을통하여이에대한검증의일환으로서, WAVE 통신보안시제품이다수의차에장착되어시험되고, 개선이진행되었다. 국제표준화주요현황으로서는 IEEE 802.11 WLAN 표준은 1609 표준과연관되고, IEEE 1609 표준은, 1609.0 Architecture, 1609.4 Multi-Channel Operation, 1609.5 Communication Manager 등의주요관련표준을포함하고있다. ISO TC204 WG16의활동으로서 ITS에서사용되는통신시스템에대한표준화추진, ITS에서사용되는다양한무선통신 ( 이동통신, 무선랜, DSRC, DMB, WAVE 등 ) 을수행하여상황에맞는무선통신매체를선택및사용하여끊김없는서비스를제공하기위한아키텍쳐표준 (CALM) 을개발하며, 최근에는퀄컴, 화웨이, ETRI를중심으로 CALM에서 LTE 지원을위한 CALM-LTE V2X 표준개발이진행중있다. ITU-T SG17에서는 V2X 통신시스템간의보안가이드라인으로서차량간 (V2V), 차량과인프라간 (V2I), 차량과단말기간 (V2N) 등에서필요한보안요구사항을정의하는 ( 차량내부에서침입탐지시스템프레임워크 ) 차량내부에서발생할수있는보안위협을탐지하기위한시스템을구성하기위한권고안이개발되고있으며, SAE는 (CACC, Platooning 표준화 ) SAE J2735를기반으로 CACC, Platooning 서비스제공을위한성능요구사항및메시지규격개발하고, WAVE/LTE 하이브리드통신시스템 LTE V2X를지원하기위해기존 WAVE 통신시스템에서물리계층과일부 MAC 계층수정하는구조검토진행중이다. 3GPP는 LTE Release 14 를 2017년에완료하고 Release 15에서성능개선을목표로 ev2x 에대한표준화진행중이고, 5GAA에서는 5G 초저지연기술을차량에 5G 기술을접목하여 2025 년까지완전자율주행실현하는계획을갖고있다. 자율주행자동차용 V2X 통신단말기의개발이상용수준에도달함에따라인증및성능에관한시험평가표준개발이본격화될것으로전망하며, 5G ev2x 통신기술표준화에서 LTE 기반 V2X 통신기술은 2017년도에표준을완료하고 2020년 5G 기술완료를목표로표준을추진하고있으며하이브리드 V2X 통신개발로진화할 24 2018 10 대표준화전략트랜드
것으로예상하고있어이에대한국내이동통신 3사 (KT, SKT, LG U+) 와삼성전자, LG, ETRI 등의업체에서표준화활동에참여하고있으며 5G 요구사항과시나리오연구단계를완료하고 1단계표준을준비하고있다. 개발기술의표준화와실증사업으로연계하기위한국제표준부합하는국가표준이필요하며, Enhanced WAVE 기술표준화는고속이동환경에서차량내부네트워크정보와차량전방위주행환경정보등을통합정보를실시간으로주변차량과인프라에전달할수있는수백 Mbps급대역폭제공가능하며, 차량안전주행을위한 1ms이내의 Low latency를갖는무선전송및모뎀기술이개발이진행중이며, 관련기술의보급확산을위해서는전략적국제표준화활동이필요하고, 100Mbps 전송을지원하는광대역전송기술, 99% 이상통신신뢰성을보장하고전송지연 10ms를만족하는채널코딩, 멀티채널다이버시티, TDMA 기반의패킷스케줄링기술등의특징에대응이필요하다. Wave 통신을활용한시범운영사례및향후 5G 서비스가보편화될경우에이동중에도전기자율주행자동차의충전가능성에대한미래상을그림과같이나타내고있다. 자율주행차 25
[ 그림 12] 출처 : Qualcomm 26 2018 10 대표준화전략트랜드
04 Automated Vehicle System 협력주행 (C-ITS) 기술표준 자율주행자동차에서 C-ITS(Cooperative ITS ) 는주행중에차량이인접차량, 도로인프라, 주변장치등과통신을통하여실시간으로정보공유, 위치서비스제공등으로사각지대에서인지한계를극복하여안전하게자율주행하는기술로서, 이와관련으로 ISO TC 204 WG 14 에서는협력형순항제어 (CACC), WG 18 C-ITS 에서는개념, 가이드라인, 동적지도의정의등 18 종의국제표준이제정또는개발중에있다. C-ITS 핵심기술은미국, 유럽등에서시험운행중에사용하고있는 WAVE 통신표준을사용하며, 우리나라는차세대 ITS 시범사업의일환으로추진중에있다. 유럽연합은지침 (Directive) 의근거로종합전략수립에서협력하는 C-ITS Master Plan, C-ITS 구축플랫폼공유, 상호운영확보를위한 C-Roads 등의활동은아래그림과같다. [ 그림 13] Learing by doing approach 자율주행차 27
C-ITS 사업의주요목적은유럽내에서법, 정책, 조직, 기술등공통의추진방향을설정하고, 미국, 아시아등과협력을고려하며, 도로안전, 표준화, 비용-편익분석등위한작업반을운영한다. C-ITS 사업에서보안의중요성과적합성평가이슈를도출하고, 평가절차, 역할및상호관계를제시하고있으며, C-Roads를통하여유럽내에서표준, 규격등의조화와회원국가의시범사업실행, 구축등에서목표를공유하기위한조직, 기술, 검인증작업반을구성운영하고있다. 또한, 아래다음그림과같이암스테르담선언이후운영그룹, 제조업컨소시엄 (C2C-CC: Car-tocar Communication Consortium), 도로관리매니저그룹 (CEDR), 요금징수운영자그룹 (ASECAP), 경찰 (POLIS) 그룹등과협력하는유럽연합차원에서 C-ITS 신뢰모델을개발하는프로그램을운영하고있다. 미국은 Harmonization Task Group 7(HTG) 를구성운영하면서 C-ITS 관련홈페이지구축, 정보교환에서중복성및차이점등분석하고문서화를추진하고있다. [ 그림 14] 우리나라에서국토부는미국, 유럽의사례를참고하여 C-ITS 중요성을중심으로차량자체센서만으로는원거리돌발사고등의교통상황검지한계, 실시간으로돌발사고, 신호정보등의정보를제공하여차량의센서에대한기능을보완하기위하여아래와같이첨단교통시스템로드맵을구축하고, V2X 기반의초기도입서비스선정과개발, 장착차량확대, 도로인프라구축등에대한가이드라인마련, 정보수집 28 2018 10 대표준화전략트랜드
과제공기준마련, C-ITS 시스템인증표준과체계, 통신보안인증체계및최종적으 로서비스구현을위한전범위에대하여표준화작업등을당면과제를선정하고추 진중에있다. [ 그림 15] 국제표준활동관련으로는 ISO TC 204 WG 14의제어시스템, WG 16의통신에서아래그림과같이이동기기, 자율주행자동차, ITS 센터, 도로주변장치 (RSE) 등이연계를나타내는아키텍처표준개발및사례 (ISO 21217: 2014, 2판 ), WG 17의이동기기, WG 18에서 C-ITS 등의개념, 가이드라인, 동적지도의정의등상호연계하는다양한국제표준이제정또는개발중에있으며, 국제표준개발기구간에협력을위한협의체 (CITS) 가 2017년출범하였다. [ 그림 16] 자율주행차 29
[ 그림 17] 30 2018 10 대표준화전략트랜드
05 Automated Vehicle System 동적지도및인포테인먼트기술표준 자율주행 3-4-5단계위한차선위치판별이가능한정밀도로지도 (50cm 이하급 ) 에, 도로형상, 도로표지시설, 차량, 보행자등모든물체의정보를합성한동적지도를실시간으로생성, 가공, 제공하는기술서비스는이동체위치정보갱신을중심으로이루어지며, 클라우드서버와멀티브랜드서비스를위한표준으로서아래그림과같이동적맵 (LDM; Local Dynamic Map) 은 4개계층구조로계층별로각각 1달 ( 정밀도로형상등 ), 1시간 ( 도로시설물등 ), 1분 ( 교통정보등 ), 1초 ( 모든이동체의위치등 ) 의갱신주기로업데이트하는구조로되어있다. [ 그림 18] 출처 : Qualcomm, 2017 실시간측정데이터의취득, 물체식별, 위치추정을통한실시간동적맵생성과갱신은고도의기술이며, 대용량클라우드서비스서버의운영, 통신망을이용한정보전송, 암호화및키관리등대규모기술개발사업으로서표준연계가반드시필요한사항이다. 자동정밀맵구축, 실시간동적맵생성및갱신, 클라우드서버와통신망을이용, 효율적인제어기와연동등기술표준이필요하다. ISO TC204 WG3에서는기존의 GDF (Geographic Data File) 등의내용을기반으로확장하고자논의하 자율주행차 31
고있으며, ISO TC211 WG1,4,10 및 OGC 일부 WG에서는현재고정밀지도와관련된기본모델을개발하고있으며, ISO TC211과 ISO TC204에서는자율주행분야에서의고정밀지도등의분야에서의향후협력을위한 JTF(Joint Task Force) 등을구성하여운영하고있다. 디지털교통정보분야의핵심인 LDM 표준 (ISO/TS 18750, 2015) 은개념수준의표준이지만기존 TS에서 IS로 2018년개정을계획하고있으며, 관련국제표준이지속적으로논의되고제정중으로, LDM은동적정보와정적정보를나누어데이터성격에따라 4가지 Type으로구분하여정의하였으며 (ISO 17423), WG 3에서 ISO 14296은 LDM의정적정보에대한요구사항을제시하며, 제정중인 ISO 22726은첨단운전시스템 (ADS), 협력주행 (C-ITS), 교통트래픽관리시스템적용을위한동적상황과지도데이터베이스기준에대한표준이개발중에있으며, 활용및작업범위는아래그림과같이차량과인프라간에서데이터모델이등이다 [ 그림 19] 출처 : Qualcomm, 2017 자율주행자동차의통신모듈 (Telematics) 에다양한 H/W, S/W모듈을탑재, 연동되는인포테인먼스시스템서비스제공을목적으로유연하게서비스확장및조합이가능한프레임워크설계및미들웨어연동기술등으로대용량클라우드서비스서버연동, 통신망을이용한데이터전송기술및무결점확보, 암호화및키관리등의기 32 2018 10 대표준화전략트랜드
술개발이필요하며, TCU/HU/Cloud 등의응답이 50ms 이하의속도의기술표준수 준이필요하다. [ 그림 20] 자율주행차 33
[ 그림 21] 출처 : Qualcomm, 2017 34 2018 10 대표준화전략트랜드
06 Automated Vehicle System 기능안전기술표준 제품개발에서아래그림과같이안전관리, 심사, 검증의일환중에서전기전자제어시스템의오동작으로인한위험을분석하고위험을합리적인수준으로감소시키기위한설계및검증기술로서자율주행자동차에서는시스템의위험과특성 ( 운전자운전여부, 통제권이양시간, 안전컨셉 ) 등을분석하고, 시스템별로주변상황인지센서, 판단부및액추에이터 ( 제동, 스티어링등 ) 연동시고려해야할고장대응을위한안전설계안등의연구및표준화가기능안전의주요업무로서, 각자율주행시스템의 availability(fail operational) 요구사항을분석하고 ASIL C 이상의안전등급을고려한 fault tolerant 시스템의설계안에대한표준화, 자율주행시스템기능안전컨셉및 Fail operational을위한 Fault tolerant 시스템개발등이되겠다. [ 그림 22] 출처 : Qualcomm, 2017 자율주행차 35
[ 그림 23] 기능안전이란? 출처 : KTL, 2017 3 4-5 단계자율주행자동차는고장에도동작하여, 안전확보개념을구현하기위한 fault tolerant 시스템에대한시장요구가필수화될것으로예상하며, sensor fusion, 도메인통합제어기술등으로고성능과안전을위하여 MCU도 ASIL D를만족하는 safety integrity를확보가필요하며, 기타다양한요구사항을반영한 ISO 26262 [ 그림 24] ISO 26262 WG8 P-MEMBER 출처 : Renesas, 2017 36 2018 10 대표준화전략트랜드
활동이 ISO TC22 WG 8 에아래와같이모든국가의자동차제조업, 연구소등참여 하고있으며 2 판이 2018 년중에발간예정으로되었다. 2 판의내용은반도체기능안전가이드라인 11 부, 모터싸이클 12 부, SOTIF 표준 을 ISO PAS 21448 로분리등에대하여아래그림과같이주요변경내용을요약할 수있다. [ 그림 25] ISO 26262 출처 : KTL, 2017 SOTIF(Safety Of The Intended Functionality) 는자동차의오동작원인이결함과고장이아니고, 성능이상이나기술적한계로인한것을최소화하기위한기술적방법으로주변상황인지센서-결정알고리즘-액추에이터로구성되는자율주행시스템의특성을반영한개발방법과검증방법을자율주행 1-2 단계에적용가능하며, 자동긴급제동장치 (AEB) 가주변상황인지센서의성능미비로비오는날등특정환경에서물체감지오류로인한제동을실패하는경우가사례가되겠다. SOTIF에서는센서, 알고리즘, 액추에이터에대해개발방법을규정하고있으며그목적으로 AREA 1은위험한 use case를분석하고, 이것을기능및시스템특성에충분히반영함으로써위험을최소화하며, AREA 2는 AREA 1에서정의한 known use case 상황에서의도한대로동작하는지확인함으로써, 센서-알고리즘-액추에이터에대한안전성검증하며, AREA 3는실제도로주행시험등을통해 real-life use case 상황에서 known use case 상황은물론이고 unknown use case 상황에서도안전하게동작하 자율주행차 37
는지확인함으로써, 센서 - 알고리즘 - 액추에이터에대한안전성검증하는것으로표 준으로 2018 년에 ISO PAS 로제정완료예정이다. [ 그림 25] ISO PAS 21448 출처 : KTL, 2017 38 2018 10 대표준화전략트랜드
07 Automated Vehicle System 사이버보안기술표준 원격으로액세스하거나인터넷을사용하는시스템을통해차량을해킹하는사례가공개되면서사이버보안의중요성이한층요구되고있으며, 테슬라와클라이슬러의악성코드설치, GM 과 BMW 의해킹후에원격조작등다양한형태보안사고사례증가에대응방안을마련이필요하며그간의국제표준화기구의표준개발현황을요약한다. ISO는차량내부진단과클라우드연계서비스를중심으로기술표준화는 ECU (ISO 14229-1), CAN 네트워크 (15765-4), LIN 네트워크 (ISO 14229-3) 에대한차량통합진단표준화가진행중이며, 차량클라우드서비스제공을위한확장된자동차 (Extended vehicle) 인터페이스표준화가개발중이며, 내외부연결개념과활용등은다음그림과같이설명할수있다. [ 그림 26] Cybersecurity Concept for Connected Car 출처 : 글로벌 ICT 컨퍼런스, 2017 자율주행차 39
ITU-T는차량용소프트웨어원격업데이트표준화중심으로 ECU 소프트웨어의원격보안업데이트절차 (x.itssec-1) 및 V2X 통신을위한보안가이드라인 (x.itssec-2) 에대한표준화가진행중이며, IEEE는차량간통신보안표준화중심으로 WAVE 기반의차량간통신 (V2X) 을위한암호, 인증, 디지털서명등보안규격을표준화하고, (IEEE 1609.2), IEEE 802.3에서는차량용이더넷에대한표준화가진행중이며, 보안표준은 802.1에서정의하고있다. 여타활동으로 CAMP(Crash Avoidance Metrics Partnership) 컨소시엄 ( 벤츠, 포드, GM, 혼다, 토요타, 현대기아차등 ) 에서차량이다른차량이나외부시스템과의무선통신시준수해야할보안규격을정의하며, AUTOSAR는차량전용 SW 플랫폼표준규격으로 4.1 버전이후에는보안규격이포함하고있고, HSM 기반의 ECU 보안플랫폼표준규격으로 EVITA가있으며, 미국자동차기술자협회 (SAE) 에서는자동차사이버보안프로세스를정의 (J3061) 하고있다. 국제표준제정및개발중인현황 ISO에서는기존차량진단에관련된표준에외부망연동시필요한보안요소추가로서, 14229-1 (Road vehicles - Unified diagnostic services :UDS) 서비스접근을위해보안 serve가 client의접근을 unlock 해야하고, Security Access이며, 13400-1, 3 (Road vehicles - Diagnostic communication over Internet Protocol (DoIP) 는 Centralized security를위한추가적인보안준비가필요한사항이다. ISO 26262 (Road vehicles - Functional safety) 에서 Address security 에대한내용은단편적으로다루나 *TARA와같은보안관련공유방법을포함하고있다. (2018년 2nd edition) TARA: SAE J3061에따르면사이버보안프로세스의개념단계에서 Threat Analysis and Risk Assessment(TARA) 를통해위협요인을식별 ISO TC22 SC31 WG6에서는차량클라우드서비스제공을위한확장된자동차 (Extended vehicle) 인터페이스표준화를 ISO 20078를통해진행하며그중보안관련부분이파트 3에아래와같이구성하고있다. ISO 20078에서는 ExVe에대한구성요소를컨텐츠, 접근, 보안, 제어의 4개요소로나누고각각의요소에대하여표준화를진행 40 2018 10 대표준화전략트랜드
[ 그림 27] 출처 : HORIBA MIRA, 2017 ISO TC22 SC32에서 ISO/SAE 21434(Road vehicles Cybersecurity Engineering) 를개발중에있으며아래와같이 20.00 (preparatory) 단계에있으며, 주로사이버보안을위한요구사항과위험에대한관리에대한프레임워크로서, 직접적인솔루션은정의하지는않는다. [ 그림 28] 출처 : US DOT, 2017 자율주행차 41
[ 그림 29] 출처 : HORIBA MIRA, 2017 미국자동차공학회 (SAE) 는보안시스템개발을위한매뉴얼 (SAE J3061, "Cybersecurity Guidebook for Cyber-Physical Systems", 2016) 을제작하였고, CAMP는 CAMP VSC3(Vehicle Safety Communications 3) 를통해차량용 PKI(Vehicular PKI) 규격을제정하였으며, 기존 PKI와달리개인정보보호를위한익명인증서, LA(Linkage authority), MA(Misbehavior authority) 등이추가로정의하였다. 미국교통부연방자동차사이버보안가이드라인은국토안전청 (NTHSA) 의 Federal Automated Vehicle Policy 발간에맞추어자율주행자동차의해킹방지등을위해자동차제작사에게시스템의사이버보안을위한최소기준을제시하는 Cybersecurity best practices for modern vehicles (2016.10) 제시하였고, 승용자동차, 트럭, 버스등모든차량의사이버보안에적용하며, NHTSA의가이드라인은기본적으로미국국립표준개발연구소 (NIST) 의사이버보안프레임워크및사이버보안을위한 5대원칙 : 식별, 보호, 탐지, 대응, 복구 (identify, protect, detect, respond, recover) 를통해설정된 계층적접근 (layered approach) 방식에기반을두고있으나, 모든가능한조치를취하더라도첨단자동차에대해서는사이버보안과관련한위험이잔존할수있음을강조하고있다. 개발의구상-디자인-제작-판매-사용-유지-재판매-폐기 ) 에서사이버보안 ( 예. SAE J3061) 을명백한고려사항으로두어야하고, 민간, 공공부문사이버보안정보공유촉진에관한행정명령 (Executive Order 13691) 에근거하여, 민간기업, 비영리조직, 행정 42 2018 10 대표준화전략트랜드
부처등은사이버보안과관련된위험과사고에관련된정보를공유하고, 가능한실시간으로대응요구하고있다. 아래그림과같이정부차원에서추진하고있는스마스시티시범사업에서네트워크, 정보교환, 서비스등인프라구축과함께사이버보안의주요성은더욱강조되고있다. [ 그림 30] Cybersecurity Best Practices(2016.10, US) 출처 : US DOT, 2017 [ 그림 31] 자율주행차 43
유럽연합차원에서자동차, V2X, 일반으로구분하여아래그림과같이자율주행에 필요한네트워크와보안표준화정책을 2016 년부터추진하고있으며 (www.ensia. europa.eu), 국제표준화기구, 단체표준, 주요표준모음등은다음그림과같다. [ 그림 32] 출처 : US DOT, 2017 [ 그림 33] 44 2018 10 대표준화전략트랜드
[ 그림 34] 출처 : Deloitte, 2017 자율주행차 45
08 Automated Vehicle System 소프트웨어플랫폼기술표준 자율주행자동차에서안전관리, 심사, 검증의일환중에서전기전자제어시스템의오동작으로인한위험을분석하고위험을합리적인수준으로감소시키기위한설계및검증기술되고, 실용화가본격화되는 2030년이후에는소프트웨어제품이라고하여도과언은아닐것같다. [ 그림 32] 출처 : Renesas, 2017 46 2018 10 대표준화전략트랜드
[ 그림 32] 출처 : KATECH/ITS Korea, 2017 개방형자동차표준소프트웨어인 AUTOSAR(AUTOmotive Open System ARchitecture) 는 BMW, 보쉬, 콘티넨탈, 다임러, 포드, GM, 도요타, 폭스바겐, 부품기업등 50여업체로구성되어있으며, 반도체를포함하는전자부품이늘어남에따라증가하는 ECU에서소프트웨어공통플랫폼을통한신뢰성증대등이 AUTOSAR 의목적이되겠다. 차량내부의 ECU를연결하기위한기존의플랫폼에서차량내부와외부망을연결하는 ECU를만들수있는어댑티브플랫폼 (Adaptive platform) 을 2017년 4월공개되었으며, 리눅스기반으로 AI를개발할수있는것으로서, 다음그림과같이내부통신, 내외부통신등의기반으로활용이가능한소프트웨어이다. 이는제어용소프트웨어플랫폼인 AUTOSAR를확장하여 GENIVI등 POSIX 기반의다른소프트웨어플랫폼및차량용클라우드와연동하는참조플랫폼을개발하는것으로, 향후자율주행자동차소프트웨어진화를대비한플랫폼으로서개발이진행중이다. GENIVI 플랫폼연동, 하이퍼바이저사용, 또는 ECU간통신연결등의모델을통해서참조모델을구현하고표준화에도대응할수있도록한다. 개발수준으로는리얼타임요구사항은최소 1msec 이고, 기능안전요구사항은 ISO 26262 최소 ASIL B이며, Adaptive AUTOSAR performance test에서 Boot time의 Initialization time은 27.5sec 이하등이목표가돨수있다. 자율주행차 47
48 2018 10 대표준화전략트랜드
09 Automated Vehicle System 성능요구및시험평가절차표준현황 [ 그림 32] 출처 : KSAE, 2018 자율주행차 49
자율주행자동차는핵심부품에대하여기술개발단계에서부터평가방법개발, 선도기업의사내표준, 국가별로운영하고있는신차프로그램 (NCAP) 의기술규정, 또는국제표준에서요구하는성능요구조건및시험절차에따라추진한다. 부품이모듈화되고, 실차또는시스템차원에서적합한시험평가및검증 (Validation) 이필요하며, 한국자동차공학회 (KSAE) 는기술의정의와개념, 필요성및세부로드맵을아래와같이제시하고있다 (2018.3). 2017년도산업부의자율주행자동차핵심부품기술개발사업중에 자율주행차량용레이저다이오드및전용반도체개발을포함한저가형 LIDAR 센서개발 에서, 센서기술은여러가지핵심기술융합이필요한분야로설계, 제조, 생산기술과평가, 신뢰성확보를위해산업계와학계및연구소의협업이요구되고있다. 기존자율주행센서동향은단일센서의고성능을목표로하고있으나양산경쟁력확보를위해서는레이더, 카메라, 초음파등기존센서간상호보완을통해최적화된센서사양설계및기술개발, 차량메이커와부품업체들이경쟁적으로개발중이나아직독보적인기술을보유한업체가없어빠른기술개발을통해시장경쟁력확보가가능하며, 시장진입을위해서는조기상용화가능한신뢰성높은저가형 LIDAR 센서기술이필요성으로, 아래표및그림과같은양산개발가능수준의실차기반센서환경내구성검증기술개발, 객체검출을포함한실차성능검증프로세스개발, 실차테스트방안을제시할것등으로되어있다. 핵심기술 / 제품성능지표단위달성목표 국내최고수준 ( 양산기준 ) 1 검출거리 m ( 제안 ) - 2 HFOV 145-3 수평공간분해능 0.25-4 거리정확도 cm 10-5 동작온도 -40~+85-6 Eye safety - Class1-7 진동내구성 ( 전체 HW) Hz 8 전자기내구 ( 방출 / 내성 ) - 1000Hz (ISO 16750) Class 3(CISPR)/ Level Ⅳ(ISO) 세계최고수준 [ 현재기준 ] ( 보유국, 기업 / 기관명 ) 150 ( 프랑스, 발레오 ) 145 ( 프랑스, 발레오 ) 0.25 ( 프랑스, 발레오 ) 10 ( 프랑스, 발레오 ) -40~+85 ( 프랑스, 발레오 ) Class1 ( 프랑스, 발레오 ) - - - - 50 2018 10 대표준화전략트랜드
핵심기술요소최종단계생산수준또는결과물시험평가환경 1 레이저다이오드개발 7 레이저다이오드 chip - 공인인증평가 2 신호처리 / 제어 IC 개발 7 신호처리 / 제어 IC chip - Automotive spec. - AEC-Q100-Automotive spec. [ 그림 32] 자율주행자동차에서기본으로사용하고있는사례로서적응순항제어시스템 (ACC) 에대한요구성능및시험절차에대한국제표준과부합화한 KS X ISO 15622 (2010) (2017 확인 ) 에서는환경조건으로장소는평평하고건조한아스팔트또는콘크리트이어야하며, 온도범위는 -20 +40 이고, 수평가시거리는 1 km 이며, LIDAR 및 RADAR에대한기술정보를 normative( 규정 ) 으로되어있어준수하여하는규정에해당하며, 이에대한 KS X ISO15662dp 대한사례는다음과같다. 지능형 교통체계 적응순항제어시스템 요구성능및시험절차 KS X ISO 15622:2010 부속서 A( 규정 ) (2017 확인 ), ISO 3 판개정중 (DIS 단계 ) 적외선라이다 (LIDAR) 적외선시험대상은시험대상에대한적외선계수 (CTT) 와시험대상의단면에의하여정의된다. 시험대상 A와 B에대한최소단면은 20 cm2이다. 시험대상 A: 시험대상 A는 CTT=2.0 m2/sr±10% 를갖는확산반사물이다 ( 부속서 A 참조 ). 자율주행차 51
시험대상 B: 시험대상 B는 CTT=1.0 m2/sr±10% 를갖는확산반사물이다. 밀리파레이더 (RADAR) 레이더시험대상은레이더단면 (RCS) 으로정의하며, 20 95 GHz 사이의주파수범위에대하여 시험대상 A: 시험대상 A에대한레이더단면은 10 m2이다. 시험대상 B: 시험대상 B에대한레이더단면은 3 m2이다. 현저하게다른주파수범위에대해서는레이더단면이정의되고결정되어야한다 ( 부속서 A 참조 ). A.1 라이다 (LIDAR)- 시험대상물계수 그림 A.1 입체각 A.1.1 시험대상물계수 [CTT] 시험대상물은어떠한재현반사기도없는지저분한차의반사성을표현하는반사 기계수로정의된다. I CTT = E ref t ( 사면체반사물형태의시험대상물의 RCS 정의 ) 시험대상물은레이더단면 (RCS) 에의하여정의된다. 52 2018 10 대표준화전략트랜드
RCS=10±3 m2. 오늘날까지알려진주파수 (24 GHz, 60 GHz, 77 GHz, 90 GHz) 에대하여, 10 m2은도로에서주행하는차량의최소 95 % 를나타낸다. 전혀다른주파수범위에대해서는, 조사가이루어져야한다. 2 (4 π L ) RCS = 2 (3 λ ) 여기에서, l는파장이고, L은각면의길이이다. 유럽 NCAP 및 UNECE에서 ADAS 관련으로시험평가항목증가로 TASS International 등인증기관등은 ISO17025 기반에서인증체계를갖추고업무를시작하였다. 이러한관점에서임베드이드소프트웨어부품에대한시험평가관련으로시험소운영에서인정기구가인정하는특정요구사항에대하여, 미국의 A2LA, NVALAP, 호주의 NATA, 한국의 KOLAS 등의인정기구가시험기관으로인정에필요한특정요구사항에대하여비교검토하여 APLAC 작업반에서논의하고기술위원회에서문서로검토중에있는내용을다음과같이소개한다. 인정기구가시험소를평가인정할때평가에필수사항으로서문서관리, 부적합사 항, 개인자격과역량, 유효성확증 (Validation), 장비관리및적합한보고서등아 래와같이 7 개를평가한다. 자율주행차 53
[ 그림 32] ISO/IEC 기반소프트웨어시험소인정특정요구사항 54 2018 10 대표준화전략트랜드
10 Automated Vehicle System 표준과기술규정연계평가인증사례 미국은국토교통부의 NHTSA는 2015년고속도로안전보험협회 (IIHS), 10대자동차제조업계와협력하여자율주행핵심기능의하나인자동비상제동시스템 (AEB) 보급촉진계획을수립하고, 우선적으로보험적용, 2019년부터신차안전도평가제도 (US NCAP) 에적용등세부일정을공개하고있어서, 첨단운전자지원시스템 (ADAS), V2X, 텔레매틱스, 인포테인먼트등자율주행자동차시장및도로안전향상에큰영향을미칠전망이다. 유럽은이미 2013년부터유로 NCAP에 AEB 평가항목을도입했으며, 2017년도에개정 2판을발간하고 2018년도부터시행하는일정으로되어있다. 우리나라는유로 NCAP 1판, 우리의도로실정, 환경등을고려하여 2016년 12월자동차안전도평가시험등에관한규정 ( 국토교통부고시제2016-1053호, 일부개정 ) 등제도를정비하였으며, 2017년부터 KNCAP에보행자감지모드, 시가지모드, 고속모드등에대한자동비상제동장치평가에반영하고있다. AEB는시험평가연구등을통하여지속적으로방법, 기준치등을반영하여각국가별로개정 NCAP를제시하고있으며, 정부는국책과제로선정하고, 자동차부품연구원이주관하고기업, 연구원, 대학등과함께연구중에있는사례를그림과표로아래와같이요약한다. Car-to-Pedestrian AEBS 대표사고시나리오분석 - 국내교통사고통계자료기반사고유형분석 - 국내외관련프로젝트평가시나리오분석 - Car-to-Pedestrian 대표교통사고유형도출 자율주행차 55
다중오브젝트추적알고리즘개발 - 칼만필터기반오브젝트추적알고리즘구성 - Gating 및 Filtering을통한다중오브젝트추적 - 추적신뢰도확보를위한 Track management 수립 Car-to-Pedestrian AEBS 사고위험도판단로직개발 - TTC 기반종방향사고위험도판단 - 보행자폭과 TTV(Time-to-Vehicle) 횡방향사고위험도판단 - 보행자사고종방향 TTC = 0, 횡방향위치차량폭이내일경우발생 [ 그림 32] Car-to-Pedestrian 충돌위험도판단 56 2018 10 대표준화전략트랜드
출처 : EuroNCAP 유럽은이미 2013년부터유로 NCAP에 AEB 평가항목을도입이후에, 2017년도에개정 2판을발간하고 2018년도부터시행하는내용으로는자전거, 조명등에대하여추가한내용이그림과표는다음과같다. 자율주행차 57
58 2018 10 대표준화전략트랜드
ISO TC 204 WG 14에서 2017년 12월에 ISO 19237 국제표준으로제정이완료된보행자인지와충돌제어시스템 (PDCMS) 은다음과같이 UN WP 29 규정문서등을참고하여제정되었으며, 자동긴급제동장치 (AEBS) 와연계하고, 어두운조건에서시험장치설치조건등이다음그림과같이포함되어있다 자율주행차 59
[ 그림 32] State Transition Diagram 60 2018 10 대표준화전략트랜드
자율주행차 61
기업의미래가치를높이는 Smart Choice KSA KOREAN STANDARDS ASSOCIATION