커넥티드카기반의차량원격진단서비스동향 나승현 하나씨티피상무 최근테슬라의전기차모델 3 출시를계기로스마트카및커넥티드카서비스가다시세간의주목을받고있다. 텔레매틱스 + 인포테인먼트 + 이동통신네트워크기술 이통합된형태인커넥티드카서비스는스마트폰및모바일인터넷서비스의확대에힘입어점차대중화되고있으며, 특히차량제어 / 모니터링서비스는차량내에탑재되고미디어콘텐츠스트리밍및다양한애플리케이션서비스등스마트폰과차량을연결하여이용하는형태가현재로서는주를이루고있다. 궁극적으로는모든연결성, 플랫폼및솔루션이차량내에탑재되어자동차자체가하나의 커넥티드디바이스 가되는형태로진화해가고있는추세이다. I. 서론 커넥티드카 (Connected Car) 란자동차와 IT 기술을융합하여상시네트워크에연결된차량을의미하며, 차량, 인프라, 스마트디바이스등과의실시간소통을통해안전하고편안한운전경험제공을추구한다. 즉, 차량내부의통신 NW(CAN, Ethernet, FlexRay) 을통해차량내부센서및각종전자제어장치 (Electronic Control Unit: ECU) 의데이터를 BT/WiFi 또는 LTE 통 신을통해끊김없이서버로데이터를 전송하여차량의위치추적, 원격차량 진단, 사고감지등안전중심기능을 < 자료 > http://www.rgconnect.org [ 그림 1] 커넥티드카구성개념도 * 본내용은나승현상무 ( 02-578-8960, seanrha70@gmail.com) 에게문의하시기바랍니다. ** 본내용은필자의주관적인의견이며 IITP 의공식적인입장이아님을밝힙니다. 2 www.iitp.kr
기획시리즈 - IoT 주로제공하는 텔레매틱스 (Telematics) 와지도, 내비게이션등이용자에게정보와편의를제공하는 인포테인먼트 (Infotainment) 등이고도화된개념이다 [1]. 결국차량내외부와의강화된연결성 (Connectivity) 을통해실시간정보교환, 맞춤형콘텐츠제공, 교통량관리, 교통사고방지, 위치기반서비스, 차량상태모니터링 관리등이용이하게되어이용자의안정성과편의성에기여할것으로예상된다 ([ 그림 1] 참조 ). 현재커넥티드카개념에가장근접한서비스는세계최대전기자동차 OEM 업체인테슬라가만드는전기자동차이다. 테슬라의전기자동차는 3G 또는 LTE NW 을통해 GPS 기반의위치정보및차량의센서, 전자제어장치 (ECU) 데이터를실시간업데이트하여차량의각종센서및전자제어장치들에대한현황파악과고장유무를실시간으로확인할수있다. 또한, 각종전자제어장치들에대한실시간 SW 업데이트를지원하고있다. 그러나테슬라의전기차를제외한대부분의자동차 OEM 제조사는자동차의각종전자제어장치들에대한실시간모니터링및진단을지원하지않아자동차부품들의고장및교체시기에대해단순사후진단 (Post Diagnostic) 하는방식이다. 본고에서는현재자동차에서센서및전자제어장치들을진단할수있는진단기술을분석하고예지및사전진단기술에대해논하 고자한다. [ 그림 2] 테슬라모델 S 대쉬보드및전자제어장치 (ECU) SW 업데이트방식 II. 기존자동차진단방식 (As Is) 현재자동차의진단기술은 OBD(On-Board Diagnostics) 표준에기반을둔다. 표준은자동차 정보통신기술진흥센터 3
에부착된센서들로부터전자제어장치로전달된자동차의주요계통에대한정보나고장등의정보를직렬 (Serial) 통신기능을이용하여자동차의콘솔이나외부장치에서볼수있도록한기능이다. 전자제어장치의원래개발목적은점화시기와연료분사, 가변밸브타이밍, 공회전, 한계값설정등엔진의핵심기능을정밀하게제어하는것이었으나차량과컴퓨터성능의발전과함께자동변속기제어를비롯하여구동계통, 제동계통, 조향계통등차량의모든부분을제어하는역할까지하고있다. OBD 와전자제어장치로구성된전자적인진단시스템은발전을거듭하여 OBDII 라는표준화된진단시스템으로정착하였다. 1996 년에미국전역에판매되는차량에 OBDII 가강제화되었고, 2001 년에는유럽연합이유럽에판매되는모든가솔린차량에유럽판 OBDII 인 EOBD(European OBD) 를강제화하였다 [2]. OBDII 에의한진단내용은자동차센서및전자제어장치 (ECU) 에서발생한고장코드 (Diagnostic Trouble Code: DTC) 에의해서자동차의각종알람및진단정보를알수있으며, 고장코드는 1 자리수의영문과 4 자리수의숫자로표시되며영문 1 자수는 P, C, B, U 코드로구분되고, P 는동력전달계통, C 는샤시계통, B 는바디계통, U 는 차량내통신계통에이상이생겼을때발생하는 Fault 코드이다. 또한, 고장코드에는일반적인고 장코드라할수있는 Generic DTC 와자동차 OEM < 자료 > https://kb.samsara.com [ 그림 3] 자동차의고장코드분류 제조사별로각기다른고장코드인 Manufacturer DTC 의 2 가지타입의고장코드가있다 [3]. 현재의자동차정비소에서는자동차스캐너 (Vehicle Scanner) 라고하는자동차전용진단장비를이용하여각종차량의센서및전자제어장치에서발생하는경고들에대해원인분석과처방을내린다. 만약자동차에경고등이발생하거나주기적인점검을받을경우에는 [ 그림 4] 와같은절차로정비소를방문하여처리를한다. 국내진단기시장은 1 세대진단기인 RTOS 기반의휴대형진단기부터 PC OS 기반의 3 세대진단기를거쳐 PC/ 모바일폰기반의 5 세대진단기로진화하였으며, 5 세대진단기부터원격차 4 www.iitp.kr
기획시리즈 - IoT 차량에러신호 정비소방문 진단기를사용하여정비사가차량진단 차량인도 < 자료 > 하나씨티피 차량정비 정비사상담및견적작업 [ 그림 4] 현재의자동차정비방식 량진단서비스가가능하다. 국내대부분의정비소에서사용하는진단기는 PC 기반의 3 세대진단기를사용하고있으며, 또한 5 세대진단서비스도엄밀한의미의무선통신을통한차량센서데이터값을수집하는실시간무선진단방식이아닌근거리통신 ( 블루투스, 와이파이 ) 기반의 Tethering 을이용하여단순차량정보를취합하는단방향원격진단서비스방식으로엄밀한의미의차량과원격센터와의실시간정보를주고받는원격진단서비스와는거리가있다. 따라서현재국내및해외에서서비스중인원격진단서비스에대한사례를분석및고찰함으로써, 향후실시간센서및전자제어장치데이터를기반으로빅데이터를활용한예지진단및사전진단기술에대해알아보도록한다. 1. 국내원격진단서비스 가. 자동차 OEM 기반원격진단서비스 (1) 현대블루링크커넥티드케어 (Blue Link Connected Care, 2015 년 ) 현대차에서는 2015 년이후출시된차량에 3G/LTE 기반의무선원격접속자동차진단서비스를출시하였다. 이서비스는자동차에정비가필요할때자동차가서비스센 정보통신기술진흥센터 [ 그림 5] 현대블루링크커넥티드케어 5
터에예약을하든지, 또는사고가났을때자동차가자동으로전화를걸어도움을요청하고응답요원에게사고가난위치까지알려주는서비스이다. [ 그림 5] 와같이현대블루링크커넥티드케어서비스는 3G/LTE 무선 NW 기반의서비스로자동차의다양한상태정보들에대한데이터를원격센터로전송하여차량의상태및문제점, 필요한정비내역등을알려주는서비스이다. [ 표 1] 국내외자동차 OEM 제조사의커넥티드카서비스비교 구분 충돌사고자동통보및지원 현대블루링크 GM 온스타 토요타세이프티커넥트 BMW 커넥티드드라이브 메르세데스벤츠 MBRACE O O O O O SOS 긴급상황지원 O O O O O 월별차량리포트 O O X X X 차량정비알림 O O X X X 자동진단트러블코드알림 O O X X X 서비스링크 O X X X X < 자료 > 하나씨티피 (2) 기아차 Q 프렌즈 (Q Friends, 2015 년 ) 기아자동차 Q 프렌즈는차량의관리 정비내용을분석한뒤맞춤형정보를제공하는서비스이다. 소모품교환알림, 정비이력관리, 보증기간안내, 취급설명서와같은기본정보부터수시로궁금한내차의상태를체크하는자가점검, 차량관리가계부 ( 차계부 ) 까지가능하다. 또한, 고객센터와긴급출동연결을통해위기의순간에도안심할수있으며전담 AUTO Q 지정을통 [ 그림 6] 기아차 Q Friends App. 화면및서비스화면 6 www.iitp.kr
기획시리즈 - IoT 해정비예약, 수리견적서, 정비내역서, 사후관리등을모바일로받아봄으로써투명한정비를통해저렴한수리비혜택을누릴수있는고객기반서비스이다. 또한, S-cure 라는통신형모듈을장착하면블루투스방식으로차량과연결하여운전자와차량의커뮤니케이션플랫폼역할을한다. 다만블루투스기반의통신연결을통해차량과연결하는방식이라실시간차량센서정보들을수집및분석할수없어커넥티드카서비스의심리스한자동차데이터정보수집지원은힘들것으로보인다. 나. 비 OEM 기반원격진단서비스 (1) SKT 스마트오토스캔 (Smart Auto Scan, 2015 년 ) SK 텔레콤은스마트폰으로차량을관리할수있는스마트오토스캔서비스를 2015 년출시하였다. 이서비스는 OBDII 기반의전용스캐너와모바일앱으로구성되어있으며, 전용스캐너를자동차 OBDII 포트에장착하고관련앱을다운받아설치만하면스마트폰으로누구나쉽고편리하게자동차를관리할수있다. 스마트오토스캔서비스의진단기능은 157 가지고장코드와 51 가지주행기록정보, 그리고 19 개센서정보등기존에정비소에가야만알수있던다양한차량상태를일반운전자도눈으로쉽게확인할수있도록해준다. 다만기아 Q 프렌즈서비스와동일하게블루투스기반의통신연결을통해차량과연결하는방식이라실시간차량센서정보들을수집및분석할수없어커넥티드카서비스의심리스한자동차데이터정보수집지원은힘들것으로보인다 [ 그림 7] SKT 스마트오토스캐너제품소개및오토스캔화면 정보통신기술진흥센터 7
(2) LG 유플러스 TiA(Telematics in Athena, 2016 년 ) LG 유플러스는폭스바겐공식딜러 아우토플라츠 와함께자동차량진단은물론운행및맞춤형정비정보를실시간으로알려주는 LTE 기반스마트카서비스 TiA(Telematics in Athena) 를출시하였다. 이서비스는 LG 유플러스의 LTE 망을통해차량에서수집되는각종차량정보를실시간으로전송, 이용자의스마트폰전용앱에서분석결과를바로확인할수있는서비스이다. 차량내에 LTE 모뎀과첨단융합센서등이탑재된단말기 (Vehicle Information Device: VID) 를장착하면, 연비및연료사용현황, 차량사고 / 고장, 배터리및소모품현황, 주행시간등차량운행정보와위치정보등차량정비나관리에필요한정보가스마트폰으로실시간전송된다. 특히, 배터리, 엔진오일등정기적으로교체가필요한소모품은앱내에서알림을통해교체시기및정비주기를미리알려주어, 이용자가별도로확인하지않아도적정시점에해당부품을교체또는정비할수있도록도와준다. 이서비스의주된기능은실시간무선연결을통한전자제어장치들에대한원격무선진단기능이아니라, 일반적인엔진오일, 냉각수등소모품에대한교체주기및정비주기를알려주는서비스이다. [ 그림 8] LG U+ TiA 서비스소개및서비스화면 2. 해외원격진단서비스 가. 자동차 OEM 제조사기반원격진단서비스 (1) GM 온스타 (On Star, 1997 년 ) GM 은텔레매틱스, 인포테인먼트서비스브랜드인온스타 (On Star) 서비스를 1997 년출시한캐딜락에처음적용하여출시하였다. GPS 와의위치정보기술, 그리고이동통신기술을결합하여만든텔레매틱스서비스이다. 초기에는기본적인텔레매틱스기능만제공하였으나 2007 년 8 www.iitp.kr
기획시리즈 - IoT [ 그림 9] 전기차와그리드용 GM OnStar 서비스개념및서비스화면 부터는 IoT 플랫폼및 4G LTE NW 기술과스마트폰앱과의연계를통해연료및오일량체크, 타이어공기압체크, 무선엔진시동및도어잠금기능등을수행하는보다진화된커넥티드카서비스를제공하고있다. (2) 토요타세이프티커넥트 (Safety Connect, 2011 년 ) 토요타의세이프티커넥트서비스는고객의스마트폰을차량과연결하여차량내부에서향상된엔터테인먼트와인포메이션서비스와내비게이션기능등을제공하는서비스이다. 이서비스를이용하기위해서는스마트폰에토요타모바일앱을설치하고블루투스를활용하여차량시스템과페어링등록을해야한다. 세이프트커넥티드서비스가지원가능한서비스는마이크로소프트빙검색과 iheartradio, 판도라등라디오앱, 공연과레스토랑정보를찾아보고예약까지할수있는무비티켓닷컴 (MovieTikets.com) 과오픈테이블 (Open Table) 등이가능하며, 그밖에도스포츠와증권, 교통정보, 뉴스및날씨서비스, 연료가격정보등다양한앱을활용할수있다. 이서비스에서알수있듯이차량용엔터테인먼트와인포메이션서비스를주로 [ 그림 10] 토요타의세이프티커넥트서비스화면및심볼 정보통신기술진흥센터 9
지원하여차량의상태정보및진단서비스에대해서는지원하지않으며본격적인커넥티드카 서비스에서원격차량진단을지원하기에는무리가있다. 나. 비 OEM 기반원격진단서비스 (1) Launch 사골로서비스 (Golo 서비스, 2014 년 ) 현재차량용원격진단서비스를가장현실에가깝게구현한업체는중국의 Launch 사의 Golo 서비스이다. 이서비스는 3G/LTE 또는블루투스기반의 OBDII 차량단말기 (GOLO Adapter) 와각종차량의데이터를수집및분석할수있는센터 (GOLO server) 로구성되어있다. 보다자세하게설명하면 GOLO adapter 라고하는 OBDII 기반의차량단말기를자동차 (Vehicle) 에플러그인하여차량고장발생시, 고장여부를확인하고, 이를 GOLO server 에전송및분석하는서비스이다. 이서비스는차량 OEM 제조사기반의서비스가아닌비 OEM 기반의원격진단서비스로출시된최초의서비스이며, 클라우드기반의원격진단서비스의좋은사례이다. 다만비 OEM 기반서비스의한계로인해대상차종이제한적이고신뢰도및정확성에대해좀더보완을해야할필요가있지만, 클라우드기반의원격차량진단서비스로는의미있는서비스다. [ 그림 11] Launch 사 GOLO 서비스및 OBDII 차량단말기 (2) Nebula Systems 사마크 5(MECH5, 2014 년 ) 영국자동차 Insurance & Roadside Assistance 서비스업체인 RAC(Royal Automatic Club) 가기존중남미 Aftermarket 용범용진단기업체를인수하여세계최초로 Cloud-based 기반의원격진단서비스플랫폼을 2014 년출시하였다. 이서비스는 VCI(Vehicle Communication Interface) 라불리는 OBDII 기반의차량용수집장치와웹기반의클라우드서비스를제공하며, 기존의서비 10 www.iitp.kr
기획시리즈 - IoT [ 그림 12] MECH5 서비스화면및 MECH5 초기 UI 화면스와는다음과같은차이점이있다. 1 애플리케이션기반의서비스가아닌웹기반의원격차량진단서비스이다. 2 차량진단기인 HW 제품을파는방식이아닌클라우드기반의서비스 (Software as a Service: SaaS) 를파는방식이다. 동제품은 1 저렴한차량단말기 (VCI), 2 실시간원격진단으로인한실제사용량기반의요금제를통한사용료절감, 3 웹기반의서비스로 [ 표 2] 국내외자동차커넥티드카서비스비교 구분 1 세대 2 세대 3 세대 4 세대 5 세대 세대별특징 휴대용스캐너고장진단 / 센스값정비정보없음인터넷기능없음 정보스캐너전용하드웨어기반윈도 CE 사용정비정보내장실시간정보안됨 제조사전용진단기컴퓨터기반윈도 OS 사용인터넷연결 [1 개의제조사 ] 고장진단기능지원정비정보제공리프로그램지원 모바일플랫폼진단기노트북 / 모바일기반무선진단모듈사용인터넷연결 [ 여러개의제조사 ] 고장진단기능지원정비정보제공리프로그램지원 J2534 지원 주행진단기운전자용스캐너 PC/ 모바일폰기반실시간주행정보표시데이터블랙박스원격경비지원커넥티드차량관리차량빅데이터서비스 하이스캔 : 1995 카맨스캘 VG: 2004 쌍용 DSM: 2008 아이스캔 P: 2012 아이스캔 R: 2014 네스테크 / 카맨아이 지아이티 / 컨피테크 / 유디텍 ( 하나씨티피 ) Hi-DS 스캐너 : 2000 G-Scan II: 2013 GDS 직영 : 2006 GDS 일반 : 2010 현대모칩 : 2008 기아 UVO: 2013 < 자료 > 하나씨티피 정보통신기술진흥센터 11
Window, Android, ios 등애플리케이션 OS 에종속되지않는다양한디바이스에서서비스가가능한장점이있다. 2015 년 BT Innovation Winner Prize 를시작으로 2015 년 Los Angeles Auto Show 에서 Top10 Start-up 에오르는등많은상을수상하였다. 다만지원되는차종이대부분해외차종이라아직국내차량에대해서는서비스가지원되지않으나곧지원될것으로예상된다. III. 자동차진단방식의변화 (To Be) 1. 고장예측및사전진단 (Predict Diagnostics) 현재의원격차량진단서비스는차량내센서및전자제어장치 (ECU) 들에대한데이터를바탕으로고장상태를제공할뿐고장에대한예측및사전진단에대한서비스를제공하지못하고있다. 따라서차량내부네트워크로부터수집할수있는다양한센서값들을기준으로차량이상데이터를주기적으로모니터링및관리할수있는차량데이터기반고장예측및이상데이터관리기술과이를통한자동차부품들의이상동작의정확한원인분석과예측을통해교통사고처리비용절감및신속한사후처리가가능할수있다. 대부분의자동차 OEM 업체와비 OEM 업체중에서빅데이터를바탕으로자동차부품들에대한고장예측과사전진단을서비스하고있는업체는없다. 연구기관인 ETRI 에서연구과제로진행하였던차량센서값의데이터마이닝을통한고장예측기술을현재국내외자동차에대한고장진단및사전진단기술에대한현황으로이해할수있다 [4]. 기존차량진단은발생한이후 DTC 등을서버로전송하면, 서버에서분석및판단하여필요할조치를취하는사후진단서비스였으나, ETRI 가개발한기술은인공신경망과클러스터링기 [ 그림 13] 차량센서값의데이터마이닝을통한고장예측기술 (ETRI) 12 www.iitp.kr
기획시리즈 - IoT 법을통해고장의발생확률을구하고, 위험도가높은고장의경우효율적인회귀분석을통해추이변화를예측하여차량상태를모니터링할수있는고장예측기술이다. 기술의상세사양으로는 1 인공신경망기술을적용하여차량고장에대한학습을통해위험도를예측하고회귀분석을통해추이변화를분석할수있는데이터마이닝을이용한차량고장예측기술, 2 차량데이터의집중현상을분석하는클러스터링기법을이용한실시간차량데이터기반고장예측기술이주된기술이다. 이사전진단및고장예측기술의개발단계는연구단계를지나서시험단계인차량시뮬레이터와실차테스트를통한알고리즘검증시험을진행하였다. IV. 결론및시사점 국내자동차산업은전체제조업고용의 8%(22 만명 ), 생산액의 11.1%(75 조원 ), 부가가치의 10.9%(28 조원 ) 를차지하며세계 5 위 (2007 년 ) 의생산량을점유하는등우리나라의대표적인기간사업이다 [2]. 자동차 IT 국내융합시장은 2008 년 1.8 조원에서 2018 년 5.7 조원으로성장할전망이고, 자동차제조사, 자동차부품사, IT 업체들간의융합기술개발이활발히전개중에있다 [3]. 하지만대부분의자동차 IT 국내융합시장은 GPS 기반의텔레매틱스서비스와 DMB 및멜론등의인포테인먼트서비스가주를이루고있으며, 자동차 OEM 제조사기반의커넥티드카서비스도대부분인포테인먼트위주의서비스가주를이루고있다. 전세계자동차진단관련시장은 2015 년약 4 조원, 2020 년약 5.5 조원으로시장확대가예상되고있으며, 그중에서장비시장은 3.6 조원, 진단 SW 는 0.6 조원, 수리및진단데이터시장은 0.37 조원규모의엄청난시장이형성되어있다 [1]. 따라서대부분의해외업체들은클라우드기반의실시간원격진단서비스를제공하고있으나, 아직국내에서는클라우드기반의실시간원격진단서비스및실시간데이터를바탕으로한자동차부품들에대한고장예측및사전진단에대한준비가미흡한상황이다향후전기차및커넥티드카시대에는자동차대부분이전자제품들로구성될것으로예상되며 NW 및인프라간에실시간연결을통해끊임없이제품업데이트및상태모니터링서비스가가능할것으로예상된다. 따라서이를통해자동차전자제어장치들에대한모니터링과실주행거리및제품운행시간등이반영된데이터마이닝기법을이용한자동차전자제품들에 정보통신기술진흥센터 13
대한예지진단및사전진단서비스가도입되어, 현재신뢰받지못하고있는자동차수리서 비스분야에투명하고신뢰할수있는시스템을만들수있기를기대해본다. [ 참고문헌 ] [1] KISTI MARKET REPORT, VOL.4 ISSUE2 [2] 위키피디아, https://ko.wikipedia.org/wiki/ 온보드진단기 [3] http://www.totalcardiagnostics.com/support/knowledgebase [4] 권오천, 데이터마이닝을이용한고장예측기술연구, ETRI 산업 IT 융합연구단자동차 IT 융합연구실, 2013. 4. 29, p.7. [5] 서귀환 ( 산업노동정책연구소 ), 2007 년자동차산업전망, 자동차공업협회, 2007. 6.12, p.15. [6] 권오천, 차량센서값의데이터마이닝을통한고장예측기술, 전자통신연구원, 전자통신동향분석, ETRI, 2008, p.207. [7] Clare(Reportlinker), Global Automotive On-Board Diagnostic(OBD) Market 2015-2019, Markets and Markets, 2015. 14 www.iitp.kr