스마트자동차기술현황및대외기술경쟁력분석 기술평가부곽병근연구원장병호연구원 Ⅰ. 기술개요및현황 Ⅲ. 결론및시사점 Ⅱ. 대외기술경쟁력분석 최근자동차운전자의편의기술에대한요구가증가하고자동차에대한안전규제가강화되면서, 자동차를기존의기계적인차량보조시스템보다능동적으로제어할수있는기술이개발되고있다. 스마트자동차는기계중심의자동차기술에전기 전자, 정보통신기술을융 복합한자동차로, 완성차업체, 부품업체, ICT업체등다양한분야의업체들이 운전자편의 와 차량안전 관련기술들을개발중에있다. 특히, 국내는현대기아차, 만도, 모비스등대외경쟁력을보유한완성차및부품업체와삼성전자, LG전자, KT, SKT, 네이버등네트워크 콘텐츠분야에서우수한기술력이있는 ICT업체들을기반으로스마트자동차관련신규사업진출기회를확대할수있을것으로기대된다. 다만, 우리나라는스마트자동차의핵심기술인차량용센서및알고리즘, 정밀지도구축기술등에서기술선도국인독일, 미국, 일본대비큰기술격차를드러내고있고, 향후법 제도적규제나기준의수립이늦어질경우, 국제표준화를선도하지못함에따라관련산업의부가가치창출및기술발전이어려워질수있다. 따라서, 향후스마트자동차관련시장에서경쟁력을확보하기위해서는정부가인프라, 법 제도, 국제협력분야를주도하고 R&D 및사업화분야는민간이주도하여스마트자동차산업을활성화시킬수있는기술육성전략의수립및추진이필요할것으로예상된다. * 본고의내용은집필자의견해로당행의공식입장이아님 2016. 9 제 730 호 43
이슈분석 Ⅰ. 기술개요및현황 1. 기술개요 정의 스마트자동차는기계중심의자동차기술에전기 전자, 정보통신기술을융 복합하여교통사고를획기적으로저감하고, 탑승자의만족을극대화시키는자동차임 - 차량센서및소프트웨어, 운전자 - 자동차인터페이스 (HMI 1) ), 자동차 - 주변환경및인프라통신 (V2X 2) ) 등을기반으로운전자의안전을보장하며, 다양한사용자맞춤형이동서비스를제공하는 ICT융 복합기술이적용됨 < 그림 1> 스마트자동차및적용기술 ( 부품 ) 자료 : 한국정보산업연합회 (2014.2), ʻʻ2014 년 IT 산업 7 대메가트렌드 ʼʼ, p.110 에서인용 분류및특성 스마트자동차에적용된기술은첨단운전자보조체계 (Advanced Driver Assistance System) 3), 자율주행 (Autonomous Vehicle) 4), 협업안전체계 (Cooperative Safety System) 5) 등 1) HMI(Human-Machine Interface): 사용자와기계간의정보 물리적전달도구및방식 2) V2X(Vehicle-to-X): 차량과차량, 차량과인프라등차량과모든개체 (X) 간의통신을일컬음 3) 차선이탈방지 / 경고, 적응식크루즈컨트롤, 자동긴급제동장치등을조합하여운전자가안전하게운전할수있도록지원 4) 차량센서 / 제어 / 판단알고리즘으로목적지까지운전자의개입없이안전하게이동 5) 운행정보를주변의차량 (V2V) 및도로인프라 (V2I) 와공유하여사고예방및안전운전을도모 44 산은조사월보
안전과관련된 3개분야와커넥티드카 (Connected Car) 6) 와같은편의와관련된 1개분야로구분됨 - 스마트자동차는 안전 과 편의 관련기술들이차량목적에따라적용되어개발되고있어, 각종고정밀센서, 제어장치등차량에장착되는전장부품의비중이증가하며, 제어 / 구동을위한 SW알고리즘및통신네트워크의중요도가증가하고있는것이특징임 < 그림 2> 스마트자동차의기능분류 기술 ( 제품 ) 파급효과 스마트자동차는자동차부품산업의폭발적인성장을기반으로, 도로인프라, 스마트 자동차활용서비스, 빅데이터활용등 4개분야에큰영향을줄것으로예상됨 - 특히, 자동차부품분야에서는고부가가치의신규부품들이다양하게확대적용될 것으로전망되며, 스마트자동차서비스분야에서도카셰어링, 인포테인먼트등에 적용이확대되어두분야에파급효과가클것으로전망됨 < 표 1> 분야별파급효과 분야 파급내용 파급정도상중하 자동차부품 스마트자동차에장착되는센서, 제어기등전장부품산업의확대 관련인프라 스마트자동차구축을위한도로및통신인프라산업의확대 스마트카서비스카셰어링, 인포테인먼트등스마트자동차활용서비스시장확대 빅데이터활용 보험, 연비측정등차량운행빅데이터분석및활용시장확대 6) 차량내고속무선통신을활용하여운전자가필요한정보 ( 날씨, 엔터테인먼트, IoT 등 ) 에접근 2016. 9 제 730 호 45
이슈분석 2. 기술현황 기술 Map 및핵심기술 스마트자동차는센서, SW통합, 제어, 네트워크, 인프라, V2V, 서비스등 7개의기술분야로기술Map을구성하고있음 < 그림 3> 스마트자동차기술 Map 스마트자동차의핵심기술은기술Map의항목중 차량용센서및알고리즘, 위치측정및정밀지도구축 등 5개기술임 - 차량용센서및알고리즘기술 차량의주변상황인식을위해필요한센서 ( 레이더, 라이다, 카메라등 ) 의설계및제작과신호처리알고리즘구축등의기술 - 측위및정밀지도구축기술 차량의현재위치를파악하기위해필요한고정밀 GPS(30cm~1m이내 ) 설계제작기술및산간, 도심지등운용환경에따른위치정보신뢰도확보기술과실시간지역정밀지도 (LDM) 구축에필요한각종인프라설비및데이터베이스구축기술 -V2X 통신기술 차량내 / 외부의각종센서및인프라, 차량간의통신에필요한통신모듈, 통신규격, 보안에대한설계제작및운용기술과네트워크보안기술 46 산은조사월보
- 차량제어기술 차량에장착된각종 ECU 및모터등을자동차의판단에따라적절하게대응하는기술 - 스마트자동차활용서비스기술 자동차의지능화에따라발생하는사용자편의제공서비스및사업모델개발기술 국내외기술동향 완성차업체, 부품업체, ICT업체등다양한분야의업체들이스마트자동차와관련된기술들을개발중임 < 표 2> 주요업체별기술개발동향 완성차업체 부품업체 ICT 업체 업체 벤츠 아우디 BMW 테슬라 GM 포드 볼보 현대차 닛산 델파이 보쉬 구글 애플 삼성전자 기술현황 독일내도심 100km주행시연 (ʼ13) CES2015에서 F015( 럭셔리인모션 ) 공개 ʼ15년 A7 자율주행 900km성공 ʼ17년까지자율주행이가능한 A8을개발하기로선언 7시리즈에자동주차, 제스쳐컨트롤등탑재 구글, AT&T와협업하여 ʻConnectedDriveʼ 기술개발 Autopilot 개발하여고속도로종 횡방향제어 차키를이용한조종, 자동주차기능등탑재 자율주행, 카셰어링업체인수등시장변화에대비 ʼ17년양산을목표로 ʻSuperCruiseʼ 기술개발중 자동차 & 모빌리티기업으로비전설정, 모빌리티서비스플랫폼 ʻFordPass' 발표 ʼ14년 ʻDriveMe 프로젝트ʼ로일반도로자율주행시험중 CES2015에서무인주차공개, 중국바이두社와협력중 제네시스고속도로시험중 (HDA, ʼ20년상용화목표 ) ʻ블루링크 (BlueLink)ʼ를개발하여스마트폰과연동 ʼ16년 4월, ʻ초연결지능형자동차ʼ 콘셉트공개 NASA와협력, 올해고속도로용자율주행차량생산 ʼ20년까지 10개모델에자율주행기술적용 아우디 Q5에자율주행장치를탑재하여샌프란시스코 ~ 뉴욕까지 5,800km자율주행성공 구글, BMW등에스마트카관련센서납품중 ʼ18년까지 ʻ보쉬 IoTʼ를개발, 집 / 공장과차량연동목표 ʼ10년최초자율주행차운행성공, ʻBubble Carʼ 최근 100만km무사고시험성공 Open Automotive Alliance를통해차량용 OS 개발 ʻ타이탄프로젝트ʼ를통해 ʼ20년완전자율주행상용화목표 갤럭시기어와차량 (BMW) 을연결하는등인포테인먼트, 차량용반도체사업을중심으로기술개발중 2016. 9 제 730 호 47
이슈분석 - 벤츠 ( 獨 ) 는 ʼ15년 CES에서 ʻF015ʼ를공개, 운송수단이아닌완전자율주행과인터넷통신이가능한움직이는라운지로의혁신을시도함 - 델파이 ( 美 ) 는 ʼ15년 ʻDelphi Drive 프로젝트ʼ에서아우디의 Q5에자체제작한시스템을장착하여미국서부의샌프란시스코에서동부의뉴욕까지 5,800km의거리를자율주행으로이동하였음 - 현대자동차 ( 韓 ) 는 ʼ15년제네시스를개조하여고속도로에서종방향 ( 가속 / 감속 ) 제어및차선이탈방지가가능한 HDA(Highway Driving Assist) 기술을개발하여양산형 EQ900에적용하였음 - 구글 ( 美 ) 은 ʻBubble Carʼ를개발, 캘리포니아주에서완전자율주행기능을시험중이며, 아우디, GM 등과연합하여 ʻOpen Automotive Allianceʼ 를구축하여차량용OS의기반을구축중 스마트자동차의기술수준은자율주행의구현수준으로평가되고있으며, 현재국내외주요업체들은 5단계중 2가지이상의기능을통합 자동화하는 2단계기술을상용화한상태로, ʼ20년까지고속도로등특정상황에서차량스스로운전이가능한 3단계수준의자율주행차량을양산하는것을목표로기술개발중임 < 표 3> 자율주행단계정의 (NHTSA 기준 ) 7) 단계특징설명 운전조작 주행감시 위기극복 0 비자동 전체상황운전자조작 운전자 운전자 운전자 - 1 특정기능특정기능자동화운전자자동 ( 단일장치보조 ) & 차량 운전자 운전자 ACC8) 2 통합기능통합기능자동화 LKAS 차량운전자운전자자동 ( 다수장치보조 ) +ACC 3 제한적특정조건하에자율주행차량차량운전자고속도로자율주행 ( 위기시운전자조작 ) 운전 4 완전모든상황에서자율주행자율주행 ( 위기시차량조작 ) 차량 차량 차량 도심운전 자료 :NHTSA(2013.5), ʻʻPreliminary statement of policy concerning automated vehiclesʼʼ 재구성 예시 7) SAE( 미국자동차공학회 ), BASt( 독일연방교통연구소 ), VBA( 독일자동차산업협회 ) 는 NHTSA( 미국도로교통안전국 ) 에서제시한자율주행단계중 3, 4 단계를 3 단계로세분화하여총 6 단계로구분하기도함 8) ACC(Adaptive Cruise Control, 적응식크루즈컨트롤 ): 전방차량의속도에맞추어가 감속이가능한크루즈컨트롤기술 9) LKAS(Line Keeping Assistance System, 차선유지보조체계 ): 도로상의차선을인식하여차량이이탈하지않도록핸들을조작하는기술 48 산은조사월보
스마트자동차의기술단계는자율주행수준으로예측할수있으며, 현재주요국은자율주행의기술개발을위한연구개발프로젝트수행과인허가및표준화활동을진행중임 - 미국, 독일, 일본등은통합기능자동화수준의 2단계기술을사업화하였으며, 완전자율주행수준의 4단계기술을시작품으로제작하여시험주행중임 - 한국은최근 2단계기술을사업화하였으나실험단계부터사업화단계까지기술선진국에비해기술단계가낮은상태로개발진행중이며, 중국의경우한국보다기술의단계가떨어진상태로상용화시기는 ʼ25년이후에나될것으로전망됨 < 표 4> 주요국가별기술단계 국가명기초연구실험시작품실용화사업화 상용화 ( 예상 ) 시기 미국 - - Lv.4 Lv.3 Lv.2 ʼ20 년 독일 - - Lv.4 Lv.3 Lv.2 ʼ20 년 일본 - - Lv.4 Lv.3 Lv.2 ʼ20 년 한국 - Lv.4 Lv.3 - Lv.2 ʼ20 년 ~ʼ25 년 중국 - Lv.4 Lv.3 Lv.2 Lv.1 ʼ25 년 ~ 주 : 상용화예상시기는 NHTSA Lv.3 기준임 업계현황 향후자동차산업은스마트자동차의출현과점유율상승으로자동차에대한관점이변화됨에따라산업구조변동이예상되고있음 - ʻ운송자산ʼ이아닌 ʻ이동서비스수단ʼ으로의자동차에대한관점의변화에따라산업구조의변화 ( 제조 판매중심의수직형구조 서비스제공중심의수평적구조 ) 가예상됨 2016. 9 제 730 호 49
이슈분석 < 그림 4> 스마트자동차개발에따른산업구조의변화 (ʼ15 ʼ25) 자료 :PwC(2015.9), ʻʻConnected Car Study 2015:Racing ahead with autonomous cars and digital innovationʼʼ, p.29 에서인용 - 이러한자동차산업의패러다임변화에대응하기위해완성차업체는 ICT 업체와의협업및 M&A등을적극적으로추진하고, 이를통해스마트자동차를활용하는비즈니스모델을개발중에있음 차량및부품 ICT업체는 AUTOSAR( 차량제어 SW), GENIVI( 인포테인먼트 ), CCC 10) ( 차량내통신및차량-스마트기기간연결 ) 등의연합체를구성하여기술표준화및협력을진행중임 아우디, 다임러 ( 벤츠 ), BMW 연합은 ʼ15.8월노키아의자회사이며디지털지도제작업체인 HERE 를 27.8억달러 ( 약 33.3조원 ) 에공동인수, 개발중인자율주행차의정밀지도및위치측정기술개발에활용중임 GM은 ʼ16.1월차량공유업체 Lyft에 5억달러 ( 약 6천억원 ) 를투자, 향후자율주행택시사업진출을위한협력방안을모색중임 10) Car Connectivity Consortium 50 산은조사월보
Ⅱ. 대외기술경쟁력분석 기술 SWOT 분석 < 표 5> SWOT 분석 Strength 글로벌 Top 5 수준의완성차업체보유 삼성 LG, KT SKT 등 ICT인프라보유 Opportunity 시장확대로인한신규사업진출기회 3단계기술양산화실적없음 Weakness 핵심부품 ( 센서등 ) 의원천기술미보유 신호처리, AI 등 SW기술기반약함 Threat 선진국위주의규격, 법 규제 부품의가격경쟁력확보가어려움 강점 (Strength) - 현대기아, 만도, 모비스등대외경쟁력을보유한완성차및부품업체와삼성전자, LG전자, KT, SKT, 네이버등네트워크 콘텐츠분야에서우수한기술력이있는 ICT업체등을보유함 약점 (Weakness) - 레이더등스마트자동차에필수적인센서핵심기술 ( 신호처리알고리즘, SOC제작등 ) 과인공지능기술등에서낮은기술수준을보유함에따라독일, 일본등선진국에서핵심부품을수입하여차량에사용하고있음 기회 (Opportunity) - 기존자동차산업의패러다임변화로인해시장의확대요소 ( 스마트자동차활용서비스, 운송데이터기반서비스등 ) 가발생하고있으며, 아직까지 3단계자율주행기능을양산화한국가나업체가없음 위협 (Threat) - 시장확대및기술확보를위한법 제도적규제나기준의수립이국외에비해늦거나지연되는경우국제표준화를선도하지못함에따라관련산업의부가가치창출및기술발전이어려움 2016. 9 제 730 호 51
이슈분석 기술경쟁력수준분석 스마트자동차의완성차부분에서는독일이가장우수한기술경쟁력 (100) 수준을보이는데반해한국은 85 수준으로약 2~3년기술격차를보임 5개핵심기술의기술경쟁력도유사한수준을보여주고있으며, 특히 차량용센서및알고리즘 의경우는기술선도국인독일, 미국, 일본대비큰기술격차를드러냄 중국은 5개핵심기술분야에서아직까지기술선도국대비열위한기술경쟁력수준을보이고있음 < 표 6> 기술경쟁력수준비교 구분독일미국일본한국중국 1 스마트자동차 100 ( 탁월 ) 97 ( 탁월 ) 95 ( 탁월 ) 85 ( 우수 ) 75 ( 보통 ) 기술명가중치 (%) 기술별점수 2 핵심기술 차량용센서및알고리즘위치측정및정밀지도구축 25 100 90 95 65 60 25 97 100 95 80 70 V2X 통신 15 99 100 95 85 75 차량제어 20 100 99 98 90 75 활용서비스 15 95 100 95 90 80 계 98 ( 탁월 ) 97 ( 탁월 ) 95 ( 탁월 ) 82 ( 보통 ) 70.7 ( 열위 ) 52 산은조사월보
1 스마트자동차기술경쟁력비교분석 스마트자동차의기술은미국, 독일, 일본을중심으로발전하고있으며, 국내와의기술격차는약 2~3년정도임 < 표 7> 스마트자동차기술경쟁력비교구분독일미국일본한국중국스마트자동차 100 97 95 85 75 - 독일은 Daimler, Bosch등전통적인차량및부품제조업체의기술력을바탕으로 ADAS 기반자율주행및통합안전기능의완성을목표로스마트자동차양산에가장근접한기술력을보유하고있음 - 일본은초창기스마트자동차기술개발을선도하였으며, 현재는독일과유사한수준으로, 자동차제조업체의기술력과스마트도로등의인프라구축기술이융합된스마트자동차개발에초점을두고있음 - 미국은구글, 애플등전통적인차량제조사 (GM, Ford 등 ) 보다는 ICT업체가보유한기술을통해스마트자동차를개발하고있으며, 차량이지능화 / 네트워크화됨으로발생할수있는서비스 / 비즈니스모델개발에초점을두고있음 - 완성차업체의기술력이상대적으로약한중국은선진업체와의기술격차가상대적으로작은전기차플랫폼의개발에집중하고있으며, 바이두, 텐센트와같은중국내거대 ICT업체와의협력을통해스마트자동차를개발중임 - 국내의경우현대기아, 모비스, 만도등에서스마트자동차관련기술을개발하고있으며, 선진국과의기술격차는약 2~3년으로조사됨 2016. 9 제 730 호 53
이슈분석 2 핵심기술기술경쟁력비교분석 스마트자동차관련핵심기술중차량용센서및알고리즘 측위및정밀지도구축등의기술은선진국에비해열위한것으로조사되었으며, V2X 통신 차량제어 스마트자동차활용서비스기술은보통수준임 < 표 8> 핵심기술경쟁력비교 기술명 독일 미국 일본 한국 중국 차량용센서및알고리즘 100 90 95 65 60 위치측정및정밀지도구축 97 100 95 80 70 V2X통신 99 100 95 85 75 차량제어 100 99 98 90 75 활용서비스 95 100 95 90 80 - 차량용센서 국내완성차및부품업체는독일, 일본등의해외선진사로부터핵심부품을구매하여패키징후설치하는방식으로개발중이며, 차량용레이더, 라이다등의원천기술확보에는상당한시간이소요될것으로예상됨 - 측위및정밀지도구축기술 고정밀 GPS, 지도구축용장비의국산화가필요하며, 스마트자동차의자율주행에필요한차선단위의정밀지도구축에는일정기간이필요함 -V2X 통신기술 현재각종국제기준및규격이논의되고있는상황으로, 국내기술력은양호한수준임 - 차량제어기술 차량에장착된각종 ECU 및모터등을자동차의판단에따라적절하게대응하는기술로선진국과유사한수준의기술을보유하고있음 - 스마트자동차활용서비스기술 전반적인시장및기술성숙도가낮은편이나, 활용이가능한국내 ICT 활용서비스의기술경쟁력을비교시선진국대비보통의기술력을보유하고있음 54 산은조사월보
정부의기술육성전략 정부는 ʼ15.4월, 미래성장동력종합실천계획 의스마트자동차분야추진로드맵을발표하고 3단계 (ʻ스마트자동차발전기반구축ʼ, ʻ스마트자동차상용화기반구축ʼ, ʻ스마트자동차산업생태계활성화ʼ) 로구성된기술육성전략을추진하고있음 - 특히, 로드맵중 ʻR&D 및사업화ʼ 분야는완성차및부품업체, ICT업체중심의민간주도로, ʻ인프라ʼ, ʻ법 제도ʼ, ʻ국제협력 ʼ 분야는정부주도하산업계의협력으로진행되고있음 < 표 9> 스마트자동차추진로드맵 구분 1 단계 (ʼ14~ʼ15) 2 단계 (ʼ16~ʼ19) 3 단계 (ʼ20~ʼ22) 목표 스마트자동차발전기반구축 스마트자동차상용화기반구축 스마트자동차산업생태계활성화 R&D 및사업화 자율주행차기반기술확보 자율주행차조기상용화기술및글로벌품질확보를위한자동차-ICT 신산업생태계구축기반마련 인프라 평가시스템및테스트베드구축 통신안전도확보를위한평가시스템구축 자율주행차상용화를위한평가시스템구축 법 제도 교통사고감소를위한전략수립및평가시스템구축 실도로임시운행허가기준도출및법규제 개정 실차안전기준평가, 기준도출및법규제 개정 국제협력 자율주행차안전기준국제화기반마련 자율주행차안전기준국제화활정화 자율주행차안전기준국제화고도화 자료 : 관계부처합동 (2016.3), ʻʻ ʼ16 년도미래성장동력종합실천계획상세자료 ( 별책 )ʼʼ 재구성 2016. 9 제 730 호 55
이슈분석 Ⅲ. 결론및시사점 스마트자동차관련핵심기술확보를통한기술경쟁력강화필요 차량탑재용센서및부품기반기술확보필요 - 국내기술경쟁력이저조한차량용센서 ( 레이더, 라이다, 카메라등 ) 의핵심기술개발및국산화필요 - 스마트폰, 방위산업등관련산업수행경험으로레이더, 카메라모듈등일부기술은확보하였으나고부가가치기술인 SoC, 신호처리알고리즘, 펌웨어등은현재선진사에로열티를제공하는형태로사용중이므로국산화가시급함 스마트자동차빅데이터, 인공지능기반기술확보필요 - 스마트자동차가제공하는많은기능에는차량의자의적인 ʻ판단ʼ이함께수반되므로, 다량의센서로부터받는빅데이터를분석하여상황에대해정확하게인식하고판단할수있는인공지능의고도화가필수적임 - 현재이미지인식, 센서퓨전등의분야에서인공지능기술이활용되고있으며, 향후완전자율주행및협력주행단계로의발전을위해서는인공지능기술및도로 / 차량등의상황에대한빅데이터분석기술개발이시급함 정밀지도및네트워크등인프라구축필요 - 스마트자동차의기능을활용하기위해서는전국단위의정밀지도구축및차량용네트워크 (V2X) 인프라기반이갖추어져있어야함 - 자율주행을위해요구되는정밀지도의업데이트주기 (1시간) 를충족하기위해서는현재국토정보원에서제공하는정밀지도 DB를기반으로민간지도정보제공업체, 운전자기반클라우드지도구축기술등다양한주체의적극적인참여와, 이를기반으로신뢰성있는정밀지도를구축하고공유할수있는플랫폼기술이필요함 -V2X 네트워크를위한인프라구축을위해서는통신용국제규약준수및주파수확보에대한민간-정부의협력이필요하며, 차량간 Ad-hoc, 차량 - 인프라간통신등에필요한각종인프라구축및향후발생할수있는네트워크보안기술의개발이필수적임 56 산은조사월보
스마트자동차활용서비스및비즈니스모델구축필요 - 스마트자동차는기존의자동차에대한소비자의개념을변화시킬것이며이는예전의핸드폰 스마트폰과같은형태 ( 또는그이상 ) 로시장의확장및변형을수반할것임 - 따라서스마트자동차를활용한새로운서비스및비즈니스시장이열릴것으로예상되며, 이에맞추어새로운형태의서비스및비즈니스모델의개발및기반구축이필요함 2016. 9 제 730 호 57