Wi-Fi
차량의 무선 업데이트(Vehicle Over-the-Air Updates), 줄여서 OTA 업데이트는 현대 자동차의 핵심 기능 중 하나입니다. 소프트웨어 정의 차량(SDV) 로 향하는 추세는 OTA 업데이트의 활용도를 높이고 그 기능을 더욱 풍부하게 할 것을 요구합니다. 이 블로그 게시물에서는 먼저 OTA의 역사적 배경과 현재 사용되고 있는 접근 방식 및 그 여러 한계를 살펴봅니다. 이어서 미래를 내다보며, 소프트웨어 정의 차량 를 충족하기 위해 필요한 OTA의 확장된 기능에 대해 살펴봅니다.
OTA(무선 업데이트)란 무엇인가요?
일반적으로 OTA(Over-the-Air) 업데이트란 차량 소프트웨어를 업데이트하는 것을 말하며, 대개 다양한 하위 시스템 내의 비휘발성 메모리 또는 “플래시” 칩을 재프로그래밍하는 방식으로 이루어집니다. 과거에는 정비 예약 시에만 대리점에서 소프트웨어를 업데이트할 수 있었습니다. 대리점은 유선 연결과 종종 특수 하드웨어를 사용하여 소프트웨어를 조회한 뒤, 손상된 소프트웨어를 복구하거나 버그 수정 패치를 설치하거나, 경우에 따라 새로운 소프트웨어 버전을 설치하기 위해 업데이트를 수행할 수 있었습니다.
시간이 지남에 따라 차량이 인터넷에 연결되면서, 점점 더 많은 차량이 특정 종류의 소프트웨어 업데이트를 원격으로, 즉 “무선(OTA)” 방식으로 다운로드할 수 있는 기능을 갖추게 되었습니다.
이러한 OTA 업데이트는 로컬 Wi-Fi 네트워크를 통해 또는 셀룰러 네트워크 연결을 통해 전송될 수 있습니다. 뒤이어 나오는 섹션에서는 서로 다른 무선 전송 방식 간의 연결 방식 선택과 관련된 장단점을 살펴봅니다.
차량 OTA의 현황을 되돌아보며
오늘날, 그리고 과거에도 많은 차량에 탑재되어 온 OTA 기능은 중요한 측면에서 한계가 있었습니다. 이 섹션에서는 OTA가 어떻게 발전해 왔는지 회고적으로 살펴보고, 여전히 업계 전반에 영향을 미치고 있는 제약 사항들을 조명합니다.
OTA 업데이트가 기존에 어떻게 작동해 왔는지
많은 운전자들이 그 사실을 잘 깨닫지 못할 수도 있지만, 기존 차량은 모두 차량 전반에 걸쳐 소프트웨어를 탑재하고 있습니다. 사실, 현재의 차량은 임베디드 시스템으로, 종종 엄청난 양의 소프트웨어를 포함하고 있으며, 최첨단 차량의 경우 1억 줄에 달하는 반면, 787 드림라이너 항공기에는 고작 1,400만 줄만 포함되어 있습니다에 불과한 것과 대조됩니다.
이러한 소프트웨어의 대부분은 거의 업데이트되지 않거나, 경우에 따라서는 업데이트가 불가능한 전자 제어 장치(ECU)에 깊이 내장되어 있습니다. 자동차 소프트웨어 업데이트가 상당히 복잡한 이유 중 하나는, 일반적인 차량에서 이러한 ECU 중 상당수가 창문, 제동, 배기가스 제어 등과 같은 단일 기능만을 수행하거나 단일 하위 시스템을 관리하기 때문입니다. 또 다른 복잡성은 이러한 ECU들이 일반적으로 한 대의 승용차나 트럭 내에 있는 여러 하청업체(“1차” 공급업체)에 의해 개발된다는 점에 기인합니다. 즉, 오늘날 OTA 업데이트를 수행하려면 종종 다른 제조업체들의 참여가 필요하다는 것을 의미합니다.
많은 기존 차량은 일반적으로 일부 시스템에 대해 제한적인 소프트웨어 업데이트 기능을 갖추고 있습니다. 오늘날 많은 차량에서 OTA 업데이트의 주된 대상은 인포테인먼트(IVI) 및 내비게이션 시스템이며, 경우에 따라 ADAS 시스템도 포함됩니다. 이를 통해 내비게이션 지도를 업데이트하거나 엔터테인먼트 시스템에 새로운 기능을 추가하는 등의 작업이 가능합니다. 일반적으로 이러한 업데이트는 1년에 1~2회 정도로 드물게 이루어지며, 운전자가 반드시 수행해야 하는 업데이트는 아닌 경우가 많습니다.
일부 최첨단 커넥티드 카, 특히 테슬라, 리비안, 메르세데스 및 일부 중국 제조업체의 차량은 OTA를 통해 일부 추가 기능을 업데이트할 수 있는 더 풍부한 업데이트 기능을 제공하지만, 현재로서는 이는 도로 위 차량 전체의 극히 일부에 불과하다.
차량의 OTA는 모바일 기기의 OTA와는 상당히 다릅니다.
스마트폰에 소프트웨어 업데이트를 제공하는 OTA(무선 업데이트) 절차는 대부분의 사람들에게 익숙합니다. 사람들은 휴대폰 앱, 기기 펌웨어, 운영 체제 업데이트를 받으며, 보안 취약점을 해결하기 위한 업데이트도 점점 더 자주 받고 있습니다. 이러한 업데이트를 설치하는 과정은 대개 간단합니다. 기기가 사용자에게 새로운 소프트웨어가 준비되었음을 알리고, 인터넷을 통해 빠르고 쉽게 업데이트를 진행할 수 있게 해주기 때문입니다.
그러나 스마트폰과 커넥티드 카 사이에는 소프트웨어 업데이트의 다운로드, 전달, 설치 방식을 바꾸는 중대한 차이점이 있습니다. 그중에서도 특히 중요한 차이점은 차량에 요구되는 안전성과 신뢰성입니다. 승용차와 트럭은 안전 인증을 받아야 하며, 업데이트 시 기존 안전 조치가 훼손되지 않도록 각별한 주의를 기울여야 합니다. 또한, 하드웨어와 소프트웨어에 대한 높은 수준의 추상화와 현대적인 소프트웨어 설계를 갖춘 스마트폰과 달리, 오늘날 도로 위를 달리는 대부분의 차량은 업데이트가 가능하도록 설계되지 않았습니다.
또한 운전자들은 차량에 대한 OTA 업데이트를 받아들이는 데 익숙하지 않은 편인데, 이는 과거에 다른 기기에 비해 커넥티드 카의 비중이 상대적으로 적었기 때문이다. 다행인 점은 제조사들이 소비자들이 모바일 기기를 업데이트할 때 쌓은 경험을 활용해 운전자들에게 OTA 업데이트가 어떻게 작동하는지 알려주고, 사용자들이 차량에서도 그만큼 자주 업데이트를 수행하도록 유도할 수 있다는 것이다.
마지막으로, 차량 아키텍처는 모바일 기기에서 볼 수 있는 것보다 훨씬 더 복잡하며, 다양한 제조업체의 전자 부품과 소프트웨어가 포함될 뿐만 아니라, 공급망 조달의 유연성을 확보하기 위해 종종 여러 공급처에서 부품을 조달하기도 합니다.
업데이트 빈도가 낮음
현재 대다수의 차량에서는 업데이트가 드물게 이루어지며, 대부분의 차량은 일반적으로 1년에 한두 번 정도만 업데이트됩니다. 이는 기존 구형 차량의 경우 가능한 가장 빠른 업데이트 주기일 수 있습니다. 수많은 제3자 하위 시스템 공급업체들 간에 소프트웨어를 조율하는 일이 매우 복잡하기 때문에, 업데이트를 매우 빈번하게 수행하는 것은 어려운 일이기 때문입니다. 그러나 소프트웨어 정의 차량으로 전환됨에 따라, 이러한 방식은 더 이상 실용적인 접근 방식이 되지 못할 것입니다.
무선 네트워크 사용의 일관성 부족
과거에는, 그리고 오늘날에도 많은 차량의 경우 여전히, OTA 업데이트가 전혀 제공되지 않습니다. 대신 새로운 소프트웨어를 업데이트하려면 대리점을 방문해야 합니다.
원격 업데이트가 가능한 차량의 경우, 대개 Wi-Fi를 통해서만 업데이트가 제공되므로 운전자는 1년에 한두 번 정도 집이나 직장, 또는 다른 Wi-Fi 네트워크에 연결하여 업데이트를 다운로드해야 합니다. 다시 말해, 빈도가 낮고 필수적이지 않으며 시스템 운영에 지장이 없는 업데이트의 경우, 이러한 제한 사항은 타당한 절충안으로 볼 수 있습니다.
점점 더 많은 차량에 셀룰러 연결 기능이 탑재되고 있으며, 특히 4G/LTE 연결이 확대되고 있습니다. 일부 차량은 시스템에 필수적인 업데이트와 같이 선별된 업데이트를 LTE를 통해 다운로드할 수 있도록 허용하지만, LTE를 지원하는 차량이라 하더라도 대용량이며 시스템에 필수적이지 않은 업데이트는 일반적으로 LTE를 통해 다운로드할 수 없습니다. 예를 들어, 차량에 빈번한 업데이트를 제공하는 것으로 유명한 테슬라를 살펴보겠습니다. 대부분의 경우, 테슬라는 Wi-Fi를 통해서만 업데이트를 다운로드할 수 있도록 제공합니다.
업데이트 중인 하위 시스템이 제한적입니다.
오늘날 차량에 적용되는 업데이트의 대부분은 엔터테인먼트 및 내비게이션 시스템으로 구성된 ‘헤드 유닛’, 즉 차량용 인포테인먼트(IVI) 시스템에 대한 것입니다. 이 시스템은 운전자와 승객의 경험에 중요하지만, 다른 차량 시스템만큼 안전상 중요도가 높지는 않습니다.
ADAS와 같은 다른 시스템에 적용되는 업데이트의 비중은 상대적으로 적습니다. ADAS 기능이 급속히 발전하고 있는 점을 감안할 때, OEM들은 안전성을 높이고, 발견된 결함을 보완하며, ADAS 성능을 개선하기 위해 업데이트를 제공해야 할 것입니다. 새로운 첨단 운전자 보조 시스템(ADAS) 기능이 추가됨에 따라(일부 기능은 특정 지역에서 법적으로 의무화되어 있음), 이러한 유형의 업데이트 빈도가 더욱 잦아질 것으로 예상됩니다.
그 외에도 드물게 나타나는 범주로는 파워트레인/엔진 튜닝, 전기차(EV)의 배터리 관리 시스템, 또는 기타 분야와 관련된 다른 차량 시스템의 업데이트가 있습니다. 이러한 하위 시스템은 차량에 깊이 통합되어 있는 특성상, 생산 완료 후 해당 시스템에 대한 업데이트는 현재로서는 드문 편입니다.
오류 발생을 방지할 수 있는 능력이 제한적임
업데이트 과정에서 오류를 방지하는 것은 긍정적인 고객 경험을 보장하는 데 매우 중요합니다. 최근 몇 년간 여러 자동차 제조사(OEM)에서 업데이트 실패로 인해 차량이 운행 불능 상태에 빠진 사례가 다수 발생했습니다. 업데이트 실패로 인해 차량을 대리점으로 견인해 가서 소프트웨어를 재설정해야 할 정도가 된다면, 이는 고객 충성도에 치명적인 타격을 줄 수 있습니다. 안타깝게도 최근 몇 달간 이러한 사례가 여러 차례 공개적으로 발생했습니다.
업데이트 실패로 인해 차량이 작동하지 않게 되는 상황—흔히 “브릭 현상”이라고도 불리는—을 방지하기 위해 내결함성을 확보하는 데 활용할 수 있는 기술들이 있지만, 모든 차량이 이러한 기능을 갖추고 있는 것은 아닙니다.
전기차(EV)와 기존 가솔린 또는 디젤 차량의 차이점
OTA 업데이트를 위해 필요한 조건 중 하나는 차량의 전원이 켜져 있어야 한다는 것입니다. 이는 당연해 보일 수 있지만, 차량 유형에 따라 몇 가지 구체적인 제약 사항을 초래합니다. 특히, ‘전원이 켜져 있다’는 것이 구체적으로 무엇을 의미할까요?
일반적인 가솔린 또는 디젤(내연기관, ICE) 차량의 경우, 일반적으로 엔진이 실제로 작동하고 있지 않으면 전기 시스템이 완전히 작동하지 않습니다. 실제로 대부분의 차량에는 주차 상태에서도 라디오나 창문과 같은 일부 제한된 하위 시스템을 작동할 수 있게 해주는 “액세서리 모드”가 마련되어 있습니다. 그러나 이 모드에서도 차량 하위 시스템의 대부분은 여전히 전원이 공급되지 않습니다. 이는 해당 시스템들이 엔진으로부터 전원을 공급받아야 하거나, 어떤 식으로든 엔진 작동과 연동되어 있기 때문입니다.
전기차(EV)는 그 특성상 완전한 작동 상태를 유지하기 위해 시동을 걸 필요가 없습니다. 일반적으로 전기차에는 항상 켜져 있어 배터리 충전 상태 등 다양한 하위 시스템을 모니터링하는 여러 시스템이 탑재되어 있습니다. 하지만 더 중요한 점은, 전기차는 엔진을 시동하지 않고도 모든 차량 시스템을 가동할 수 있다는 것입니다. 따라서 주차된 전기차는 운전자의 도움 없이도 완전한 작동 상태를 유지할 수 있으며, 가솔린/내연기관(ICE) 차량과는 달리 차고나 기타 밀폐된 공간에서도 안전하게 전원을 켤 수 있습니다.
따라서 두 차량 모두 업데이트가 가능하지만, 전자 장치 및 동력 시스템의 실질적인 특성상 내연기관 차량의 OTA 업데이트는 더 복잡하며 운전자의 적극적인 참여가 더 많이 필요합니다.
미래를 내다보며: SDV 시대의 OTA
소프트웨어 정의 차량(SDV) 시대로 접어들면서 무선 업데이트(OTA) 제공의 필요성은 그 어느 때보다 중요해졌습니다. SDV는 현대적이고 추상화된 하드웨어/소프트웨어 인터페이스를 갖추고 있으며, 전용 하드웨어보다 소프트웨어를 통해 구현되는 기능이 더 많습니다. 업데이트 가능한 ECU의 증가, 혁신 주기의 단축, 업데이트 빈도의 증가, 소프트웨어 유형의 다양화 등은 모두 SDV에 있어 OTA가 그 어느 때보다 중요해졌음을 의미합니다. 성공적인 SDV는 쉽고, 효율적이며, 비용 효율적이고, 빈번하며, 신뢰할 수 있는 OTA 업데이트를 가능하게 하는 솔루션을 갖추어야 합니다. 딜러에서 일회성 판매에 그치지 않고 시간이 지남에 따라 새로운 기능을 제공하는 경우를 포함하여, SDV가 가져올 몇 가지 새로운 요구 사항을 살펴보겠습니다.
자주 업데이트됨
최근 몇 년간 자동차 제조사들은 소프트웨어 관리 권한을 사내로 가져오거나, 최소한 하위 시스템 제조사들이 표준을 준수하고 업데이트를 위해 소프트웨어를 공개하도록 요구해 왔습니다. 경쟁 또한 업데이트의 필요성을 부추기고 있습니다. 테슬라, 메르세데스, BMW 및 일부 중국 제조사와 같은 선도적인 자동차 제조사들은 운전자들에게 훨씬 더 빈번한 업데이트를 제공하고 있습니다. 업계 분석가들의 보고서에 따르면, 최근 몇 년간 대부분의 업데이트는 새로운 기능을 제공하는 것이며, 버그 수정이 두 번째로 많은 비중을 차지하며 그 비중이 증가하고 있고, 마지막으로 보안 및 사이버 보안 업데이트가 세 번째로 흔한 유형으로 나타났습니다.
차량 내 소프트웨어 콘텐츠가 늘어남에 따라 SDV의 업데이트 빈도도 높아지겠지만, 무엇보다도 차량이 OTA 업데이트를 염두에 두고 설계되기 때문에 더욱 빈번해질 것입니다. 또한 OTA는 클라우드 네이티브 개발 및 CI/CD 파이프라인과 긴밀하게 연계되어 최신 개발 관행을 지원할 수 있으며,
더 많은 ECU 업데이트
SDV는 차량의 더 많은 부분을 업데이트할 것입니다. 현재 무선 업데이트(OTA)의 가장 큰 수혜 대상은 내비게이션과 사용자 인터페이스를 포함하는 ‘헤드 유닛’ 또는 IVI 시스템입니다. 운전자에게 제공되는 대형 화면 인터페이스가 빠르게 변화하고 있으며, 이를 통해 사용자 인터페이스를 기반으로 한 운전 경험의 진화와 새로운 기능 구현의 기회가 열리고 있다는 점은 충분히 이해할 수 있는 부분입니다.
그러나 OTA의 전망은 점점 밝아지고 있습니다. 첨단 운전자 보조 시스템(ADAS)이 점점 더 지능화됨에 따라, 알고리즘과 모델이 개선됨에 따라 OTA 역시 진화하고 이에 적응해야 할 것입니다. 현재 ADAS 컴퓨터는 업데이트를 가장 자주 받는 두 번째 대상입니다.
하지만 SDV는 이보다 훨씬 더 많은 기능을 수행할 수 있습니다. 자동차 이더넷과 같은 최신 네트워크를 통해 구성 요소를 연결할 수 있는 잠재력은, 제조 및 초기 판매 시점에는 존재하지 않았던 기능을 수행할 수 있는 가능성을 열어줍니다. 동적 무선 프로비저닝(OTA)을 통해 네트워크를 재구성하는 것은 추후 운전자에게 새로운 서비스를 제공할 수 있는 한 가지 방법입니다. 원래 인터넷용으로 설계되었으나, 새로운 보안 표준과 차량 내 시간 민감형 콘텐츠와 관련된 세부 사항으로 확장된 프로토콜을 활용함으로써, 차량이 마치 “바퀴 달린 데이터 센터”처럼 기능할 수 있는 잠재력을 발휘하게 됩니다.
이러한 기회는 SDV를 통해 계속 이어지고 있습니다. 이전에는 업데이트가 일부 구성 요소의 펌웨어 업데이트로 제한되었지만, 이제는 차체 및 섀시 시스템은 물론 파워트레인, 보안, 전기차(EV)용 배터리 관리 시스템에 이르기까지 더 많은 시스템을 업데이트할 수 있게 되었습니다.
다중 모드
오늘날 대부분의 OTA 업데이트가 임베디드 ECU에 대한 펌웨어 업데이트인 것과 달리, SDV의 소프트웨어 업데이트는 더욱 다양해질 것이며 펌웨어뿐만 아니라 다양한 종류의 소프트웨어를 포함하게 될 것입니다. 이로 인해 SDV의 OTA 업데이트에서 의존성 관리에 대한 요구 사항이 더욱 커질 것입니다.
예를 들어, ADAS 시스템이 발전함에 따라 머신러닝 모델을 을 통해 인식 성능, 안전성 및 운전자 경험을 개선하는 작업이 더욱 빈번해질 것입니다. 네트워크가 확장됨에 따라, 새로운 기능이 추가됨에 따라 이 필요할 것이며, 이로 인해 네트워크 구성 더 빈번해질 것입니다. 오늘날 펌웨어의 일부로 제공되거나 시스템에 깊이 내장되던 소프트웨어는 점차 컨테이너 형태로 배포되고 있습니다.
네트워크 선택의 폭이 더욱 넓어짐
현재는 업데이트 파일의 용량이 상당히 크기 때문에 비용을 절감하기 위해 대부분의 업데이트가 Wi-Fi를 통해 제공되고 있지만, 이러한 방식은 앞으로 변화할 것으로 보입니다. OTA 업데이트의 빈도가 높아지고 안전 관련 개선 사항이 점점 더 많이 포함됨에 따라, 시의성이나 안전이 중요한 업데이트는 LTE/셀룰러 네트워크를 통해 제공되는 한편, 용량이 크거나 중요도가 낮은 업데이트는 Wi-Fi를 통해서만 제공되는 혼합형 방식이 자리 잡을 것으로 예상됩니다. 이러한 새로운 혼합 방식의 복잡성을 관리하기 위해서는 보다 신중한 계획 수립이 필요할 것입니다.
대용량 업데이트 데이터 관리 / 델타 업데이트
무선 데이터 전송 비용이 상당할 수 있으므로 OTA 업데이트의 크기는 그 자체로 중요한 요소입니다. 소프트웨어 페이로드 전체를 무선으로 전송하는 무차별적인 방식은 LTE를 통해서는 비용이 너무 많이 들지만, 일부 업데이트의 경우 이러한 방식이 필요할 수도 있습니다. 현재 버전에서 변경된 부분, 즉 ‘델타’만 전송하는 방식은 데이터 전송량을 줄이는 한 가지 방법이 될 수 있습니다. 하지만 이러한 방식은 업데이트의 기준선을 파악하기 위해 현재 소프트웨어에 대한 상세한 모델이 필요합니다.
데이터 페이로드 크기를 줄이기 위해서는 압축 기술도 매우 중요할 것입니다. 압축 기술의 발전은 전송 크기를 더욱 줄일 수 있으며, 동일한 알고리즘으로 모두 똑같이 잘 압축되지 않을 수 있는 다양한 데이터 프로파일을 인식할 수 있도록 압축 설정을 조정해야 할 수도 있습니다.
실패 관리
오류 관리 역시 매우 중요할 것입니다. 이 분야의 선도 기업들은 이미 A/B 파티션과 같은 방식을 도입하여 장애 시 복구 이미지를 유지하거나, 업데이트 실패로 인해 차량 시스템이 손상되지 않도록 보장하고 있습니다. 하지만 이러한 방식은 적극적인 관리가 필요하며, 업데이트 과정을 더욱 복잡하게 만듭니다.