앤드류 패터슨(Andrew Patterson)
멘토 그래픽스 임베디드 소프트웨어 사업부의 사업개발 이사로서, 자동차 시장 부문의 전문가다. 멘토에 합류하기 전에는 설계 자동화 시장에서 25년 이상을 광범위한 기술, 자동차 시뮬레이션 모델 개발, 가상 프로토타이핑 및 메카트로닉스 분야의 전문가로 일했다.  현재는 멘토의 임베디드 소프트웨어 전략에 집중하면서 광범위한 호스트 실리콘 플랫폼 상에서 동작하는 리눅스, AUTOSAR 및 기타 도메인들을 다루고 있다. 앤드류 패터슨은 영국 캠브리지 대학에서 공학 및 전기 과학 석사 학위를 했다.

자동차 제조사들은 현재 운전자와 탑승자 모두를 위해 안드로이드 기반 애플리케이션을 액세스할 수 있는 최선의 방법을 모색하고 있다. 이 일을 진척시키기 위해서 구글은 자동차연합(OAA)을 설립해 차량 내 사용을 위한 안드로이드 프로모션에 나섰다. 차량 내 안드로이드를 구현하기 위한 다양한 옵션과 장단점에 대해 살펴본다.

구글이 OHA(Open Handset Alliance)를 설립한 지도 7년이 지났다. 이 컨소시엄은 휴대전화 개발자들이 안드로이드 운영체제를 보다 손쉽게 사용할 수 있도록 해주었다. 그 이후 비교적 짧은 기간 동안에 안드로이드 플랫폼은 스마트폰과 태블릿 분야의 지배적인 운영체제로 성장했으며 이제는 자동차 및 산업 애플리케이션과 같은 인접 시장을 넘보기 시작했다.

애플 iOS와 마이크로소프트 윈도우 CE 같은 경쟁 운영체제는 안드로이드 기반의 장치에 시장 점유율을 빼앗기고 있다. 사실 다운로드해서 사용할 수 있는 유용한 안드로이드 앱의 수는 이제 110만 개 가까이로 늘어났다(출처: AppBrain Jan 2014).


안드로이드 기반의 소비가전 제품을 사용하는 이들은 운전 중이거나 주행 중인 차량에 탑승하고 있을 때에도 자신들의 앱과 기기의 기능을 사용할 수 있을 것으로 기대하고 있다. 안드로이드를 구현하고자 하는 차량 내 인포테인먼트 시스템 설계자들에게는 안드로이드 운영체제를 실리콘 플랫폼에 직접적으로 완전 맞춤화해 넣는 방법(베어 메탈)에서부터 스마트폰에서 차량의 인프라로 가볍게 테더링 연결하는 방법에 이르기까지 일련의 옵션들이 제공되고 있다.

자동차용 안드로이드 스마트 기기
2007년 구글이 설립한 단체인 OHA는 폰 제조업체 및 반도체 벤더들과 함께 안드로이드 운영체제를 발표했는데, 이것은 특히 휴대폰 개발 커뮤니티를 겨냥한 것이었다. 초기 버전은 “컵케이크(Cupcake)”라고 불렸는데, 이때부터 디저트라는 주제가 버전명으로 사용되기 시작했다.
 
“하니콤(Honeycomb)” 버전을 통해 구글은 자사 최초의 태블릿 전용 운영체제를 내놓았으며, 2012년 선보인 “아이스크림 샌드위치(Ice-Cream Sandwich)” 버전에서는 스마트폰과 태블릿 운영체제의 요건들을 단일 플랫폼에 통합시켰다. 현재는 시판되는 스마트 기기 다섯 대 중 네 대가 안드로이드 기반이며 애플 iOS가 나머지 시장 점유율의 대부분을 차지하고 있는 추세다.


최근 라스베이거스에서 개최된 2014 International CES(Consumer Electronics Show)에서 구글은 자동차연합(Open Automotive Alliance, OAA)의 설립을 발표하면서 그 의무가 안드로이드 플랫폼을 자동차에 구현하는 것이라고 밝혔다. 창립 멤버로는 구글 외에도 아우디, GM, 혼다,

현대, 엔비디아가 있다. 다른 업체들도 가세할 것으로 예상되지만 안드로이드가 차량에 어떻게 사용될 것인지는 아직 확정돼 있지 않다. 기아와 르노 같은 일부 제조업체들은 안드로이드를 맞춤화하여 양산 차량에 포함시켰으며 차량 용도로 신중하게 통제된 안드로이드 앱 라이브러리를 독자적으로 개발했다.

표 1은 스마트폰용 안드로이드에 이미 확립되어 있는 요건들과 자동차용 안드로이드가 구현해야 할 요건들 간의 차이를 개략적으로 보여주고 있다.

OAA가 공통의 안드로이드 기반 플랫폼을 확립한다면 아마 기존의 구현 제품도 빠르게 이에 편승할 것이다. 구글이 승인하는 새로운 안드로이드 OS라면 유지보수 및 지원비용을 절감해줄 것이 틀림없기 때문이다. 이전 버전의 안드로이드 및 차량 내 설치 기기들과의 호환성이 주된 특징이자 OAA의 주된 관심사가 될 것이다.

차량의 수명기간 동안에 자동차 주인이 스마트폰 사용자만큼 소프트웨어를 자주 업그레이드 하려 들지는 않을 것이다. 구글은 9개월마다 새로운 안드로이드 버전을 내놓고 있으며(그림 1) 현재는 안드로이드 4.4 “킷캣(KitKat)”을 제공하고 있다. 스마트폰 시장에서는 안드로이드 버전들이 그다지 오래 버티지 못 한다. 그러나 자동차에 내장되는 안드로이드 버전들은 훨씬 더 오래 지속될 가능성이 높다.

안드로이드 스마트 기기의 통합
안드로이드의 인기를 고려할 때 운전자나 승객들이 안드로이드 스마트 기기를 가지고 있을 가능성이 매우 높다. 이상적인 경우, 그 같은 기기는 자동차 인프라의 일부분에 편리하게 연결될 것이다. 그러한 연결은 여러 가지 형태를 취할 수 있으며 통합의 정도는 용도에 따라 달라진다.


가장 단순한 통합 형태는 사용자가 운전 중에 자신의 스마트폰을 충전하는 것이다. 모든 자동차에는 이러한 용도로 12 V 액세서리가 갖춰져 있어서 USB 충전기를 꽂을 수 있다. 그 다음 단계는 내장 블루투스 페어링 키트로서, 이는 스마트 기기의 음악을 차량 내 오디오 시스템으로 스트리밍 할 수 있도록 해준다. 대부분의 신차는 현재 이러한 기능을 갖추고 있다(그림 2).

자동차의 기기 통합 수준을 새로운 단계로 올려줄 새로운 표준이 등장하고 있다. 카 커넥티비티 컨소시엄(CCC)이 설립된 것은 스마트폰 기반의 앱들을 원격으로 관리하고 내장된 인포테인먼트 헤드유닛에 표시할 수 있도록 해줄 기기 테더링 표준(www.mirrorlink.com)을 촉진하기 위해서다. CCC는 차량 내 애플리케이션의 통제된 액세스를 위해 범용 플러그앤플레이(UPnP) 표준을 지정했다.

또 다른 표준인 가상 네트워크 컴퓨팅(VNC)은 스마트폰의 디스플레이를 인포테인먼트 헤드유닛 상에 씬 클라이언트로서 그대로 나타낼 수 있도록 해준다. 따라서 스마트폰에서 실행되는 앱을 인포테인먼트 헤드유닛에서 볼 수 있다. CCC는 80개 이상의 회원사를 거느린 선도적인 자동차 산업 연합체로서 자리매김 했으며, 전 세계 자동차 제조 역량의 70%를 대표하고 있다.

CCC는 차량 내 앱의 승인 프로세스도 정의하고 있는데, 이는 자동차 제조사들이 차량 용도로 제공되는 애플리케이션을 엄격하게 통제하고 싶어 하기 때문이다. CCC는 안드로이드만을 위한 단체이므로 구글이 최근 설립한 OAA와 긴밀하게 협력하고자 할 것이다.

오늘날의 테더링은 대부분 USB 케이블을 통해 이루어지고 있지만 이는 어설프고 신뢰성도 떨어질 수 있다. 일부 IVI 헤드유닛들은 현재 와이파이(WiFi) 기능을 탑재하고 있어서 스마트 기기의 테더링을 위한 또 다른 메커니즘을 제공하고 있다. 와이파이 연합(www.wi-fi.org)에서도 동배간(P2P) 표준인 Miracast를 제공하는데, 이것은 멀티미디어 스트림을 공유하려는 와이파이 기반의 기기들 간에 매끄러운 연결성을 제공한다.

테더링된 스마트 기기는 인포테인먼트 헤드유닛에 3G/4G/LTE 로밍 연결 기능도 제공할 수 있다. 이는 별도의 과금 및 데이터 요금제를 갖고 있는 내장 무선 모뎀을 저렴한 비용으로 대신할 수 있다.

그러나 모든 신차가 자동적으로 도움을 요청할 수 있도록 할 것을 규정하고 있는 유럽의 eCall 법령 발효가 다가옴에 따라 내장 모뎀을 반드시 탑재해야만 할 수도 있다. eCall을 준수하는 양산 차량이 요구되는 시기는 2015년이나 2016년이 될 수 있다. 따라서 그 때까지는 테더링된 스마트 기기가 유용한 대안이 될 수 있을 것이다.

비용 및 통합 스케일 면의 하이엔드 쪽에서는 자동차 OEM 업체인 아우디가 차량 내 용도로만 설계된 10.2인치급 전용 태블릿 기기를 발표했다. “아우디 태블릿”은 전용 앱 스토어를 이용할 수 있으며 차량의 내비게이션 및 인포테인먼트 시스템에 와이파이로 연결된다. 이런 종류의 접근법이 갖는 이점은 엄격하게 관리되는 고도로 통합된 모바일 기기 솔루션을 구현하고 하드웨어와 소프트웨어 모두 매우 높은 품질 수준을 달성할 수 있다는 것이다

안드로이드 준수 아키텍처
안드로이드의 차량 탑재 방법은 이밖에도 더 있다. 즉, 유연하면서도 안전한 다중 도메인 소프트웨어 아키텍처를 이용하는 것이다. 여기에는 안드로이드를 게스트 운영체제로서 기존 운영체제 위에 얹거나(그 한 예가 Linux Container이다) 혹은 다른 운영체제와 함께 나란히 탑재하는 방법이 포함된다(그림 3).

Linux Container(LXC) 기술에서는 안드로이드 클라이언트의 자원, 액세스 제어 및 보안을 호스트 운영체제인 리눅스가 관리한다. 안드로이드의 보안성을 우려하는 시스템 설계자들에게 있어서 이는 안드로이드 앱을 액세스하면서 다른 시스템 기능들은 표준적인 리눅스 플랫폼 상에 유지할 수 있는 좋은 방법이 된다.


멀티코어 SoC(System-on-Chip) 플랫폼은 이 아키텍처를 한층 더 매력적인 것으로 만들어준다. 이들은 리눅스와 안드로이드 도메인이 동시에 훌륭한 성능을 발휘하기에 충분한 자원을 갖추고 있기 때문이다. CPU 자원도 메모리, 그래픽 처리 자원 및 기타 주변기기들과 함께 공유될 수 있다. 이 두 도메인의 출력을 공통의 HMI(Human Machine Interaction)로 재조합해 줌으로써 사용자는 두 도메인의 기능들을 선택할 수 있게 된다.

안드로이드를 Linux Container 내에서 실행하기 위해서는 이 컨테이너를 지원하는 리눅스 커널을 약간 수정해야 한다. 일반적인 용도에서는 뒷좌석용 안드로이드 디스플레이가 있고 그 전방 화면에는 인포테인먼트 제어장치가 갖춰져 있을 수 있다. USB, 오디오 및 그래픽에 대한 터치스크린 입력 기능과 같이 안드로이드 디스플레이를 지원하는 하드웨어 자원들을 가상화하여 뒷좌석 디스플레이의 사용자에게 제공해야 한다. 이는 자동차 내에서 가능한 한 “가전제품”에 가까운 경험을 재현하는 데 도움을 줄 것이다.

오디오 자원들은 신중하게 관리되어야 한다. 즉, 앞좌석의 인포테인먼트 사용자는 내비게이션 명령, 전화 걸기, 시스템 경고, 멀티미디어 플레이어 등을 액세스할 수 있어야 하며, 채널과 묵음 기능에 우선순위가 주어져야 한다. 뒷좌석을 위한 서비스는 음악/엔터테인먼트를 위한 단일 채널 오디오 스트림에 의해 제공된다.

Linux Container에 대한 대안적 접근방법 중 한 가지는 완전 내장된 하이퍼바이저를 이용해 사용 가능한 SoC 하드웨어 자원들을 관리하고 이를 여러 도메인/운영체제에 할당하는 것이다. 하이퍼바이저는 게스트 안드로이드나 리눅스, AUTOSAR 또는 그 밖의 운영체제에 어떤 자원들을 제공할 것인지를 정확하게 관리하고 도메인들 간에 어느 정도의 통신을 허용하도록 구성할 수 있다. 멘토 그래픽스가 최근 시연해 보인 혼합 도메인 시스템에서는 차량 내 ECU들로부터 오는 AUTOSAR 데이터가 계기판 및 인포테인먼트 통합 시스템에 입력되며, 이들은 단일 하드웨어 플랫폼 상에서 실행된다(그림 4).

결론
안드로이드는 이제 우리 생활 속에 자리를 잡았다. 그리고 차량 내에서도 안드로이드 앱을 사용하고 싶어 하는 스마트 기기 사용자들이 갈수록 늘고 있다. 제조업체들에게는 다양한 수준의 비용, 통합 및 기능성을 제공하는 갖가지 구현 옵션들이 주어지고 있다. 구글의 OAA와 같은 표준화 노력과 기기의 테더링을 촉진하기 위한 카 커넥티비티 컨소시엄(CCC) 이니셔티브는 자동차에서 안드로이드 사용을 한층 더 앞당길 것이다.

이러한 솔루션 제공자들은 광범위한 안드로이드 앱 옵션들을 망라하는 한편, 차량 내 컴퓨팅 시스템의 보안성과 무결성을 유지할 수 있도록 각별히 주의를 기울이지 않으면 안 된다. 자동차도 이제는 가전제품으로 분류할 수 있게 된 것인가? “모바일 기기”의 정의를 다시 써야 할 날도 머지않은 듯싶다.