정보기술(IT)에 의한 기술혁신은 자동차를 둘러싼 환경에도 많은 변화를 가져왔다. 자동차용 정보 서비스로 주목받고 있는 텔레매틱스는 통신과 정보공학을 결합한 새로운 인프라다. 자동차는 우리나라의 수출 주력 산업으로 중요한 위치를 차지해 왔다. 그러나, IT를 비롯한 새로운 기술혁신과 자동차 유저의 라이프스타일의 변화, 경쟁 심화 등 자동차산업을 둘러싼 환경은 큰 격동기를 맞고 있다.
텔레매틱스 시스템은 한마디로 위치정보 서비스와 쌍방향 무선통신 기능의 결합이라고 말할 수 있다. 기술적으로는 위치측정 모듈, 무선 네트워크 액세스, 유저 인터페이스, 차량 내 네트워크 등으로 구성된다(그림 1).
사용자의 현재 위치를 측정하는 위치측정 모듈은 보통 GPS를 이용한다. 무선 네트워크 액세스 수단은 CDMA나 GSM 등의 통신방식을 이용하는 휴대전화 시스템이다. 이외에 무선 LAN 기술인 IEEE802.11이나 블루투스 등을 이용하여 데이터를 전송할 수 있다. 유저 인터페이스 설계에서는 핸즈프리 인터페이스나 음성인식 기술이 도입되고 있다. 차량 내 네트워크에는 CAN, LIN, MOST, TTP, IDB-1394, FlexRay 등이 사용 또는 검토되고 있다.
현재 텔레매틱스 지원의 내비게이션 시스템은 사용자에게 목적지까지의 경로를 안내할 뿐 아니라 중앙 서버와 통신함으로써 정체구간 정보에 근거하여 경로 변경을 지시할 수 있다. 차량이 고장이 났거나 사고를 당했을 경우에 현재 위치를 자동으로 구급 서비스에 연락하는 서비스도 제공되고 있다.
텔레매틱스의 과제는 완벽한 네트워크 접속성을 제공하는 것에 있다. 또한 자동차라는 특수 환경에서 동작해야 하기 때문에 일반적인 컨슈머 제품과는 또 다른 조건을 요구한다. 현재 텔레매틱스의 보급 확대를 위해서는 다음과 같은 과제를 해결해야.

● 표준화
● 비용
● 10년 이상의 수명
● 장시간 주차에 대비
● 개인정보의 보호

표준화 동향[1]
텔레매틱스 국제 표준화는 AMI-C, OSGi, MOST(Media Oriented Systems Transfer), ERTICO/GST 등의 민간단체에서 활발히 진행되고 있으며, 국제 공인 표준기구로는 ITS 표준을 개발해 온 ISO/TC204에서 텔레매틱스 표준을 지향하여 WG16에서 관련 표준을 개발하고 있다. 이외에 북미지역을 대표하여 ITS America, 일본의 ITS Japan 등이 있으나 종합 포럼의 성격으로 표준화가 진행되고 있다.
AMI-C는 자동차 업체를 중심으로 구성된 국제 표준화 기구로써, 자동차 통신 네트워크에 대한 공통된 차량용 멀티미디어 및 텔레매틱스 인터페이스 표준을 개발하는 단체다. AMI-C 규격은 기본적으로 OSGi의 규격을 적용하는데, OSGi 얼라이언스는 원래 광범위한 사용자 장치에서 소프트웨어 기반의 서비스를 용이하게 설치 및 운용 관리하도록 지원하는 규격을 개발해 왔다. 2001년 1월 Release 1이 발표된 이후 2003년 Release 2가 발표되었다.
OSGi는 Ericsson, Sun, IBM이 주축이 되어 1998년 시작되었다. OSGi는 인터넷 기반의 다양한 서비스 제공자, 네트워크 운영자, 장치와 게이트웨이 제작자 간의 일관성 있는 서비스 접속을 통한 상호운용성 확보를 추구한다. 주요 범위로는 가정, 차량, 모바일 그리고 기타 다른 환경의 네트워크 상에서도 관리되는 브로드밴드 서비스들을 전달할 수 있는 프레임워크 표준을 개발해 왔다. 2000년 5월에는 서비스 게이트웨이 spec 1.0이 개발된 이후 2003년 3월 Release 3에 이어, 2006년에 모바일 부분을 강화한 Release 4가 발표되었다.
ERTICO는 유럽지역의 ITS 구현을 위해 설립된 비영리 파트너십 기구로서, 1999년에 EC 에 의해 설립되어 ITS의 구현, 이동성 보장, 여행 지원 등에 대한 연구를 진행중이다.
국제 표준화 기구인 ISO의 TC204는 ITS분야의 전통적인 표준화 기구이다. 텔레매틱스 관련 워킹그룹(WG)으로는 WG3, WG4, WG9, WG10, WG11, WG15, WG16가 있다. WG15와 WG16의 경우 차량의 통신 부문과 관련된 부문이며, 다른 WG의 경우 OSGi나 AMI-C에서 다루는 텔레매틱스 소프트웨어 측면보다는 데이터 측면의 표준화를 추진중에 있다.

텔레매틱스 단말 기술[2]
텔레매틱스 단말기의 주요 기능에는 자동사고통보, 긴급구난, 도난추적, 전화연결, 통화 내용 녹음, 음성정보 서비스, 자가진단, 원격진단, 주행기록(주행거리, 가감속 횟수), 자동알림기능(자동차보험 만기일, 소모품 교환주기, 공차, 배차, 도착시간 등), 위험지역 경고 등이 있다.
이에 따라, 텔레매틱스 단말을 구성하는 하드웨어 및 주변장치는 프로세서(CPU), 메모리, 음성인식/합성 장치, 멀티미디어 지원 장치(MPEG, DSP, LCD, HUD 등), 입력장치(터치스크린, 푸시 버튼, 음성 등), 출력장치(그래픽 화면, 음성, 오디오 등), GPS, USB, 차내/외부 통신 인터페이스 등으로 이루어진다.
단말 하드웨어 형태는 크게 오토 PC 타입의 장착형과 착탈이 가능한 PDA 또는 휴대전화 기반 타입으로 나뉘며, 멀티미디어 서비스와 모바일 오피스 등과 같은 고품질, 다양한 멀티미디어 응용 서비스들을 지원하기 위해 고속의 프로세서와 고속 그래픽 가속기 등 고성능 하드웨어가 장착된 호스트 수준의 시스템으로 진화해 가고 있다.
이와 관련하여 일부 반도체 칩 솔루션 업체들은 자동차 텔레매틱스 업계의 주요 공급업체와의 연합을 추진하고 있다. 이들 주요 업체로는 실시간 OS(RTOS) 공급업체, 소프트웨어 모듈 IP 제공업체, 시스템 통합 업체 등이 포함된다. 이를 통해 개발회사들이 필요할 때 최적화된 기성품 형태의 솔루션을 확보할 수 있도록 지원하고 있다.

텔레매틱스 칩 솔루션
텔레매틱스 기술은 GPS와 이동통신 기능을 기반으로 기본 서비스를 제공하는 1세대 텔레매틱스 시스템과 GPS 및 2.3/3G 통신 기술과 내비게이션 기능을 탑재한 2세대를 거쳐 차량용 DSP 및 무선 기술을 추가하고 실시간 교통 정보를 효율적으로 취득하며 멀티미디어와 결합한 3세대 기술로 진화하고 있다. 반도체 칩 제조업체들은 이러한 추세에 발맞춰 필요한 기능들을 원칩화 하고 있으며, 서드파티들과 협력하여 하나의 텔레매틱스 플랫폼을 제공하는 사례도 적지 않다.
프리스케일(www.freescale.co.kr)은 텔레매틱스 시스템 전용으로 개발된 프로세서와 mobileGT 플랫폼을 제공한다. mobileGT 플랫폼은 자동차 텔레매틱스 업계의 주요 공급업체 연합에서 지원하는 텔레매틱스 프로세서 제품군과 레퍼런스 디자인을 의미한다.
mobileGT 플랫폼용으로 설계된 MPC5200(Media5200 플랫폼)은 Power Architecture™ 기술에 기반하고 있으며 통합 부동소수점장치(Floating-Point Processing Unit, FPU)를 포함하여 400MHz 속도에서 760MIPS의 프로세싱 파워를 제공한다. 소비전력은 850mW 이하. 주변장치로는 CAN, J1850, PCI, DDR SDRAM, 다중 직렬 통신 인터페이스(I2S, I2C, SPI 및 다수의 UART), USB, 이더넷 및 ATA/IDE 등 광범위한 통합 I/O를 제공한다. 또한 266MHz의 유효 메모리 버스 속도로 데이터 액세스를 가속화 하는 통합 DDR 메모리 컨트롤러와 I/O 처리가 많이 필요한 데이터 전송을 PowerPC 프로세서 코어에서 별도 처리하는 통합 BestComm DMA 컨트롤러를 지원한다. 이를 통해 장치를 통한 빠른 데이터 이동이 가능하며, 이는 자동차 카메라 시스템에 유용하다. 동작 온도범위는 -40℃∼85℃이다.
최근 프리스케일은 Media5200 프로세서 플랫폼에 실시간 임베디드용으로 고도의 조작성을 제공하는 멀티 플랫폼 GUI 기술인 틸콘(Tilcon) 인터페이스 개발 슈트(Interface Development Suite, IDS)를 통합했다. 이 통합 플랫폼을 활용하여 자동차 OEM과 텔레매틱스 개발사들은 계기판, 자가진단, 내비게이션, 통신과 멀티미디어 기능이 포함된 다목적 2D 및 3D 차량 디스플레이를 개발할 수 있다.
mobileGT 프로세서 제품군 중 가장 최신 제품에 해당하는 MPC5121e는 복잡한 그래픽, 멀티미디어, 실시간 오디오 처리가 필요한 자동차나 컨슈머 등 저전력 고성능 분야에 최적화된 제품이다. Power Architecture™ 기술 기반의 400MHz e300 코어에 통합형 2D/3D 그래픽 코어, 오디오 처리에 최적화된 풀 프로그래머블 32비트 RISC 기반 멀티미디어 가속 코어가 통합된 프로세서다. 올 2사분기에 양산 출시될 예정이다.
르네사스 테크놀로지(www.renesas.com)는 SuperH 제품군의 최상위 제품인 SH-4A CPU 코어 기반의 SH7785 마이크로프로세서를 제공한다. 최대 600MHz 성능을 지원하는 SH7785 프로세서는 게임기나 자동차 내비게이션 시스템과 같은 고성능 멀티미디어 시스템에 최적화된 제품으로 LCD 패널 컨트롤러를 대체할 수 있는 디스플레이 유닛도 통합하고 있다. SH7785는 기존의 400MHz급의 SH7780 제품과 비교해 속도는 50% 가량 향상됐으며, 첨단 기능이 새롭게 추가됐다. 600MHz SH-4A 코어를 기반으로 1GIPS 이상의 프로세싱 속도를 구현하고 있으며, 대용량 온칩 캐시 메모리(명령어 및 데이터 32KB)와 RAM(8KB 명령어, 16KB 데이터, 128KB 공유 데이터)을 통해 소프트웨어 프로세싱 속도를 높여준다.
최대 600MHz의 FPU는 싱글 및 더블 정밀 동작이 가능하며, 싱글 모드에서 4.2GFLOPS 성능을 구현할 수 있다. 또한 사인/코사인 동작 및 벡터 연산 동작을 통해 3D 그래픽 프로세싱이 가능한 속도를 지원하며, 이러한 CPU 코어는 고성능 멀티미디어 시스템 애플리케이션에서 적합하다.
한편, 이 제품은 다기능 디스플레이 유닛을 통해 저렴한 가격으로 다양한 디스플레이 기능을 지원하고 있다. 디스플레이 화면의 멀티플 오버랩 현상을 제어하는 것은 물론 LCD 패널 컨트롤러를 포함하고 있으며 최대 3개의 SVGA 스크린과 4개의 WVGA 스크린 혹은 6개의 480×234 픽셀의 스크린을 디스플레이에 추가할 수 있다. 또한 최대 26만 컬러를 지원할 수 있으며, 이를 통해 고도로 세밀한 이미지 표현이나 비디오 디스플레이를 저렴한 가격으로 실현할 수 있다. 이외에도 디스플레이 유닛은 비디오 플레이백과 함께 문자정보를 화면상에 표시할 수 있는 다양한 디스플레이 컨트롤 기능을 제공한다.
SH7785 프로세서의 메모리 버스는 고속 DDR2-SDRAM 인터페이스를 지원하고 있어 고속, 고품질의 디스플레이 시스템 구현에 적합하다. 300MHz 32비트의 고속 DDR2-SDRAM 전용 버스를 통해 최대 2.4GBps의 데이터 전송속도를 구현할 수 있다.
SH7785는 다양한 온칩 주변기기를 제공한다. 집적된 PCI 버스 컨트롤러를 통해 외부에 별도 디스플레이 유닛을 사용하지 않고도 PCI 버스 접속 표준과 호환되는 고성능 디스플레이 컨트롤 기능을 구현할 수 있어 보다 저렴한 가격대의 제품개발이 가능하다.
르네사스는 향후 보다 높은 성능과 기능을 제공하는 듀얼 코어 기반의 새로운 제품도 출시할 계획이다.
ST마이크로일렉트로닉스(www.st.com)의 내비게이션 시스템은 Nomadik™ 애플리케이션 프로세서에 기반하고 2006년에 발표된 NaviFlex 플랫폼을 사용한 작동 프로토타입과 함께 ST의 GPS 칩셋, 소프트웨어 플랫폼 및 레퍼런스 디자인을 포함하고 있다. NaviFlex는 차내 인포테인먼트를 위한 Nomadik 기반 플랫폼으로, 카 내비게이션과 인포테인먼트(NaviFlex-PRO) 및 휴대용 내비게이션 제품(Naviflex-PNE 플랫폼)의 2개의 주요 시장을 지원하고 있다. 또한 ST의 GPS 시스템온칩(SoC) 솔루션은 STA2051 및 ST의 최신 고성능 임베디드 플래시 단일 칩 베이스밴드 디바이스, 온보드 RF를 갖춘 STA2056 원칩 시스템을 포함하고 있다. ST의 TDA7528 RF 프론트엔드 IC 2개와 STA3005 백엔드 칩이 결합된 이 솔루션은 열악한 시그널 조건에서도 뛰어난 사운드 처리 및 이퀄라이제이션 성능을 제공하는 동시에 라디오의 메인 마이크로프로세서의 작업 부하를 줄여준다.
STA2056은 지금까지 외장형으로 필요했던 저잡음 타입의 VCO, PLL, IF필터, 믹서, 저잡음증폭기(LNA) 등 RF 부품을 내장했다. 이외에 하나의 안테나와 수정발진기 및 입력 조정용으로 몇 개의 수동 부품만을 필요로 한다.
아나로그디바이스(www.analog.com)는 새로운 블랙핀(Blackfin) 프로세서 ADSP-BF54x 시리즈를 제공한다. ADSP-BF54x 시리즈는 높아진 입출력 및 메모리 대역폭, 온칩 메모리, CAN 및 MOST 시스템 주변장치를 통합했다. 또한 개발업체의 소프트웨어 코드를 보호하는 새로운 “Lockbox 시큐어 기술”을 갖추었다.
ADSP-BF54x 시리즈는 최고 600MHz의 속도로 동작하고 내부 버스 대역폭이 532MB/초이다. 또한 260KB의 온칩 메모리를 장착했다. 외장형 부품을 최대한 억제하기 위해 PHY, ATAPI 컨트롤러 및 낸드(NAND) 플래시 컨트롤러와 함께 고속 USB OTG가 옵션으로 제공된다. 152개의 범용 I/O 단자도 지원된다. 이와 함께 MOST 네트워크를 통해 차량에 사용되는 자동차 텔레매틱스와 인포테인먼트 시스템을 통합하는 미디어 전송 인터페이스를 제공한다.
BF54x 시리즈 중 ADSP-BF542는 500MHz, 533MHz 및 600MHz로 출시되며 ADSP-BF544는 400MHz 및 533MHz, ADSP-BF548은 533MHz 및 600MHz, 그리고 ADSP-BF549는 533MHz로 출시된다.
새로운 코드와 핀 호환되는 ADSP-BF549는 CAN과 MOST 기능을 내장하고 있어 오디오/비디오 뒷좌석 엔터테인먼트·시스템(RSE), 디지털 라디오, 내비게이션 헤드 유닛, 핸즈프리 전화 등의 다양한 애플리케이션에 대응할 수 있는 플랫폼이다.
맥심(www.maxim-ic.com)은 GPS RF 프런트엔드 수신 칩인 MAX2742를 제공한다. RF CMOS 설계 기술을 사용한 MAX2742는 소비전력이 +2.4V 전원으로 32mW 이하이며, 1.023MHz의 싱글엔드 혹은 차동 출력을 제공한다. 별도의 외장형 IF SAW 또는 디스크리트 필터가 필요 없으며, 저잡음 증폭기(LNA)와 믹서, IF섹션, 디지털 샘플러 및 국부발진기 신서사이저를 내장하고 있다. MAX2742의 입력신호는 1.57542GHz의 L1 GPS 신호가 되다. 잡음지수는 전형적으로 4.5dB로 낮다.

참고문헌
[1] ‘텔레매틱스 표준화 동향’, 전자통신동향분석, 통권 93호, 제20권 제3호
[2] ‘텔레매틱스 단말 기술 및 시장 동향’, 전자통신동향분석, 통권 93호, 제20권 제3호