E/E 아키텍처, 백스캐터, 무선통신의 미래

자동차 산업의 제조, 유지보수 혁신과 관련해 시메트릭, 어설타 등과 같은 기업에 접근하다가 자동차 무선통신 분야 전문가이자 캐나다의 백스캐터 무선통신 스타트업 ‘헤일라’의 데렉 쿤 사장과 이야기를 나누게 됐다. 이는 차내 WiFi의 저전력화부터 E/E 아키텍처와 차량 무선통신의 미래 가능성으로 연결됐다.   

글 | 한상민 기자_Han@autoelectronics.co.kr

Derek Kuhn
쿤 사장은 우리나라와도 인연이 깊다. 처음에는 브로드밴드 온라인 게임 네트워크 아키텍처를 통해 한국 문화를 소개받았고, 이후 알카텔-루슨트(Alcatel-Lucent)에서 LG와 무선 프로젝트를 했다. 또한 팀은 토요타, 파나소닉과 협력해 세계 최초의 LTE 커넥티드 카를 만들다. 나중에 QNX 소프트웨어 시스템즈에 있을 때에는 현대기아자동차, 현대모비스와 함께 작업하기도 했다.





“IoT와 최고 수준의 센서 데이터 수집에 초점을 맞춘 기업들 사이에는 유사점이 있습니다. 저는 제가 기여하고 배울 수 있었던 시메트릭(Scimetric)과 어설타(Acerta)의 재능 있는 팀 뿐 아니라, 다른 여러 팀과의 시간을 즐겼습니다. 지금 헤일라(HaiLa)의 산업용, 차량 유즈케이스가 이런 경험과 매우 관련이 있습니다. Industry 4.0의 가장 큰 장벽 중 하나가 바로 제조 스테이션에서 데이터를 가져오는 것인데, 헤일라는 전력 및 공간제약 환경에서 존재할 수 있는 무선 센서를 지원함으로써 새로운 가능성의 패러다임을 제시하고 있습니다.”

캐나다의 무선통신 스타트업 헤일라의 데렉 쿤 사장이 말했다.  

차량 내외, 제조현장에서 늘어나는 센싱, 머신러닝과 AI 기술과 에지 컴퓨팅, 이런 인프라를 한데 묶는 5G, 최종적인 데이터에 대한 클라우드와 데이터 센터를 통해 디지털화는 가속되고 있다. 그리고 이 모든 과정에서 중요한 과제 중 하나가 센서나 연결성이든, 컴퓨팅이 됐든 간에 전력 소비를 줄이는 것이다. 자동차 산업의 제조, 유지보수 혁신과 관련해 시메트릭, 어설타 등과 같은 기업에 접근하다가 헤일라의 쿤 사장과 이야기를 나누게 됐고, 이는 차내 WiFi의 저전력화부터 시작해 더욱 발전될 E/E 아키텍처, 차량 무선통신의 미래 가능성으로 연결됐다.  







후방산란   

『저 멀리 녹색 셔츠를 입은 사람이 손전등을 들고 어둠 속에서 파란 셔츠를 입은 사람에게 신호를 보내고 있다. 파란 셔츠를 입은 사람은 손전등이 없지만, 손전등의 빛을 반사하는 거울로 신호를 보낸다. 거울이 사용되는 방법으로 메시지를 보낼 수 있는데, 이것이 바로 패시브 백스캐터(backscatter)의 작동 방식이다. 백스캐터는 앰비언트 RF의 변조된 반사다.』

쿤 사장은 “백스캐터는 새로운 것이 아닙니다. UHF RFID 시스템은 백스캐터를 사용하며, 태그는 수십억 단위로 출하됩니다. 백스캐터는 반사된 신호를 데이터 경로로 사용하는 영리한 방법입니다. 헤일라는 특히, 프로토콜별로 기술 프로토콜을 적용하고 특정 주파수 범위로 조정해 주변 RF에 대한 백스캐터 적용을 재구성합니다. 이 시스템은 기존의 무선을 사용하지 않기 때문에 전력 효율이 매우 높습니다”라며 백스캐터 통신에 대해 간단히 설명했다. 

백스캐터 스타트업 헤일라는 캐나다 퀘벡, 몬트리올에 본사를 둔 팹리스 반도체 회사로 2017년 샬롯 새비지(Charlotte Savage)란 젊은 기업가에 의해 설립됐다. 그녀는 그곳의 딥테크 인큐베이터 탠덤런치(TandemLaunch)의 도움을 받아 헤일라를 ‘개념’에서 지금의 위치로 성장시켰다. 
그들은 기존 RF 인프라에 백스캐터 통신을 적용해 전력 낭비를 줄여 효율성을 높인 센서, 인프라로 자동차와 같은 기계, 설비, 주거, 기타 환경에 더 많은 센서를 전력, 비용 부담 없이 광범위하게 설치토록해 연결성과 모니터링을 확장해 산업 자동화를 비롯해 도시, 농업에 이르기까지 지속가능한 5G, 6G 세상 지원을 목표로 한다. 다양한 수직 분야의 기존 유즈케이스를 지원할 뿐만 아니라 새로운 유즈케이스를 창조한다.  

“WiFi와 같은 특정 무선 프로토콜에 대한 지원 기술을 제공해 전력 효율을 크게 높입니다. 그 결과, 전통적인 무선 시스템의 최대 절전주기가 필요하지 않기 때문에 배터리 수명이 크게 연장되고 더 작은 배터리를 사용할 수 있을 뿐만 아니라, 더 연속적인 데이터를 사용할 수 있게 됩니다. 이것은 지속가능성을 향한 중요한 단계입니다. 필요한 배터리 교체 횟수가 줄어들어 배터리 낭비가 줄어들고, 배터리를 교체할 필요가 없어 관련된 모든 운영비용(OPEX)을 절약할 수 있다고 생각하면 됩니다.” 

헤일라는 이미 백스캐터를 이용해 기존 프로토콜을 통한 더 효율적인 무선통신을 가능하게 하는 ASIC을 설계하고 만들었다. WiFi부터 상용화를 추구하지만, 이 기술은 향후 블루투스, 지그비, 지-웨이브, LoRaWAN, KNX, LTE-M, 5G 등 모든 무선 프로토콜에 적용될 수 있다. 

헤일라의 WiFi 솔루션의 동작을 요약하자면, ▶기존 송신기(TX)가 표준 WiFi 신호를 보내면 헤일라의 태그가 센서 데이터가 내장되도록 RF 스위칭 기술을 통해 WiFi 신호를 백스캐터하고 ▶반사된 신호는 WiFi 장치(RX)에서 수신 ▶본래 WiFi 신호와 간섭을 피하기 위해 백스캐터 신호는 다른 주파수/WiFi 채널에 반사 ▶여기서 TX 및 RX는 어떤 하드웨어 변경 없이 표준 액세스 포인트나 다른 WiFi 기기가 될 수 있으며 ▶태그 데이터를 추출하는 헤일라 소프트웨어는 리시버, 에지, 또는 클라우드에 있게 된다.

“헤일라의 고유한 가치는 수정되지 않은 무선 프로토콜에 대한 적용이란 점입니다. 솔루션을 지원하기 위한 컴패니언 기술이 필요하지 않습니다. 이것이 우리의 접근을 차별화한다고 생각합니다.” 쿤 사장이 강조했다.  






자동차 전문가의 선택      

쿤 사장은 “헤일라에 오기 전, 한 메이저 반도체 생산업체로부터 헤일라의 기술을 소개받았습니다. 저는 획기적인 기술에 매료되는데, 그들의 무선 팀이 제가 이 기술을 살펴보고 캐쥬얼한 토론을 통해 더 많은 관심과 이해를 할 수 있게 해줬습니다”라며 “제 백그라운드는 무선, 임베디드 컴퓨팅, 그리고 자동차에 걸쳐 있는데, 헤일라와 관련해 제가 접해온 몇몇 자동차 OEM의 핵심 프로젝트들과의 유사점을 보았습니다. 헤일라의 기술은 해결해야 할 몇 가지 문제를 해결하면서도 기존의 무선기술로 불가능했던 새로운 시장을 개척합니다”라고 말했다.

쿤 CEO는 지난해 10월, 헤일라의 사장 겸 CEO로 취임했다. 그는 20년 이상 통신, 자동차 산업에서 종사한 첨단 기술 전문가로, 블랙베리, QNX, 알카텔-루슨트(현 노키아)와 같은 기업의 고위 임원을 역임했고, 산업용 IoT 리더인 시메트릭의 사장인 동시에 여러 스타트업의 성장 전략에도 조언을 해왔다. 다양한 커넥티트 카 프로젝트에도 참가해 왔다. 그리고 무엇보다 주목할 점은 그가 헤일라를 선택했다는 점이다. 

“이사회는 주로 벤처기업으로 구성되는데, 헤일라의 이사회에 제 소개를 부탁했습니다. 그 주선을 헤일라의 기술을 제게 알려줬던 그 메이저 반도체 회사가 해줬습니다.”
 
쿤 사장의 과제는 이제 헤일라의 시제품 WiFi 모듈의 지속적인 개발과 새로운 고객 관계 구축, 디자인 엔지니어링 및 제품 마케팅에 초점을 둔 전략적인 드라이브들이다. 

“우리의 가장 중요한 경쟁력은 저전력 RF 분야 전문가들과 솔루션을 완성하기 위해 협력한 엔지니어 팀일 것입니다. 여기에 저는 헤일라에 혜택이 될 것이라고 믿은 저의 제품 수명주기 경험과 운영 지식을 가져온 것입니다. 수년에 걸쳐 다양한 제품의 개념화, 연구개발 및 출시를 경험했고 이런 일을 할 수 있었던 점에서 매우 운이 좋았다고 생각합니다.” 

헤일라가 자동차에서 목표하는 최초의 유즈케이스는 차내 WiFi다. 물론, 헤일라의 백스캐터 기술이 저전력을 강조하고 자동차의 E/E 시스템에서 전력 소비와 발열이 언제나 최우선 과제 중 하나이지만 현재 차량에서 WiFi 소비전력은 그리 큰 문제는 아니다.
 
“제가 알기로 WiFi의 전력 소비는 차량 E/E 아키텍처에서 큰 문제가 되지는 않습니다. 차량의 무선 센싱이 아직 실용적이지 않다는 것도 사실입니다. 하지만 지금 우리는 차량의 중량과 복잡성을 줄이고 싶다는 것을 잘 알고 있습니다. 무선 센서들을 사용하면 SIL 인증(안전) 기반 시스템의 유선 성능이 필요하지 않은 시스템에서 와이어 하네스를 줄이거나 간소화할 수 있습니다. 또, 과거에는 실용적이지 않았던 센싱을 추가할 수 있습니다. 그리고 우리는 이런 엔드 포인트에 전력을 공급하는 배터리 기술에서도 지금까지 고전하고 있습니다.”





 
자동차는 도메인 컨트롤러를 통해 중앙 집중화가 이뤄지기 시작했고 배선이 줄고 있으며 더 많은 무선 감지장치를 생성할 것이다. 간단하게는 일부 센서, 마이크 및 저해상도 비디오의 연결이 무선화될 수 있다. 커넥티드 센싱을 가능하게 하기 위한 범위도 확장될 것이다.
 
쿤 사장은 “헤일라의 기술로 그들은 차량의 수명을 연장할 수 있다고 생각합니다. 일단은, 이미 많은 차에 WiFi가 탑재돼 있어 그 기능을 활용할 수 있는 기회를 매우 흥미롭게 보고 있습니다. 물론, 과거에 기능안전성 분야에서 일한 경험이 있기 때문에 특정 안전 관련 유즈케이스에서 무선 사용은 경계해야 한다고 생각하지만, 저는 저전력 기술, 특히 표준 기반 기술의 미래가 매우 밝다고 믿고 있습니다”라고 말했다.
 
쿤 사장의 말대로, 이런 기술이 차량의 E/E 아키텍처에 영향을 미치려면 시간이 걸릴 것이고, 변화는 그의 경험상 자주 발생하지도 않는다. 따라서 헤일라가 이 기술을 지속적으로 개발하고 발전시키더라도 결국 자동차에서는 E/E 아키텍처로의 디자인 성공이 가장 큰 과제다. 
헤일라는 현재 2세대 칩과 개발 키트를 만들고 있다. 그들의 가장 중요 목표는 그들의 기술로 적극적인 고객의 문제 해결에 기여하는 것, 이에 대한 솔루션을 빠르게 발표하는 것이다. 

“헤일라는 자동차 유즈케이스 그룹과 관련해 기술의 가능성을 보여주고 중요한 설계에서 성공하기 위한 이점에 대해 말할 수 있어야만 합니다. 저는 최근에 헤일라 팀이 지원하길 열망하는 기술 개발 지원 대회를 운영하는 한 카 메이커와 이야기를 나눴습니다.” 쿤 사장이 말했다. 

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