최근 스마트 카의 인포테인먼트 서비스에 대한 소비자의 요구는 점점 더 복잡, 다양해지고 있으며 빠른 속도로 변화하고 있다. 전통적인 자동차 산업에서의 기술 변화 속도와 비교해 스마트 카의 인포테인먼트 서비스는 오히려 정보통신 산업에서 보여지는 변화의 속도에 더 근접하게 소비자의 기대 수준이 맞춰져 있는 상황이다. 이와 더불어 스마트 카의 인포테인먼트 장치들은 외부 네트워크와의 연결 요구, 차량 내·외부 이동 간 서비스의 끊김 없는 사용성을 제공하기 위해 무선망 접속기능을 가지면서 늘 사용자의 이동과 함께하는 스마트폰과의 연동을 생각하지 않을 수 없게 됐다. 이 글에서는 차량 디바이스 단독으로 소비자를 만족시키는 서비스의 제공이 점점 어려워지고 있는 현재의 스마트 카 인포테인먼트 서비스 이용환경에서 차량 디바이스와 스마트폰의 다양한 연결기술에 대해 소개한다.

서 론

최근 급격한 IT 서비스의 발전은 자동차에서도 예외 없는 IT 활용 정보 서비스를 요구하고 있다. 소비자들은 스마트폰에서 IT 서비스를 이용하는데 그치지 않고 자동차를 비롯한 다양한 주변의 기기들에서 자신에게 맞는 IT 서비스를 이용하고자 하고 있다. 이러한 소비자의 IT 서비스 이용 패턴은 자동차 산업에도 큰 영향을 주며 뛰어난 디자인, 연비, 성능 외에도 차량 내에서 실시간 교통정보를 반영한 주행정보를 제공하는 시스템, 스마트폰을 이용한 차량진단, 클라우드 서비스를 이용한 동영상과 음악의 스트리밍 서비스 등 IT를 기반으로 한 엔터테인먼트(Entertainment)와 정보(Information)의 결합기술을 등장시켰다. 인포테인먼트 시스템은 어느 새 자동차의 필수 요소로 자리를 잡게 됐다(그림 1). Infotainment는 information과 Entertainment의 합성어로 사전의 정의에 따르면, “information-based media content or programming that also includes entertainment content in an effort to enhance popularity with audiences and consumers”다. 즉 각종 정보와 엔터테인먼트 요소를 결합해 소비자에게 더 높은 가치를 만들어내는 콘텐츠 등을 말한다[1]. 스마트 카는 다양한 방식을 통해 IT 인프라에 연결돼 운전자에게 인포테인먼트 서비스를 제공할 수 있는 차량을 의미한다. 이는 기존 피처폰으로 대표되던 휴대전화 시장에 강력한 네트워킹과 인포테인먼트 기능으로 무장한 스마트폰이 새로운 제품 카테고리를 만들어낸 것에 비견될 수 있다. 즉 스마트 카는 IT 기술을 이용한 인포테인먼트 시스템과 이를 뒷받침하는 외부 네트워크와의 연결(Connectivity)이 결합된 자동차라 정의할 수 있다. 일부 자동차 제조사는 언제 어디서나 인터넷과 연결돼 교통정보, 뉴스, 각종 엔터테인먼트를 즐길 수 있다는 점에서 스마트 카를 커넥티드 카(connected car)라고 칭하기도 한다[2].

현재의 스마트 카 기술은 운전자 주변의 거의 모든 시스템과 연동을 시도하고 있는데, 차량과 차량, 차량과 집, 차량과 TV, 차량과 PC가 주요 대상이다. 그중에서도 특히 차량과 운전자를 연결하는 것이 핵심인데, 운전자와 차를 연결하기 위해서 운전자가 늘 휴대하고 다니는 스마트폰과의 연동이 강조되고 있다. 차량은 직접 혹은 스마트폰을 통해 외부 네트워크와 연동될 수 있고 외부 네트워크를 통해 연결될 수 있는 거의 모든 시스템과도 연결이 이뤄질 수 있다. 이렇게 연결된 차량에서 주행 중 실시간 교통정보를 받아오는 기능, 차량의 문제점을 진단하고 외부로 통보해 적절한 조치를 받을 수 있는 기능, 차량의 사고에 대한 즉각적인 감지와 조치, 차량 외부에서 차량의 상태를 확인하거나 차량의 도어와 같은 차량 내 장치를 직접 제어하는 기능, 도난 차량에 대한 추적과 감시 등 편의성과 안전성을 획기적으로 높이는 수많은 서비스를 제공할 수 있게 된다. 이 글에서는 스마트 카를 중심으로 현재 차량 인포테인먼트 시스템에 대한 기술 현황 및 시장상황에 대한 분석과 함께 스마트폰과의 연동을 위한 다양한 연결방식과 그 기술에 관해 소개한다. 또한 각 자동차 회사들의 기술에 대해서 살펴보고, 스마트 카와 스마트폰을 연결하기 위한 표준화 기술의 추진 동향도 살펴본다.

스마트 카의 서비스 구성방식
스마트 카의 인포테인먼트 서비스를 구성하는 방법에는 차량의 내부 시스템이 이용자의 모든 요구사항을 만족시키는 All-in-one 형태의 방식과 차량의 내부 시스템이 스마트폰과 같은 외부의 디바이스와의 연결을 통해 소비자의 다양한 요구사항을 만족시켜 주는 방식이 존재한다. 차량의 내부 시스템에서 모든 인포테인먼트 서비스를 제공하기 위해서는 비싼 하드웨어 가격과 소프트웨어 개발 비용이 뒤따르지만 상대적으로 간편한 이용방식과 차량에 통합된 UX 제공 등의 장점이 있어 프리미엄 카 메이커들은 이 방식을 선호한다. 반면 차량 내부 시스템이 외부 디바이스(스마트폰)와 연결돼 여러 기능을 서비스 하는 방식은 스마트폰의 하드웨어 발전 속도에 비해 느린 자동차 인포테인먼트 시스템의 발전 속도에 대한 불만을 극복하는 동시에 시스템 개발 이후의 장기간에 걸친 운용기간 동안 서비스의 업그레이드가 불가하다는 단점을 성능이 지속적으로 개선되는 스마트폰과 연결함으로써 해결한다는 장점을 지닌다. 또 더 적은 비용으로 차량 내 인포테인먼트 시스템을 구성하더라도 항상 최신의 서비스를 스마트폰을 이용해 제공할 수 있다.





표 1은 우리나라 대표 차종의 교체주기다. 자동차의 평균 모델 교체주기는 약 30개월(SM3)에서 71개월(SM5)까지다. 이는 개발과정에서 도입할 기술이 결정되면 향후 2년 6개월에서 6년 간 동일한 부품(하드웨어)과 소프트웨어를 사용한 인포테인먼트 장치를 탑재한 차량들이 시장에 출시된다는 의미다. 이에 반해 표 2를 보면 국내 휴대전화 이용자들은 평균 27개월마다 새 모델로 교체하는 패턴을 보인다. 따라서 휴대전화와의 연결을 통한 서비스의 제공은 차량 자체의 디바이스에서 서비스를 제공할 경우와 비교해 보다 최신의 서비스를 고객에게 제공할 수 있다.

최근 차량에서 스마트폰을 비롯한 다양한 개인용 디지털 장비의 사용이 늘어나고 있다. 이는 차량 운전자의 주의를 분산시켜 사고의 발생 가능성을 증가시킨다. 그러나 실제 차량에서는 물리적으로 사용자의 디바이스 사용을 막을 방법이 존재하지 않는다. 스마트 카와 스마트폰의 연결기술은 차량 내에서 이러한 장치들을 보다 안전하게 사용할 수 있는 환경을 제공하는 것도 포함한다. 주요 자동차 제조사들은 안전한 콘텐츠의 이용과 관련된 기술의 중요성을 파악하고 다양한 형태의 제어기술을 개발하고 있다. 일례로 BMW의 경우는 인포테인먼트 시스템의 컨트롤을 위해 ‘아이드라이브’ 기술을 개발했고 이 기술을 통해 내비게이션과 오디오 시스템의 제어를 통합했다. 아우디는 미래 연결성 기술을 통해 휴대전화와 차량 시스템을 블루투스로 연결해 차량 모니터로 휴대전화와 차량정보, 내비게이션과 각종 미디어와 오디오를 제어한다. 이와 같은 일련의 장점들로 인해 스마트 카를 스마트폰과 연결시키려는 시도가 지속적으로 추진되고 있고, 연결에 사용되는 기술은 이용 목적과 장치의 주변 환경에 따라 다양한 형태로 개발되고 있다.

스마트폰과 스마트 카의 연동기술, Mobile-In-Vehicle(MIV) Connectivity

스마트폰과 자동차의 연결은 그 목적과 방식에 따라 ▶콘텐츠의 공유(Content Sharing), ▶차량 디바이스에서 스마트폰의 외부망 연결 기능의 공유, 테더링(Tethering) ▶차량 내부 디스플레이 장치를 이용한 화면공유, 미러링(Mirroring) ▶스마트폰 애플리케이션과 차량 디바이스 애플리케이션 간 상호 데이터 교환과 제어 수행(Application Linking) 등의 4가지로 분류될 수 있다.

콘텐츠의 공유

스마트폰과 자동차의 연결에서 가장 먼저 생각할 수 있는 방식은 스마트폰이 가진 음악 등의 콘텐츠를 차량에서 재생하는 것이다. 이를 위해 케이블 직접 연결을 먼저 생각해 볼 수 있다. 주로 USB를 이용해 연결을 제공하는 이 방식은 차량의 디바이스가 케이블로 연결된 스마트폰의 파일 시스템에 접근해서 직접 파일을 읽거나 파일을 자신의 디바이스로 복사해 와서 플레이하는 방식으로 손쉽게 스마트폰의 콘텐츠를 공유할 수 있으나 물리적인 케이블의 연결이 필요하다는 단점을 지닌다. 이에 반해 무선으로 스마트폰과 차량 디바이스를 연결해 콘텐츠를 전송하는 방식도 있다. 먼저 블루투스의 A2DP(Advanced Audio Distribution Profile)를 이용한 오디오 데이터의 스트리밍을 들 수 있다. 이 방식은 프로파일의 목적에 맞게 단방향 2채널 스테레오 오디오를 전송하기 위한 방식에 한정해 사용될 수 있다. 따라서 오디오 콘텐츠 공유에 제한돼 사용될 수 있다. 블루투스를 이용한 오디오 전송은 페어링 시스템을 통한 쉽고 간편한 연결을 지원하는 장점을 가지는 반면 음질의 저하를 불러온다. 블루투스 연결이 음질의 저하를 일으키는 원인은 그 동작원리와 순서를 통해 알 수 있다. 그림 2를 참고하면 블루투스의 음악 재생은 다음의 순서를 따른다. 음원 → MP3변환 → PCM 변환 → A2DP 규격으로 변환 → A2DP 데이터 전송 → …. 이 과정 중 문제가 되는 부분은 처음 음원을 MP3로 변환하는 구간 ①과 PCM을 A2DP로 변환하는 구간인 ③이다. 구간 ①에서 MP3로 변환하는 과정이 손실압축이기 때문에 일정 정도 음질의 열화가 있는데 구간 ③에서 PCM 데이터의 변환을 위해 다시 코덱이 사용된다. 이때 블루투스의 동작원리에 따라 페어링된 기기 간의 네고시에이션을 통해 코덱의 사용이 결정된다. 주로 MP3나 SBC(Smart Bitrate Control)가 쓰인다. 이론상 2번의 손실압축을 거치기 때문에 2번째의 손실압축을 통한 결과물이 최상일 때를 가정한다 해도 처음의 MP3 음질이거나 대부분 그 이하의 음질일 수밖에 없다. 이러한 블루투스의 콘텐츠 품질 저하 문제를 해결하기 위해 와이파이를 이용해 스마트폰과 디바이스를 하나의 네트워크로 묶은 후 네트워크 내에서 파일을 공유하는 방식이 최근 콘텐츠의 공유를 위한 연결기술에서 새롭게 쓰이고 있다. 이 경우 디지털로 변환된 최초의 콘텐츠가 손실 없이 그대로 전송되기 때문에 블루투스의 A2DP 대비 더 나은 음질을 보여줄 수 있다. 그림 2에서 와이파이를 통한 콘텐츠 공유방식의 장점을 살펴볼 수 있다.

테더링(Tethering) 

테더링은 일반적으로 이동통신 사업자에 의해 운영되는 무선통신망으로의 직접 연결이 불가능한 차량의 디바이스가 망으로의 접속을 위해 주로 사용하는 방식이다. 차량의 디바이스는 와이파이 혹은 블루투스 장치를 지니고 스마트폰에 연결되며 스마트폰이 망으로의 연결을 제공함으로써 단순 통신 게이트웨이 역할을 수행하는 구조다. 이때 모든 애플리케이션은 차량의 디바이스에서 실행되며 업데이트를 포함한 모든 종류의 애플리케이션의 관리 책임도 차량의 디바이스에 있다. 이 방식은 차량이 출시된 이후 기능의 확장, S/W의 수정이나 보완 등이 번거로운 기존의 Stand-Alone 타입의 차량 디바이스가 지니는 문제를 그대로 갖고 있다. 그럼에도 불구하고 외부망 접속을 위한 별도의 비용 지출이 없다는 장점때문에 제공 솔루션의 성격에 따라 일부 선호되는 방식이며 실제 자동차 제조사에서도 자신들의 서비스에 적용하고 있다. 표 3과 같이 차량 내 통신기능 탑재(Embedding) 방식을 택할 경우 차량 제조사에서 통신 사업자에게 비용을 지불한다. 스마트폰을 통한 망 연결인 테더링(Tethering) 방식을 사용하는 토요타의 ‘Touch and Go’의 경우에는 고객이 비용을 지불한다. 차량 제조사의 입장에서 망사용에 대한 대가를 별도로 지불하지 않고, 운전자의 경우에도 자신의 스마트폰을 통해 차량 디바이스를 외부 네트워크에 접속시킬 수 있다. 그러나 이러한 테더링 방식의 경우에도 한 가지 문제점이 있다. 이는 외부 네트워크와 항상 연결돼 있는 상태를 유지하기 어렵다는 점이다. 바꿔 말하면 운전자가 차량에 탑승해 있지 않은 상태에서는 서비스가 불가하다. 차량 외부에서 차량의 도어나 그 외 장치의 제어가 불가능하며 차량의 상태나 진단을 수행하는 것이 불가능하다. 때문에 자동차 제조사들은 제공할 서비스의 성격에 맞춰 늘 네트워크에 접속할 필요가 없는 서비스만을 제공할 경우 통신비용을 줄일 수 있는 테더링 방식의 연결 솔루션을 부분적으로 도입하고 있다.











테더링 동작과 관련해 또 하나의 문제는 사용자 편의성과 관련된 것이다. 테더링을 위해서는 스마트폰이 와이파이 엑세스 포인트의 역할을 해줘야 한다. 때문에 차량에 운전자가 탑승할 때마다 스마트폰의 와이파이를 켜고 엑세스 포인트 기능을 하도록 수동으로 조작시켜 줘야 한다.

그러나 최근 이를 블루투스 페어링과 연동해 자동 수행하게 해주는 테더링 솔루션이 개발됐다. 그림 3에서 차량의 디바이스가 켜지게 되면 바로 주변의 페어링된 블루투스 장치를 찾게 된다. 이 과정을 통해 주변의 스마트폰을 찾고 블루투스 연결이 자동으로 이뤄지게 된다. 블루투스 연결이 이뤄지고 나면 차량 디바이스에서 테더링을 지원할 스마트폰인지 자동으로 와이파이 엑세스 포인트를 켜야 하는 폰인지를 확인하고, 이를 통해서 확인이 된 스마트폰을 향해 와이파이 엑세스 포인트를 켜라는 명령을 블루투스를 통해서 전달해 동작을 수행한다. 이러한 명령의 전송들은 일반적으로 블루투스의 시리얼 포트 프로파일(Serial Port Profile, SPP)을 통해 이뤄진다.

미러링(Mirroring)

미러링크 혹은 터미널모드로 대표되는 미러링 기술은 스마트폰의 현재 화면을 그대로 차량의 디바이스에 전송한다. 운전자는 차량의 디바이스를 통해 현재 스마트폰의 화면을 직접 보면서 터치조작 등을 수행할 수 있다. 이러한 미러링크의 동기화 인터페이스는 VNC(Virtual Network Computing), 오디오 전송에 대한 실시간 전송 프로토콜 RTP(Real Time Protocol)와 단거리 무선통신 BT(Bluetooth), 서비스 교섭을 위한 범용 플러그 앤 플레이 UPnP(Universal Plug and Play) 등의 세 가지 기본 프로토콜로 구성된다[10]. 그림 4는 위에서 기술한 3가지의 기본 프로토콜을 활용하는 미러링크 아키텍처를 보여준다.



이 기술에서 스마트폰은 외부망과의 통신을 담당할 뿐만 아니라 VNC 서버의 역할을 수행한다. 그리고 차량 디바이스는 스마트폰에 비해 큰 디스플레이 장치를 가지며 VNC 클라이언트의 역할을 통해 스마트폰의 화면을 그대로 자신의 디스플레이 장치에 보여주는 동작을 수행한다. 이렇게 스마트폰의 현재 화면을 그대로 차량 디바이스에서 보기 위해서는 스마트폰의 VNC 서버가 프레임버퍼를 읽을 수 있어야 한다. 때문에 VNC 서버 프로그램은 스마트폰 제조사나 스마트폰 운영체제 제작사로부터 시스템 권한의 획득을 필요로 한다. 그렇지 않다면 운영체제에 대한 루팅(Rooting) 등의 방법을 통해 시스템 권한을 획득할 수 있으나 이는 일반적으로 허가되지 않는 행위다. 이러한 기술적인 제약을 해결하기 위해 크게 2가지의 방법이 사용될 수 있다. 한 가지는 미러링을 위한 표준화된 프로토콜을 만들어 운영체제와 그 상위 프레임워크 레벨에서 디바이스 리소스에 접근 가능한 통일된 인터페이스를 제공하는 방법이다. 모든 사용자가 동일한 방식을 통해 미러링에 필요한 프레임버퍼와 오디오 채널(PCM 데이터)로의 접근할 수 있게 만들어 주는 것이다. 이 방식을 통해 응용 프로그램 개발자들은 특정 스마트폰에 국한되지 않고 범용적인 스마트폰 미러링 애플리케이션의 작성이 가능해진다. 현재 CCC(Car Connectivity Consortium)에서 정의하는 미러링크의 규격이 이 분류에 속한다고 할 수 있다. 다른 한 가지는 특정 스마트폰 제조사가 제조사의 단말 리소스에 접근하기 위한 별도의 프로토콜을 디자인하고 이에 대한 API를 제공함으로써 상위 애플리케이션 개발자가 해당 제조사의 단말에 국한된 미러링크 솔루션을 구현하는 방법이다. 애플의 iAP 프로토콜을 통해 아이폰의 리소스에 접근하는 방식이 이 분류에 속한다고 할 수 있다. 일반적으로 특정 애플리케이션이 한 회사의 디바이스에 종속되는 경우가 많지 않고, 자동차 제조사들이 특정 스마트폰에서만 차량의 서비스가 구동되는 상황을 원치 않기 때문에 미러링에 대한 표준 프로토콜 개발을 위한 컨소시엄이 구성돼 활발히 운영되고 있다.

미러링크의 장점은 모든 애플리케이션의 수행이 스마트폰에서 이뤄지기 때문에 큰 노력 없이 소프트웨어를 업데이트 해 늘 최신 버전으로 유지할 수 있고 운전자 혹은 차량 탑승자가 스마트폰에 비해 큰 화면으로 애플리케이션 서비스를 제공받을 수 있다는 점이다. 그림 5와 같이 운전자들은 스마트폰의 모뎀을 활용해 추가 비용을 들이지 않고 외부 통신망에 접속하기를 원한다. 또 스마트폰의 작은 화면이 운전 중 혹은 정지 상태의 차량 내에서 서비스를 즐기기에 적당하지 않아 더 큰 화면을 원한다.

그림 6은 미러링 솔루션의 한 예로 RUI (Remote-UITM)의 구조를 보여준다. RUI는 차량 디바이스에서 TCP/IP 네트워크를 통해 스마트폰에 접속해 원격에서 마치 스마트폰을 사용하는 것처럼 디스플레이와 터치 이벤트 그리고 키보드 입력을 이용하는 것을 가능하게 해주는 솔루션이다. 이 솔루션을 이용해 운전자는 차량 내 디스플레이를 갖춘 디바이스를 통해 자신의 스마트폰의 모든 기능을 무선 연결로 원격에서 이용할 수 있다. 그림 6에서 서버는 스마트폰에서 구동되며 VNC 서버 기능을 이용해 원격의 클라이언트로 화면을 전송하고 클라이언트로부터 전달된 키보드 이벤트와 화면 터치 이벤트를 운영체제(커널의 이벤트 처리모듈)로 전달한다. 그리고 클라이언트와의 원활한 접속을 위해 서버 탐색기능(discovering)을 갖춰 클라이언트가 손쉽게 서버를 찾아 연결을 시도할 수 있게 구현돼 있다. 클라이언트는 원격의 스마트폰 화면을 디스플레이하는 기능을 갖추고 클라이언트에서 발생한 유저의 키보드 이벤트와 화면터치 이벤트를 스마트폰에서 구동 중인 서버로 전송하는 기능을 가진다. 이를 통해 RUI 인터페이스로 연결된 스마트폰을 사용자가 조작할 수 있게 된다. 클라이언트는 또한 서버탐색(discovering) 프로토콜을 활용해 아이피(IP)나 포트(Port)의 입력 없이 손쉽게 네트워크 내에 존재하는 RUI 지원 스마트폰을 찾아내고 접속할 수 있다. RUI 인터페이스는 FTP를 포함해 서버와 클라이언트 간의 파일전송을 지원한다.

미러링 솔루션의 구현에 있어 가장 중요한 부분은 이미지 전송속도다. 이미지 전송속도는 실제 물리적인 연결을 지원하는 데이터 전송속도와 이미지 전송을 위한 압축시간, 이미지 출력을 위한 압축해제 시간을 포함하는 개념이다. RUI 솔루션에서는 이미지 전송속도에 맞춰 적당한 압축방식을 통해 압축을 실시하는데, 일반적으로 고속으로 연결된 상태에서는 낮은 비율의 압축을 선택해 압축시간이 많이 걸려서 실제 연결에서 지원하는 전송속도를 제대로 활용하지 못하는 부작용을 줄이고 저속 연결 시에는 상대적으로 높은 비율의 압축을 선택함으로써 전송속도의 부족함을 메우는 방식을 택하고 있다.

해상도의 차이로 인해서 발생하는 이미지 변환 문제도 미러링 솔루션에서 반드시 해결해야 하는 이슈이다. 스마트폰과 차량 단말이 서로 동일한 해상도의 디스플레이를 사용한다면  문제가 되지 않지만, 해상도가 다른 디스플레이를 사용하게 된다면 이미지의 크기를 변경시켜 줘야 한다. 만약 서버에서 이 작업을 수행한다면 서버는 미러링 연결이 될 때 상대 디바이스의 디스플레이 해상도 정보를 받아올 수 있어야 하고 이렇게 받아온 해상도를 스마트폰의 실제 해상도에 맞춰 이미지를 변환하는 작업을 수행하기 때문에 전송속도에 영향을 줄 수 있다.

반대로 클라이언트가 서버에서 전송된 이미지를 변환해 디스플레이 하는 방식은 미리 디스플레이 정보를 교환하지 않아도 된다는 장점이 있는 반면 서버(스마트폰)에 비해 상대적으로 이미지 처리가 늦은 클라이언트(차량 디바이스)에서 이미지 처리가 이뤄져야 해 클라이언트 디바이스의 이미지 처리 성능이 어느 정도 보장돼야 한다. RUI의 경우에는 서버에서 이미지 해상도 조절이 이뤄지고 조절된 이미지를 적절한 방식으로 압축해 클라이언트로 보내는 방식을 택했다.

애플리케이션 연결

애플리케이션 연결은 스마트폰의 애플리케이션과 자동차 디바이스의 애플리케이션이 연결돼 서로 간 애플리케이션 레벨의 통신을 통해 동작의 제어와 데이터의 교환을 가능하게 하는 기술을 말한다. 스마트폰 애플리케이션은 외부와 연결된 통신 채널을 이용해 이미지와 음성을 비롯한 다양한 정보를 전송할 수 있으며 연결된 외부 디바이스는 스마트폰 애플리케이션을 제어하기 위한 각종 제어 명령을 전송하고 명령의 수행 결과를 스마트폰으로 받아오는 역할을 담당한다.

미러링은 근본적으로 디바이스의 커널이나 운영체제 레벨에서 프레임 버퍼나 오디오 채널에 대한 접근을 허용해 스마트폰과 동일한 화면, 음성을 받아오기 위한 기술인데 반해 ‘애플리케이션 연결’은 스마트폰에서 구동되는 다양한 애플리케이션들이 각자 별개의 통신을 이용해 외부 디바이스와 연동되며 현재 스마트폰의 화면에 나오는 이미지나 음성과는 무관하게 원하는 영상정보와 음성정보를 전송해 외부 디바이스에서 보이게 동작할 수 있다.





이렇듯 각각의 애플리케이션들이 상호 간섭 없이 외부 디바이스와 통신이 가능해 그림 7과 같은 형태의 매쉬업 서비스가 가능해진다. 그림 7에서 스마트폰은 음악의 스트리밍 데이터와 비디오 데이터 그리고 내비게이션 데이터를 한 번에 차량 단말로 전송하고 차량 단말에서는 이렇게 전송받은 여러 데이터들을 효과적인 방식으로 구성해 보여줄 수 있다.

이 방식은 핵심 프로그램의 구동이 스마트폰에서 이뤄지기 때문에 소프트웨어의 업데이트가 간편할 뿐 아니라 애플리케이션의 구동이 차량 디바이스의 하드웨어 성능에 크게 좌우되지 않는다. 따라서 저가의 낮은 성능을 가진 디바이스에서도 높은 하드웨어 성능을 요구하는 애플리케이션 서비스를 제공할 수 있다는 장점을 가진다. 이러한 장점은 앞서 살펴본 자료에서 보여 지는 자동차 산업의 특성인 ‘Long Lead Time’과 ‘Long Life Cycle’로 인한 서비스 제공의 불리함을 극복하는 대안이 될 수 있다. 또한 ‘애플리케이션 연결’을 통해 차량의 다양한 HMI 장치들의 컨트롤 신호를 연결된 스마트폰 애플리케이션에 전송해 애플리케이션의 제어를 가능하게 할 수 있어 차량 내 스마트폰 이용에서 늘 문제가 되고 있는 운전자의 주의 분산 문제를 개선할 수 있는 장점을 가진다. 그러나 이러한 ‘애플리케이션 연결’방식은 개별 애플리케이션마다 애플리케이션 제공자의 입장에서 설계된 별도의 인터페이스로 차량 디바이스와 통신을 하도록 만들어 질 가능성이 크기 때문에 하나의 차량 디바이스에서 다양한 스마트폰 서비스와의 연결을 위해서 복잡한 인터페이스를 가지게 될 우려가 있다. 그렇기 때문에 스마트폰 애플리케이션들이 차량 디바이스와 연결돼 동작하기 위한 표준화된 프로토콜이 필요하다. 하지만 현재 이런 부분에 대한 표준화 논의는 거의 이뤄지지 않고 있다.

그림 8에서는 애플리케이션 연결 방식의 솔루션에 대한 예를 보여주는데 스마트폰에서 구동되는 개별 애플리케이션인 ⓐ와 ⓑ는 미리 정의된 인터페이스 ⓒ를 이용해 자동차 헤드유닛의 Application Link Manager ⓓ와 연결된다. 이렇게 연결된 서비스 ⓐ, ⓑ는 인터페이스 ⓒ를 통해 자동차 헤드유닛으로부터 서비스 구동에 필요한 다양한 사용자 컨트롤 신호를 받을 수 있으며 이러한 사용자 컨트롤에 의해 자신의 서비스를 스마트폰 상에서 구동하고 그 결과물인 영상과 음성 및 데이터를 인터페이스 ⓒ를 통해 외부 디바이스(차량의 헤드유닛)로 보내줄 수 있다. 차량의 헤드유닛에서 동작하는 Application Link Managing Software인 ⓓ는 스마트폰의 인터페이스 ⓒ를 통해 애플리케이션들과 직접 통신을 담당하며 이를 별도의 차량 애플리케이션 인터페이스 ⓔ를 이용해 차량 내 다양한 서비스에 제공한다. 차량 서비스 ⓕ는 같은 디바이스 상에서 구동되는 Application Link Manager와의 연결만으로 스마트폰의 다양한 애플리케이션과 통신이 가능해지며 복수의 스마트폰 애플리케이션과의 연결을 통해서 매쉬업 된 제3의 서비스를 만들어 이를 차량 운전자에게 제공할 수 있게 된다. 이런 구조를 통해서 스마트폰 애플리케이션은 외부 디바이스의 내부 인터페이스와는 상관없이 공개된 표준 인터페이스 ⓒ를 따르는 구현만으로 외부 디바이스에서의 다양한 매쉬업 서비스를 제공하는 효과를 누리며 차량 내 서비스 ⓕ는 분리된 별도의 내부 인터페이스 ⓔ를 외부로 공개하지 않고도 스마트폰의 다양한 애플리케이션과 연결돼 서비스를 제공받을 수 있는 장점을 가진다. 차량 내부에서 구동되는 소프트웨어의 경우, 동작에 필요한 차량의 주요 인터페이스를 외부로 공개하지 않아도 되기 때문에 해킹 등 외부에서의 인가되지 않은 접근에 대한 보호가 이뤄질 수 있다.

이 방식이 가지는 또 하나의 장점은 개별 애플리케이션에 대한 미러링 서비스를 구현할 수 있다는 점이다. 미러링은 이미 설명한 바와 같이 애플리케이션의 구동 화면 전체를 연결된 차량 디바이스로 전송해 동일한 유저 인터페이스로 서비스를 이용할 수 있는 기술인데 개별 애플리케이션이 자신의 화면출력 데이터를 연결된 상대 디바이스로 전송을 하고 해당 디바이스가 화면 출력을 담당하면 바로 미러링이 된다.

OEM별 기술 개발과 표준화 동향

차량 제조사별 기술
표 4에서는 각 차량 제조사별로 스마트폰 연결기술에 대한 기술명과 간단한 특징을 소개한다. 먼저 GM은 2011년 ‘New York International Auto Show’를 통해 IntelliLink 기술을 선보였다[11]. IntelliLink는 블루투스나 USB를 통해 차량의 헤드유닛과 운전자의 스마트폰을 연결시켜 주며 차량에 이미 탑재된 애플리케이션을 통해서 스마트폰의 특정 애플리케이션과 연동할 수 있다. 예를 들어 스마트폰에 설치된 판도라(Pandora)와 같은 인터넷 라디오 애플리케이션이 차량의 헤드유닛에 탑재된 애플리케이션과 1:1 통신을 하며 이를 통해 차량의 헤드유닛으로 운전자가 스마트폰 애플리케이션의 조작이 가능해진다. 이를 위해서는 스마트폰 앱들이 외부 컨트롤을 받아들일 수 있게 설계가 돼야 하고(이 경우 판도라 앱은 블루투스를 통한 제어 인터페이스를 가지고 있음) 차량의 헤드유닛들이 이러한 인터페이스 규칙에 맞춰 스마트폰 애플리케이션과 통신을 한다. 이러한 연결방식의 장점은 차량의 다양한 조작 환경을 쉽게 사용할 수 있다는 점인데 헤드유닛의 터치스크린을 이용한 스마트폰 앱의 조작뿐만 아니라 스티어링 휠의 조작 버튼을 이용한 조작이나 차량의 마이크와 헤드유닛의 음성인식 기술을 이용한 스마트폰 앱의 조작도 가능해진다.

포드는 GM보다 앞선 2010년 AppLink 기술을 소개했다. 이 기술도 앞서 소개한 GM의 IntelliLink와 동일한 컨셉을 가지고 있다. 즉 스마트폰 애플리케이션들의 외부 인터페이스를 활용해 차량 디바이스에서 각종 제어기능을 수행하거나 데이터를 스마트폰으로부터 전달받아 처리가 가능한 연결기술이다. GM의 기술이 현재까지 판도라와 스티쳐(Stitcher) 등의 인터넷 라디오를 제어하고 차량에서 라디오를 플레이 해주는 단계에 있는 반면 포드의 AppLink는 보다 더 다양한 인터페이스를 지원하며 이를 통해 더 많은 스마트폰 애플리케이션을 지원하고 있다. AppLink는 인터넷 라디오 뿐만 아니라 SYNC Destinations 라는 Turn-by-turn 내비게이션 서비스가 가능하며 OpenBeak이라는 트위터 포스팅을 위한 스마트폰 애플리케이션도 지원하고 있다. 그림 9에 나타냈다[12].




포드와 GM의 사례에 비추어 현재까지 차량에서 연동이 가능한 스마트폰 애플리케이션은 주로 단순한 조작 인터페이스를 가진 라디오 앱이나 뉴스 앱에 머무르고 있음을 알 수 있다.

토요타는 GM이나 포드와는 다른 접근방식을 택했는데 토요타의 솔루션인 Entune은 스마트폰에 Entune 모바일 앱을 설치하고 블루투스 페어링을 통해서 차량 시스템과 연결된다. 이렇게 연결된 차량 시스템에서는 Entune의 모바일 앱을 통해서 외부망과 연결 서비스를 제공할 수 있다. 주로 인터넷에 연결돼 데이터 송수신을 하게 된다.

실제 Entune 시스템에서 제공하는 서비스들은 차량의 헤드유닛에 맞춰 개발된 애플리케이션들이 제공하고 있다. GM이나 포드의 경우 차량 통신을 위한 인터페이스를 간략화하고 이를 오픈해 다양한 사업자가 차량 시스템과 직접 연동할 수 있는 서비스를 제공할 수 있게 설계한 반면에 토요타의 Entune은 토요타가 직접 관리하는 헤드유닛을 통해서 다른 사업자의 여러 앱이 설치되고 구동된다는 차이가 있다. 이 경우 자동차 제조사가 각 서비스에 대해 좀 더 보안성을 높이고 엄격하게 관리할 수 있으나 새로운 서비스와의 연동을 위해서 지속적으로 차량 시스템을 유지보수 해야 한다는 단점을 가지게 된다. 그렇지만 자동차 제조사의 의지에 의해 훨씬 빠른 속도로 서비스의 도입이 가능하기에 현재까지는 GM이나 포드에 비해 더 다양한 서비스를 도입, 제공하고 있다. 인터넷 라디오 서비스를 기본으로 MovieTicket이나 OpenTable과 같은 공연과 레스토랑 예약 서비스, 그리고 뉴스, 날씨, 스포츠, 증권 등의 서비스와 연동돼 있다[13].

BMW는 기존에 소개된 회사들에 비해 손쉬운 방식의 차량 연결 서비스를 제공하는데 AAP(Apple Accessory Protocol)를 활용한 스마트폰 앱을 개발했고 애플의 프로토콜에 맞춰 차량 애플리케이션들의 컨트롤 인터페이스를 설계했다. 그리고 차량의 시스템에 맞춰 각 스마트폰 앱을 따로 구현했는데 이는 토요타의 Entune과 유사한 접근방식이다. 실제 BMW는 이렇게 개발된 많은 헤드유닛 애플리케이션들을 직접 유통하기 위한 App Store 구축 전략을 가지고 있기도 하다[14].

현대차의 경우는 아직 스마트폰과 차량 디바이스 간의 직접 연결을 위한 인터페이스를 소개하지 않았으며 BlueLink 텔레매틱스 서비스를 위해 차량 디바이스가 직접 외부망 접속 기능을 갖추고 서버를 통해 스마트폰과 데이터 연동을 하거나 스마트폰을 통해 차량 제어를 가능하게 했다.
이렇듯 주요 자동차 제조사들은 직접 스마트폰 앱을 자동차 헤드유닛용으로 컨버전해 내장했다. 또한 인터넷 연결을 위해 스마트폰의 네트워크 접속기능을 활용하거나 자동차의 인터페이스를 부분적으로 오픈해 스마트폰 앱에서 이를 활용하도록 지원하는 등 다양한 방법으로 스마트폰과의 연결을 추진하고 있다.

Car Connectivity Consortium
다임러, GM, 혼다, 현대차, 토요타, 폭스바겐과 같은 주요 자동차 제조사들(전 세계 자동차 판매의 70% 차지)과 삼성, LG, 노키아와 같은 주요 스마트폰 제조사(전세계 스마트폰 시장의 60% 차지) 그리고 차량 부품제조사인 파나소닉, 알파인 등은 ‘Car Connectivity Consortium’의 회원사로 참여하고 있다[16]. 이 단체는 차량 내 디바이스와 스마트폰과의 연결에 대한 업계 공통 규격을 제안하고 국제표준으로 추진하는 것을 목표로 하는데 현재 미러링 방식에 대한 스펙(MirrorLink Spec.) 1.1을 발행했다. 본 협회에서는 미러링에 대한 기술 표준과 인증 규격을 다루는데 인증은 디바이스 인증과 애플리케이션 인증으로 나뉜다. 디바이스 인증은 Spec. Conformance 테스트에 중점을 두어 스마트폰과 차량 디바이스 양쪽에 대한 인증을 수행하며 애플리케이션 인증은 스마트폰 애플리케이션에 대한 분류와 차량에서의 동작 안정성 등에 대한 인증을 수행할 것으로 예상된다. 아직까지 정식 규격이 나와 있지 않다. 지금까지는 휴대폰 제조사와 차량 제조사가 개별적인 규격을 가지고 미러링크 서비스를 제공했기 때문에 서비스의 범위가 제한적이고 확산에 한계가 있었다. 이러한 단점을 극복하기 위해서 CCC의 미러링크(MirrorLink) 규격이 만들어졌고, 앞으로는 표준화된 규격으로 대부분의 스마트폰을 통해 차량의 헤드유닛과 화면공유와 제어가 가능해질 전망이다. 현재 자동차 업체와 스마트폰 업체들은 미러링크를 지원하는 차량 디바이스와 스마트폰을 일부 선보이고 있다.

알파인은 처음으로 노키아 스마트폰과 연동되는 미러링크용 차량 디바이스를 개발해 자동차 회사에 공급 중이며 토요타 역시 노키아폰과 연동되는 ‘터치라이프’라는 미러링크 제품을 내놓고 있다. 소니는 6월 미러링크 기능을 제공하는 인포테인먼트 디바이스 (XAV-701BT)를 국내시장에 출시했다. 삼성전자를 비롯한 주요 안드로이드 스마트폰 제조사들은 미러링크 1.1 기반의 프레임워크 소프트웨어 개발을 완료하고 폰에 탑재해 미러링크 호환 스마트폰 제품들을 출시하고 있다. 미러링크 1.1의 아키텍처는 그림 10을 통해 확인할 수 있다. 그림에서 보는 바와 같이 미러링크는 IP기반의 통신으로 USB 연결을 기본으로 제공하며 기타 유선, 무선 연결은 기본 제공하지 않는다.



이는 차량 디바이스와 연결되는 스마트폰 디바이스의 충전 이슈를 해결함과 동시에 최대한의 통신 속도를 확보해 손실압축과 인코딩/디코딩 딜레이 없이 화면을 전송하기 위해서 취해진 결정이다.

미러링크를 자동차 인포테인먼트 시스템에서 완벽하게 구현하기 위해선 인포테인먼트 디바이스와 스마트폰 모두 미러링크를 지원해야 하는데 CCC는 미러링크 인증을 위해 현재‘ATLs(Authorized Test Laboratories)’라는 인증제도를 운영하고 있다. CCC 홈페이지를 통해 확인된 바로는 7레이어스, 알리온,  NAC등이 인증업체로 선정됐다.

미러링크 방식은 또한 앱의 업데이트가 용이한데 반해 ‘운전자 주의분산(Driver Distraction)’이라는 민감한 이슈를 안고 있다. 스마트폰의 UI를 자동차 헤드유닛에서 그대로 사용할 경우 자칫 사고의 우려가 있다는 의미다. ‘운전자 주의분산’을 막기 위해 불가피하게 헤드유닛에 표시되는 내용을 제한하거나 음성인식 등 기능을 제공해야만 한다. 이러한 부분에 대한 표준 기능의 제공을 위해 자동차 회사들의 활발한 논의가 이뤄지고 있다.

ISO TC204
2007년 말 ISO TC204(지능형교통 시스템 기술위원회)에서는 Nomadic device를 통해 차량과 연동하는 표준 기술 개발을 목적으로 WG17 ‘Nomadic & Portable Device for ITS Services’을 신설했다. WG17에서 정의하는 노매딕 기기는 차에서 이용되는 휴대 장치로 차량 통신 시스템과 연결성(Connectivity)을 보장하기 위한 WiFi, WIMAX와 같은 장거리 통신과 블루투스, 지그비(ZigBee)와 같은 근거리 통신이 가능한 장치다[19].
WG17의 표준문서 중 특히 ISO/TR 10992:2011은 본 글에서 다루는 주제와 연관된 “차량에서의 ITS 서비스와 멀티미디어 제공을 위한 노매딕, 포터블 디바이스의 사용”에 대한 내용을 담고 있고 그 외 Working Group들도 차량 정보를 획득하는 인터페이스, 차량 제어를 위한 인터페이스 등에 대한 필요성이 증가됨에 따라 이에 해당하는 표준화된 인터페이스 제공을 위한 노력을 기울이고 있다[20].

결 론

본 글에서는 스마트 카의 개념 정립과 더불어 스마트 카와 스마트폰과의 다양한 연결기술(Mobile-In-Vehicle Connectivity)에 대한 소개와 표준화 동향을 살펴보았다.

초기 기술인 콘텐츠 공유를 위한 파일공유 서비스부터 출발한 스마트폰과 스마트 카 사이의 연결기술은 최근 각 차량 제조사, 스마트폰 제조사와 통신 사업자 등 관련 분야 여러 사업자들이 함께 컨소시엄을 구성해 미러링에 대한 표준화를 추진함과 동시에 각 사업자마다 특화된 애플리케이션 연결기술을 발전시켜 나가는 단계에 있다.

스마트폰과 자동차의 연결성을 강화하고 이를 기반으로 기존 서비스를 개선하거나 새로운 서비스를 도입하는 다양한 움직임의 배경에는 운전자들이 스마트폰의 서비스를 차량에서 저렴한 비용으로 손쉽게 쓰고자 하는 니즈(Needs)가 있다. 스마트폰과 스마트 카 그리고 통신 분야의 여러 다양한 사업자들은 이용자들의 니즈를 만족시키기 위해 지속적으로 차량과 스마트폰과의 연결기술에 투자해 다양한 연결 솔루션들과 연관 서비스들을 창조할 것이다. 그러나 지금까지는 관련 표준이 부족해 스마트 카 시장에 참여하고 있는 여러 업체들이 모두 독자적인 기술을 사용하고 있는 상황이다. 그렇기 때문에 운전자가 한 차량에서 다른 차량으로 자신의 선호환경을 직접 옮기는 것과 같은 서비스들은 아직까지 제공되고 있지 않다[21]. 본 글은 이러한 문제점의 해결을 위해서 무엇보다 중요한 것이 표준화 활동이라고 생각한다. 현재 미러링 솔루션에 한정돼 표준화 논의가 이뤄지고 있으나 이 글에서 소개한 애플리케이션 연결기술로 확장해 표준화 논의가 이뤄질 필요가 있다. 개별 애플리케이션 개발자들이 차량과 스마트폰의 연결 인터페이스 표준을 따르는 소프트웨어의 개발이 가능해지고 오픈마켓을 활용한 소프트웨어의 자유로운 배포를 통해 다양한 차량의 인포테인먼트 디바이스에서 활용이 가능한 애플리케이션을 만들고 배포하는 환경을 조성해 줄 필요가 있다. 애플리케이션 연결 기술에 대한 표준화가 서둘러 이뤄져 상위 레벨의 애플리케이션 개발자들이 차량 제조사나 스마트폰 운영체제의 제약 없이 보다 간편하게 서비스를 구현할 수 있는 기반이 마련되기를 바란다. 또한 본 글에서 애플리케이션 연결기술의 예로 소개한 애플리케이션 매쉬업과 같은 새로운 기술들을 활용해 보다 저렴한 비용으로 스마트 카의 인포테인먼트 시스템을 위한 다양한 서비스들을 제공할 수 있게 되기를 기대한다.