TECH BRIEF 01 - 카일렉트로닉스(Car Electronics)의 현상과 전망
스마트화를 지향하는 메가트렌드에 대응
김광교 (前 삼성반도체연구소장)
■ 카일렉트로닉스의 태동
1960년대까지의 자동차가 기계중심이라면 그이후의 자동차는 트랜지스터, 다이오드 등의 반도체소자를 사용하는 전자회로와의 결합이다.
반도체는 1950년대에 시작하여 1960년대부터 이를 집적화(IC)하는 디바이스로 전개되었으며 1970년대 LSI, VLSI화의 진행과정에서 카엘렉트로닉스의 기술과 동반하는 핵심기술로 등장하였다.
다음으로 도입된 라디오, 에어컨 등은 가정용으로 개발되어 차량용 전자제품으로 등장하였다.
또한 전자장치의 응용기술로 엔진의 개소린점화시기와 연료분사량의 전자제어, 에어벡, ABS, TRC(Traction Control), 파워스티어링의 보급에 이르기까지 전자화되어 발전하게 되었다.
그로부터 미국, 유럽, 일본 등의 자동차강국이 주도하여 연비향상과 CO2 배출삭감, 주행성능의 향상 등의 성능을 경쟁적으로 개선하여 카엘렉트로닉스의 인프라를 구축하고 자동차와 동반하는 산업으로 성장하는 구도를 만들어 온 것이다.
■ 카엘렉트로닉스의 현상
2000년대에 들어와 차체(Car Body)의 엘렉트로닉스화가 가속적으로 발전되었다.
전동루프, 전동슬라이딩, 전자키 등 무선전자 적용으로 자동차는 이른바 럭셔리 최고급 기능의 충족으로 세일즈포인트가 매겨지게 되었다.
중·고급차에는 100개에 상당하는 마이컴 및 이를 통합하는 차재LAN이 내장되어 있다.
자동차내에 발생하는 열, 전자파의 대책, 진동 등의 장해를 방지하는 과제 또한 첨단 엘렉트로닉스를 적용하여 하이그레이드로 개선해 가고 있다.
각종 센서의 기술발전에 따라 차외의 전후, 측방의 기시광의 카메라정보, 밀리파 등의 레이더 정보에 초음파센서 정보를 추가하여 보행자와 장애물 감지로부터 이를 화상처리하며 운전자의 보조기능, 자동차의 자동운전을 목표로 하고 있다.
고속도로에서 전방차량과의 안전운행을 위한 Auto Cruise, 주행차선을 유지하는 Lane Keep Assist(LKA), 인텔리전트 주차시스템 등으로 전자동, 반자동 충격완화, 안전운전을 위한 다양한 기능이 있다.
이러한 다수의 기능을 네트워크로 통합하는 소프트웨어의 비중이 증가하고 있다.
마이크로컨트롤러 기술에 의한 자동차용 멀티미디어 기능 촉진, 댓쉬보드의 그래픽스 개선, 블루투스, 휴먼머신인터페이스, 자동차 내비게이션시스템, 텔레매틱스, 모바일통신 등 아직도 많은 요구사항이 있다.
이와 같이 자동차는 엔터테인먼트, 더욱 더 자동화하는 인텔리전트기능 충족과 미래의 스마트카를 지향하는 과정으로 보아 메가트렌드로 말할수 있는 큰 변혁이 이루어져가고 있음을 주목해야 할 것이다.
전기자동차는 석유에너지고갈과 환경문제로 실용화단계를 앞두고 있다.
■ 전장부품산업, 반도체응용의 규모
자동차산업의 발전에 따라 카일렉트로닉스 전장품의 시장이 갈수록 커지고 있으며 2015년 전망으로 자동차 전장부품 시장규모가 2,000억달러(약 220조원)에 이를 것으로 예측되고 있다.
자동차 제조원가에서 전장부품이 차지하는 비중이 현재 20~30%에서 2015년에는 40%로 올라가고, 엔진이 없어지는 전기자동차의 경우엔 70%로 올라갈 것으로 전망되고 있다.
2015년까지 전장부품 시장규모는 5,040억달러(약 530조원)로 성장할 것으로 발표되고 있다.
이와같이 자동차의 전장은 새롭게 열리는 거대시장으로 독일의 보쉬, 콘티넨탈, 일본의 덴소와 같은 전장부품 전문기업은 후발기업과의 격차를 더욱 벌려나가기 위한 노력을 하고 있다.
세계의 완성차업체들은 자체적으로 관련기술을 개발하거나 기존 부품생산 기업과의 협업을 통해 스마트화를 지향하는 자동차개발 경쟁에 주력하고 있다.
한편 반도체는 자동차완성품과 전장부품과의 밸류체인을 공유하며 필요한 기능실현을 위한 능동소자로 불가결한 핵심부품이다. 우리나라의 반도체는 2013년 세계 Top2의 위상을 확보하게 되었다.
물론 메모리 중심이나 자가수요를 충족하는 모뎀, Embeded CPU, DSP 등 점차 시스템LSI의 셰어가 늘어나고 있다.
시스텐자동차전용반도체는 전문회사인 미국의 프리스케일, NXP, 유럽의 인피니티, ST마이크로, 일본의 르네사스가 독점하고 있으나 앞으로 한국의 반도체기업이 공략해갈 수 있는 새로운 분야로 그 가능성이 확실하다.
자동차용 반도체는 대당 360~1,000달러로 고급화기종일수록 더욱 크다.
전장부품, 응용PC칩세트, 아날로그, 디스크리트/파워, 센서디바이스에 이르기까지 이른바 비메모리반도체의 집대성으로 당장에 300억달러의 신규시장이 대기하고 있다고 할 수 있다.
■ CES-라스베가스(2014.1)에서 보는 자동차의 신기술
CES는 세계최대의 가전박람회이다. 이때까지 자동차관련은 라디오 튜닝이나 카 오디오, 전기자동차 등이 거의 모두였으나 이번에는 BMW, 아우디, 메르세데스-밴츠, 현대-기아 등 9개 자동차기업이 ITC와 자동차의 융합을 실현하고 있다.
스마트워치(2013년 베를린가전박람회에서 신규출시)를 통하여 차량상태를 모니터하고 연료나 도어, 차량위치 등 다양한 기능을 장착하고 있다.
관심은 자동차의 자율주행이며 커넥티드카와 같이 미래의 자동차가 사물인터넷(IoT : Internet of Things)의 개념으로 쌍방향 대화가 가능한 소프트웨어기술로 연결되는 기술을 보여주고 있다.
진정한 스마트카의 기능으로 기대하며 이를 위하여 구글의 안드로이드, 애플의 iOS, 시스코 등의 미국발 소프트웨어기술이 자동차를 통하여 실현되어가는 것이다.
그간 발전을 거듭한 자동차산업이 최첨단 IT 기술과 만나면서 새로운 전기를 맞고 있다.
영화 속에서 보는바와 같이 무인자동차가 거리를 달리는가 하면 스스로 주차하고 사고를 막기도한다. 사람의 말도 알아듣는 음성관련 전자장치도 있다.
■ 무인자동차는 데이터제어가 핵심기술
주목할 부분은 마이크로소프트나 구글과 같은 자동차와 전혀 무관해 보이는 기업들마저도 이 시장을 타겟으로 하고 있다는 점이다.
최근 시험주행 단계에 이른 구글의 무인자동차 시스템은 미래의 자동차를 위하여시사하는 바가 크다.
구글이 이 기술을 개발했다는 것 자체가 기술의 패러다임이 점차 기계 중심의 제조기술에서 컴퓨터 중심의 IT기술로 넘어가고 있음을 단적으로 보여주는 사례다.