[인텔 업사이드] ① 5G 열쇠 쥔 자율주행차

[아이뉴스24 김문기기자] 5세대 네트워크(5G)를 논할 때 빠지지 않는 키워드는 ‘자율주행차’다. 자율주행차는 현재 ICT 산업 흐름을 한눈에 조망할 수 있는 결과물이다. 즉, 자율주행차에 대한 기술 경쟁력을 강화한다면 앞으로 다가올 4차 산업혁명 속에서 시장을 선도할 수 있는 유리한 고지를 차지할 수 있다. 글로벌 IT공룡들이 이 시장을 주목하는 이유이며, 이 속에서 인텔도 자신이 가진 강점을 십분 활용하고 있다.

자율주행차는 운전자가 개입하지 않아도 스스로 주행할 수 있는 차량을 의미한다. 커넥티트카, 무인주행 등과 혼재돼 사용되지만 모두를 포괄할 수 있는 용어로 쓰이고 있다. 단순히 한 문장으로 치환할 수 있는 단어이기는 하지만 ICT 시장에서 자율주행이 가능한 차량을 제작하려면 무수한 첨단 기술력을 필요로 한다.

물론 자율주행에는 몇 가지 단계가 있다. 미국도로교통안전국(NHTSA)에 따르면 총 5단계로 구분된다. 운전자가 모든 안전 조작을 책임지는 '0단계 비자동'부터, 주행과 충돌 등의 일부를 제외하고 운전자가 제어하는 '1단계 기능특화자동', 주행 환경에서 두 개 이상의 제어 기능이 작동하지만 대부분 운전자가 판단하는 '3단계 조합기능자동' 등을 꼽을 수 있다.

현재 자동차 업계에서는 3단계까지 무리없이 도달하고 있는 상황이다. 엄밀한 의미에서의 자율주행은 4단계부다. 4단계는 특정 환경에서 자동차가 모든 안전 기능을 제어한다. 환경의 제약이 벗어나는 완전 자율주행은 5단계로 구분된다.

인텔 관계자는 "4단계부터는 센서 기술의 발전, 복잡한 교통환경 속에서 정확한 판단을 위한 정교한 알고리즘, 정확한 위치 파악을 위한 지도데이터, 보안을 위한 해킹방지장치, 외부적인 법규 및 규제 정비 등의 과제가 해결돼야 한다"고 말했다.

◆ 대량의 반도체 실은 자동차, 달리는 컴퓨터로 진화

자율주행이 가능하려면 우선적으로 차량 스스로가 도로를 달릴 수 있는 능력을 갖춰야 한다. 사람에 비유하자면 연산과 제어 능력을 발휘하기 위한 컨트롤타워인 두뇌와 각각의 신체들을 움직이게 할 수 있는 근육, 상황을 파악할 수 있는 인지능력 등이 수반돼야 한다. 기계 상에서는 반도체와 센서 등이 이러한 역할을 수행한다.

자동차의 전자제어장치 중 하나인 ECU의 경우 1개에서 20개 수준의 반도체가 결합된다. ECU는 단순히 분사될 연료의 양을 제어하고 점화 시기 등을 제어했으나 최근에 첨단운전보조시스템(ADAS)의 활성화로 다양한 기능 제어에 쓰이고 있다.

업계에 따르면 중형차량의 경우 ECU가 약 100개 가량, 고급차량은 200개 이상의 ECU가 사용되고 있다. 이 밖에 반도체만 하더라도 스마트폰에 집적되는 수량의 1천배 수준이 붙는다. 자율주행에 반도체업체들이 집중하는 이유가 여기에 있다.

시장조사업체 가트너에 따르면 지난해 3천397억달러(한화 약 391조원) 가량이던 반도체 시장 규모는 2020년 3천933억달러(한화 약 453조원)으로 확대된다. 차량용 반도체 시장의 경우 매년 7.1%씩 성장해 지난해 323억달러(한화 약 32조원)에서 2020년 424억달러(한화 약 49조원)으로 성장할 것으로 내다봤다.

이 중에서 스마트폰, PC 등과 마찬가지로 두뇌 역할을 담당하는 인포테인먼트 CPU와 주요 보조적인 운전역할을 수행하게끔 제어해주는 ADAS, 상황을 인지할 수 있는 센서 등을 핵심 반도체들로 꼽을 수 있다.

글로벌 시장에서도 기존의 강점을 십분 활용해 자율주행차 시장에 뛰어든 업체들이 눈에 띈다. 통신칩 시장에서 입지를 다진 퀄컴은 차량용 반도체 업체인 NXP를 지난 2015년 470억달러에 인수한 후 자체 프로세서와 통신모뎀, 각종 반도체 등의 역량을 결집하고 있다. 최근에는 폭스바겐과 손잡고 연구개발에 힘을 쏟고 있다.

GPU 시장에서 최고를 달리고 있는 엔비디아는 테슬라, 벤츠 등 완성차 업체들과 손을 잡고 자율주행 시스템 개발에 매진하고 있다. 삼성전자도 전장업체인 하만은 지난해 인수하는 한편 엑시노스 프로세서를 아우디에 공급하는 등 가시적인 성과를 기록하고 있다.

인텔도 일찍부터 자율주행차 시장에 눈독을 들였다. 인텔은 PC시장뿐만 아니라 모바일 '아톰', 서버에서도 '제온'과 '제온파이' 등을 내놓으며 관련 CPU 시장에서 높은 점유율을 보유하고 있다.

자율주행의 두뇌로는 서버용 프로세서인 인텔 제온 프로세서가 큰 역할을 하고 있다. 인텔 제온 플랫폼은 99.999% 안전성을 구축한 경험이 많다. 증권 거래소 및 뱅킹 시스템, 국방 시스템을 통해서 검증을 완료했다.

인텔 아톰(Atom) X3-7272도 자율주행에 있어 빠질 수 없는 반도체다. 하드웨어적으로 보안 강화돼 패킷 검사, 파이어월(Firewall)같은 기능을 지원한다. 세계통신 표준화 기구인 IEEE, 3GPP기구와 장비제조와 프로토콜 연구들을 지원하고 있다.

저전력이 요구되는 센서와 끝단 장치로써의 인텔 '쿼드'도 주목된다. 자율주행에 필요한 또는 지능 기반 교통 통제에 쓰이는 센서 등에 쓰인다. IoT 장치가 연결될 수 있는 지점을 고려해 각종 소프트웨어와 개발도 쉬운 편에 속한다.

인텔이 자율주행시장에서 급부상하게 된 계기는 지난 3월 이스라엘 IT업체인 모빌아이를 153억달러(한화 약 17조6천억원)에 인수한다고 밝히면서부터다. 당시 이스라엘에서 그간의 M&A 중 최고가, 인텔에 있었어도 알테라 이후 두번째로 높은 가격이 책정된 것으로 알려졌다.

모빌아이는 자율주행에서 중요한 카메라 시스템, 즉 영상인식 ADAS 분야에서 최고를 달리고 있는 업체다. 특히 기술만이 개발된 것이 아니라 이미 BMW와 GM 등 완성차 업체들의 90%가 모빌아이 ADAS를 선택해 적용하고 있다. 인텔의 모빌아이 인수는 곧 두뇌와 근육들에 이어 상황 인지 능력까지 갖추게 되면서 상하좌우 어느 곳이든지 관련 생태계의 전폭적인 지지 기반을 다질 수 있게 됐다.

인텔은 지난 1월 열린 CES 2017을 통해 올해 하반기까지 BMW, 모빌아이와 협력해 40여대의 자율주행차가 실제 도로에 나타날 것이라 발표한 후 차근차근 실행에 옮기고 있다.

브라이언 크르자니크 인텔 CEO는 "업계 관점에서 우리는 이미 개발 비용을 공유하고 리소스를 투입해 완전한 자동화 플랫폼을 개발함으로써 비용 절감과 개발 속도 향상의 이점을 얻고 있다"고 강조했다.

인텔은 지난 4일 자율주행과 관련한 첨단 차량 연구소를 공개하기도 했다. 인텔은 애리조나와 독일 및 오레곤에 이어 실리콘벨리에도 연구소를 갖게 됐다. 이 곳에서는 고객 및 파트너 사와 협업하여 차량내부, 네트워크 및 데이터센터 전반에 걸쳐 데이터와 관련된 문제를 해결하는 새로운 방법을 제시한다.

연구소의 엔지니어들은 이러한 분야를 테스트하고 발전시키기 위해 다양한 툴들을 사용한다. 인텔기반 컴퓨팅시스템, 데이터 수집을 위한 다양한 종류의 센서들, 실제 주행테스트를 할 수 있는 자율주행 테스트 차량들, 인텔과 공동으로 연구하는 파트너 사의 차량 및 팀들, 자율주행차량 전용의 데이터 센터 들이 이에 포함된다.

당시 인텔은 자율주행 워크샵을 통해 BMW, 델파이, 에릭슨 및 히어(HERE)와 함께 인텔 자율주행 프로그램 전체를 상세히 설명했다. 이후 같은달 18일 델파이도 인텔과 BMW가 주도하는 자율주행 사업에 뛰어들어 2021년까지 협력하겠다고 밝혔다.

또한 인텔은 반도체 기업과 SI 업체에 기능적 안정 보장을 위해 요기테크도 인수했다. 기능적인 안전은 하드웨어와 소프트웨어 측면에서 오류 없이 정확한 동작을 돕는다는 의미다. 많은 수의 반도체와 소프트웨어를 사용하는 자율주행차의 필수 요소다. 요기테크는 자동차 업계에서 택하는 기능적 안정 인증인 ISO 26262 워킹그룹의 멤버이기도 하다.

한편, IHS에 따르면 차량용 반도체의 성장 가능성 중 ADAS 영역에서 가장 빠른 성장률을 보여줄 것으로 전망했다. ADAS 분야는 오는 2022년까지 연평균 18.6% 성장할 것으로 예상된다.

◆ 대량의 데이터 실은 자동차, 학습능력 키워 사고율 0% 도전

"엔지니어로서 문제를 해결하기 위해 수학의 언어 또는 숫자를 사용해 우리가 살고 있는 세상을 이해하는 것을 좋아한다. 큰 숫자가 지닌 의미는 그들의 크기가 제안하는 것보다 훨씬 더 복잡하기 때문에 종종 흥미롭다. 특히 다음의 숫자 - 4테라바이트(TB) - 이 숫자는 자율 주행 산업에 있어서 대단히 의미심장하다"

케이티 윈터 인텔 자동화운전솔루션사업부 부사장 겸 총책임자의 말이다. 그의 말은 옳다. 4TB라는 숫자는 자율주행 분야에서 대단히 중요한 숫자다. 일단 4TB는 대략 90분을 운전하는 시간을 예상하고 자율 차량이 생성할 데이터의 양이다. 바꿔 말하면 거대한 트래픽 덩어리가 도로 위를 질주하고 있다고 할 수 있다.

단순한 숫자에 불과한 4TB의 데이터는 꽤 많은 첨단의 기술을 필요로 한다. 여기서 자율주행과 무인주행의 의미가 구분될 수 있다. 앞서 말한 내용들이 대부분 무인주행과 관련됐다면 이제부터는 빅데이터를 통한 클라우드 전략과 이를 활용하고자 하는 인공지능(AI) 알고리즘, 이 들을 포괄하는 5G 네트워크의 접목으로 가능한 스스로 판단하고 움직이는 자율주행에 대한 것들이기 때문이다.

많은 데이터량을 전달하기 위해서 네트워크 속도와 안정성은 필수다. 5G에서는 기존 4G 대비 용량은 약 1000배 많고, 속도는 200배 빨라진다. UHD 해상도 영화 한편을 1초 만에 내려받을 수 있는 속도를 갖추고 있으면서도 1000분의 1초 이내의 지연속도를 보유하고 있는 네트워크이기도 하다. 업계 관계자는 "향후 5G의 본격적 활용은 자동차 분야에서 꽃 피우게 될 것"이라고 설명한다.

자율주행을 위해 차량은 다양한 연결고리를 가지고 있다. 이러한 연결고리에 따라 자동차간의 연결을 V2V(Vehicle to Vehicle), 교통 기반 시설과는 V2I(Vehicle to Infrastructure), 스마트 디바이스 또는 운전자와의 V2P(Vehicle to Person), 클라우드와의 소통을 V2C(Vehicle to Cloud)라 표현한다. 이 모든 것을 통칭한 용어가 바로 'V2X'다.

자율주행이 실현되려면 이러한 연결고리에 따라 많은 데이터량이 끊김없이 빠르게 전달될 수 있어야 한다. 자칫 잘못하면 사고 위험도가 높아질 수 있다. 5G 네트워크와 자율주행 분야를 동시에 연구 개발하고, 시장에서 일정 점유율을 확보하고 있는 인텔이 유리한 고지에 위치해 있다.

인텔은 AT&T와 퀄컴, ZTE, 에릭슨, 화웨이 등과 함께 글로벌 5G 생태계를 위한 통일한 3GPP 표준 정립에 협력하고 있다. 오는 2018년 6월까지 3GPP의 릴리즈 15를 위해 노력을 경주하고 있다.

인텔은 특히 엔드투엔드에 전체 네트워크까지 해당되는 다양한 분야의 기술을 보유하고 있다. 인텔 오픈 네트워크 플랫폼을 통해 SDN 및 NFV 솔루션과 서비스를 신속하게 배포할 수 있도록 지원한다. 클라우드를 통한 빅데이터가 저장되는 물리적 저장고인 서버에서도 돋보인다. 인텔은 서버 및 PC 마이크로 프로세서 시장 1위로 약 450억 달러(한화 약 51조원)의 매출을 거둬들이고 있다.

인텔은 지난 1월 5G 지원 개발 플랫폼을 포함한 자동차 솔루션용 신규 브랜드 ''''인텔 고''''를 출시했다. 인텔 아톰과 제온 프로세서로 성능을 확장하는 여러 개발 키트를 포함하고 있다. 확장 가능한 자동차에서 클라우드까지 연결되는 시스템은 자동차 산업을 가속화시키고, 새로운 경험을 제공하는 동시에 제품출시에 소요되는 시간과 비용을 절감시켜준다.

인텔은 여기서 그치지 않고 인공지능(AI)을 위한 투자를 과감히 진행 중에 있다. 자율주행차 운행에 있어서 딥러닝과 머신러닝을 기반으로 한 인공지능도 필수적이다.

인텔은 너바나 플랫폼을 도입한다. 너바나 엔진인 코드명 레이크 크레스트 등이 개발된다. 인텔 제온 프로세서 성능을 통해 딥러닝 작업을 돕는다. 레이크 크레스트와 제온 프로세서 제품군의 결합을 통해 AI 솔루션을 끌어올리는 데 집중하고 있다.

현재 AI 워크로드를 실행 중인 데이터센터 서버 중 97%가 인텔 프로세서를 기반으로 한다. 이들은 너버나 인수를 통해서 가능해졌으며, 2015년 알테라를 인수하면서 진화시킨 FPGA 등의 도움을 받아 이뤄졌다.

다이앤 브라이언트(Diane Bryant) 인텔 데이터 센터 그룹 수석 부사장 겸 총괄 책임자는 "인텔 너바나 플랫폼은 복잡한 신경망을 훈련 할 때 소요되는 시간을 획기적으로 감소시켜주고, 혁신적인 성능을 제공할 것으로 기대한다"라며, "인텔은 새롭게 부상하고 있는 딥러닝 분야의 혁신 속도가 가속화될 수 있도록 2020년 전까지 100 배의 성능향상을 구현해낼 것"이라고 자부했다.

인텔은 5G 네트워크와 AI 등과 연결될 수 있는 자율주행차량 내 탑재될 통신모뎀도 공개한 바 있다. 인텔 5G모뎀은 6GHz 이하의 대역과 고주파대역 밀리미터파(mmWave)를 모두 지원한다. 6GHz 이하 5G RFIC 및 28GHz 5G RFIC가 결합되어 전세계 주요 5G 후보 대역 전반을 제공한다.

28GHz 대역을 지원해 미국뿐만 아니라 한국 및 일본에서의 구현 및 시험 사용이 가능하다. 이중 편파 서브 채널화 등 2×2 MIMO와 4×4 MIMO 설정이 가능하다. 무엇보다 소형 주사위 크기만한 사이즈로 구성된다. 올해 하반기 생산에 돌입한다.

더그 베이비스 인텔 자율주행 그룹 수석 부사장 겸 총괄책임자는 "자율 주행 기술을 제공되어 무인 운전이 빨리 진행될수록 사람의 생명을 더 많이 구할 수 있다. 인텔은 파트너가 자가 운전 차량을 도로에 배치하는데 성공할 뿐만 아니라 가능한 가장 빠르고 똑똑한 방법으로 성공할 것이라고 확신한다"고 강조했다.