차량 전장 네트워크 발전과 미래 방향

 

차량 전장 네트워크는 내연기관 차량의 단순 신호 전달용 CAN, LIN 중심 구조에서 출발해 현재는 자율주행, 전동화, V2X 통신 등을 지원하는 초고속, 고신뢰성 네트워크로 진화하고 있다. 초기 차량 네트워크는 소수의 ECU 간 데이터 교환을 위한 단일 CAN 버스 형태로 단순했으나, 센서 수 증가와 기능 복잡화에 따라 멀티 도메인 네트워크, 이더넷 기반 고속 데이터 전송, TSN 기반 실시간 통신 구조로 변화하고 있다. 차량용 이더넷은 100BASE-T1, 1000BASE-T1 규격을 중심으로 백본 네트워크를 형성하며, 자율주행 센서 데이터, 카메라 영상, OTA 업데이트, 사이버 보안 기능을 통합 관리하는 기반이 된다. LIN, CAN FD, FlexRay 등은 여전히 특정 도메인에서 보조 네트워크로 활용되며, 이더넷과 혼합된 하이브리드 구조가 표준으로 자리잡고 있다. 향후 차량 전장 네트워크는 10Gbps급 이더넷과 5G V2X 통신, AI 기반 트래픽 제어, 디지털 트윈 기반 관리 시스템을 결합해 진화할 것으로 예상되며, 차량-인프라 간 완전한 데이터 융합과 자율주행 고도화를 뒷받침할 것이다.

 

차량 전장 네트워크 발전과 미래 방향

 

차량 전장 네트워크의 발전 배경

자동차 기술의 발전은 차량 내 전자장치와 네트워크의 발전과 궤를 같이해왔다. 과거 내연기관 차량은 단순히 엔진 제어기와 변속기 제어기 간 몇 가지 신호를 주고받기 위한 CAN(Controller Area Network)이나 LIN(Local Interconnect Network) 기반 통신 구조를 채택했다. 이때 차량 전장 네트워크의 주된 목적은 제한된 데이터를 저속으로 안정적으로 전달하는 것이었으며, ECU 수가 적고, 센서 데이터 양이 작았기에 단일 네트워크 구조로도 충분했다. 그러나 자율주행 기술이 도입되고, ADAS(Advanced Driver Assistance System), V2X(Vehicle to Everything), 고해상도 카메라와 라이다 센서, 전기차의 복잡한 에너지 관리 시스템이 결합되면서 전장 네트워크의 요구는 급격히 고도화되었다. 이 과정에서 CAN FD와 FlexRay, 차량용 이더넷이 등장하며, 속도, 신뢰성, 확장성, 실시간성이 필수 요건이 되었다. 특히 자율주행 레벨3 이상을 구현하기 위해서는 초당 수 기가비트에 달하는 센서 데이터를 수집하고 처리할 수 있어야 하며, 이를 위해 TSN(Time Sensitive Networking) 기반 이더넷 백본 네트워크가 표준으로 채택되고 있다. 차량 전장 네트워크는 단순 데이터 전달을 넘어 자율주행, 인포테인먼트, 보안, OTA 업데이트 등 다양한 기능을 통합 관리하는 지능형 통신 구조로 진화하고 있으며, 이러한 변화는 자동차 산업의 패러다임을 근본적으로 바꾸고 있다.

 

전장 네트워크 구성과 최신 기술

현대 차량의 전장 네트워크는 도메인 기반 또는 존(Zone) 기반 구조로 설계되며, 도메인 컨트롤러 또는 존 컨트롤러가 개별 ECU와 센서, 액추에이터를 통합 관리한다. 주요 백본 네트워크는 차량용 이더넷으로 구축되며, 100BASE-T1, 1000BASE-T1 규격을 통해 최대 1Gbps 이상의 데이터 전송 속도를 지원한다. 이더넷은 자율주행용 센서 데이터, 카메라 영상, 레이더 정보, OTA 데이터, 진단 데이터 등 대용량 데이터를 처리하며, TSN 기능을 통해 실시간성과 QoS(Quality of Service)를 보장한다. CAN FD와 LIN은 저속, 저비용 네트워크로 여전히 도어, 시트, 조명, 공조 등 보조 기능 영역에서 활용된다. FlexRay는 고신뢰성이 요구되는 섀시 제어나 스티어링 등 일부 도메인에서 채택되기도 한다. 최신 기술 동향으로는 TSN 기반 스케줄링, 소프트웨어 정의 네트워크(SDN) 아키텍처, AI 기반 트래픽 최적화, 디지털 트윈 기반 네트워크 상태 모니터링, OTA 기반 네트워크 보안 업데이트가 있으며, 차량 내 데이터 흐름의 가시성 확보와 보안 강화가 중요 과제로 부상하고 있다. 이러한 기술은 차량 전장 네트워크의 복잡성을 관리하고, 미래 자율주행차와 커넥티드카의 핵심 기반으로 자리매김하고 있다.

 

네트워크의 미래 발전

차량 전장 네트워크는 앞으로 10Gbps급 이더넷과 5G V2X 통신의 융합, AI 기반 실시간 트래픽 제어, 디지털 트윈 기반 네트워크 관리로 발전해 갈 것이다. 이를 통해 차량과 인프라, 클라우드 간 완전한 데이터 융합이 가능해지고, 완전 자율주행 시대의 데이터 요구를 충족시킬 수 있다. 차량용 이더넷은 단순 데이터 백본을 넘어 소프트웨어 정의 차량 아키텍처의 근간이 되며, 센서와 ECU, 클라우드가 하나의 네트워크로 통합되는 구조로 변화할 것이다. 또한 보안 측면에서 ISO 21434, UNECE WP.29 규제를 만족하는 사이버 보안 프레임워크와 실시간 침입 탐지 시스템, OTA 기반 보안 업데이트 체계가 필수화되며, AI 기반 이상 징후 탐지 기술이 확대될 것이다. 차량 전장 네트워크의 미래 발전은 단순한 속도와 용량 향상을 넘어, 보안, 실시간성, 유연성, 클라우드 연동성 강화라는 방향으로 전개될 것이며, 이를 위해 하드웨어, 소프트웨어, 보안 기술의 통합적 연구개발이 필수적이다.