차량 E/E 아키텍처의 진화: 분산형에서 중앙집중형으로
차량 전자 시스템 구조의 변화가 시작된 이유
과거의 차량은 특정 기능마다 개별 전자제어장치(ECU)를 갖추는 분산형 구조를 바탕으로 개발되었다. 예를 들어 창문 작동, 시트 조절, 조향, 제동, 엔진 제어 등 각각의 기능은 해당 목적에 특화된 ECU가 독립적으로 존재하며, 필요한 만큼 추가되는 형태였다. 이러한 분산형 구조는 개발 초기에는 단순하고 효율적이었다. 그러나 기능이 고도화되고, 특히 ADAS, 자율주행, OTA 업데이트, 통신 네트워크 확장 등 새로운 기술이 도입되면서, ECU 수는 수십 개에서 백여 개를 넘어서고 있다. 각 ECU 간 통신량도 기하급수적으로 증가하고 있으며, 하드웨어 복잡도와 배선 무게, 소프트웨어 관리 비용도 함께 상승하고 있다. 이와 같은 문제를 해결하기 위한 대안으로 등장한 것이 '중앙집중형 E/E 아키텍처'다. 이 구조는 ECU를 기능 영역별로 통합하거나, 고성능 프로세서 기반 중앙 컴퓨터에서 전체 시스템을 제어하는 구조다. 기존의 기능 단위 제어에서 벗어나, 차량 전체를 모듈화된 중앙 시스템으로 운영하는 방식으로 발전하고 있는 것이다. 이 글에서는 차량 E/E 아키텍처의 발전 단계별 구조 차이를 살펴보고, 각 구조가 가지는 장단점과 실제 도입 흐름을 구체적으로 정리해본다.
분산형, 도메인형, 중앙형 E/E 아키텍처 구조 비교
차량 E/E 구조의 진화는 다음과 같은 단계를 거치고 있다. 1. 분산형 아키텍처 (Distributed Architecture) - 구조: 각 기능마다 독립적인 ECU가 존재하며, 센서와 액추에이터를 직접 제어한다. - 특징: 단순한 구조, 빠른 개발 가능, 특정 기능에 최적화 - 한계: ECU 수 증가, 배선 복잡도 상승, 통신 트래픽 과부하, 유지관리 어려움 2. 도메인형 아키텍처 (Domain-based Architecture) - 구조: 관련 기능을 하나의 도메인으로 묶고, 각 도메인별 컨트롤러가 여러 ECU를 통합 제어 - 예시: 파워트레인, 섀시, 바디, 인포테인먼트, ADAS 등 도메인화 - 장점: 통신 간소화, 데이터 집약 가능, 기능 통합 용이 - 단점: 도메인 간 통신 병목, 통합 시스템 복잡성 증가 3. 중앙집중형 아키텍처 (Centralized Architecture) - 구조: 고성능 중앙 컴퓨터(Zone Controller 또는 HPC)가 차량 전체 기능을 통합 제어 - 특징: ECU 수 감소, 소프트웨어 통합, 배선 최소화, OTA 최적화 - 기술요소: 고속 이더넷, AUTOSAR Adaptive, 컨테이너 기반 분산 처리, 보안 강화 - 도전과제: 시스템 안전성 확보, 리던던시 설계, 실시간성 보장 이러한 구조의 변화는 단순한 기술 업그레이드가 아니라, 차량 개발 방식 자체를 근본적으로 바꾸는 결과를 가져온다. ECU 간 소프트웨어 중복을 제거하고, 자율주행과 같이 대규모 연산이 필요한 기능을 중앙에서 통합 처리할 수 있다는 점에서, 소프트웨어 정의 차량(SDV)의 기반이 된다. 중앙 집중형 구조에서는 ECU 수가 줄어드는 대신, 하나의 시스템 오류가 전체 차량에 영향을 미치지 않도록 이중화(Redundancy), 분산 실행, 실시간 모니터링 등의 기능이 병행되어야 한다.
E/E 아키텍처의 통합이 가져오는 변화와 향후 과제
중앙집중형 E/E 아키텍처는 소프트웨어 중심 차량 구조를 실현하기 위한 핵심 인프라다. 차량 전체 기능을 하나의 중앙 시스템에서 통합 관리함으로써, 개발의 유연성, 유지보수의 효율성, 성능 확장성, 보안 수준이 모두 향상된다. 그러나 이는 단순히 하드웨어 통합에 그치지 않는다. 중앙에서 수십 개의 기능을 병렬 처리하기 위한 고성능 프로세서, 실시간 운영체제(RTOS), 안전등급 소프트웨어 설계(ISO 26262 ASIL 기준), 고속 통신망 구축 등 다수의 요소가 함께 마련되어야 한다. 또한 차량이 클라우드와 직접 연결되어 소프트웨어를 업데이트하고, 데이터 분석을 수행하게 되면서, 외부 공격으로부터 내부 시스템을 보호할 수 있는 강력한 보안 아키텍처도 필수적이다. 앞으로의 차량 개발은 ECU를 하나씩 설계하는 방식이 아니라, 전체 시스템을 통합 플랫폼으로 설계하고, 다양한 기능을 애플리케이션처럼 추가하고 업데이트하는 방식으로 전환될 것이다. E/E 아키텍처의 변화는 단순한 배선 축소가 아니라, 차량을 '지능형 데이터 시스템'으로 재정의하는 근본적인 패러다임 전환이다.