SDV(Software Defined Vehicle)는 흔히 소프트웨어 중심의 자동차라고 설명된다. 하지만 실제 개발 현장에서는 뛰어난 소프트웨어 기술만으로 완성도 높은 차량을 만들기는 어렵다. 하나의 차량에는 수백 개의 기능과 수천 개의 요구사항, 그리고 다양한 하드웨어와 소프트웨어가 긴밀하게 연결되어 있기 때문이다.
예를 들어 차선 유지 보조 기능 하나를 개발한다고 해도 카메라, 레이더, 조향 장치, 제동 시스템, 차량 통신, 사용자 인터페이스, 기능안전, 사이버보안까지 여러 분야가 함께 고려되어야 한다. 이처럼 복잡한 요소를 하나의 시스템으로 통합하는 과정에서 중요한 역할을 하는 것이 바로 시스템엔지니어링(Systems Engineering)이다.
이번 글에서는 SDV 개발에서 시스템엔지니어링이 필요한 이유와 주요 역할을 알아본다.
시스템엔지니어링이란?
국제적으로 시스템엔지니어링은 복잡한 시스템이 요구사항을 만족하도록 계획, 설계, 개발, 검증, 운영까지 전 과정을 체계적으로 관리하는 접근 방법으로 정의된다.
핵심은 개별 부품이나 소프트웨어가 아니라 전체 시스템을 바라본다는 점이다.
자동차에서는 다음과 같은 요소를 하나의 시스템으로 관리한다.
- 하드웨어
- 소프트웨어
- 전기전자 시스템
- 차량 통신
- 사용자 인터페이스
- 기능안전
- 사이버보안
- 유지보수
SDV에서는 이러한 요소들의 연계성이 더욱 커지고 있어 시스템 관점의 접근이 필수적이다.
SDV 개발이 복잡한 이유
과거 차량은 기능별 ECU가 독립적으로 동작하는 경우가 많았다.
하지만 SDV에서는 중앙 컴퓨팅 플랫폼과 공통 소프트웨어를 활용하면서 기능 간 연결성이 크게 증가하고 있다.
예를 들어 하나의 소프트웨어 변경이 다음과 같은 시스템에 영향을 줄 수 있다.
- ADAS
- 차량 진단
- OTA 업데이트
- 클라우드 서비스
- 인포테인먼트
- 디지털 계기판
따라서 초기 단계부터 시스템 전체의 영향 범위를 분석하는 과정이 중요하다.
시스템엔지니어의 주요 역할
요구사항 분석
프로젝트는 고객과 이해관계자의 요구를 정확하게 이해하는 것에서 시작된다.
예를 들어 "차량이 OTA 업데이트를 지원해야 한다"는 요구는 실제 개발을 위해 더 구체적인 기술 요구사항으로 변환되어야 한다.
- 어떤 기능을 업데이트할 것인가
- 업데이트 시간은 어느 정도인가
- 실패 시 복구 방법은 무엇인가
- 보안 요구사항은 무엇인가
이처럼 요구사항을 구체화하는 과정이 시스템엔지니어의 중요한 역할이다.
시스템 아키텍처 설계
시스템엔지니어는 기능을 어떤 하드웨어와 소프트웨어에 배치할지 검토한다.
예를 들어
- 중앙 컴퓨터에서 처리할 기능
- 개별 ECU에서 처리할 기능
- 클라우드와 연계할 기능
등을 분석하여 전체 시스템 구조를 설계한다.
인터페이스 관리
SDV에서는 다양한 제어기와 소프트웨어가 데이터를 주고받는다.
이 과정에서 데이터 형식, 통신 방식, 응답 시간 등을 명확하게 정의해야 한다.
인터페이스 정의가 부족하면 통합 시험 단계에서 예상하지 못한 문제가 발생할 가능성이 높아진다.
검증 및 확인 계획
시스템이 요구사항을 만족하는지 확인하기 위한 시험 계획도 초기 단계부터 준비한다.
대표적인 검토 항목은 다음과 같다.
- 기능 시험
- 성능 시험
- 통신 시험
- 안전성 시험
- 보안 시험
- 통합 시험
이러한 활동은 프로젝트 후반의 품질 확보에 중요한 역할을 한다.
SDV에서 요구사항 관리가 중요한 이유
SDV 프로젝트에서는 수천 개 이상의 요구사항이 존재하는 경우도 있다.
요구사항은 개발 과정에서 변경될 수 있으며, 하나의 변경이 여러 기능에 영향을 줄 수도 있다.
따라서 다음과 같은 관리가 필요하다.
- 요구사항 식별
- 버전 관리
- 변경 이력 관리
- 추적성 확보
- 검증 결과 연결
이러한 활동은 프로젝트 규모가 커질수록 더욱 중요해진다.
시스템엔지니어링과 MBSE
최근 SDV 개발에서는 MBSE(Model-Based Systems Engineering)의 활용도 증가하고 있다.
기존에는 문서를 중심으로 시스템을 관리하는 경우가 많았지만, MBSE는 모델을 기반으로 시스템을 설계하고 분석한다.
MBSE를 활용하면 다음과 같은 장점을 기대할 수 있다.
- 요구사항 추적성 향상
- 설계 변경 영향 분석
- 시스템 구조 시각화
- 협업 효율성 향상
특히 복잡한 SDV 프로젝트에서는 MBSE가 시스템 이해도를 높이는 데 도움이 될 수 있다.
시스템엔지니어링과 기능안전
자동차는 사람의 생명과 안전에 직접 영향을 줄 수 있는 제품이다.
따라서 시스템 설계 단계에서부터 기능안전 요구사항을 함께 고려해야 한다.
대표적으로 다음과 같은 사항을 검토한다.
- 위험 분석
- 안전 목표 정의
- 안전 요구사항 도출
- 시스템 구조 검토
- 안전 메커니즘 설계
이는 ISO 26262와 같은 국제 표준과도 밀접하게 연결된다.
시스템엔지니어링과 사이버보안
SDV에서는 차량이 외부 네트워크와 연결되는 경우가 많아졌다.
OTA 업데이트, 원격 진단, 클라우드 서비스 등이 확대되면서 보안 요구사항도 초기 설계 단계부터 반영해야 한다.
시스템엔지니어는 보안 전문가와 협력하여 다음과 같은 사항을 검토한다.
- 공격 가능성 분석
- 보안 요구사항 정의
- 데이터 보호
- 인증 방식
- 보안 검증 계획
이러한 활동은 ISO/SAE 21434와도 연계된다.
실제 개발에서의 협업
시스템엔지니어는 특정 부품만 담당하는 역할이 아니다.
프로젝트 전반에서 다양한 조직과 협업한다.
대표적인 협업 대상은 다음과 같다.
- 소프트웨어 개발자
- 하드웨어 개발자
- 기능안전 담당자
- 사이버보안 담당자
- 시험 및 검증 엔지니어
- 품질 담당자
- 프로젝트 관리자
이처럼 시스템엔지니어는 기술과 조직을 연결하는 역할도 수행한다.
앞으로의 전망
SDV는 앞으로 더욱 복잡한 기능과 서비스를 제공하게 될 가능성이 높다.
중앙집중형 컴퓨팅, 인공지능, 클라우드 기반 서비스, 자율주행 기술이 확대될수록 시스템 전체를 통합적으로 설계하고 관리하는 역량의 중요성도 함께 커질 것으로 예상된다.
이에 따라 시스템엔지니어링은 자동차 산업뿐 아니라 다양한 첨단 산업에서도 핵심적인 개발 방법론으로 자리 잡고 있다.
마무리
SDV 개발은 소프트웨어 기술만으로 완성되지 않는다. 요구사항 관리, 시스템 아키텍처, 인터페이스 정의, 기능안전, 사이버보안, 검증 계획까지 다양한 요소를 하나의 시스템으로 연결하는 과정이 필요하다.
시스템엔지니어링은 이러한 복잡한 개발 환경에서 전체 방향을 제시하고 프로젝트의 일관성을 유지하는 중요한 역할을 수행한다. SDV를 이해하고 싶다면 개별 기술뿐 아니라 시스템 전체를 바라보는 관점을 함께 익히는 것이 큰 도움이 된다.
다음 글에서는 SDV 개발에서 요구사항 관리(Requirements Management)와 추적성(Traceability)이 왜 중요한지, 실제 개발 프로세스에서는 어떻게 활용되는지 자세히 살펴본다.
FAQ
Q1. 시스템엔지니어는 소프트웨어 개발자인가요?
반드시 그렇지는 않다. 시스템엔지니어는 소프트웨어, 하드웨어, 통신, 기능안전 등 여러 분야를 통합하여 시스템 전체를 설계하고 관리하는 역할을 수행한다.
Q2. SDV에서 시스템엔지니어링이 중요한 이유는 무엇인가요?
SDV는 다양한 기능이 하나의 플랫폼에서 긴밀하게 연결되는 구조이므로 요구사항 관리, 인터페이스 정의, 시스템 통합, 검증 계획 등을 초기 단계부터 체계적으로 수행해야 하기 때문이다.
Q3. 시스템엔지니어링과 MBSE는 같은 개념인가요?
아니다. 시스템엔지니어링은 시스템을 개발하고 관리하는 방법론이며, MBSE는 이를 모델 기반으로 수행하기 위한 접근 방식이다. MBSE는 시스템엔지니어링을 지원하는 중요한 도구이자 방법론으로 활용된다.