ECU(Electronic Control Unit)는 자동차 전자제어기로 인체의 두뇌에 해당한다. 자동차 ECU는 컴퓨터의 중앙처리장치(CPU)를 포함하면서 물리적 제어 영역으로 확장된 개념이다. 인지(센서)→산술, 명령(ECU)→실행(액추에이터)의 흐름으로 모터와 유압장치, 점화장치, 표시장치 등 자동차를 작동하는 기능에 특화된 것이다. 또한 극한의 내구 조건에 맞게 내진동, 내열, 내한 성능 등이 일반 정보기술(IT) 기기와는 비교 불가할 만큼 까다로운 조건에서 설계된다.
ECU의 주요 구성은 입력장치, 저장장치, 정보처리장치와 출력장치다. 주행 중 데이터 등은 주로 휘발성 메모리(RAM)에 저장하고 데이터 처리를 위한 운영체계 등은 비휘발성 메모리(ROM)에 저장한다. 알고리즘에 따른 연산처리를 위해 고성능 정보처리장치가 적용되고 오작동 등의 상황을 가정해 백업 장치가 추가되기도 한다.
이런 ECU는 점차 고성능화하고 있다. 대표적으로 차체자세제어장치(ESC)만 예를 들어도 6년 전에 비해 연산속도(Clock, MHz)는 3배 이상, 휘발성/비휘발성 메모리 용량은 각각 4배, 13배 가까이 증가했다.
차량 한 대는 약 60개에서 100여 개 ECU를 적용한다. 이런 ECU들은 위계 구조를 갖추고 고유 기능도 수행하면서 다른 ECU들과 ‘협조제어’하기도 한다. ACU(Air bag Control Unit)가 에어백을 전개하면 긴급구난통신장치(e-CALL)가 사고정보를 관제센터에 자동 전송하는 식이다.
하이브리드카의 제어장치인 HCU(Hybrid Control Unit)도 엔진제어장치, 모터제어장치, 차체자세제어장치와 배터리제어장치 등 차량 각부의 주요 제어장치에 가·감속과 배터리 충전 등의 작동명령을 내리는 구조를 갖추고 있다.
최근에는 서로 연관성 높은 여러 개의 ECU가 통합되는 추세다. 싱글코어 8개가 제각각 수행하던 작업을 옥타(Octa·여덟)코어 하나가 처리하는 등의 방식으로 데이터 처리와 공간활용 효율성을 높이는 것이다.
특히 인공지능, 딥러닝 등이 적용되는 미래의 완전자율주행, 커넥티드카는 한층 고차원적인 제어 성능이 요구된다. 따라서 분산된 ECU를 합치고 통제 기능을 중앙화해야 한다.
ECU 통합 과정에서 운영체계와 통신방식, 코딩언어 등이 일관성 있게 적용돼야 한다. 그래야만 다수의 업체가 협력 개발하는 자동차산업 특성상 설계기간을 단축하고 성능과 품질까지 확보할 수 있다. 이를 위해 글로벌 완성차 제조사들은 자동차 소프트웨어 국제표준 플랫폼(AUTOSAR)을 기반으로 자동차 소프트웨어(SW)를 설계하고 있다.
제어기의 중앙화 수준에 따라 미래차는 스마트폰과 같이 SW 업데이트도 가능하게 될 전망이다. 가장 상위의 ECU가 클라우드 서버의 빅데이터 또는 앱(응용프로그램) 등을 내려받아 하위 ECU에 배포하는 형식이다. SW 업데이트만으로도 안전, 편의, 운동 성능과 인공지능 등을 향상하게 된다. 전문가들은 이를 위해 강력한 보안 솔루션 등이 선결돼야 할 것으로 보고 있다.
현재 업계에선 유사 기능의 ECU를 합쳐나가는 단계다. 지난해 현대모비스는 보디제어모듈(BCM), 타이어공기압경보장치(TPMS), 주차보조장치(PDW), 스마트키(SMK) 등 4개의 ECU를 하나로 통합한 통합보디제어기(IBU)를 국내 최초로 양산한 바 있다. 현대모비스는 IBU의 양산화에 성공하면서 과거 네 개 시스템을 개별 적용해온 것과 비교해 무게와 크기는 각각 60%와 50%, 원가는 40% 줄였다.
현대모비스 기술연구소
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