AUTOSAR와 ISO 26262: 차량 안전을 위한 연계 분석

차량 전자제어 시스템의 복잡성과 기능 안전 요구

현대 자동차는 센서, 제어기, 통신 네트워크, 소프트웨어가 정밀하게 통합된 전자 시스템으로 구성되어 있으며, 그 중심에는 수십 개의 ECU(Electronic Control Unit)가 존재한다. 이러한 ECU는 제동, 조향, 동력 제어, 자율주행 등 차량의 핵심적인 기능을 제어하며, 하나라도 오류가 발생하면 심각한 안전 문제가 발생할 수 있다. 이로 인해 차량의 기능이 안전하게 수행되는지를 보장하는 기능 안전(Functional Safety)이 자동차 개발의 핵심 과제로 부상하고 있다.

기능 안전은 스템이 고장 상태에서도 예측 가능한 방식으로 동작하거나, 최소한 안전한 모드로 전환되어야 한다는 원칙을 바탕으로 한다. 이런 요구를 국제적으로 통일된 기준으로 정립한 것이 바로 ISO 26262다. ISO 26262는 자동차 전기·전자 시스템의 기능 안전을 위한 국제 표준으로, 시스템 설계, 소프트웨어 구현, 검증, 위험 분석 등 전체 개발 생애주기에서 안전성을 확보하는 방법을 제시한다. 특히 고장 발생 시 시스템이 어떤 방식으로 대응해야 하는지를 체계적으로 분석하여, 위험도를 계량화하고 이를 기반으로 안전 요구사항을 설정하는 것이 핵심이다.

 

AUTOSAR의 표준 구조와 ISO 26262와의 접점

AUTOSAR는 ECU 내부 소프트웨어를 Application Layer, RTE(Runtime Environment), BSW(Basic Software), MCAL(Microcontroller Abstraction Layer)로 계층화하여, 하드웨어와 소프트웨어의 의존성을 최소화하고 재사용성을 높이는 구조를 제공한다. 이러한 구조적 설계는 기능 안전 확보를 위한 설계의 기반이 되며, ISO 26262의 요구사항을 충족시키는 데 매우 효과적으로 작용한다.

ISO 26262는 특히 소프트웨어 안전 요구사항을 충족하기 위해 ‘ASIL (Automotive Safety Integrity Level)’을 정의하며, 이 수준에 따라 각 기능에 대한 안전 활동이 차등 적용된다. AUTOSAR는 이를 고려하여 BSW 모듈의 안전 등급을 명확히 구분하고, 소프트웨어 컴포넌트 설계 시 ASIL 수준에 따른 분리 실행 또는 독립성을 보장할 수 있도록 구조화할 수 있다. 예를 들어, ASIL-D 수준의 기능과 QM(Quality Management) 수준의 기능을 물리적 또는 논리적으로 분리하여 실행하도록 구성할 수 있고, RTE는 이러한 구성을 지원하는 방식으로 동작한다.

AUTOSAR 구조는 또한 ISO 26262에서 요구하는 추적성(Traceability) 확보에도 유리하다. 각 구성요소와 기능이 ARXML(AUTOSAR XML) 기반으로 정의되고, 이 파일들은 개발 요구사항과 직접 연결되기 때문에, 기능 안전 관점에서 설계-구현-검증 간의 명확한 연결 고리를 형성할 수 있다. 이는 감사나 인증 시 매우 유용한 근거 자료가 되며, 기능 안전을 체계적으로 입증할 수 있는 기반이 된다.

 

안전 메커니즘 구현: AUTOSAR 모듈 기반 설계 전략

기능 안전을 확보하기 위해 AUTOSAR에서는 다양한 안전 메커니즘을 모듈 수준에서 지원하고 있다. 그중 대표적인 예가 WDGM(Watchdog Manager), E2E(End-to-End Protection), CRC 모듈, 그리고 FIM(Function Inhibition Manager)이다. WDGM은 시스템이 정상적으로 주기를 따라 동작하고 있는지를 모니터링하고, 비정상 동작 시 리셋이나 안전 모드로의 전환을 수행한다. 이는 ISO 26262에서 요구하는 고장 검출 및 안전 전이 기능을 구현하는 데 적합한 방식이다.

E2E 보호 메커니즘은 통신 메시지의 무결성을 보장하는 기능으로, 데이터에 대한 CRC 계산, 카운터 검증, 데이터 일관성 확인 등을 통해 신호 손상이나 왜곡을 감지한다. 이 기능은 특히 ECU 간 통신에서 중요한 역할을 하며, 안전 관련 데이터를 정확하게 수신해야 하는 ADAS, 제동 시스템 등에서 널리 사용된다. 또한 CRC 모듈은 메모리 무결성 검사나 Flash 검증 등에 활용되며, 저장된 데이터가 오류 없이 유지되고 있는지를 확인하는 데 사용된다.

FIM은 특정 기능이 고장 또는 위험 상태일 때 이를 억제하거나 차단하는 역할을 수행한다. 예를 들어, 조향 ECU에서 센서 오류가 감지되면, 자동 주차 기능이나 차선 유지 보조 기능을 FIM을 통해 제한할 수 있다. 이러한 제어는 사용자의 오작동을 방지하고, 시스템이 안전하게 유지될 수 있도록 돕는다. 결과적으로 AUTOSAR 구조는 ISO 26262에서 제시하는 안전 아키텍처의 원칙들을 구현할 수 있는 강력한 수단을 제공하며, 모듈 기반의 재사용 가능한 안전 설계를 가능하게 한다.

 

안전 등급에 따른 소프트웨어 분리와 인증 전략

ISO 26262는 다양한 수준의 위험도를 평가하여 ASIL-A부터 ASIL-D까지 총 4단계로 구분한다. ASIL-D는 가장 높은 안전 요구사항을 가진 기능으로, 보통 제동, 조향, 동력제어와 같은 핵심 시스템에 해당된다. AUTOSAR에서는 이러한 기능들이 안전 등급에 따라 물리적 또는 논리적으로 분리되어야 한다는 요구를 반영할 수 있다. 이를 위해 메모리 영역 분할, Task 우선순위 조정, 실행 경로의 독립성 확보 등의 설계가 적용된다.

AUTOSAR OS는 Multi-Core 환경에서 Safety Partition 기능을 지원하여, ASIL 기능과 QM 기능이 서로 영향을 미치지 않도록 설계할 수 있다. 또한 Watchdog을 통해 각 기능의 주기 실행 여부를 감시하고, 이상 발생 시 비상 조치를 수행할 수 있다. AUTOSAR의 Schedule Table 기능은 타이밍 제약을 준수하는 동시에, Fault Tolerant 시스템으로의 전환을 지원한다.

기능 안전 인증을 준비하는 기업은 AUTOSAR 기반 소프트웨어의 각 구성요소가 ISO 26262 기준을 충족하는지를 검증해야 한다. 이를 위해서는 요구사항 관리 도구, 정적 분석 도구, 커버리지 분석 도구 등을 사용하여 설계 단계부터 검증까지의 모든 과정을 체계적으로 관리해야 하며, 이 과정에서 AUTOSAR의 표준화된 구조는 유리한 조건을 제공한다. 특히 AUTOSAR의 문서화된 구성요소, 모듈별 Testing Report, 구성 정의서 등은 인증기관에 제출할 수 있는 기반 자료로 사용될 수 있다.

 

향후 전망과 개발자 관점의 접근 전략

자동차의 전장화와 자율주행 기술의 진화는 차량 소프트웨어에 더 높은 안정성과 예측 가능성을 요구하게 될 것이다. 이에 따라 기능 안전은 모든 ECU 설계의 기본 전제가 되고 있다. AUTOSAR는 이러한 변화에 적응하며, Adaptive Platform 등 새로운 표준을 통해 고성능 ECU와 실시간성 요구를 충족시키고 있다. ISO 26262 역시 지속적으로 업데이트되며, OTA 업데이트나 AI 기반 제어 등의 신기술에 대한 안전 평가 체계를 반영하고 있다.

개발자는 기능 안전 구조를 설계할 수 있는 능력을 갖추어야 하며, ASIL 분류, 안전 분석 기법(FMEA, FMEDA), 검증 방법론 등에 대한 지식을 확장해야 한다. AUTOSAR를 기반으로 ISO 26262를 구현한다는 것은 단지 구조적인 연계에 그치지 않고, 실제 제품 수준에서 안전을 증명할 수 있는 체계를 만드는 과정이다. 또한, AUTOSAR의 안전 모듈을 제대로 활용하려면 사전에 툴 사용법, ARXML 설정, 진단 기능 연계 등에 대한 경험도 쌓아야 한다.

결론적으로 AUTOSAR와 ISO 26262는 서로 독립적인 표준이 아니라, 기능 안전을 확보하기 위해 서로 밀접하게 연계되어야 하는 프레임워크이다. 개발자는 이 두 가지를 통합적으로 이해하고 적용할 수 있을 때, 비로소 안전하고 신뢰성 있는 차량용 소프트웨어를 개발할 수 있다. 앞으로의 자동차 개발에서는 이 연계 구조에 대한 이해와 적용 능력이 기술 경쟁력의 핵심이 될 것이다.