자동차 산업의 새로운 패러다임, Zonal Architecture

최근 자동차 산업에서 Zonal Architecture(존 아키텍처)가 중요한 트렌드로 부각되고 있습니다. 기존의 차량 전자·전기(E/E) 아키텍처는 복잡한 배선과 다수의 전자제어장치(ECU)로 인해 성능과 확장성에 한계를 보였습니다. 하지만 소프트웨어 정의 차량(Software-Defined Vehicle, SDV)의 발전과 함께 자동차 제조업체들은 새로운 아키텍처를 도입해야 할 필요성을 느끼고 있으며, Zonal Architecture는 이러한 요구를 해결할 수 있는 핵심 솔루션으로 자리 잡고 있습니다.

이번 글에서는 Zonal Architecture의 개념과 등장 배경, 기존 아키텍처와의 차이점, 주요 기술 요소, 그리고 자동차 업계에서 이를 채택하는 이유에 대해 자세히 살펴보겠습니다.

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1. Zonal Architecture란?

Zonal Architecture는 차량 내의 기존 도메인 기반(Domain-based) 아키텍처를 대체하는 새로운 전기·전자(E/E) 아키텍처입니다. 기존의 방식에서는 파워트레인, 인포테인먼트, ADAS(Advanced Driver Assistance System), 차체 제어 등 여러 도메인별로 독립적인 ECU가 배치되어 있었습니다. 하지만 Zonal Architecture에서는 차량을 물리적 존(Zone) 단위로 나누고, 각 존마다 하나의 중앙 노드(Zonal Controller)가 다수의 센서 및 액추에이터를 관리하는 구조로 변화합니다.

즉, 기존의 도메인 기반 아키텍처가 기능 중심적이었다면, Zonal Architecture는 물리적 배치 중심이라는 차이점이 있습니다.

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2. 기존 도메인 기반 아키텍처의 한계점

Zonal Architecture가 등장한 배경을 이해하려면 기존 도메인 기반 아키텍처의 문제점을 살펴볼 필요가 있습니다.

1. ECU의 급증
   차량 내 전자제어장치(ECU)의 수는 점점 증가하고 있습니다. 최신 고급 차량에는 100개 이상의 ECU가 사용되며, 이는 개발 및 유지보수 비용을 증가시키고 복잡성을 높이는 요인이 됩니다.
   
   
2. 배선 하네스의 복잡성
   ECU가 많아질수록 배선을 위한 하네스(Wiring Harness)도 길어집니다. 이는 차량의 중량 증가, 조립 난이도 상승, 비용 증가로 이어집니다.
   
   
3. 소프트웨어 업데이트 및 유지보수의 어려움
   도메인 기반 구조에서는 각 ECU가 독립적으로 작동하며, 다양한 벤더에서 제공하는 소프트웨어가 혼재되어 있습니다. 따라서 차량 전체의 소프트웨어 업데이트(OTA, Over-the-Air)가 어렵고, 보안 문제도 발생할 가능성이 높습니다.
   
   
4. 고성능 컴퓨팅 요구
   ADAS 및 자율주행 기능이 고도화되면서 실시간 데이터 처리 능력이 중요한 요소가 되고 있습니다. 기존 도메인 기반 아키텍처는 개별 ECU의 성능이 제한적이기 때문에, 복잡한 데이터 연산을 수행하는 데 비효율적입니다.

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3. Zonal Architecture의 주요 특징 및 장점

Zonal Architecture는 이러한 문제를 해결하기 위해 등장했으며, 다음과 같은 장점을 제공합니다.

1) Zonal Controller 기반의 중앙 집중형 아키텍처

• 차량을 여러 개의 물리적 구역(Zone)으로 나누고, 각 존을 담당하는 Zonal Controller가 센서 및 액추에이터를 통합 관리합니다.
• 모든 존 컨트롤러는 **고속 네트워크(이더넷 기반)**를 통해 중앙 컴퓨팅 장치(Central Computing Unit, CCU)와 연결됩니다.
• 결과적으로, 전체적인 구조가 단순해지며 효율적인 데이터 처리가 가능해집니다.

2) 배선 감소 및 경량화

• 기존 도메인 기반 아키텍처에서는 차량 전체에 걸쳐 긴 배선이 필요했지만, Zonal Architecture에서는 각 존 내부에서만 배선이 이루어집니다.
• 이는 차량 무게를 줄이고, 제조 비용 절감 및 전력 소비 감소 효과를 가져옵니다.

3) 소프트웨어 정의 차량(SDV) 실현

• 중앙 집중식 컴퓨팅 구조는 **소프트웨어 업데이트(OTA)**를 보다 쉽게 구현할 수 있도록 합니다.
• ECU 개수가 줄어들면서, 하드웨어 의존성이 낮아지고, 기능 추가 및 개선이 소프트웨어 업데이트를 통해 가능해집니다.
• 이는 기능을 지속적으로 업그레이드할 수 있는 SDV의 핵심 요소로 작용합니다.

4) 향상된 보안 및 네트워크 관리

• 기존에는 ECU 간 통신이 CAN(Controller Area Network) 버스를 통해 이루어졌으나, Zonal Architecture에서는 이더넷 기반 통신을 활용하여 데이터 처리 속도를 높이고 보안성을 강화할 수 있습니다.
• 네트워크 트래픽을 구역별로 관리할 수 있어, 해킹 시 차량 전체가 아닌 특정 존만 영향을 받도록 설계할 수 있습니다.

5) 미래 자율주행 및 AI 차량에 적합

• 자율주행과 AI 기반 차량은 대량의 센서 데이터를 실시간으로 처리해야 합니다.
• Zonal Architecture는 중앙 집중식 고성능 컴퓨팅 구조를 활용하여, 효율적인 데이터 처리가 가능합니다.

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4. Zonal Architecture 도입 사례

현재 여러 글로벌 자동차 제조업체들이 Zonal Architecture를 도입하고 있습니다.

• BMW
  BMW는 2025년 출시될 차세대 전기차 플랫폼 'Neue Klasse'에 Zonal Architecture를 적용할 계획입니다. 이는 소프트웨어 업데이트 및 자율주행 기능을 강화하는 데 초점을 맞추고 있습니다.
  
  
• Mercedes-Benz
  메르세데스는 소프트웨어 중심의 전기차 아키텍처 'MB.OS'를 기반으로 Zonal Architecture를 적극적으로 도입하고 있으며, 2025년 이후 모델부터 적용될 예정입니다.
  
  
• Volkswagen Group
  폭스바겐은 2026년 출시될 전기차 플랫폼 'SSP(Scalable Systems Platform)'에 Zonal Architecture를 적용하여 소프트웨어 업데이트 및 하드웨어 비용 절감을 목표로 하고 있습니다.
  
  
• Tesla
  테슬라는 기존 모델에서도 중앙 집중식 아키텍처를 활용해 왔으며, 차세대 모델에서는 Zonal Architecture를 더욱 강화하여 자율주행 성능을 극대화할 것으로 예상됩니다.

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5. 결론

Zonal Architecture는 기존 도메인 기반 아키텍처의 한계를 극복하고, 미래 자동차 기술 발전을 뒷받침하는 핵심 솔루션으로 떠오르고 있습니다. 배선 감소, 유지보수 용이성, 보안 강화, 그리고 소프트웨어 정의 차량(SDV) 실현과 같은 이점 덕분에 글로벌 자동차 제조업체들은 Zonal Architecture 도입을 서두르고 있습니다.

특히, 자율주행과 AI 기술이 발전함에 따라 차량 내 데이터 처리 요구가 증가하면서, Zonal Architecture의 중요성은 더욱 커질 것으로 전망됩니다. 앞으로 자동차 업계가 어떤 방식으로 이 아키텍처를 발전시키고 표준화할지 주목해볼 필요가 있습니다.

 

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🚗 한 줄 요약

"Zonal Architecture는 미래 자동차의 핵심 기술로, 기존 도메인 기반 아키텍처의 한계를 해결하고, 소프트웨어 정의 차량(SDV)의 실현을 앞당긴다!"