차량 E/E (Electrical/Electronic) 아키텍처 — 차량 내 전자 제어 유닛·센서·액추에이터·네트워크의 물리적·논리적 배치 구조. 차량 기능이 소프트웨어 중심으로 확장되면서 (SDV) 아키텍처가 Distributed → Domain Centralized → Vehicle Centralized + Zonal 3단계로 진화하고 있다. OEM들은 리스크 최소화를 위해 이 전환을 단계적으로 추진한다.
1. Distributed Architecture (전통)
Central Gateway를 중심으로 Powertrain·Chassis·Body·Multimedia·ADAS 등 도메인별 네트워크가 구성되는 전통적 구조.
특성과 한계:
- 도메인 간 데이터 공유는 Central Gateway를 거쳐 이루어져 정보 공유가 느림.
- 빠른 공유가 필요하면 특정 제어기가 두 도메인에 동시에 연결되거나 1:1 로컬 네트워크로 보조 → 아키텍처 복잡.
- 도메인 간 정보 융합을 통한 새로운 기능 개발이 어려움.
- 시그널 기반 정적 통신 사용 — 차량 양산 후 기능 추가·변경 어려움.
Signal Oriented Communication
CAN DB, Fibex 등 ID별 시그널을 정적으로 정의하는 방식. 기존 Distributed/Domain Centralized 아키텍처에서 표준적으로 쓰임.
- 각 제어기의 송수신 메시지 ID, 메시지 내 시그널의 위치·크기·주기·Timeout 값·대체 값 등이 OEM에 의해 사전에 정의됨.
- 차량 개발 과정에서 정적으로 확정되며, 양산 이후 일반적으로 변경되지 않음.
- 단점:
- 사양이 사전 확정되어 개발·검증됨 → 운영 중 변경 부담.
- 시그널이 연속 배치되면 특정 시그널 크기 변경이 인접 시그널에 영향.
- CAN의 브로드캐스트 특성상 CAN DB에 정의되지 않은 수신 제어기가 존재할 수 있음.
→ 대안으로 Vehicle Centralized 단계에서 서비스 기반 통신이 도입됨.
2. Domain Centralized Architecture
각 도메인을 대표하는 Domain Control Unit(DCU)을 두고 고속 Ethernet으로 연결하는 구조. Distributed와 Vehicle Centralized 사이의 중간 단계.
특성:
- 기존 ECU는 단순 센서·액추에이터 역할로 단순화.
- 통합 제어는 DCU가 수행 (고성능 CPU, 필요 시 GPU 탑재).
- DCU 간 고속 Ethernet 백본으로 다양한 도메인 정보 통합 처리 가능.
- 한계: 도메인에 속한 제어기가 차량 전체에 분산 배치되어 배선이 최적화되지 않음.
DCU 예시: Kefico Vehicle DCU
하이브리드 + SBW(Shift-by-Wire) 통합 제어 모듈:
- 엔진·모터·배터리 상태에 따른 하이브리드 전력 분배.
- 엔진·전기모터 효율 최적화, 운전자 토크 요구 계산, 고전압 배터리 관리.
- SBW는 전자식 변속레버 + 모터로 구성, 다양한 알고리즘으로 P/R/N/D 및 수동 변속 모드 지원.
3. Vehicle Centralized Architecture + Zonal Architecture
Vehicle Computer(고성능 중앙 컴퓨터)와 Zone Control Unit(ZCU) 조합 구조. SDV 실현의 인프라.
구조:
- Vehicle Computer가 지역별로 배치된 ZCU로부터 정보를 수집하여 통합 제어.
- ZCU는 도메인과 무관하게 차량 내 물리적 위치를 기준으로 주변 센서·액추에이터를 묶음.
- 고속 Ethernet 백본망으로 차량 전체가 유기적으로 연결.
- IP 등) 기반 통신으로 서비스를 동적으로 조회·재조합.
Zonal Architecture
물리적으로 가까운 ECU들을 클러스터링하는 구조. “기능 도메인”이 아닌 “차량 내 위치”가 묶음의 기준이다.
- Zonal 컨트롤러에 주변 장치를 추가하는 방식으로 기능 확장 유연성 제공.
- 고성능 연산(Vehicle Computer) + 고속·대용량 통신(백본망) 전제.
배선 최적화 효과
- 현재 차량의 wire harness는 약 60kg에 달함.
- Zonal 아키텍처는 Domain 아키텍처 대비 배선 무게 15~20% 감소.
- 케이블 비용 최대 80% 절감, 무게 최대 50% 절감 사례 (BMW의 LVDS→OABR 전환, 차량 Ethernet 참조).
Why Vehicle Centralized?
고성능 Vehicle Computer 도입 이유:
- 다수 제어기로 나뉜 기능을 하나의 고성능 컴퓨터로 통합 → 업데이트 시 여러 제어기 리프로그래밍 불필요.
- 개별 기능을 통합하여 새로운 복합 기능 제공.
- GPU 탑재로 AI 모델 실행 가능.
- POSIX 기반 OS 활용 — 모바일 App 다운로드와 같은 신규 SW 구입·배포 가능.
- Hypervisor 기반 가상화로 하나의 컴퓨터에서 여러 독립 제어기처럼 SW 동작. 기존에 ECU를 물리적으로 분리한 이유 중 하나인 “오류 격리”를 가상화로 확보. (단, ISO 26262 ASIL 통합 시 가장 높은 안전 등급으로 검증 요구됨.)
고성능 백본망 + Zonal 이점:
- Vehicle Computer가 차량 전체 제어기 정보·서비스를 실시간으로 활용 가능.
- Zone 기반 재배치로 기존 도메인 네트워크 복잡도 해소.
- IP 등 서비스 지향 통신을 통해 기존 제어기 기능을 Vehicle Computer가 유연하게 호출.
3단계 비교
| 측면 | Distributed | Domain Centralized | Vehicle Centralized + Zonal |
|---|---|---|---|
| 중앙 구조 | Central Gateway | DCU × 도메인 | Vehicle Computer + ZCU |
| 백본 | CAN 계열 | Ethernet (도메인 간) | 고속 Ethernet (TSN 등) |
| 도메인-제어기 결합 | 강함 | 약간 완화 | 분리 (위치 기준) |
| 통신 패러다임 | Signal Oriented | Signal Oriented (주) | Service Oriented (SOA) |
| 배선 | 복잡, 무거움 | 최적화 미흡 | 최적화 (15~20% 감소) |
| SW 업데이트 | 여러 ECU 개별 업데이트 | DCU 중심 | OTA, 단일 Vehicle Computer |
| 기능 확장성 | 낮음 | 중간 | 높음 (서비스 동적 조합) |