자동차 기능 안전을 위한 ISO 26262의 중요성 및 ASPICE와의 관계

1. 요약

• 자동차 기능 안전은 오늘날 자동차 산업에서 가장 중요한 문제 중 하나로 부각되고 있습니다. 이러한 맥락에서 ISO 26262와 ASPICE(Automotive SPICE)는 자동차 안전과 성능 개선을 위한 핵심 국제 표준으로 자리 잡고 있습니다. ISO 26262는 전기 및 전자 시스템의 기능 안전을 보장하기 위한 기준을 제시하며, 다양한 단계에서 시스템의 실패를 예방하고 안전성을 향상시키기 위한 프로세스를 통합하는 데 중점을 두고 있습니다. 이는 자동차 제품의 생명주기 전 과정에 걸쳐 적용될 수 있습니다. 반면, ASPICE는 소프트웨어 개발 프로세스를 평가하고 개선하는 지침을 제공하여, 소프트웨어 품질이 안전성과 직결되는 현대 자동차 산업에서 중요한 역할을 하고 있습니다.

• 이처럼 ISO 26262와 ASPICE는 차별화된 접근 방식으로 자동차의 안전성 및 신뢰성을 높이는 데 기여하고 있습니다. 특히 ISO 26262는 위험 관리 절차를 통한 체계적인 안전 요구사항 정의와 이를 충족시키기 위한 설계 및 검증 과정을 강조합니다. ASPICE는 이러한 안전성을 보장하기 위해 소프트웨어 개발 과정의 품질 관리와 프로세스 개선을 도모합니다. 이러한 두 표준은 서로 보완적인 관계를 이루며, 자동차 제조업체들이 직면한 기술적, 품질적 도전 과제를 해결하기 위한 강력한 도구로 작용합니다.

• ISO 26262와 ASPICE의 협업은 자동차 산업의 기능 안전과 품질 향상을 위한 필수적 요소이며, 이는 결국 자동차 제조사들의 경쟁력 향상에도 기여하게 됩니다. 이 표준들은 단순히 안전 및 품질 관리를 넘어서, 새로운 기술의 지속적인 발전과 혁신적 변화에 적응할 수 있는 기반을 마련합니다. 따라서 향후 자동차의 전방위적 안전을 보장하는데 있어 이 두 표준의 중요성은 더욱 강조될 것입니다.

2. ISO 26262: 자동차의 기능 안전 규격

• 2-1. ISO 26262 정의 및 목적

• ISO 26262는 국제 표준화 기구인 ISO에서 제정한 자동차 기능 안전에 관한 국제 규격입니다. 이 표준은 자동차에 탑재되는 전기 및 전자 시스템의 오류로 인한 사고를 예방하기 위해 촉진됩니다. ISO 26262는 기존의 IEC 61508 기능 안전 표준을 기반으로 하여 자동차 산업에 특화된 요구 사항을 포함합니다. 이 표준의 주요 목적은 자동차의 전기/전자 시스템이 설계된 대로 안전하게 작동하도록 보장하고, 이를 통해 잠재적인 사고를 예방함으로써 인명과 재산을 보호하는 것입니다.

• ISO 26262은 자동차 산업의 전반적인 생명주기, 즉 요구사항 명세, 설계, 개발, 검증, 인증 및 생산 단계에 걸쳐 기능 안전을 통합합니다. 따라서 이 표준은 안전 관리 시스템을 구축하고 이를 기반으로 자동차의 기능 안전 수준을 제고하는 중요한 수단으로 기능합니다.

• 2-2. 기능 안전의 필요성

• 현대의 자동차는 점점 더 복잡한 전기 및 전자 시스템을 채택하고 있습니다. 이러한 시스템은 자동화와 연결성을 통해 운전 경험을 혁신하는 동시에, 안전성에 대한 요구 사항도 함께 증가시키고 있습니다. ISO 26262는 이와 같은 현실을 반영하여 자동차의 기능 안전을 보장하기 위한 명확한 기준을 제시합니다.

• 특히, 전자 제어장치(ECU)의 급증과 네트워크화는 다양한 시스템 간의 상호작용을 복잡하게 만들어, 이들 간의 오류가 자동차의 안전에 중대한 영향을 미칠 수 있습니다. 따라서 기능 안전을 위한 체계적인 접근 방식이 필수적입니다. ISO 26262는 이러한 복잡성을 관리하기 위한 리스크 기반 접근 방식을 통해 전기/전자 시스템의 안전성을 확보하고, 이를 통해 발생할 수 있는 인명 피해와 재산 손실을 최소화하는 데 기여합니다.

• 2-3. 위험 관리 절차와 요구사항

• ISO 26262는 위험 관리를 시스템 개발의 필수 부분으로 설정하고 있습니다. 위험 관리 절차는 기능 안전을 달성하기 위해 요구되는 일련의 활동이 포함됩니다. 이 절차는 위험 분석, 위험 평가, 그리고 이를 기반으로 한 리스크 완화 방안을 포함합니다.

• 위험 분석 과정에서는 잠재적인 위험 요인을 식별하고, 각 위험 요인이 발생할 경우의 심각도, 발생 확률, 그리고 제어 가능성을 평가합니다. 이를 통해 자동차 시스템의 안전 무결성 수준(ASIL)을 정의하고, 각 시스템 구성요소가 요구되는 안전성을 충족하도록 설계 및 검증할 수 있는 기반을 마련합니다.

• ISO 26262에서는 위험 관리 절차에서 얻은 데이터를 바탕으로 풍부한 문서화와 증빙 요구 사항을 설정합니다. 이는 개발 과정에서 생성된 모든 증거 문서가 기능 안전성을 인증하는 데 있어 중요한 역할을 하며, 나아가 전체 개발 주기를 통해 지속적인 안전성을 보장하는 데 기여합니다.

3. ASPICE: 자동차 소프트웨어 개발 프로세스 개선

• 3-1. ASPICE의 개요

• ASPICE(Automotive SPICE)는 자동차 소프트웨어 개발 프로세스를 평가하고 개선하기 위한 업계 표준 지침입니다. 2005년에 도입되어, 자동차 공급업체들이 모범 사례를 통합하고 개발 초기에 결함을 식별할 수 있도록 돕는评价 모델을 정의하였습니다. ASPICE는 프로세스를 두 부분으로 나누는데, 이는 시스템과 소프트웨어 개발 과정에서 활용되는 V 모델을 포함합니다. V 모델의 왼쪽은 과정의 설계 및 개발 단계를, 오른쪽은 테스트 단계의 과정을 나타냅니다. 이 구조는 각 개발 단계가 테스트 과정에서 검증받도록 설계되었습니다. 이를 통해 체계적인 품질 확인과 기능 개선을 달성할 수 있습니다.

• ASPICE는 자동차 소프트웨어 개발의 프로세스 참조 모델(PRM)과 프로세스 평가 모델(PAM)로 구성됩니다. PRM은 세 가지 라이프사이클 카테고리, 일곱 개의 프로세스 그룹, 그리고 31개의 프로세스를 포함하며, 이를 통해 소프트웨어 프로세스의 능력 수준은 총 6단계로 구분하여 평가합니다. 이러한 연계된 프로세스 모델은 자동차 공급업체들이 각자의 개발 프로세스를 안정적으로 개선하고 업계의 요구에 맞출 수 있는 기반을 제공합니다.

• 3-2. ASPICE와 ISO 26262의 관계

• ASPICE와 ISO 26262는 자동차 산업 내에서 매우 중요한 두 가지 표준으로, 기능 안전과 소프트웨어 프로세스 개선을 통해 서로의 효율성을 극대화합니다. ISO 26262는 자동차 전자 및 전기 시스템의 안전성을 보장하기 위한 국제 표준으로, 이는 고도로 안전한 기능을 요구하는 환경에서 자동차 제품이 요구하는 핵심 요소입니다. 반면 ASPICE는 이러한 안전성을 보장하는데 필요한 소프트웨어 프로세스의 품질을 개선하는 도구로 기능합니다.

• ISO 26262에서 요구하는 많은 요구사항은 ASPICE를 기반으로 한 프로세스 개선을 통해 최적화할 수 있으며, 이와 같은 상호 참조 구조는 자동차 제조업체들이 안정성 및 품질 관리를 강화하는데 필수적입니다. 즉, ASPICE를 통해 이루어지는 소프트웨어 개발 프로세스 개선이 ISO 26262의 요구사항을 충족하는 데 기여하며, 이를 통해 전반적인 안전성 향상을 꾀할 수 있습니다.

• 3-3. 프로세스 모델 구성과 평가의 중요성

• ASPICE의 프로세스 모델은 소프트웨어 개발 과정에서의 체계적인 접근 방식과 평가의 중요성을 강조합니다. 이 모델은 각 단계에서 발생할 수 있는 문제를 사전 예방적으로 식별하고 수정할 수 있는 기회를 제공합니다. 자동차 소프트웨어는 갖가지 복잡한 환경에서 작동해야하기 때문에, 각 프로세스 단계에서 품질의 확보 및 안전성 보장은 필수적입니다.

• 특히, ASPICE의 평가 과정은 각 공급업체가 얼마나 효과적으로 프로세스를 관리하고 있는지 검토할 수 있는 방법을 제공합니다. 이 평가는 기업이 자신들의 프로세스 성숙도를 인식하고 개선 방향을 제시하는 데 도움이 됩니다. 또한, ASPICE의 평가 기준을 만족시키기 위해 공급업체들은 지속적인 교육과 내부 프로세스 개선을 통해 품질과 안전성을 강화할 수 있습니다. 이러한 접근은 자동차 소프트웨어 개발의 신뢰성을 높이는 데 크게 기여합니다.

4. ISO 26262의 적용 사례와 Simulink 활용

• 4-1. ISO 26262 적용 사례 연구

• ISO 26262는 자동차의 기능 안전을 보장하기 위한 국제 표준으로, 자율 주행 자동차와 같은 발전된 차량 기술과 기존의 안전 관련 임베디드 시스템 개발에서 핵심적인 역할을 합니다. 예를 들어, 자율 주행 시스템의 경우, 안전성 요구 사항을 충족하기 위해 ISO 26262에서 규정한 'Automotive Safety Integrity Level (ASIL)'을 기준으로 시스템 성능이 평가됩니다. ASIL A부터 D까지의 등급으로 안전성 필요성을 정의하며, ASIL D가 가장 높은 레벨로 중대한 위험이 있을 때 적용됩니다. 이와 같은 시스템에서 ISO 26262는 복잡한 소프트웨어와 하드웨어 간의 상호작용을 안전하게 관리하기 위한 프로세스를 규명합니다.

• 또한, 특정 사례로 근간이 되는 임베디드 소프트웨어 개발에서 ISO 26262의 요구 사항을 충족시키기 위해 Simulink와 같은 모델 기반 설계 도구가 널리 활용되고 있습니다. 예를 들어, 기존의 안전 관련 시스템은 각 안전 요구 사항을 명확히 모델링하고 설계하도록 돕는 Simulink 모델을 사용하며, 이를 통해 시스템의 전체 설계를 시뮬레이션하고 다양한 주행 조건下에서 테스트합니다.

• 4-2. Simulink를 통한 안전 요구사항 검증

• Simulink는 시스템 설계를 효과적으로 재현하고 검증하는 데 있어 중요한 역할을 합니다. ISO 26262에서는 안전 요구 사항 개발을 위한 각 단계를 명확히 규정하고, Simulink를 통해 이를 일관되게 관리할 수 있습니다. 예를 들어, 요구 사항 개발은 기능 및 안전 조건을 명확히 문서화하는 과정으로 시작됩니다. 이때 Simulink의 'Requirements Toolbox'를 사용하여 요구 사항과 시스템 모델 간에 양방향 추적이 가능해져 설계의 안정을 더욱 강화합니다.

• Simulink 모델은 기능 요구 사항을 명확히 시뮬레이션하며, 이를 통해 설계 검토 및 코드 생성까지의 과정을 투명하게 만듭니다. 요구 사항이 충족되는지 검증하기 위해生成된 코드가 실제 하드웨어에서 올바르게 동작하는지 확인하는 다양한 테스트 방법이 사용됩니다. 특히 ‘Processor-In-the-Loop (PIL) 테스트’를 통해 테스트 환경에서 생성된 코드를 실제 하드웨어에서 시험하여 성능을 검증함으로써 안전성을 더욱 높일 수 있습니다.

• 4-3. 효율적 프로세스 개발 방법

• ISO 26262의 안전 요구 사항을 충족하기 위한 과정은 복잡할 수 있지만, Simulink의 활용을 통해 그 과정을 효율화할 수 있습니다. 모델 기반 설계는 시스템 전반에 걸쳐 특정 요구 사항을 효과적으로 관리할 수 있는 메커니즘을 제공합니다. 예를 들어, 디자인 단계에서 'Simulink Check'와 같은 도구를 사용하여 각 모델 요소가 안전 관련 기준을 준수하는지를 자동으로 검증할 수 있습니다.

• 또한 Simulink는 코드 생성 및 검증 과정에서도 효율성을 극대화합니다. 작성된 모델은 자동화된 코드 생성 기능을 통해 실시간으로 C 언어와 AUTOSAR 코드로 전환됩니다. 이는 개발자의 반응 시간 단축 및 오류 감소로 이어지며, 전체 개발 프로세스를 더욱 매끄럽고 빠르게 합니다. 더불어, 'Simulink Coverage'와 같은 도구도 결합하여 하드웨어 및 소프트웨어간의 두루뭉실한 연결을 명확히하고 각 요구 사항이 제대로 적용되었는지를 검토합니다.

5. 안전 기준의 글로벌 동향 및 미래 방향

• 5-1. 국제 안전 기준의 발전

• 자동차 산업에서 기능 안전을 보장하기 위해 국제 안전 기준의 발전은 매우 중요한 요소입니다. ISO 26262는 2011년에 처음 제정된 이후 2018년에 개정된 두 번째 판을 통해 더욱 발전된 내용을 담고 있습니다. 이 표준은 전기 및 전자 시스템의 기능 안전에 대한 요구 사항과 가이드라인을 제공합니다. 자동차 산업은 첨단 기술이 접목되면서, 자동차에 대한 안전 기준도 지속적으로 진화하고 있습니다. 예를 들어, 자율주행차와 전기차의 보급 확대에 따라 더욱 복잡한 전기전자 시스템의 안전성이 요구되고 있습니다.

• IEC 61508과 같은 일반적인 기능 안전 표준들은 ISO 26262의 기반이 되었으며, ISO 26262는 자동차 환경에 특정하게 적용되도록 수정되었습니다. 또한, ISO 26262는 자동차 부품 공급망 전반에 걸쳐 모범 사례를 제공하기 때문에, 이 기준을 준수하는 것은 제조업체가 경쟁력을 유지하기 위한 필수 요소가 되었습니다. 국제화가 진행됨에 따라, 각국의 자동차 제조업체들은 이러한 기준을 따르는 것이 안전성과 품질을 확보하는 데 매우 중요하다고 인식하고 있습니다.

• 5-2. 미래 자동차 산업의 도전 과제

• 미래 자동차 산업은 다양한 도전 과제에 직면해 있습니다. 특히 자율주행과 전기차의 발전은 기존의 자동차 안전 기준을 재정립할 필요성을 제기하고 있습니다. 자율주행차의 경우, 많은 센서와 알고리즘이 결합되어 실시간으로 주변 환경을 인식하고 이에 따라 동작해야 합니다. 이로 인해 기능 안전의 중요성이 더욱 강조되며, ISO 26262와 같은 표준의 적용이 더욱 복잡해질 것입니다.

• 또한, 전기차의 배터리 시스템은 전통적인 자동차와는 다른 특성을 가지고 있습니다. 배터리의 안전성 검증 및 관리가 필요한 만큼 새로운 안전 기준이 요구될 수 있습니다. 전기차와 자율주행차가 보편화됨에 따라, 제조사와 공급망 모두가 이 새로운 안전 기준에 적응해야 하며, 이에 대한 기술적 준비가 필요합니다. 이는 단순히 기술적 도전만이 아니라 경제적, 윤리적, 법적 문제들과도 연결되므로 종합적인 접근이 필요합니다.

• 5-3. ISO 26262와 ASPICE의 융합 전망

• ISO 26262와 ASPICE(Automotive SPICE) 간의 융합은 자동차 산업의 안전과 품질을 동시에 향상시킬 수 있는 중요한 방향으로 평가받고 있습니다. ISO 26262는 기능 안전을 중점적으로 다루는 반면, ASPICE는 소프트웨어 프로세스 개선에 중점을 둡니다. 두 표준이 효과적으로 통합된다면, 복잡한 자동차 전자 시스템의 안전성을 더욱 높일 수 있습니다.

• 융합 전망으로는 소프트웨어 개발의 프로세스 설정에서 ISO 26262의 위험 관리 접근 방식을 결합하여 소프트웨어 품질을 높이는 방법이 가능합니다. 예를 들어, 기능 안전성이 요구되는 소프트웨어 구성 요소에 대해 ASPICE의 프로세스 수준이 일관되게 적용된다면, 안전성과 품질 간의 균형을 유지하며, 문제 발생 시 신속히 대응할 수 있는 체계를 구축할 수 있습니다. 이러한 융합은 자동차 부품 제조사는 물론 최종 소비자에게도 안전한 제품을 제공하는 데 기여할 것입니다.

결론

• 결론적으로, ISO 26262와 ASPICE는 현대 자동차 산업에서 필수적인 두 가지 요소로 평가받고 있으며, 이들의 협력은 자동차 안전성과 품질 보증을 위한 핵심 전략이 됩니다. ISO 26262는 자동차 전자 시스템의 안전성을 확보하여 사고를 예방하는 데 중점을 두고 있으며, ASPICE는 소프트웨어 개발 프로세스의 신뢰성을 강화하여 품질을 보장합니다. 이러한 두 기준이 상호 보완적으로 작용함으로써 자동차 제조 과정에서 요구되는 안전성과 품질 간의 균형을 유지할 수 있습니다.

• 앞으로의 자동차 산업은 이와 같은 안전 기준을 바탕으로 데이터 기반의 혁신을 지속하고, 자율주행차와 전기차와 같은 혁신적인 기술을 성공적으로 접목시키는 데 집중해야 합니다. 특히, 자율주행차의 경우, 복잡한 전자 시스템 간의 원활한 상호작용을 촉진하고, 이를 통해 안전성을 극대화하는 방향으로 나아가는 것이 필수적입니다. 이 모든 과정에서 ISO 26262와 ASPICE의 융합적 접근은 자동차 안전 문제를 해결하고 더욱 신뢰할 수 있는 운전 환경을 제공하는 데 중요한 기여를 하게 될 것입니다.

• 결론적으로, 향후 이 두 가지 표준의 통합적 적용은 자동차 산업의 지속적인 성장과 발전을 견인하며, 최종 소비자에게는 더욱 안전하고 신뢰할 수 있는 자동차 제품을 제공할 수 있는 길을 열어줄 것입니다.

용어집

• ISO 26262 [표준]: 자동차의 기능 안전을 보장하기 위한 국제 표준으로, 전기 및 전자 시스템의 설계와 검증 절차를 규정합니다.

• ASPICE [표준]: 자동차 소프트웨어 개발 프로세스를 평가하고 개선하기 위한 업계 표준 지침으로, 품질 관리와 체계적 접근 방식을 강조합니다.

• 기능 안전 [개념]: 자동차의 전기 및 전자 시스템이 안전하게 작동하도록 보장하는 개념으로, 오류로 인한 사고를 예방하는 것을 목표로 합니다.

• 전기 제어장치 (ECU) [부품]: 자동차의 다양한 기능을 제어하는 전자 장치로, 각종 센서와 액추에이터와 연결되어 작동합니다.

• 위험 관리 절차 [프로세스]: ISO 26262의 핵심 요소로, 잠재적 위험 요인을 분석하고 안전성을 확보하기 위한 일련의 활동을 포함합니다.

• 자동차 안전 무결성 수준 (ASIL) [등급]: ISO 26262에서 정의하는 안전성 필요성을 나타내는 등급 체계로, A부터 D까지의 수준으로 구분됩니다.

• Simulink [도구]: 모델 기반 설계 및 시뮬레이션을 위한 소프트웨어로, 자동차 시스템의 설계 및 검증 과정에서 사용됩니다.

• 프로세스 모델 [구조]: ASPICE의 평가 및 개선 구조로, 소프트웨어 개발 과정의 단계와 활동을 체계적으로 정리합니다.

• 리스크 기반 접근 방식 [전략]: ISO 26262가 요구하는 안전성을 확보하기 위해 위험을 사전에 식별하고 관리하는 전략입니다.

출처 문서

• 에스피아이디(SPID) - CMMI, ASPICE, 기능안전, ISO26262, APIS, isograph, SPLE 컨설팅 및 도구 공급http://www.espid.com/index.php/user/common/menu_link/2
• ISO 26262 프로젝트에 Simulink를 활용하는 방법https://kr.mathworks.com/company/technical-articles/how-to-use-simulink-for-iso-26262-projects.html
• ISO 26262 | 국제 규격 | 전자 기초 지식 | 로옴 주식회사 - ROHM Semiconductorhttps://www.rohm.co.kr/electronics-basics/standard/iso26262
• ISO 26262 – Functional safety for road vehicleshttps://www.dnv.co.kr/services/page-3324/
• ISO 26262 자동차 위험 관리 - Visure Solutionshttps://visuresolutions.com/ko/blog/automotive/iso-26262/
• ISO 26262 - 위키백과, 우리 모두의 백과사전https://ko.wikipedia.org/wiki/ISO_26262