★ 이 책에서 다루는 내용 ■ 자동차 시장, 자동차 연구 및 개발, 자동차 전기/전자와 소프트웨어 기술 ■ 자동차를 대상으로 한 사이버 공격을 피하기 위한 커넥티드 카, 자율주행차, 사이버 보안에 대한 방법론적인 접근 방식 조사 ■ 자동차 산업을 스마트 모빌리티와 자율주행으로 이끄는 트렌드를 도입하는 자동차 산업 ■ 새로운 차량 모델 개발과 관련된 복잡성에 대한 배경과 자동차 연구 및 개발 이해 ■ 사이버 물리 시스템 및 사물인터넷과 같은 커넥티드 카의 발전에 필수적인 기술 ■ Car2Go, 카쉐어링, 카헤일링, 라이드쉐어링, 커넥티드 파킹, 첨단 주행보조 시스템 사례 연구 ■ 각 장마다 복습 질문과 연습 문제 ★ 이 책의 대상 독자 이 책에서 제공하는 통찰력은 자동차 커넥티비티와 사이버 보안의 진보된 방법론을 배우려는 산업계의 대학원생, 학술 연구자 및 전문가에게 큰 가치가 있을 것이다. ★ 이 책의 구성 1장, ‘서론’에서는 책에서 다루는 주제의 간략한 개요를 제공한다. 다른 산업과 비교해보면 자동차 산업은 인터넷 기반 기술로 인해 효율성이 향상된다는 혜택을 받고 있지만 산업 생태계를 재구성하는 것과는 반대로 기존과 동일한 구조를 유지하고 있다. 여러 가지 요소들이 자동차 산업을 새롭게 구성하도록 압박하고 있으며, 궁극적으로는 스마트 모빌리티와 같은 미래적 개념을 지향하고 있을 것이다. 스마트 모빌리티는 미래의 비전적이고 실현 가능한 모빌리티를 특징으로 한다. 위치와 지역, 사용과 지속 기간, 개인적 능력과 예산에 관계없이 모든 사람에게 적용할 수 있다. 2장, ‘자동차 산업’에서는 자동차 산업의 글로벌 생산 및 판매에 대한 개요와 배기가스 규제 강화 및 전기차의 부상, 자가 소유와 모빌리티, 커넥티비티, 첨단 주행 보조 시스템 및 자율주행과 같은 업계의 큰 흐름에 관한 연구를 제공한다. 또한 자동차 산업의 디지털화에 대한 배경지식도 다룬다. 3장, ‘자동차 연구와 개발’에서는 자동차 개발 프로세스, 특히 자동차 산업에서 새로운 차량의 개발 모델과 모듈화 접근에 포함된 복잡성을 집중적으로 다룬다. 이를 통해 지속적으로 증가하고 다중 브랜드화되는 자동차 모델 라인을 효율적으로 처리할 수 있다. 또한 자동차 제조사의 조직과 공급사에 분산돼 여러 단계와 활동으로 표현되는 제품 또는 시스템 수명주기의 다양한 단계에 대한 협업 프로세스를 촉진하는 접근 방식인 제품 수명주기 관리 개념이 도입됐다. 이러한 활동을 종합해 제품 또는 시스템 수명주기라고 하며 개념화, 도구화, 발전 및 최종 폐기 단계를 포함하는 모델을 사용해 설명할 수 있다. 4장, ‘자동차 전기전자공학과 소프트웨어’에서는 설계에 대한 체계적인 접근 방식에 중점을 두고 자동차 분야의 기계, 전기 및 전자 시스템과 아키텍처 및 버스 시스템 요구 사항에 대한 개요를 제공한다. 소프트웨어 콘텐츠의 역할과 제품 복잡성이 증가함에 따라 모델 기반 소프트웨어 개발 및 HIL(Hardware-In-the-Loop) 테스트와 같은 좀 더 적절한 개발 도구가 필요하다. 또한 AUTOSAR 및 GENIVI 플랫폼의 도입은 텔레매틱스와 인포테인먼트 구성 요소 그리고 향후 흐름에 있어 필수가 됐다. 실제 예로 안전을 강화하고 운전 조건을 개선해 차량 운전자를 지원하는 첨단 주행 보조 시스템과 센서 제품에 관해 다룬다. 5장, ‘커넥티드 카’에서는 커넥티드 카의 진화에 필수적인 핵심 기술을 자세히 설명한다. 사이버 물리 시스템은 컴퓨팅 및 네트워킹 기술과 사물인터넷을 통합해 엔지니어링된 시스템으로 이는 언제 어디서나 모든 것과 통신할 수 있는 기능을 제공한다. 또한 텔레매틱과 인포테인먼트 개념과 커넥티드 카를 위한 플랫폼 및 아키텍처 그리고 클라우드 기반 커넥티드 카와 자율주행차를 설명한다. 커넥티드 카의 진화를 설명하기 위해 몇 가지 사례 연구 소개는 필수다. 완전 자율주행을 위한 디지털 매핑을 제공하는 BMW’s Connected Drive, Mercedes’s COMAND? Online 과 HERE의 사례를 살펴본다. 6장, ‘자동차 사이버 보안’에서는 기술과 프로세스의 일부로 사이버 보안을 소개하고 사이버 공 격에 의한 침입, 손상 또는 비인가 접근으로부터 컴퓨터, 데이터, 네트워크 프로그램을 보호하기 위해 설계된 사례를 소개한다. 차량의 사이버, 물리적 구성 요소의 확장성과 복잡성, 다양한 보안 과제에 대한 취약성, 침입, 위협, 통신을 방해하고 민감 정보와 기록을 유출하며 시스템의 기능에 손상을 목표로 하는 악성 사이버 공격과 시스템의 기능에 손상과 발생 가능성과 영향의 함수로서 위험 수준에 초점을 맞춘다. 그러므로 자동차 사이버 물리 시스템의 사이버 보안을 위한 견고한 이론적 토대는 DNN(Deep Neural Network), DL(Deep Learning), 제어 이론, 전염 이론, 게임 이론, 그래프 이론과 같은 인공지능의 개념과 스피어 피싱 공격 같은 다양한 공격 시나리오와 관련해 사이버 보안의 중요성에 기반한다. 또한 공격 분류와 자동차 공격 지점 및 취약점의 특징을 자동차의 공격 지점의 침입 포인트 구조와 관련 위험과 함께 설명한다. 그러나 차량 보안은 보안 테스트를 체계적으로 수행하는 다양한 도구와 방법에 따라 달라진다. 침입 탐지는 시스템의 무결성, 기밀성 또는 가용성을 손상시키려는 일련의 행위를 감지하는 것을 설명하는 반면, 침입 방지는 감지된 침입이 성공하지 못하도록 방지하려는 조치를 의미한다. 다양한 종류의 침입 유형에 대한 탐지 방법을 설명하며, 여기에는 수많은 정적, 동적 및 하이브리드적인 방지 방법과 자동차 해킹의 몇 가지 예가 포함된다. 7장, ‘커넥티드 카 모바일 앱’에서는 커넥티드 카를 위한 모바일 앱의 혁신적인 주제에 대한 동기부여로 시작해 자동차 IT 및 애자일 소프트웨어 개발과 같은 현재 흐름을 다룬다. 두 가지 주요 운영체제인 iOS와 Android의 앱 시장, 모바일 앱 개발을 위한 애플리케이션 프로그래밍 인터페이스의 기능 및 자동차 제조업체가 Apple과 Google의 하드웨어 및 소프트웨어를 자동차의 인포테인먼트 시스템에 통합해 스마트폰 기술을 수용하는 방법을 간략하게 설명한다. Objective-C, Swift, Java App과 같은 앱 개발을 위한 중요한 프로그래밍 언어를 간략하게 살펴보고 라이드 셰어링, 카풀 및 택시 셰어링을 위한 앱 설계와 구현 과정을 자세히 설명한다. 8장, ‘카셰어링’에서는 현재까지 제공되는 카셰어링 서비스뿐만 아니라 카셰어링 개념과 다양한 변형을 분석하는 카셰어링을 설명한다. 또한 카셰어링 비즈니스 모델에서 사용하는 데 필요한 자동차의 하드웨어/소프트웨어 인프라의 중요한 변경 사항도 설명한다. 카셰어링 애플리케이션에서 전기차의 영향과 표준 전기차의 블록 다이어그램으로 강조해 특정 시스템 아키텍처를 논의한다. 또한 OEM 및 해당 브랜드의 카셰어링 활동을 조사한다. 자동차와 백앤드 시스템 간 연결의 지속성에 의존한 카셰어링의 전반적인 사례와 사용 중인 차량의 적합한 보안은 핵심 관심사다. 이는 사이버 공격을 통한 취약점을 막기 위한 침입 탐지와 예방을 통해 현실화될 수 있다. 9장, ‘카헤일링과 라이드셰어링’에서는 카헤일링과 라이드셰어링 서비스를 도심에서 개인적인 차량 사용률을 감소시키기 위한 접근법으로 제안한다. 이를 통해 주차 공간의 필요성을 감소시키고 교통 체증을 줄이며 오염 감소에 도움을 줄 수 있다. 그리고 스마트폰용 앱을 통해 택시 서비스를 제공하는 택시 서비스/카헤일링 및 라이드헤일링을 제공하는 온라인 교통 네트워크 회사를 다룬다. 사례 연구로 인도 벵갈루루같은 대도시 지역의 택시 유형 및 가격은 물론 제공되는 서비스와 관련해 주문형 이동성 서비스를 분석한다. 고객과 운전자 모두를 위해 라이드셰어링의 안전성을 높이고 범죄를 예방하기 위한 안전 문제와 중요한 계획에 관해 자세히 설명한다. 10장, ‘커넥티드 파킹과 자동 발렛파킹’에서는 커넥티드 카와 가장 관련성이 높고 직접적인 응용 분야 중 하나인 커넥티드 파킹의 주요 도전 과제와 기회를 다룬다. 주로 실시간으로 주차 가용 공간, 예약 관리, 현금 없는 결제, OEM의 커넥티비티 서비스와의 통합에 대한 정보를 제공하는 새로운 앱이 많다. 전체 주차 프로세스를 자동화하는 가장 정교한 버전은 자율발렛파킹(AVP, Automated Valet Parking)이다. AVP 시스템은 차량을 자동으로 주차 공간을 찾아 빈 슬롯으로 이동하는 로봇 자동차로 바꾼다. 최초의 상용 시스템은 곧 고급형 자동차에서 사용할 수 있으며 카셰어링에도 적용될 것이다. 그러나 사이버 보안은 커넥티비티 파킹과 AVP에 큰 영향을 미칠 것이다. 따라서 주요 사이버 위협을 분석하고 침입 탐지 및 방지와 같은 사이버 보안을 강화하기 위한 잠재적 솔루션을 논의한다. 11장, ‘첨단 주행 보조 시스템과 자율주행’에서는 ADAS(Advanced Driver Assistance System)를 소개하고 상용 ADAS의 예를 제공한다. 주요 주제는 이미지 처리 및 물체 추적 알고리즘과 움직이는 물체 탐지와 광학 흐름 알고리즘이다. MATLAB을 사용한 ADAS 구현은 MATLAB의 이미지 처리 도구 상자를 사용한 신속한 프로토타이핑의 사용 사례로 소개된다. 또한 더 높은 수준의 ADAS 기능 및 자율주행을 위한 소프트웨어 아키텍처의 처리에 관한 소개를 제공한다. 사이버 보안 및 기능 안전에 대한 논의로 마무리하고 포괄적으로 더 읽을 자료를 제시한다. 12장, ‘요약, 총평, 향후 전망과 더 읽을거리’에서는 직접 수행한 조사에 관한 요약과 미래 동향, 기술, 혁신 그리고 응용 분야에 대한 전망을 제공한다. 방법론적이고 기술적인 내용 외에도 책의 모든 장에는 독자가 필요한 지식을 얻었는지 확인하고 가능한 지식 격차를 식별하고 이러한 격차를 극복하는 데 도움이 되는 각 장별 질문이 있다. 또한 모든 장에는 더 읽을거리에 관한 참조 및 제안을 포함한다. ★ 옮긴이의 말 최근 다양한 언론매체를 통해 자동차가 단순히 탈것이라는 수단에서 자율주행, 스마트 모빌리티 등을 통해 인간의 삶의 질을 높이고 친환경 자동차 개발을 통해 지구 환경을 보호하며, 세계 시장을 주도하는 중요한 산업으로 빠르게 변화하고 있다는 것을 알 수 있다. 실제로 글로벌 자동차 제조사들은 IT 혁신 기술을 접목해 자율주행 기술 완성을 위해 막대한 투자와 함께 끊임없이 노력하고 있으며, 이미 다양한 커넥티비티 서비스로 주행의 안전과 고객의 편의 그리고 새로운 모빌리티 서비스의 형태를 제공하고 있다. 이러한 기능과 서비스를 구현하려면 자동차가 스스로 상황을 판단하고 대응하기 위해 센서를 늘리고 컴퓨팅 파워를 향상시켜야 한다. 또한 수많은 민감한 데이터는 자동차 내부와 연결된 서버와 수시로 송수신하며 처리돼야만 한다. 이러한 자동차의 변화는 과거 스마트폰의 혁신과 같은 사례에서 모든 이가 경험한 바와 같이 IT 기술 발전의 혜택이 필연적으로 동반하는 사이버 보안 문제가 이제 자동차에서 발생하게 될 것을 의미한다. 따라서 더 나은 자동차 산업의 미래를 위해 이를 인지하고 대응하기 위한 노력이 반드시 필요한 시점이다. 실제로 자동차 해킹은 수년 전부터 연구자의 보고 또는 실제 사고의 형태로 다양하게 발생하고 있는 상황이기도 하다. 이 책은 단순히 자동차 사이버 보안이라는 주제만을 다루지 않는다. 자동차 산업의 큰 변화에 대해 자동차 글로벌 시장 동향과 이에 따른 자동차 제조사들의 대응 전략 및 신기술과 같이 거시적인 관점에서 자동차를 이해할 수 있도록 설명하고 있으며, 이를 기반으로 자동차 개발 또는 사이버 보안에 관심 있는 독자에게 현재 직면해 있는 자동차 사이버 보안 위협의 중요성과 대응 기술에 대한 통찰력을 제공할 것이다.

1장. 서론 1.1 자동차 산업 1.2 이 책에서 다루는 내용 1.3 각 주제의 개요 2장. 자동차 산업 2.1 자동차 시장 2.2 자동차의 추세 2.2.1 배기가스 규제 강화와 전기차의 증가 2.2.2 자동차 소유권 대 모빌리티 2.2.3 커넥티비티 2.2.4 안전과 첨단 주행 보조 시스템 2.2.5 자율주행 2.2.6 디지털화 2.3 자동차 OEM과 공급업체 2.4 새로운 기업과 도전 과제 2.5 자동차 산업의 디지털화 2.6 연습 문제 3장. 자동차 연구와 개발 3.1 자동차 개발 프로세스 3.1.1 요구 공학 3.1.2 다중파라미터 최적화 문제 설계 3.2 자동차 모듈화 및 플랫폼 3.3 가상 제품 개발 3.4 제품 수명주기 관리 3.4.1 수명주기 관리의 제어 상실 3.4.2 시스템 엔지니어링 접근법 3.4.3 제품 수명주기 단계 3.4.4 소프트웨어 수명주기 프로세스 3.5 연습 문제 4장. 자동차 전기전자공학과 소프트웨어 4.1 자동차의 메카트로닉스 시스템 4.2 자동차 전자 장치 4.2.1 바디 전자 4.2.2 샤시 전자 4.2.3 편의 전자 4.2.4 운전자 보조 전자 장치 4.2.5 전자 제어 장치 4.2.6 엔터테인먼트/인포테인먼트 전자 4.2.7 센서 기술 4.3 E/E 아키텍처 및 토폴로지 4.3.1 목적 4.3.2 아키텍처와 토폴로지 4.3.3 버스 시스템과 ISO 표준 4.4 기능 안전 4.5 자동차 소프트웨어 공학 4.5.1 소프트웨어 콘텐츠 및 제품 복잡성 증가 4.5.2 모델 기반 개발 4.5.3 Hardware-in-the-Loop 테스트 4.6 AUTOSAR 4.7 AUTOSAR Adaptive Platform 4.8 GENIVI 4.9 사례: 첨단 주행조보 시스템 4.9.1 ADAS 기능 4.9.2 ADAS 센서 유형 4.9.3 ADAS 센서 제품군의 장단점 4.10 트렌드 4.11 연습 문제 5장. 커넥티드 카 5.1 사이버 물리 시스템 5.1.1 사이버 물리 시스템 소개 5.1.2 사이버 물리 시스템 설계 권장 사항 5.1.3 사이버 물리 시스템 요구 사항 5.1.4 사이버 물리 제어 시스템 5.1.5 사이버 물리 자동차 추적 5.2 사물인터넷 5.2.1 사물인터넷 지원 기술 5.2.2 RFID 및 WSN 기술 5.3 커넥티드 카의 텔레매틱스, 인포테인먼트 그리고 발전 5.3.1 텔레매틱스 5.3.2 인포테인먼트 5.3.3 커넥티드 카의 진화 5.4 플랫폼과 아키텍처 5.4.1 커넥티드 카 아키텍처와 과제 5.4.2 커넥티드 카 참조 플랫폼 5.4.3 클라우드의 커넥티드 카 5.5 자율주행차 5.6 GENIVI Alliance 5.7 사례 연구 5.7.1 BMW ConnectedDrive Store 5.7.2 Mercedes COMAND Online 5.7.3 HERE: 완전 자율주행을 위한 디지털맵 5.8 연습 문제 6장. 자동차 사이버 보안 6.1 사이버 보안 소개 6.1.1 사이버 보안과 취약성 6.1.2 인공지능 6.1.3 제어 이론 6.1.4 전염 이론 6.1.5 게임 이론 6.1.6 그래프 이론 6.1.7 사이버 보안의 중요성 6.1.8 자동차 IT와 사이버 보안 6.1.9 공격 가치 사슬 6.1.10 전체론적 사이버 보안 해결책 6.2 자동차 사이버 물리 시스템의 IT 보안 6.2.1 자동차 네트워크 기술과 사이버 보안 6.2.2 사이버 공격 분류 6.3 해킹과 자동차 공격 지점 및 취약점 6.3.1 해킹 6.3.2 자동차 공격 지점 및 취약점 6.4 침입 탐지와 차단 6.4.1 침입 탐지 6.4.2 침입 차단 6.5 기능 안전 및 보안 6.5.1 무선 모바일 네트워크를 위한 보안 6.5.2 센서 네트워크 보안 6.5.3 플랫폼 보안 6.5.4 클라우드 컴퓨팅과 데이터 보안 6.5.5 기능 안전 6.6 자동차 해킹 사례 6.6.1 2010: 웹 애플리케이션을 통해 원격으로 비활성화된 차량 6.6.2 2010년과 2011년 CAESS 실험 분석 6.6.3 2013 Miller와 Valasek 물리적 해킹 6.6.4 2015 Miller와 Valasek 원격 해킹 6.7 연습 문제 7장. 커넥티드 카 모바일앱 7.1 자동차 IT 7.1.1 자동차 산업 내 IT 관리와 시스템 7.2 애자일 소프트웨어 개발 7.2.1 도전과 Two-Speed IT 7.3 스마트폰과 앱 마켓 7.4 iOS 7.4.1 iOS의 역사 7.4.2 iOS 플랫폼 7.4.3 iOS 아키텍처 7.5 Xcode 7.6 Android 7.7 자동차 내 iOS와 Android 7.8 Objective-C, Swift, Java 앱 개발 7.8.1 Objective - C 7.8.2 Swift 7.8.3 Java 7.9 라이드-셰어링 사례 7.9.1 핵심 사용 사례 7.9.2 OOA 7.9.3 설계 7.9.4 탑승 매칭 알고리즘 7.9.5 Google Maps 사용 7.9.6 코드 살펴보기 7.10 요약 및 문헌 추천 7.11 연습 문제 8장. 카셰어링 8.1 카셰어링 개념 8.2 car2go 사례 8.3 사용 사례와 카셰어링의 요구 사항 분석 8.4 카셰어링 서비스를 위한 하드웨어/소프트웨어 변경 사항 8.5 전기차와 카셰어링 8.6 다른 OEM의 카셰어링 활동 8.7 사이버 공격 지점들과 사이버 공격에 대한 완화 8.8 결론 8.9 연습 문제 9장. 카헤일링과 라이드셰어링 9.1 소개 9.2 라이드-헤일링 회사와 택시 중계 서비스 업체 9.3 벵갈루루 사례 9.3.1 택시 종류와 가격 9.3.2 서비스 9.4 탄력 요금제 9.5 라이드셰어링의 안전 9.5.1 문제 배경 9.5.2 안전 강화 계획 9.5.3 보고된 라이드셰어링에 관한 범죄 사고 9.5.4 라이드셰어링 업체에 대한 정부 정책 9.5.5 법적 사례 및 고소 9.6 사이버 공격 그리고 라이드셰어링 사이버 보안 9.7 결론 9.8 연습 문제 10장. 커넥티드 파킹과 자동 발렛파킹 10.1 주차 10.2 커넥티드 파킹 10.3 주차 보조 10.4 자율 발렛파킹 10.5 사이버 위협 10.6 침입 탐지와 예방 10.6.1 침입 탐지 시스템의 종류 10.6.2 커넥티드 카 공격 10.6.3 인공신경망 기반 IDS 구현 10.7 결론 및 더 읽을거리 10.7.1 사이버 위협과 사이버 보안 10.7.2 더 읽을거리 10.8 연습 문제 11장. 첨단 주행 보조 시스템과 자율주행 11.1 첨단 주행 보조 시스템 11.2 차선 이탈 경고, 차선 유지 보조, 장애물 탐지 및 교차로 보조 11.2.1 차선 유지 및 차선 변경 보조 11.2.2 선회 보조 11.3 이미지 처리 및 이미지 분석 11.3.1 컴퓨터 비전 및 머신 비전 11.3.2 이미지 처리의 기본 원칙 11.3.3 움직이는 객체 검출 11.3.4 광학 흐름 알고리즘 11.3.5 MATLAB을 사용한 구현 11.4 자율주행 11.5 규정, 공공의 수용성 및 법적 책임 문제 11.5.1 규정 및 도로 허가 11.5.2 자율주행을 위한 법적 프레임워크 제정 11.5.3 자율주행 및 윤리적 난제의 수용 11.5.4 아우토반 테스트 11.6 자율주행을 위한 전기전자 아키텍처 및 미들웨어 11.7 사이버 보안 및 기능 안전 11.8 요약, 결론 및 더 읽을거리 11.9 연습 문제 12장. 요약, 총평, 향후 전망과 더 읽을거리 12.1 요약 12.2 총평: 변화의 바람 12.2.1 간소화 기술 12.2.2 아시아 시장의 부상 12.2.3 E-모빌리티 12.2.4 연료 전지 12.2.5 커넥티드 카 12.2.5 공유 모빌리티 12.2.7 자율주행 12.2.8 자동차 사이버 보안 12.3 향후 전망 및 더 읽을거리 12.3.1 향후 전망 12.3.2 더 읽을거리