CAN 통신이란?
CAN(Controller Area Network) 통신은 자동차 내부 전자제어장치(ECU, Electronic Control Unit) 간 데이터를 효율적이고 안정적으로 주고받기 위해 개발된 통신 프로토콜입니다. 1980년대 Bosch가 개발했으며, 오늘날 대부분의 차량에 적용되어 있는 표준화된 차량 통신 시스템입니다.
자동차는 여러 기능을 전자적으로 제어하기 위해 수십 개 이상의 ECU를 탑재하고 있으며, 이들 간의 실시간 정보 교환이 필수적입니다. CAN 통신은 이러한 복잡한 네트워크를 단순화하면서도 신뢰성을 유지할 수 있는 이상적인 방식으로 평가받고 있습니다.
왜 CAN 통신이 필요한가?
과거 차량의 전자 시스템은 각 제어 장치 간 독립적으로 연결되어 있어 배선이 복잡하고 통신 오류 발생률이 높았습니다. CAN 통신은 ‘버스(Bus)’ 구조를 채택하여 모든 ECU가 하나의 네트워크 상에서 데이터를 공유하도록 설계되어, 배선 수를 줄이고 통신 효율과 신뢰성을 동시에 확보할 수 있습니다.
- 배선 절감: 다수의 장치를 직접 연결하지 않아도 하나의 선로로 통신 가능
- 실시간 통신: 빠른 속도와 저지연 데이터 교환 가능
- 오류 검출 기능: 오류 감지 및 복구를 위한 강력한 내장 메커니즘
- 모듈 확장 용이: 새로운 ECU 추가 시 네트워크 구성 간편
CAN 통신의 작동 원리
1. 버스(Bus) 구조
CAN은 단일 통신 선로(버스)를 통해 여러 개의 ECU가 데이터를 주고받는 방식입니다. 모든 노드(ECU)는 동일한 라인에 연결되며, 각 노드는 자신이 필요한 메시지만 선택적으로 수신합니다.
2. 비트 우선순위(Arbitration)
여러 ECU가 동시에 데이터를 전송하려고 할 때, 메시지 ID의 우선순위에 따라 충돌 없이 한 개의 노드만 송신하게 됩니다. 이 과정은 자동으로 처리되며, 통신 충돌로 인한 데이터 손실을 방지합니다.
3. 메시지 기반 통신
CAN 통신은 송신자가 특정 수신자를 지정하지 않고, ‘메시지 ID’를 기준으로 데이터를 브로드캐스트합니다. 수신자는 자신이 필요한 ID만 필터링하여 수신하므로, 네트워크의 유연성이 뛰어납니다.
4. 오류 검출 및 복구
CAN은 CRC(Cyclic Redundancy Check), ACK, Bit Monitoring 등 다양한 오류 검출 기법을 적용하여 통신 안정성을 확보합니다. 오류가 발생하면 자동으로 재전송이 이루어집니다.
CAN 통신의 주요 특징
- 속도: 최대 1Mbps의 전송 속도를 지원 (Classical CAN 기준)
- 범용성: 자동차 외에도 산업용 기기, 의료기기 등 다양한 분야에 사용
- 다중 마스터 구조: 여러 노드가 주도적으로 통신 가능
- 확장성: 하나의 네트워크에 수십 개 이상의 노드 연결 가능
- 안정성: 실시간 오류 검출 및 재전송 기능 내장
CAN 통신의 종류
- Classical CAN: 표준 CAN 프로토콜, 최대 데이터 길이 8바이트
- CAN FD (Flexible Data-rate): 데이터 길이 최대 64바이트, 더 빠른 속도와 대용량 통신 지원
최근에는 고급 전장 시스템과 자율주행 기술에 대응하기 위해 CAN FD가 빠르게 도입되고 있습니다.
CAN 통신의 실제 활용 사례
1. 엔진 제어 시스템
ECU는 엔진의 회전수, 흡기량, 연료 분사량 등의 데이터를 CAN 통신을 통해 실시간으로 주고받으며, 이를 기반으로 연료 효율성과 성능을 최적화합니다.
2. ABS 및 ESC 제어
브레이크 시스템과 제어 장치 간 신속한 데이터 교환이 필요하며, CAN 통신은 이 과정을 저지연으로 처리하여 제동력과 안정성을 확보합니다.
3. 인포테인먼트 시스템
오디오, 내비게이션, 디스플레이 제어 등 다양한 장치들이 CAN 네트워크를 통해 연결되어 사용자의 명령에 신속하게 반응합니다.
4. 바디 컨트롤
도어 잠금, 창문 제어, 조명 제어, 와이퍼 작동 등 다양한 기능이 CAN을 통해 중앙 집중적으로 제어됩니다.
CAN 통신의 한계와 보완 기술
- 속도 제한: 1Mbps의 속도는 고속 영상/센서 데이터 처리에는 한계
- 보안 취약성: 암호화 기능이 없으며, 물리적 접근 시 해킹 가능성 존재
- 브로드캐스트 구조의 한계: 특정 노드 간 고속/고빈도 통신에는 부적합
이를 보완하기 위해 Ethernet 기반 차량 통신, CAN FD, 그리고 보안 기능이 강화된 ‘SecOC’(Secure Onboard Communication) 기술이 함께 도입되고 있습니다.
미래 전망
CAN 통신은 앞으로도 여전히 핵심적인 차량 내부 통신 방식으로 유지될 것입니다. 특히 가격 대비 효율성이 우수하여, 전기차와 내연기관 차량 모두에서 기본 통신 구조로 활용되고 있습니다.
다만, 자율주행 및 AI 기반 차량의 고속 데이터 처리를 위해 Ethernet, FlexRay, LIN 등과 함께 하이브리드 형태의 네트워크 구성이 늘어날 것으로 전망됩니다.
결론
자동차 CAN 통신은 복잡한 차량 전자 시스템을 통합하고, 안정적으로 운용하기 위한 핵심 기술입니다. 비록 한계점도 존재하지만, 그 신뢰성과 범용성은 이미 수십 년간 검증되어 왔습니다.
앞으로의 차량 통신 기술은 CAN을 기반으로 더 빠르고, 더 안전하며, 더 유연한 방향으로 진화해 나갈 것입니다. 자동차 개발자, 정비사, 그리고 기술 이해도가 필요한 일반 사용자에게도 CAN 통신에 대한 이해는 필수 요소로 자리 잡고 있습니다.