CAN 통신 프로토콜 종류, 구조, 특징 및 자동차 적용 사례

CAN 통신 프로토콜: 종류, 구조, 특징 및 자동차 적용 사례

자동차 전자 시스템이 발전하면서 차량 내 통신의 중요성이 더욱 커지고 있습니다. 그중에서도 CAN(Controller Area Network) 통신 프로토콜은 차량 내 ECU(Electronic Control Unit) 간의 데이터 교환을 효율적으로 수행하는 핵심 기술로 자리 잡고 있습니다. 본 글에서는 CAN의 종류, 구조, 특징, 장단점, 개발 현황 및 자동차 적용 사례까지 자세히 살펴보겠습니다.


1. CAN 통신이란?

CAN(Controller Area Network)은 **1986년 독일 보쉬(Bosch)**가 개발한 자동차용 직렬 통신 프로토콜로, 고속 데이터 전송과 안정성을 보장하는 것이 특징입니다. 초기에는 자동차 전장 시스템을 단순화하기 위해 도입되었지만, 현재는 산업 자동화, 의료 기기, 항공 등 다양한 분야에서도 활용됩니다.

✅ CAN 통신의 주요 특징

멀티마스터(Multi-Master) 방식: 단일 마스터 방식과 달리, 여러 개의 ECU가 동등한 권한을 가지며 통신 가능

우선순위 기반 메시지 전송: 높은 우선순위를 가진 데이터가 먼저 전송됨

비동기 직렬 통신 방식: 별도의 클럭 신호 없이 데이터를 송수신

고장 감지 및 복구 기능 내장: 오류 검출을 위한 CRC(Cyclic Redundancy Check) 사용



2. CAN 통신의 종류 및 구조

CAN 통신은 속도 및 적용 분야에 따라 여러 가지로 구분됩니다.

2.1 클래식 CAN(Classic CAN)

✅ 특징

1980년대 후반에 개발되어 가장 널리 사용됨

전송 속도: 최대 1Mbps

프레임 크기: 8바이트

신뢰성이 높고 오류 검출 기능이 강력함


✅ 장점
✔️ 안정적인 데이터 전송
✔️ 하드웨어 및 소프트웨어 개발이 잘 구축되어 있음

❌ 단점
⛔ 데이터 전송 속도가 상대적으로 낮음
⛔ 현대 자동차의 방대한 데이터를 처리하기엔 부족

2.2 CAN FD (Flexible Data-Rate)

✅ 특징

2012년 보쉬가 개발한 고속 CAN 버전

전송 속도: 최대 5~8Mbps

프레임 크기: 64바이트

기존 CAN과 호환되며 대용량 데이터 전송 가능


✅ 장점
✔️ 높은 데이터 처리 속도
✔️ 기존 CAN과의 호환성 유지
✔️ 차세대 자동차 및 ADAS(첨단 운전자 보조 시스템)에 적합

❌ 단점
⛔ 기존 CAN 대비 높은 비용
⛔ 기존 시스템에서 업그레이드가 필요

2.3 CAN XL (Extra Long)

✅ 특징

CAN FD를 기반으로 확장된 최신 버전

전송 속도: 최대 10Mbps 이상

프레임 크기: 2048바이트

자동차 이더넷과 호환 가능


✅ 장점
✔️ 초고속 데이터 전송 가능
✔️ 자율주행차 및 전기차(배터리 관리 시스템)에 최적화

❌ 단점
⛔ 아직 상용화 초기 단계
⛔ 기존 시스템과의 완벽한 호환이 어려움

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3. CAN 통신의 개발 현황 및 양산 시점

최근 CAN FD 및 CAN XL이 자율주행차와 전기차 기술의 발전과 함께 빠르게 도입되고 있습니다. 특히 2025년 이후 CAN XL의 본격적인 양산이 예상되며, 자동차 제조사들은 기존 CAN 네트워크에서 고속화된 통신 방식으로 전환을 시도하고 있습니다.

✅ 주요 자동차 제조사들의 CAN 도입 사례

테슬라(Tesla): 전기차 모델에서 CAN FD 기반의 BMS(배터리 관리 시스템) 적용

BMW & 벤츠: ADAS 기능 향상을 위해 CAN FD 및 CAN XL을 연구 중

현대차 & 기아: 차량 OTA(Over-The-Air) 업데이트를 위해 고속 CAN 네트워크 도입 검토



4. 자동차에서 CAN 통신 적용 사례

4.1 엔진 및 변속기 제어

ECU 간 빠른 데이터 교환이 필요하기 때문에 CAN을 활용하여 엔진 상태, 변속기 정보 등을 실시간으로 공유합니다.
✅ 예시: 현대 아반떼의 ECU는 CAN을 이용해 연료 분사량과 기어 변속 시점을 최적화함.

4.2 ADAS(첨단 운전자 보조 시스템)

자율주행차에서는 고속 데이터 전송이 필수적이므로 CAN FD 및 CAN XL이 사용됩니다.
✅ 예시: 테슬라 오토파일럿이 카메라 및 센서 데이터를 CAN FD를 통해 신속하게 처리.

4.3 전기차 배터리 관리 시스템(BMS)

전기차의 배터리 상태를 실시간으로 모니터링하고 최적의 충방전을 수행하기 위해 CAN이 사용됩니다.
✅ 예시: BMW i4는 고속 CAN 네트워크를 통해 배터리 셀 간 균형을 조정.

4.4 인포테인먼트 및 디지털 클러스터

디지털 계기판과 중앙 디스플레이 간 통신을 원활하게 하기 위해 CAN이 활용됩니다.
✅ 예시: 벤츠 MBUX 시스템은 CAN을 이용해 차량 정보 및 미디어 컨트롤을 통합.


5. 결론

CAN 통신은 자동차의 핵심 네트워크로 자리 잡았으며, 기존의 클래식 CAN에서 CAN FD, CAN XL로 발전하며 더욱 고속화되고 있습니다. 특히 자율주행, 전기차, OTA 업데이트와 같은 최신 자동차 기술에 필수적인 요소로 자리 잡고 있습니다. 앞으로 CAN XL의 본격적인 상용화가 이루어지면 자동차 네트워크의 효율성과 안정성이 한층 강화될 것입니다.