자동차 보안 테스트 방법: VILS, SILS, HILS

차량 보안(Vehicle Security) 테스트 방법 - VILS, SILS, HILS

자동차 전자제어 시스템(ECU, 센서 등)의 보안성과 기능을 검증하는 방법으로 VILS(Vehicle-in-the-Loop Simulation), SILS(Software-in-the-Loop Simulation), HILS(Hardware-in-the-Loop Simulation)이 있다. 각각의 개념과 특징을 정리했다. 처음 랩실에 들어가게 되면 처음 듣거나 너무 생소해서 어려울수 있다.

VILS (Vehicle-in-the-Loop Simulation) - 실차 기반 테스트

개념

VILS는 실제 차량을 사용하여 보안성, 안전성, 성능을 평가하는 테스트 방식이다. 차량을 직접 운행하면서 다양한 시나리오를 적용하고, 실제 주행 상황에서 보안 취약점을 점검할 수 있다.

특징

• 실차 사용 → 실제 차량과 테스트 환경에서 진행
• 현실적인 테스트 → 실제 주행 상황을 반영하여 해킹 공격을 시뮬레이션 가능
• 종합적인 평가 → 차량의 전자제어 시스템뿐만 아니라 물리적 보안, 센서 반응까지 점검 가능
• 고비용, 고시간 소요 → 실제 차량을 활용하므로 비용과 시간이 많이 든다

활용 예시

• 자동차 사이버 보안(ISO/SAE 21434) 준수를 위한 보안 테스트
• 자율주행 차량의 기능 검증
• 실제 도로 환경에서의 차량 해킹 공격 시뮬레이션

SILS (Software-in-the-Loop Simulation) - 소프트웨어 기반 테스트

개념

SILS는 소프트웨어만을 활용하여 가상 환경에서 ECU 동작을 평가하는 방식이다. 차량을 사용하지 않고 시뮬레이터를 통해 차량 내부 소프트웨어의 보안성과 기능을 검토할 수 있다.

특징

• 실차 없이 테스트 가능 → 차량 없이도 ECU 동작을 검토할 수 있음
• 빠른 개발 및 비용 절감 → 초기 개발 단계에서 유용하며, 실제 하드웨어 없이도 테스트 가능
• 소프트웨어 보안성 평가 → 해킹 시뮬레이션, 소프트웨어 오류 검토 가능
• 물리적 반응 한계 → 실제 하드웨어 동작과 차이가 있을 수 있음

활용 예시

• ECU 소프트웨어 개발 초기 단계에서 보안 취약점 분석
• 차량 내 네트워크(CAN, Ethernet 등) 보안성 검토
• 차량용 소프트웨어 업데이트(OTA) 시 보안 문제 점검

HILS (Hardware-in-the-Loop Simulation) - 하드웨어 기반 테스트

개념

HILS는 실제 하드웨어(ECU, 센서 등)를 시뮬레이터와 조합하여 테스트하는 방식이다. 실차 없이도 차량 부품을 이용해 보다 현실적인 환경에서 성능과 보안성을 평가할 수 있다.

특징

• 실제 하드웨어 사용 → ECU, 센서 등 실제 장비를 포함하여 테스트
• 현실적인 시뮬레이션 가능 → 소프트웨어와 하드웨어 간의 상호작용을 테스트할 수 있음
• 해킹 테스트 및 기능 안전성(FuSa) 검토 가능
• SILS보다 현실적이지만 VILS보다는 제한적 → 실차 테스트보다 환경이 단순할 수 있음

활용 예시

• 차량용 ECU의 보안 테스트 및 해킹 공격 시뮬레이션
• 자율주행 시스템의 센서 반응 평가
• 차량 네트워크(CAN, LIN, Ethernet) 보안성 검증

DILS (Driver-in-the-Loop Simulation) - 운전자 참여 시뮬레이션

개념

DILS는 가상 환경에서 ‘운전자’가 직접 조작에 참여하여 하드웨어·소프트웨어·사람이 하나의 루프 안에서 상호작용하도록 설계된 테스트 방식이다. 실제 운전자가 스티어링 휠, 페달 등을 제어하면 이를 시뮬레이터가 반영하고, 차량 동역학 모델과 하드웨어가 즉각적으로 대응하여 운전자에게 피드백을 제공한다.

특징

1. 현실감 높은 테스트 운전자의 실제 반응(조향, 가속, 브레이크, UI 인지 등)을 포함하므로, 보안 이벤트(해킹 공격, 센서 교란 등)에 대한 “사람 중심”의 대응을 테스트할 수 있다.
2. 소프트웨어·하드웨어·운전자 통합 검토 ECU, 센서, 네트워크 등의 동작뿐만 아니라 운전자 조작에 의한 안전성·보안성을 종합적으로 평가한다.
3. 실차 대비 위험도·비용 절감 실제 차량(VILS) 테스트보다 안전하면서도 운전자 관점의 시나리오 재현이 가능하므로, 비용과 위험 부담이 낮다.
4. 물리적 제약 및 시스템 복잡성 모션 플랫폼, 가상환경 구성, 운전자 피드백 장치 등이 필요하므로 구축 비용이 들고, 소프트웨어 동기화·시스템 지연 등 기술적 과제도 존재한다.

   활용 예시

5. 해킹 상황에서 운전자 조작 변화 테스트 예: 차량의 브레이크나 조향을 교란하는 공격이 발생했을 때, 운전자가 어떻게 반응하고 얼마나 위험도가 커지는지 평가
6. 차량 UI/UX 보안 설계 긴급 경고 표시, 보안 알람(침입 탐지 등) 등이 운전자에게 적절히 전달되는지 실험
7. 자율주행+운전자 전환(Handoff) 상황 보안 검증 자율주행에서 수동운전으로 넘어갈 때 해킹 이벤트가 발생했을 경우, 운전자 주도의 긴급 대처 능력 점검

VILS, SILS, HILS 비교 정리

테스트 방식	개념	테스트 대상	장점	단점
VILS	실차 기반 테스트	실제 차량	현실적인 테스트 가능	비용 및 시간 소요
SILS	소프트웨어 기반 테스트	ECU 소프트웨어	비용 절감, 빠른 개발 가능	물리적 반응 검토 어려움
HILS	하드웨어 기반 테스트	ECU, 센서 등	소프트웨어 & 하드웨어 동시 검토 가능	실차 수준의 테스트는 어려움
DILS	운전자 참여 시뮬레이션 ECU, 센서+운전자 운전자 실제 반응 포함	보안 이벤트 체감형 테스트 모션 플랫폼, 가상환경 등 구축 비용↑	기술적 동기화 필요

결론

• VILS는 실제 차량을 사용하여 가장 현실적인 테스트를 수행할 수 있다.
• SILS는 가상 환경에서 ECU 소프트웨어를 검토하는 방식으로, 빠른 개발이 가능하다.
• HILS는 실제 하드웨어를 포함하여 보다 현실적인 시뮬레이션을 제공한다.
• DILS는 운전자 관점에서 보안 위협이나 기능 안전성을 테스트하는 데 유용하며, 특히 해킹 공격 시 운전자의 조작 변화나 심리적 반응까지 관찰할 수 있다.

이러한 테스트 방식들은 자동차 보안뿐만 아니라 자율주행, 기능 안전(ISO 26262), 자동차 사이버 보안(ISO/SAE 21434) 등 다양한 분야에서 활용되고 있다. 자동차 전자제어 시스템의 보안성과 안전성을 확보하기 위해 상황에 따라 적절한 테스트 방법을 선택하는 것이 중요하다.

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