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스마트 캐빈이 가져오는 자동차의 변화

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글/아담 킴멜(Adam Kimmel), ASK 컨설팅 솔루션스

제공/마우저 일렉트로닉스(Mouser Electronics)

포드(Ford)가 100년도 더 전에 최초로 ‘모델 T(Model T)’를 대량 생산한 이후로 자동차 산업은 수없이 많은 변화를 거쳐왔다. 연비와 제조 효율이 높아지고, 탑승자 편의성과 승차감이 향상되고, 트랜스미션이 자동식으로 바뀌고, 품질이 향상되었다. 하지만 자동차는 여전히 추진 동력을 얻기 위해 내연 엔진(internal combustion engine, ICE)에서 탄화수소를 연소했으며, 주행을 위해 운전자의 조작을 필요로 했다.

오늘날에는 드라이브트레인이 ICE에서 배터리 전기로 전환되고 있고, 전세계적으로 탄소 배출을 줄이기 위한 규제가 엄격해졌으며, 자동차의 자율성이 비약적으로 높아지고 있다. 이러한 요인들이 합쳐지면서 자동차 산업은 이전에 겪어보지 않았던 새로운 차원의 변혁을 맞고 있다. 기술이 모빌리티에 근본적인 변화를 가져오고 있다. 

점점 더 많은 기술 도입으로 탑승자의 주행 경험이 향상됨과 동시에 개인화, 안전, 편의성에 대한 요구 또한 높아지고 있다. 이 글에서는 자동차 업계가 이러한 요구를 충족하면서 전기자동차(EV), 자율주행차, 탄소 저감 목표를 향해 나아갈 수 있게 하는 최근의 차내(in-cabin) 기술들을 설명한다.

개인화(personalization)

오늘날 소비자들은 기술을 사용해서 자신의 경험을 개인화하는 것에 익숙해져 있다. 차량도 예외가 아니다. 끊임없는 혁신이 차량을 기능적인 이동 수단에서 진정한 모바일 기기로 탈바꿈시키고 있다. 무엇보다도 맞춤화된 캐빈 설정과 인포테인먼트가 개인화된 운전 경험을 달성하는 데 있어서 중요한 두 가지 요소이다.

- 캐빈 설정

오늘날에는 자동차 기술이 고도화됨으로써 차량이 운전자별로 서로 다른 편의성, 안전, 운전 프로파일을 감지하고 저장할 수 있게 되었다. 일례로 테슬라(Tesla)의 모델3(Model 3)는 맞춤형 프로파일에 외부 미러, 스티어링 휠, 좌석 위치 설정을 포함하고 있다1. 더 나아가 BMW의 2시리즈 쿠페 2023(2 Series Coupe 2023)은 조명, 인포테인먼트, 디지털 계기반, 기후 제어까지도 포함한다[2].

- 인포테인먼트

운전 경험을 더 즐겁게 만들고 맞춤화하고 몰입감을 높이기 위해서 자동차 OEM에게 인포테인먼트가 점점 더 중요해지고 있다. 특히 몰입감을 높이도록 진보하고 있는 영역이 오디오이다. 능동 노이즈 캔슬링(active noise cancellation)은 운전에 집중할 수 있는 환경을 조성함으로써 안전성을 높인다. 뿐만 아니라 향상된 오디오는 음악의 음질을 풍부하게 하고 차 안에서 좀더 자연스럽게 대화할 수 있도록 한다.

인포테인먼트의 또 다른 향상으로서 증강 현실(AR) 및 가상 현실(VR) 기능 도입을 들 수 있다. 이는 운전자와 탑승자에게 몰입적인 인터페이스를 통해 실시간으로 역동적인 콘텐츠를 제공할 수 있게 해준다. 또한 스마트폰과 앱을 차량용 기술과 매끄럽게 통합함으로써 사용자가 좋아하는 것이나 디지털 기기 설정을 차 안에서도 그대로 이용할 수 있게 한다. 그림 1은 인포테인먼트 제공을 위해 사용된 다양한 기술들을 보여준다.

안전성 향상

모든 새로운 기술에는 안전에 대한 소비자들의 우려가 따른다. 기술이 갈수록 더 많은 기능을 처리함으로써, 탑승자들이 신기술을 채택한 자동차를 안전하게 느끼도록 만드는 것이 중요해졌다. 다행히도 기술은 탑승자 보호를 위해 안전성을 높이는 역할도 할 수 있다. 이러한 향상을 가능하게 하는 것이 첨단 운전자 보조 시스템(advanced driver monitoring system, ADAS)이다.

- 첨단 운전자 보조 시스템(ADAS)

인공 지능(AI)이 거의 모든 영역에 몰아친 충격파는 ADAS에도 미치고 있다. ADAS 시스템에서 다양한 센서들은 운전자가 졸고 있거나 주의를 기울이고 있지 않은지 감지할 수 있으며 날씨 예보, 교통 상황, 충돌, 사각지대의 다른 자동차 등에 대한 정보를 알려줄 수 있다. 그림 1에서 보듯이, 카메라를 추가해 차량의 주변 사방을 감지함으로써 운전자의 안전을 높일 수 있다. AI의 영향과 도입에 관해서는 뒤에서 더 설명하도록 하겠다.

- 디지털 비전 시스템

운전자에게 차량 주변에 대한 360° 뷰를 제공하는 것과 더불어, 차량의 자율성을 달성하기 위해서는 디지털 비전 시스템이 필수이다. 카메라들이 지속적으로 자동차 주변에 대한 이미지를 포착하고 이를 프로세서로 전달해서 차량이 상황에 따라 대처하도록 한다.

- AR 리어뷰 미러

리어뷰 미러는 오래 전부터 자동차에서 핵심적인 운전자 안전 기능을 담당했다. 여기에 증강현실(augmented reality, AR)을 더해 미러 표면에 요소들을 겹쳐서 표시함으로써 운전자 주행 방향, 걸려오는 전화에 대한 정보, 인근의 장애물 정보 등을 알려줄 수 있어 운전자가 다른 화면을 내려다볼 필요가 없다. 운전자가 주로 쳐다보는 시야로 안전 기능들에 대한 가시성을 높임으로써 안전성을 크게 향상할 수 있다.

편의성 향상

안전성 향상 외에도, 스마트 캐빈 기술은 탑승자 편의성을 높이는 새로운 기능들을 제공한다.

- 자동 기후 제어(ACC)

자동 기후 제어(automatic climate control, ACC)는 많은 차량에 이미 사용되고 있는 개인 기후 설정을 확장한 것이다. 자동화 시스템이 구역별로 설치된 센서들을 사용해서 차내 습도와 온도뿐 아니라 차량 외부 온도까지 측정한다. 이러한 정보를 바탕으로 주행, 날씨, 엔진 온도 같은 조건에 따라서 풍량, 바람 방향, 온도 등을 효율적이고도 민첩하게 조절한다.

예를 들어 엔진이 차가울 때 ‘AUTO’ 설정이면 바람이 전면 유리와 측면 유리창을 향하도록 한다. 또한 많은 시스템이 ‘SYNC’ 또는 ‘MONO’ 설정을 사용해서 동승자 및 뒷좌석 설정을 운전자 설정과 연계하거나 각각 개별적으로 설정할 수 있다.

시스템 효율은 ICE 또는 EV의 주행 거리에 직접적으로 영향을 미친다. 이는 극단적인 주변 온도일 때 더 중요한데, 그 이유는 이럴 때 기후 제어가 가장 많이 필요하기 때문이다. 조사에 따르면, ACC를 사용함으로써 전기차의 에너지 소비를 33%까지 낮출 수 있다[3].

- 능동 모션 좌석 안마

이미 많은 차량들이 자동온도조절기(thermostat)에 연결된 열선을 도입해서 좌석 온도를 유지할 수 있게 하고 있다. 이제는 OEM들이 좌석에 안마 기능을 추가함으로써 이동 중에 탑승자의 편의성을 높이게 되었다. 갈수록 더 많은 차량들이 인포테인먼트 메뉴에 다음과 같은 능동 모션 안마 기능을 포함하고 있다. 

• 등 상부/어깨 안마

• 등 하부/허리 안마

• 좌석에 닿는 다리와 기타 신체 부위를 위한 에어 포켓 팽창

현대자동차를 비롯해 아우디, 벤틀리, 캐딜락, 포드, 포르쉐, 폭스바겐 모두 자사 차량에 능동 모션을 이미 도입했다[4].

- 편의성과 함께 지속가능성 향상

많은 기업들이 지속가능성 목표를 공개적으로 발표하고 있는데, 편의성과 관련된 많은 혁신이 이러한 목표를 달성하는 데에도 기여한다. OEM들은 소비자 사용 후 재활용 PET 플라스틱(좌석), 바이오 소재, 재활용 면으로 이루어진 폼 대체재, 기능성 섬유(대시보드와 카펫) 등을 도입하고 있다[5].

- 수동 및 하이브리드 기후 시스템

내연 기관 차량은 엔진 폐열을, 전기차(EV)는 태양광 패널을 사용함으로써 많은 부하가 걸리는 기후 제어 설정 동안 배터리의 부담을 덜 수 있다. 기후 편의성에는 주행 거리를 줄이는 대가가 따르므로 이러한 진보와 자동차-대-그리드 기술은 차량이 제공하는 편의성과 생애 기후 성능(lifecycle carbon performance, LCCP)에 중대하게 영향을 미친다.

- 낮은 GWP 냉매

1990년대부터 오존 고갈 물질을 퇴출하기 위한 움직임이 시작되었다. 이러한 노력으로 개발된 새로운 낮은 지구 온난화 지수(lower-global warming potential) 냉매는 훨씬 더 낮은 이산화탄소 환산량(CO2e)으로 동일한 기후 제어 성능을 제공한다. 이산화탄소 환산량은 규정 준수를 평가할 때 기준으로 사용되는 성능 지표이다.

커넥티비티와 AI 도입

스마트 캐빈은 이전에 볼 수 없던 방식으로 사용자가 차량과 상호작용하도록 한다. AI 애플리케이션이 폭발적으로 확산함에 따라 앞으로 사용자들은 차를 비롯한 모든 기술이 자신의 선호를 학습하기를 원하게 될 것이다. 사용자들은 어떤 한 기술에서 결정한 것이 다른 기술에서도 그대로 적용되기를 원할 것이다.

이 같은 연결성에 대한 갈수록 높아지는 요구는 스마트 캐빈에서 두 가지 형태로 구현될 것이다. 즉, 디지털 콘텐츠에 대한 접근과 자율적이며 몰입적인 경험이다.

- 스마트폰 앱과 커넥티비티 옵션들

알렉사(Alexa)나 시리(Siri) 같은 음성 제어 개인 비서 도입으로, 사용자는 손으로 조작할 필요 없이 인터넷에 접속할 수 있으며 차 안에서 자신이 좋아하는 것들을 즐길 수 있게 됐다. 이러한 음성 비서는 주행 경로나 온디맨드 업데이트 같은 것을 추천할 수 있다. 이러한 기술이 AI를 활용해서 사용자의 선호를 학습하고 그에 따라 추천을 하거나 날씨 예보나 교통 상황을 실시간으로 알려줄 수 있다.

AI는 온라인 미팅이나 화상 회의 일정을 조율할 때도 도움이 될 수 있으며, 컨퍼런스나 박람회 같은 행사장에서 그룹 구성원들 사이에 적당한 미팅 장소를 추천할 수도 있다.

- 동적/OTA 업데이트

탑승자가 연락처, 지도, 그 밖에 다른 미디어를 포함한 디지털 콘텐츠를 이용할 수 있을 뿐만 아니라, 차내 센싱을 통해 차량이 운전자에게 적응하는 시대가 열릴 것이다. 가상 업데이트(virtual updating)는 차에서 이용할 수 있는 써드파티 애플리케이션을 통해 개인 선호를 업데이트하는 메커니즘이다. 운전자 자신의 차량에 구축된 고유의 사용자 프로파일을 저장했다가 새로 구입한 차나 렌트한 차에 업로드할 수 있다. 그러므로 훨씬 더 빠른 학습 곡선으로 즉시 개인화를 할 수 있으며 안전성 또한 높일 것이다.

윤리 문제와 보안에 대한 고려

현재 도입되고 있거나 앞으로 도입될 많은 스마트 캐빈 기능들을 위해서는 차량에 많은 양의 데이터를 사용하는 것에 따른 윤리적 문제를 고려해야 할 것이다. OEM이 사용자들로부터 어떤 데이터를 수집하고, 차량 데이터를 어떻게 사용 및 저장하고, 누가 이 데이터를 볼 수 있는지에 대해서 소명해야 할 것이다. 소프트웨어 회사들은 데이터를 보안 침해로부터 보호해야 할 것이다.

향후 전망

차량의 스마트 캐빈이 갈수록 지능화되고 있다. 사용자들은 집에서 그러듯이 차에서도 개인화되고 향상된 경험을 추구할 것이다. 스마트 캐빈은 디지털 콘텐츠에 대한 접근을 가능하게 하고, 개인화된 편의성과 인포테인먼트를 제공한다. 개인화된 기후 및 좌석 설정, 운전자 보조, 안전, 지속가능성 모두가 자동차 제조사들에게 표준적인 요구가 될 것이다.

센서 기술은 스마트 캐빈에서 높은 정확도와 향상된 프로세싱으로 차량의 자율성을 높일 것이다. 전자기기 회사들과 일차 협력사들(Tier 1)은 이러한 기능들을 구현하는데 필요한 솔루션을 제공하기 위해 혁신을 계속해야 할 것이다. AI를 적용한 애플리케이션이 늘어나는 것과 더불어, 기술이 어떻게 주행거리를 늘리고 지속가능성을 높이도록 할 것인지 고민해야 할 것이다.

AR과 VR 도입이 확산될 것이며, 스마트 캐빈 데이터와 자율주행 기능을 통합할 것이다. 그럼으로써 운전자의 부담을 덜고 실수를 줄일 것이며, 이는 안전성 향상으로 이어질 것이다. 

[참고문헌]

[1] https://www.tesla.com/ownersmanual/model3/en_jo/GUID-A2D0403E-3DAC-4695-A4E6-DC875F4DEDC3.html

[2] https://www.autouserguide.com/bmw/2-series-coupe/bmw-2-series-coupe-2023-personal-settings -user-manual/

[3] https://dl.acm.org/doi/abs/10.5555/2772879.2772949

[4] https://www.kbb.com/car-advice/massaging-seats/

[5] https://www.fiberjournal.com/automotive-interiors-setting-the-pace-for-vehicle-design/

[저자 소개]

아담 킴멜(Adam Kimmel)은 20년 가까이 실무 엔지니어, R&D 매니저, 엔지니어링 콘텐츠 작가로 활동하고 있다. 자동차, 산업/제조, 기술, 전자 등 관련 분야의 백서, 웹사이트 카피, 사례 연구, 블로그 게시물을 작성한다. 화학 및 기계공학 학위를 받았으며, 엔지니어링 및 기술 콘텐츠 제작 회사인 ASK 컨설팅 솔루션스(ASK Consulting Solutions)의 설립자이자 사장이다.

leekh@seminet.co.kr
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