스마트 캐빈, 운전 경험을 혁신하다
자동차와의 상호 작용 방식을 변화시키는 스마트 캐빈
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100여년 전 포드(Ford)사에서 Model T를 처음 양산한 이후 자동차 산업은 많은 변화를 겪었다. 그간 연료 및 생산 효율성이 향상되고, 탑승자의 승차감과 주행감이 향상되었으며, 변속기가 자동화되고, 품질이 향상되었다. 그러나 자동차들은 여전히 내연기관(ICE)의 추진을 위해 탄화수소를 연소했으며 운송을 위해서는 운전자가 적극적으로 조작해야 했다.
그러나 구동렬은 ICE에서 배터리 전기로 전환되고 있고, 탄소 배출을 줄이기 위한 세계적인 규제 운동이 진행 중이며, 차량 자율성에 대한 획기적인 개선이 이루어지고 있다. 이 세 가지 요인들은 자동차 업계를 업계 역사상 유례없는 엄청난 충격과 혁신, 변화로 이끌었다. 기술이 사람들의 이동 방식을 진정으로 변화시키고 있는 것이다.
또한, 탑승자의 운전 경험을 향상시키는 기술이 증가하면서 탑승자가 개인화, 안전성 및 승차감 향상에 대해 기대하는 수준이 높아졌다. 본 글에서는 이 같은 기대를 충족시키는 동시에 자동차 제조사들의 전기 자동차(EV), 자율 주행 및 저탄소 목표를 지속적으로 달성할 수 있도록 지원하는 최신 실내 기술을 살펴본다.
개인화
오늘날의 소비자들은 기술을 통해 자신의 경험을 개인화하는 데 익숙해져 있다. 자동차에 있어서도 마찬가지이며, 모든 신기술은 자동차를 기능적인 이동 수단에서 진정한 의미의 모바일 디바이스로 탈바꿈시킨다. 맞춤형 캐빈 설정과 인포테인먼트는 개인화된 운전 경험을 제공할 수 있는 가장 중요한 두 가지 옵션이다.
캐빈 설정
오토모티브 기술이 갈수록 복잡해짐에 따라, 이제 자동차들은 운전자가 느끼는 다양한 승차감과 안전, 운전 프로필을 감지하고 저장할 수 있게 되었다. 예를 들어 테슬라(Tesla) Model 3 사용자 정의 프로필에는 외부 미러, 스티어링 휠 및 시트 위치에 대한 할당 가능한 조정이 포함되어 있다1. 이와는 달리, BMW의 프로필은 2 시리즈 쿠페 2023{1}{2}2{2}{3}에 앰비언트 라이트, 인포테인먼트, 디지털 기기 및 실내 온도 조절 기능을 추가했다2.
인포테인먼트
인포테인먼트는 자동차 제조사들이 운전 경험을 더욱 즐겁고 맞춤화하며 몰입감 있게 만들기 위해 점점 더 중점을 두고 있는 영역이다. 몰입형 기술의 발전에 있어서는 오디오 분야를 들 수 있는데, 엔지니어들은 안전성을 강화할 수 있는 집중 주행 환경을 가능하도록 하기 위해 액티브 노이즈 캔슬 기능을 채택했다. 마찬가지로, 향상된 오디오는 차량 내 음악이나 대화의 품질을 향상시켜 더욱 자연스러운 경험을 제공한다.
또 다른 인포테인먼트의 발전으로는 증강 현실(AR)이나 가상 현실(VR) 기능, 또는 이 두 가지 기능 모두를 탑재함으로써 몰입형 인터페이스를 통해 운전자와 탑승자에게 실시간 동적 콘텐츠를 제공하는 것이다. 또한 스마트폰과 앱을 차량 기술과 원활하게 통합하여 주행 중에도 사용자의 선호도와 디지털 기기 설정에 액세스할 수 있다. 그림 1 은 인포테인먼트를 제공하는 동시에 집적 회로(IC)에 전력을 최적화하여 효율성과 성능을 개선하기 위한 기술의 양을 보여준다.
그림 1: 인포테인먼트 기술은 개인화된 경험을 위한 핵심 애플리케이션을 제공한다. (출처: Analog Devices)
안전성 향상
고도로 혁신적이고 새로운 기술은 안전에 대한 소비자의 우려를 수반하기 마련이다. 기술이 점점 더 많은 기능을 처리함에 따라 탑승자가 해당 기능을 사용하는 차량에 대해 안전하다고 느끼는 것이 중요해진 것이다. 다행히도 이 기술은 차량 탑승자를 보호하기 위한 추가 안전 조치도 제공할 수 있다. 이 같은 개선 사항 중 상당수는 첨단 운전자 모니터링 시스템(ADAS)의 형태로 이루어진다.
첨단 운전자 보조 시스템
인공지능(AI)이 대부분의 산업에 충격을 일으켰듯이, ADAS에도 마찬가지의 영향을 미쳤다. 이 같은 시스템의 센서는 운전자의 졸음이나 주의 산만과 같은 징후를 감지하고 다가올 기상 상황, 교통 체증, 충돌 또는 운전자의 사각지대에 있는 자동차에 대해 운전자에게 경고할 수 있다. 그림 1에서 볼 수 있듯이, 추가된 카메라는 주변을 포괄적으로 볼 수 있도록 하여 운전자 안전을 지원한다. AI의 영향과 통합에 대해서는 이 글의 뒷부분에서 자세히 설명할 것이다.
통합 디지털 비전 시스템
디지털 비전 시스템은 운전자에게 차량 주변을 360°로 볼 수 있는 시야를 제공하는 것 외에도 차량의 자율주행을 실현하는데 필수적인 요소이다. 카메라는 차량 주변의 이미지를 지속적으로 수집하고 이를 프로세서로 전송하여 차량이 환경에 반응하도록 지시한다.
AR 백미러
백미러는 오랫동안 자동차에서 운전자 안전 기능의 필수품으로 자리 잡아왔다. AR을 미러 표면의 오버레이 요소에 추가하면 운전자가 아래를 보거나 다른 화면에서 눈을 떼지 않고도 운전자에게 내비게이션 길 안내, 수신 전화 정보, 주변 장애물에 대한 경고를 표시할 수 있다. 운전자의 주 시야에서 중요한 안전 기능의 가시성을 높이면 안전성을 크게 향상시킬 수 있다.
승차감의 향상
스마트 인캐빈 기술은 안전성의 향상 외에도 탑승자의 편안함을 위한 새롭고 향상된 기능을 제공한다.
자동 온도 조절
자동 온도 조절 기능은 이미 다수의 차량에서 사용 중인 개인 온도 설정의 확장이라 할 수 있다. 자동화된 시스템은 차량 곳곳에 설치된 센서를 통해 실내 온습도, 그리고 차량 외부의 온도를 판독한다. 이 정도의 수준에서는 주행, 날씨, 엔진 온도 조건에 따라 온도를 가장 효율적이고 신속하게 조정하기 위해 공기 흐름을 조정하거나 탑승자의 머리와 발 사이의 공기 분포, A/C 작동을 수정하는 방법을 시스템에 알려준다.
예를 들어, 엔진이 차가울 때 자동("AUTO") 기능을 활성화하면 공기 흐름이 앞유리와 측면 창문으로 향하게 된다. 대부분의 시스템에는 조수석 및 뒷자석 캐빈 설정을 운전석 설정과 연결하거나, 서로 다른 레벨을 활성화하기 위한 "동기화(SYNC)" 또는 "모노(MONO)" 설정이 있다.
시스템 효율성은 내연기관차(ICE) 또는 전기 자동차(EV)의 주행 거리에 직접적인 영향을 미치며, 이는 실내 온도 조절이 가장 필요한 극한의 주변 온도에서 가장 중요하다. 연구에 따르면 자동 온도 조절 장치는 전기 자동차의 에너지 소비를 33%까지 줄일 수 있는 것으로 나타났다3.
액티브 모션 시트 마사지
많은 차량에는 이미 시트의 온도를 유지할 수 있는 온도 조절 장치에 연결된 히팅코일이 사용되고 있다. 오늘날 자동차 제조사들은 운전 중 탑승자의 승차감을 향상시키기 위해 시트 마사지기를 탑재하고 있다. 액티브 모션 마사지는 점점 더 많은 차량에서 인포테인먼트 메뉴에 제공되며 다음과 같은 옵션을 포함한다.
- 어퍼 백/숄더 롤링
- 로워 백/요추 롤링
- 시트와 접촉하는 다리 및 기타 신체 부위용 에어 포켓 팽창
아우디(Audi), 벤틀리(Bentley), 캐딜락(Cadillac), 포드(Ford), 현대(Hyundai), 포르쉐(Porsche), 폭스바겐(Volkswagen)과 같은 기업들은 이미 자사 제품에 액티브 모션을 사용 중이다.4
승차감의 지속 가능성 향상
많은 기업들이 지속 가능성 개선 목표를 공개적으로 내세우고 있는 가운데, 승차감과 관련한 다양한 혁신은 이 같은 약속을 이행하는 데 효과를 발휘하고 있다. 기업들은 시트에 재활용된 포스트 컨슈머(Post-Consumer) PET 플라스틱, 대시보드 및 카펫용 기능성 섬유에 바이오 기반 소재, 재활용 면으로 구성된 폼 대체재를 사용하고 있다5.
수동 및 하이브리드 실내 온도 조절 시스템
내연기관차(ICE)의 폐엔진 열과 전기 자동차(EV)의 태양광 패널을 사용하면 고부하 실내 온도 조절 설정 중에 배터리 부하를 줄일 수 있다. 차량의 주행거리는 실내 온도 조절 쾌적성에 대한 비용이므로 이 같은 개선 사항과 V2G(Vehicle-To-Grid) 기술 은 차량의 편한 승차감과 LCCP(Life Cycle Carbon Performance)에 상당한 영향을 미칠 수 있다.
저 GWP 냉매
1990년대 오존층 파괴 물질의 사용을 중단한 이후, 지구 온난화 지수(GWP: Global Warming Potential)가 낮은 새로운 냉매는 이 분야에서의 규정 준수를 위한 주요 성능 지표인 이산화탄소 당량(CO2e)을 크게 낮추면서 동일한 온도 조절 성능을 제공한다.
연결성과 AI의 통합
스마트 캐빈을 통해 사용자는 이전과는 전혀 다른 방식으로 차량과 연결할 수 있다. AI 애플리케이션의 기하급수적인 증가로, 사용자들은 곧 자동차를 비롯한 모든 기술이 자신들의 선호도를 학습할 것이라고 기대하게 될 것이다. 사용자들은 또한 한 가지 기술을 결정하고 그 결정이 전체 기술 스택으로 이어지기를 원할 것이다.
이처럼 연결성에 대한 수요가 증가하면서 스마트 캐빈에는 디지털화된 콘텐츠와 자율적이고 몰입적인 경험이라는 두 가지 형태가 등장하고 있다.
스마트폰 앱과 연결 옵션
알렉사(Alexa), 시리(Siri)와 같은 음성 제어 개인 비서를 통합하면 자동차 실내에서 인터넷이나 사용자 환경 설정에 방해받지 않고 핸즈프리로 액세스할 수 있다. 이 같은 음성 어시스턴트는 자동차의 목적지 및 온디맨드 업데이트를 원활하게 제안할 수 있다. 이 기술에 AI가 추가되면 사용자의 선호도를 학습하고 이를 기반으로 변경 사항을 제안하며 날씨 및 교통 변화에 대한 실시간 알림을 제공할 수 있다.
AI는 또한 운행 중 운전자의 안전을 보호하면서 가상 회의 또는 화상 통화를 조정하거나, 컨퍼런스나 무역 박람회 장소와 같이 한 지역의 다양한 위치에서 그룹 구성원을 위한 적합한 회의 장소를 제안하는 데 도움을 줄 수도 있다.
동적/OTA(Over-the-Air) 업데이트
자동차는 탑승자가 연락처, 지도 및 기타 미디어 형태를 포함하여 디지털화된 콘텐츠에 액세스할 수 있도록 하는 것은 물론, 차내 센싱을 통해 운전자에게 적응하기 시작할 것이다. 가상 업데이트는 자동차에 연결되는 서드파티 애플리케이션을 통해 개인 기본 설정을 업데이트하는 메커니즘이다. 개인용 자동차를 위해 개발된 고유의 사용자 프로필을 저장하고 새 차나 렌터카에 업로드할 수 있어 훨씬 빠른 학습 곡선을 통해 즉각적인 개인화 설정과 안전성을 제공할 수 있다.
윤리 및 안전 고려 사항
스마트 캐빈의 현재 및 잠재적 이점을 모두 따져보면, 자동차에 훨씬 더 많은 양의 데이터를 도입하는 것이 윤리적ㅇ로 어떤 영향을 미치는지 고려하는 것이 중요하다. 제조사들은 사용자들로부터 어떤 데이터를 수집하고 있는지, 차량 데이터가 어떻게 사용되고 저장되는지, 누가 이를 볼 수 있는지 알려야 한다. 또한 소프트웨어 제공업체들은 보안 침해로부터 데이터를 보호해야 한다.
맺음말 및 향후 동향
스마트 캐빈의 발전은 지극히 당연한 일이라고 할 수 있으며, 이는 사용자들이 집에서 누리는 것과 같이 자동차에서도 개인화되고 향상된 경험을 바라고 기대하기 때문이다. 스마트 캐빈은 데이터와 미디어에 대한 디지털 액세스, 개인화된 승차감과 인포테인먼트, 정보와의 간소화된 상호 작용을 제공한다. 개인화된 실내 온도 조정 및 시트 설정, 운전자 보조, 안전 및 지속 가능성 향상은 자동차 제조사들의 기준이 될 것이다.
또한 스마트 캐빈을 위해 개발된 센서 기술은 정확성과 프로세싱 향상을 통해 차량 자율성을 구현하는 데 도움이 될 것이다. 전자 산업 종사 기업들이나 주요 제조사들은 이 같은 기능을 차량에 구현할 때 OEM들에게 다양한 옵션을 제공하도록 혁신을 지속해야 한다. 기술이 지속 가능성과 주행 범위 향상은 물론 확장된 AI 통합 애플리케이션을 지원하는 데 기여할 수 있는지 고려하는 것이 중요할 것이다.
향후 개발 방향은 AR 및 VR 경험의 사용을 확대하고 스마트 캐빈 데이터와 자율주행차 운행 기능을 통합하는 방향으로 나아갈 것이며, 이는 운전자의 부담과 오류 가능성을 더욱 줄여 안전성을 향상시킬 것이다.
출처
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 실무 엔지니어, R&D 관리자 및 엔지니어링 콘텐츠 작가로 약 20년 근무했다. 그는 자동차, 산업, 제조, 기술 및 전자 제품 등의 수직 시장에서 백서, 웹사이트, 사례 연구 및 블로그를 위한 게시글을 기고한다. 아담은 화학 및 기계 공학 학위를 보유하고 있으며, 엔지니어링 및 기술 콘텐츠 작성 전문 회사인 ASK Consulting Solutions, LLC의 설립자이자 대표이다.