차량용 커넥티비티를 더욱 콤팩트하고 신뢰성 있게 유지하는 방법
(출처: basketman23/stock.adobe.com; AI로 생성)
현재 자동차 분야에서 가장 뜨거운 관심사는 아마 전기차(EV)와 전동화(electrification)일 것이다. 특히 EV에 대한 수요가 점점 더 높아지면서 전동화는 자동차 관련 기술 중에서도 가장 많은 주목을 받는 기술로 부상했다. 하지만 잊지 말아야 할 것은 전동화는 오늘날 자동차의 설계와 활용 방식을 변화시키는 여러 기술 중 하나일 뿐, 우리가 관심을 가져야 할 첨단 기술들이 여전히 많다는 사실이다.
전동화 기술의 성장과 함께, 첨단 기술은 자동차와 트럭이 도로 위의 다른 차량 및 인프라와 상호작용하는 방식도 바꾸고 있다. 차량의 연결성이 높아질수록 첨단 운전자 보조 시스템(ADAS)은 도로 안전을 향상시키는 데 있어 더욱 중요한 역할을 수행하고 있으며, 자율주행 기술을 실제 주행 환경에 한 걸음 더 가깝게 만들고 있다.
ADAS 기술은 차량 주변 환경을 감지하고 해석하여 목적지까지 안전하게 주행할 수 있도록 지원한다. 이 동일한 기술은 차량 외부뿐 아니라 실내 환경에도 변화를 가져오고 있으며, 운전자와 탑승자가 차량 내부 공간과 상호작용하는 방식 자체를 새롭게 정의하고 있다.
카메라, 센서, 디스플레이, 동적 조명과 같은 최신 차량 실내 기능은 높은 전력과 신호 밀도를 제공하면서도 진동에 강한 커넥터를 필요로 한다. 이 글에서는 전장 시스템이 어떻게 점점 더 고도화되고, 긴밀하게 연결되고 있는지 살펴본다.
‘디지털 허브’로 진화하는 차량 실내
차량용 엔터테인먼트 시스템은 기존의 인식과는 거의 다른 모습으로 진화했다. 자동차 라디오는 약 100년 전에 처음 등장했지만, 그 후 오랜 시간 동안 단순한 장치에 머물렀다. 대시보드에 부가적으로 장착된 라디오는 차량의 제어 시스템과도 분리된 존재였다.
오늘날 자동차 라디오는 단순한 엔터테인먼트 기기를 넘어, 다양한 전자 시스템으로 구성된 인포테인먼트 플랫폼의 일부가 되었다. 자동차 라디오는 이제 탑승자의 안전과 편의, 웰빙을 향상시키기 위해 통합적으로 설계되었다.
이제 운전자에게는 다양한 애플리케이션별 제어 기능과 함께 첨단 내비게이션, 모니터링, 통신 시스템이 제공된다. 이러한 제어 기능들은 ADAS와 연동되어 상황 인식을 높여 준다. 한때 단순했던 후방 카메라는 이제 수많은 센서들로 구성된 종합 전자 시스템에 통합되거나 이들 시스템에 의해 대체되고 있다.
실시간으로 수집 및 처리된 정보들은 첨단 고해상 디스플레이를 통해 제공된다. 과거 항공우주 산업에서만 사용되던 다기능 디스플레이와 헤드업 디스플레이(HUD)는 운전자의 시선을 방해하지 않으면서 잠재적인 위험 요소를 운전자에게 효과적으로 전달한다.
맞춤형으로 확장되는 커넥티드 드라이빙 경험
스마트폰에 적용됐던 기술들 역시 자동차 설계에 빠르게 적용되고 있다. 차량에 Bluetooth® 기능이 도입되면서 휴대전화와 자동차의 연결이 가능해졌고, 이제는 이 기술마저도 한 단계 더 진화했다. 오늘날 자동차는 최신 5G 네트워크를 활용해 사물인터넷(IoT)의 일부로 기능하는 통신 허브가 되고 있다. 운전자의 스마트폰은 초광대역(UWB) 기술을 통해 차량과 자연스럽게 연결되어 디지털 키(key) 역할을 수행하는 동시에 개인 데이터를 연동해 자동차를 일상생활의 연장선으로 만들어 준다.
이러한 차량 내 시스템 통합을 통해 운전자와 탑승자의 환경은 그 어느 때보다 세밀하게 개인 맞춤화된다. 과거에는 단순한 공기 배출구에 불과했던 환경 제어 장치는 이제 스마트폰으로 제어할 수 있으며, 공조 시스템, 시트 조절, 오디오 사운드 환경이 어우러져 편안하고 쾌적한 실내 공간을 조성한다.
이러한 변화로 인해 차량 실내는 흔히 ‘제 3의 생활 공간’으로 불린다. 오늘날의 자동차는 단순히 이동 수단을 넘어, 업무와 휴식, 연결성을 모두 지원하는 공간으로 설계되고 있다. 이를 가능하게 하는 핵심 요소는 끊임없이 발생하는 데이터 플로우를 처리할 수 있는 첨단 전자 시스템이다.
한편, 차량 내 경험은 엔터테인먼트에만 국한되지 않는다. 도로 위의 위험 요소를 감지하는 ADAS 센서와 달리, 실내 센서는 운전자를 향한다. 이 센서들은 시선 움직임, 머리 위치, 얼굴 표정 등 운전자의 상태를 모니터링하여 주행 중 집중력이 유지되고 있는지를 확인한다.
자동차인가, 데이터센터인가?
차세대 자동차는 종종 ‘바퀴 달린 데이터센터’에 비유될 정도로 막대한 연산 능력을 필요로 한다. 차량에 새로운 기능이 추가될 때마다 전력과 데이터 연결이 요구되었고, 이러한 요구는 지난 수십 년 동안은 케이블 하니스에 배선을 추가하는 방식으로 해결되어 왔다. 그러나 첨단 기능의 급증과 데이터 처리량의 증가로 인해 기존 케이블 하니스 구조는 한계에 직면했다. 케이블 하니스는 무겁고 복잡하며, 제조 과정에서도 많은 노동력을 필요로 한다. 이러한 문제를 해결하기 위해 등장한 개념이 바로 ‘존 아키텍처(zonal architecture)’이다.
존 아키텍처에서는 차량을 여러 개의 존, 즉 영역으로 나누고, 각 존마다 전용 컨트롤러를 배치한다. 잠김 방지 제동 시스템(ABS), 조명 모듈, 배터리 관리 시스템(BMS)에 이르기까지 각 컨트롤러는 해당 영역의 기능을 제어하고 중앙 컴퓨터와 네트워크로 연결된다. 이는 전통적인 전장 시스템이라기보다 컴퓨터 네트워크에 오히려 더 가까운 형태이다.
이처럼 정교한 시스템임에도 불구하고, 이들 차량은 고온과 저온, 충격, 진동 등 오늘날의 도로상에서 경험할 수 있는 가혹한 주행 환경에서도 안정적으로 동작해야 한다. 이러한 시스템에 전력과 데이터 링크는 물론 일련의 스위치, 조명 및 인포테인먼트 제어를 안정적으로 전달하기 위해서는 콤팩트하고 견고한 커넥터가 필수이다.
몰렉스(Molex)의 마이크로-록 플러스(Micro-Lock Plus) 커넥터(그림 1)는 제한된 공간에서도 사용할 수 있도록 설계되었으며, 자동차 시스템의 높은 요구 조건을 충족하도록 개발되었다. 마이크로-록 플러스 커넥터는 1.25mm 및 2.00mm 피치의 규격으로 제공하며, 체결 시 확실한 클릭감을 주는 포지티브 록 구조를 통해 올바른 연결과 진동에 대한 내성을 보장한다.
그림 1: 몰렉스의 마이크로-록 플러스 기성품(OTS) 케이블 어셈블리는 높은 온도 환경에서도 설계 유연성, 기계적·전기적 신뢰성, 그리고 견고한 체결력을 제공한다. (출처: 마우저 일렉트로닉스)
엔터테인먼트, 내비게이션, 공조 제어, 스마트폰 연동 등 다양한 역할을 수행하는 인포테인먼트 디스플레이에는 몰렉스 피코-클래스프(Pico-Clasp) 와이어-투-보드 커넥터가 적합하다. 이 커넥터는 콤팩트한 크기로 높은 신호 밀도를 제공하며, 적은 힘으로 체결과 분리가 가능해 조립성과 신뢰성을 동시에 확보한다. 또한 포지티브 록 구조를 통해 가혹한 환경에서도 우발적인 분리를 방지한다.
그림 2: 엔터테인먼트, 내비게이션, 공조 제어, 스마트폰 연동 등 다양한 역할을 수행하는 인포테인먼트 디스플레이에는 몰렉스 피코-클래스프(Pico-Clasp) 와이어-투-보드 커넥터가 적합하다.(출처: 마우저 일렉트로닉스)
각 존의 모든 서브시스템에 전력을 안정적으로 공급하는 것도 첨단 차량 기능의 핵심 요소이다. 몰렉스 마이크로-핏(Micro-Fit) 커넥터 시스템은 콤팩트한 패키지로 높은 전력 전달 성능을 제공한다. 접점당 최대 8.5A의 전류와 3.00mm 피치를 지원하는 이 커넥터는 마우저 일렉트로닉스를 통해 공급되며, 높은 전력 밀도를 유지하면서도 배선 하니스 설계를 단순화하고 안정적인 연결을 보장한다.
그림 3: 몰렉스 마이크로-핏(Micro-Fit) 커넥터 시스템은 콤팩트한 패키지로 높은 전력 전달 성능을 제공한다.(출처: 마우저 일렉트로닉스)
맺음말
오늘날의 차량은 고도로 진화한 데이터 중심 플랫폼으로 자리 잡고 있다. 신뢰성 있는 통신과 효율적인 하니스 설계가 그 어느 때보다 중요해지고 있고, ADAS와 연동된 센서는 차량 안전성을 높이며, 개인화된 설정은 운전자의 만족도와 몰입도를 향상시킨다.
기존의 배선 방식만으로는 차세대 자동차 설계의 요구 사항을 충족하기 어렵다. 가볍고, 콤팩트하며, 내구성이 뛰어난 커넥터를 선택하는 것이 필수적이다. 몰렉스는 자동차 산업에서 수십 년간 축적해 온 엔지니어링 경험을 바탕으로 마이크로-록 플러스 시리즈와 같은 혁신적인 커넥터 솔루션을 제공하고 있다. 신뢰성, 성능, 사용 편의성을 모두 갖춘 몰렉스 커넥터는 현대 차량 아키텍처의 진화를 이끄는 첨단 전자 시스템을 매끄럽게 통합하는 데 중요한 역할을 하고 있다.
저자 소개
데이비드 파이크(David Pike)는 인터커넥트 분야에서 그의 열의와 다방면에 걸친 괴짜스러움으로 잘 알려져 있다. 온라인 필명은 “Connector Geek”이다.
기업 소개
몰렉스(Molex)는 미래를 변화시키고 삶의 질을 향상시키는 기술을 실현함으로써 연결된 세상을 만들어간다. 몰렉스는 가장 큰 영향을 미치는 분야에서 고객의 설계 혁신을 지원하기 위해 끊임없이 변화하고 적응함으로써 세상을 앞으로 나아가게 하는 혁신을 함께 만들어가는 이들과 그 사명을 공유한다. 전 세계 40여 개국 이상에 사업 기반을 둔 몰렉스는 데이터 통신, 의료, 산업, 자동차, 소비자 가전을 포함한 다양한 시장에 광범위한 커넥티비티 솔루션을 제공한다. 몰렉스의 제품 라인, 제품 정보, 비디오 및 기타 지원 자료는 Mouser.kr/Molex에서 확인할 수 있다.