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레이저 레이더가… 엄청난 자동차 기술
스스로 주행·주차… 연비 42㎞… 똑똑한 자동차 달려온다자율주행 '사르트르 프로젝트' 유럽연합 시험운행에 성공앞유리 내비·진동 운전석 등 운행정보 시각·촉각 전달피스톤 서로 반대로 움직여 연비 2배 높인 엔진 개발 눈앞
양철승기자 csyang@sed.co.kr
차량의 인포테인먼트 시스템 사용은 필연적으로 운전자의 주의분산을 유발한다. 이 때문에 헤드업디스플레이, 진동형 핸들과 운전석 등 정보전달 방식 자체를 바꾸려는 노력들이 전개되고 있다.
유럽연합(EU)의 '사르트르' 시스템 하에서는 선두차량이 6~8대의 후속차량을 이끈다. 대열에 합류하면 자율주행 모드로 자동 전환되기 때문에 후속차량 운전자는 독서를 해도, 모자란 잠을 청해도 무방하다.
첨단과학기술에 힘입어 자동차들은 더 똑똑해지고 안전해지고 편의성도 높아지고 있다. 최신 모델들의 경우 앞차와 너무 근접하면 알아서 제동하고 차선이탈을 막아준다. 조는 운전자를 깨우거나 스스로 주차를 하기도 한다. 앞으로는 어떤 기술들이 운전의 즐거움을 높여줄까. 머지않아 당신의 애마에 채용될 차세대 기술들을 미리 만나보자.
◇지능형 운전석=지금껏 자동차 제조사는 정보기술(IT)의 발전 속도를 따라잡지 못했다. 애플은 1년이면 아이폰 새 모델을 내놓지만 신차를 위한 소프트웨어ㆍ하드웨어 개량에는 수년이 걸렸다. 하지만 이런 상황이 곧 바뀔 예정이다. 바로 스마트폰 덕분이다. BMW 등 완성차 메이커들이 운전자가 가져온 공짜 컴퓨터인 스마트폰과 차량을 연동시켜 각종 응용프로그램을 호스팅하거나 업데이트하는 방안을 모색하고 있는 것. 이 경우 최신기술을 즉각 적용해 내비게이션ㆍ계기판ㆍ음성알림 등의 기능 최적화가 가능하다.
다만 운전자의 과도한 디지털 정보 노출은 주의력 분산을 초래해 안전운행을 저해할 수 있다. 이 때문에 차량과 운전자의 소통 방식 자체를 바꾸려는 노력도 함께 전개 중이다. 아우디 A7, 기아자동차 K9 등에 적용된 헤드업디스플레이(HUD)가 그 실례다. HUD는 차량 앞 유리에 속도ㆍ내비게이션 정보 등이 투사돼 전방주시를 유지한 채 운행정보를 취득할 수 있다.
촉각을 통한 정보전달 역시 가시화되고 있다. 2013년형 캐딜락 XTS는 운전석에 진동모터를 넣어 사각지대에서의 차량 접근 등 위험요소를 진동으로 알려준다. 미국 카네기멜론대 연구팀의 경우 진동으로 길 안내를 해주는 '햅틱 핸들'을 개발하고 있다.
◇자율주행시스템=무인 자율주행은 자동차 기술의 궁극적 지향점이다. 이와 관련해 유럽연합(EU)이 지원하는 '사르트르 프로젝트'에서 주목할 만한 성과가 있었다. 이 프로젝트의 목표는 열차를 모방한 반(半) 자율주행시스템의 구현. 트럭ㆍ버스 등 프로 운전자의 차량을 선두에 놓고 다른 차량들이 자율주행 형태로 적정거리를 유지하며 일렬로 뒤를 쫓는 방식이다. 차량에 장착된 카메라와 레이저 레이더가 주변 정보를 수집하면 프로세서가 이를 취합해 차량을 제어하는 것. 모든 정보는 무선안테나를 통해 다른 차량들과도 공유된다.
운전자는 이동경로가 일치하는 선도 차량을 찾아 대열에 합류하기만 하면 더 이상 아무것도 할 필요가 없다. 핸들, 액셀러레이터, 브레이크 페달에서 손과 발을 떼는 것은 물론 신문을 보거나 아예 누워서 잠을 자도 무방하다.
가장 중요한 사실은 이 기술이 사실상 완성단계라는 것이다. 연구팀은 지난 5월 스페인의 한 고속도로에서 대형 트레일러와 3대의 승용차를 활용, 시속 80㎞로 달리며 시스템의 실증에 성공했다. 게다가 여기에 채용된 모든 기술은 이미 상용화된 것들이다. 이 같은 차량에 대한 교통당국의 운행 허가 등 법제도만 완비되면 언제든 도입이 가능하다는 얘기다.
◇고연비 엔진=미국이 오는 2025년까지 승용차 연비를 지금의 2배인 1리터당 23㎞대로 상향하기로 하는 등 각국 정부의 연비 규제가 날로 강화되고 있다. 이에 맞서 자동차 제조사들은 엔진을 소형화하는 대신 직접연료분사장치나 터보차저를 동원해 성능저하 없이 단 1m라도 연비를 높이려 안간힘을 쓰고 있다. 최근 국내에 출시된 BMW 328i도 4기통 트윈파워 터보 엔진을 장착, 기존 6실린더 엔진 대비 연비와 출력 모두를 향상시켰다.
그러나 이 방식은 연비 향상에 한계가 있다. 연비가 1리터당 40㎞를 넘으려면 내연기관을 근본부터 뜯어고쳐야 한다. 현재 그런 시도들이 본격화된 상태다. 일례로 미국 스퀴데리그룹은 기존 4행정 기관을 2행정으로 변환한 '공기하이브리드엔진'을 실험 중이다. 테스트 결과 최대 50%의 연비 향상이 발현됐다.
또 미국 에코모터스는 서로 마주보는 2개의 피스톤이 반대방향으로 움직이는 '대향(對向) 피스톤-대향 사이클(OPOC) 엔진'을 개발하고 있다. 5~7년 내 양산이 가능할 것으로 예견되는 이 엔진을 탑재하면 1리터당 42㎞는 무난하다는 게 에코모터스의 설명이다.
◇탄소섬유 섀시=강도가 강철의 5배나 되지만 중량은 3분의2에 불과한 탄소섬유강화플라스틱(CFRP)이 레이싱카의 섀시 소재로 쓰인 지 20년이 지났다. 하지만 제조비가 워낙 비싼 탓에 일반 차량에는 지금껏 채용되지 못하고 있었다. 그런데 최근 생산공정의 효율화가 이뤄지며 그 가능성이 열렸다.
실제로 BMW는 내년 중 CFRP 섀시를 가진 최초의 양산형 모델인 'i3' 전기자동차를 시판할 계획이다. 이를 위해 1억달러를 투자, 미국 워싱턴에 탄소섬유를 제조할 자회사 설립도 마쳤다.
CFRP에 힘입어 i3의 전비중량은 1,250㎏에 불과하다. 양산형 전기차의 대명사인 GM의 쉐보레 볼트와 비교해 465㎏나 가볍다. BMW에 의하면 CFRP에 의한 감량 효과만 250~350㎏에 달했다. 이 같은 경량화는 당연히 연비 및 주행거리 증진으로 이어진다. 닛산의 전기차 리프의 배터리팩 출력은 24kWh지만 i3는 21kWh로 리프와 동일한 160㎞를 달린다.
관련업계에서는 향후 10년 내 일반 승용차의 탄소섬유 부품 사용이 일반화될 것으로 내다보고 있다.
