최근 활발하게 연구되고 있는 ‘스마트 자동차’의 정의는 한마디로 표현하기 어렵지만 IT기술과 접목된 인포테인먼트 시스템, 안전시스템, 차체 및 샤시 제어시스템, 편의장치, 자동차가전제어 장치등과 연계된 자동차를 일반적으로 ‘스마트 자동차’라 부른다.
스마트 자동차 기술의 역사는 ABS(1978년), 에어백 (1974년) 등의 안전관련 기술의 개발과 함께 태동됐다. 현재는 무인자동차가 일부 시내 주행까지 가능한 매우 높은 수준에 이르렀다. 스마트 자동차기술은 크게 안전분야, 주행보조분야, 인포테인먼트분야로 나눌 수 있다. 분야별 연구 및 개발 현황을 들여다보자.

먼저 안전분야는 차체 및 샤시의 전자제어를 기반으로 해 브레이크 및 구동력을 조절해 타이어의 잠김 및 미끄러짐을 방지하는 ABS(Anti-lock break system/자동차 제동 장치), TCS(Traction Control System/주행할 때 타이어가 노면에서 미끄러지는 것을 방지하고 도로 상태에 따라 노면과 타이어간의 마찰력이 최대가 되도록 제어하는 장치) 및 LSD(Limited Slip Differential/차동제한장치), 서스펜션을 제어해 진동을 감쇠시키는 ECS(Electronic Stability Control), 샤시 전체의 컨트롤을 통해 차체가 원하는 주행방향대로 주행할 수 있도록 하는 ESC(Electronic Stability Control), VDC(Electronic Stability Control)와 같은 기술들이 대표적이다.

이러한 기술들은 모터 및 유공압 작동기 등을 이용해 구현되고 있으나, 반능동 스마트 유체인 MR/ER 유체를 이용한 쇽 업소버, 고속 고정밀 작동기인 압전작동기를 활용한 밸브 및 마운트 등을 이용하는 기술이 활발한 연구속에서 일부 상용화 되고 있다.

아울러 승차자의 위치, 체중, 안전띠 착용 여부를 감지해 에어백의 작동 시점 및 강도를 조절하는 스마트 에어백, 사고 시 안전벨트의 조임을 조절하는 스마트 안전벨트, 후방추돌위험시 헤드레스트를 조절해 운전자의 머리를 보호해주는 액티브 헤드레스트, 타이어의 공기압이 크게 감소되었을 경우 이를 감지하는 TPMS(Tire Pressure Monitoring System) 등의 기술이 이미 상용화 돼있다.

또한 추돌 위험을 사전에 감지해 운전자에게 경고하는 기술이나, 운전자의 건강상태를 모니터링 하고 졸음운전, 음주운전 등을 파악해 경고하는 시스템, 보행자 및 장애물을 인식하고 후방 차량에 정보를 전달할 수 있는 시스템 등이 연구되고 있다. 주행보조분야에서 가장 이슈가 되고 있는 기술은 자동주차지원시스템이다.

전후방카메라를 통해 차량 핸들의 조향각에 따라 차가 움직이게 될 위치를 보여주는 기초적인 기술에서부터, 컴퓨터가 지시하는 대로 액셀과 브레이크만 조절하면 자동차가 스스로 조향해서 주차시키는 시스템, 차에서 내려 스마트폰의 버튼만 누르면 자동으로 주차가 되는 시스템까지 다양한 기술이 이미 적용됐거나, 연구되고 있다.

이밖에 차간 거리를 자동으로 유지하며 주행하도록 해 주는 어댑티브 크루즈 컨트롤, 주행속도와 주행방향에 따라 전조등을 조절하여 사각지대를 없애는 한편 보행자나 다른 차량의 시야는 방해하지 않도록 자동 조절되는 스마트 전조등, 강수량과 습도를 감지하여 와이퍼를 자동 조절하는 스마트 와이퍼, 레이더를 이용해 사각지대의 차량을 감지하고 경고하는 사각지대 감지 장치, 적외선 센서로 야간에 보행자나 장애물을 감지하는 나이트 비전 등의 기술이 적용되고 있다.

IT와 접목된 스마트 기술이 가장 활발하게 적용되고 있는 분야는 인포테인먼트분야이다. 가장 보편적인 인포테인먼트 장치는 내비게이션으로, GPS 신호를 이용해 목적지까지의 경로 정보를 제공하고 있다. 최근에는 다양한 IT기술이 내비게이션에 접목되어 실시간 교통상황 및 사고정보, 공사정보 등을 반영해 최적 경로를 찾아주며, 내비게이션에서 게임, TV, 영화 및 음악을 즐길 수 있는 차세대 내비게이션이 상용화되고 있다.

또한 운전자가 내비게이션을 보다가 발생할 수 있는 사고를 방지하기 위해 자동차 전면 유리에 디스플레이 정보를 표시하는 헤드업 디스플레이(HUD) 기술이 상용화되고 있다. 또한 앞으로 차량의 오디오 및 공조장치와 연동된 재비게이션은 음성인식, 인터넷 및 모바일오피스 기능 등 다양한 기술을 탑재해 차량의 전반적인 기능들을 제어하게 될 것이다.

또한 스마트폰과 연동해 원거리에서도 스마트폰을 통해 차량의 상태를 파악하고 정비를 도와주며, 차량의 다양한 기능들을 제어할 수 있는 기술이 도입되고 있으며, 차량 안에서 무선 통신 기술을 활용해 가정의 조명, 가스시설, 에어컨, 보일러 등을 조절하고 CCTV 영상을 실시간으로 확인할 수 있으며, 차량에서 보던 영화를 집에서 이어서 볼 수 있는 카-홈넷 시스템도 개발되고 있다.

그러나 스마트 자동차의 본격적인 상용화 혹은 실용화를 위해서는 해결해야 할 과제도 많다. 첫 번째는 자동차기술, IT기술, 인체기술, 인지기술 등 다양한 기술의 융합화가 그리 쉽지만은 않다는 것이다. 태생이 다른 여러 기술이 안전하고, 효율적이고, 합리적인 기술로 융합이 되기 위해서는 넘어야 할 산이 많다.

이를 빠른 기간 내에 해결하기 위한 한 가지 방안은 스마트자동차의 최종목표를 정확히 설정하고 이를 성공적으로 달성하기 위한 전문적인 융합기술팀을 결성하여 연구를 추진하는 것이다.

두 번째 풀어야 할 과제는 무선 인터넷 서비스의 안정성이다. 차량의 각종 정보 시스템이 무선 인터넷과 연계될 경우, 무선 신호 접속에 문제가 발생할 때 차량의 주행 자체에 영향을 미칠 수 있으며, 개인정보 유출이나 해킹과 같은 위험에 쉽게 노출될 수 있다.

따라서 이를 방지하기 위한 전문적 보안관련 소프트웨어의 개발이 필수적이다. 세 번째 과제는 자동차의 특성에 맞는 조작 시스템의 개발이다. 스마트 자동차는 운전자가 주행 중에 시스템을 조작해야 하는 특수한 상황에서 안전성을 확보할 수 있는 대책이 필수적이다. 이는 로봇과 인간의 조작을 연계하는 특수한 장치의 개발로 해결 할 수 있을 것이다.

네 번째는 자동차-IT 융합 기술의 성공적인 비즈니스 모델 확립이다. 무선 통신 기술과 결합한 차량정보시스템은 통신 회사의 지속적인 회선 연결을 필요로 하며, 이를 위해서는 통신 회사의 수익성이 확립되어야 한다. 그러나 1990년대에 이미 기술개발이 완료된 텔레매틱스 서비스가 아직까지 널리 보급되지 않는 것은 우수한 비즈니스 모델 확립이 쉽지 않다는 것을 의미한다.

하지만, 궁극적으로 이러한 문제들은 해결 될 것이며, 따라서 종래의 자동차 기술이 수송수단으로서 속도와 정숙성 등에만 국한된 것에 반해 스마트 자동차 기술은 IT분야와 접목돼 다양한 분야에서 새로운 경제적 부가가치를 창출해 낼 수 있다고 확신한다. 특히 우리나라는 자동차와 IT분야에서 세계적인 강자로 인정받고 있기 때문에 스마트자동차 기술의 국제적 경쟁력 확보에 많은 이점을 가지고 있다.

따라서 스마트자동차 개발을 위해 정부와 기업의 많은 투자와 산학연의 끊임없는 노력이 계속 된다면, 스마트자동차 시장은 새로운 차원의 경제모델이 돼 우리나라 국가산업의 매우 중요한 성장동력원이 될 것이 분명하다

최승복 인하대학교 기계공학부 교수
미국 미시간주립대학교 졸업 기계공학전공 공학박사(1990.06)
인하대학교 교수 (1991.03-현재)
한국공학한림원 정회원(2012.01-현재)
한국과학기술한림원 정회원(2008.1- 현재)
한국소음진동공학회 편집위원장(부회장)(2009.1-현재)


이코노믹 리뷰 이효정 기자 hyo@
<ⓒ 이코노믹 리뷰(er.asiae.co.kr) - 리더를 위한 고품격 시사경제주간지, 무단 전재 및 재배포 금지>