"미세한 노면 진동도 재현"..'첨단 디지털' 무장한 현대차연구소, 개발도 업그레이드
첨단 R&D 기술의 발달로 변화된
현대차·기아 남양기술연구소 차량 개발 현장
디지털 혁신으로 개발기간 단축·제품 품질 향상
고성능차 개발 비롯 SDV 완성도 높여
드라이빙 시뮬레이터·디지털 측정 센터
적층 제조 솔루션 센터·노바랩 등 혁신 R&D 실현
【파이낸셜뉴스 화성=김학재 기자】 "시험 차량을 제작하지 않고도 성능을 파악할 수 있습니다. 덕분에 한두달 걸리던 프로젝트를 일주일이나 3일만에 끝낼 수 있어 효율적인 의사결정이 가능해졌습니다."(주행성능컨셉개발팀 정필영 책임연구원)
현대차·기아 남양기술연구소 내부 드라이빙 시뮬레이터 스튜디오에 들어서자, 운전석을 중심으로 270도 화각의 거대한 곡면 스크린이 눈길을 사로잡았다. 운전석에 오르면 마치 실제 차량에 탑승한 듯한 착각이 든다.
실제 도로와 차량을 가상으로 정밀하게 구현해, 시작차(프로토타입. Prototype) 없이도 주행 성능을 평가하고 개발 속도와 완성도를 동시에 끌어올릴 수 있게 됐다고 연구소 인사들은 입을 모은다.
지난 1일 국내 최대 규모의 자동차 연구개발 거점인 현대차·기아 남양기술연구소는 디지털 기반의 혁신 연구개발(R&D) 중심지로 거듭난 연구소의 현황을 기자들에게 공개, 시간적·공간적 제약을 뛰어넘는 첨단 기술을 활용해 제품 개발 기간을 단축하고, 품질을 향상시키고 있다고 자신했다.
실제 드라이빙 시뮬레이터 외에도 다른 연구실에선 로봇 팔에 장착된 3D 스캐너가 차체 형상을 정밀하게 측정하고, 빛과 열로 금속 또는 수지를 한 층 한 층 쌓아 올리는 3D 프린터는 금형 없이도 부품을 신속하게 만들어내고 있었다.
점점 늘어나는 검증 요소들로 인해 기존처럼 차량을 개발할 때마다 수많은 시작차를 만들고 시험하는 것은 불가능해졌다. 이러한 현실 속에 남양기술연구소는 드라이빙 시뮬레이터를 만들어 수많은 모델을 평가하는 가상 검증 플랫폼으로 활용하고 있다.
드라이빙 시뮬레이터는 주행시험장을 1㎜ 단위로 정밀 스캔해 노면의 경사와 요철, 과속방지턱, 아스팔트의 질감까지 데이터로 담았고, 노면에서 전달되는 최대 40Hz의 미세한 진동까지 재현해냈다.
주행평가가 시작되자, 연구원이 탑승한 콕핏(운전석)이 곡면 스크린 중앙으로 미끄러지듯 이동하고 가속 페달을 밟으며 스티어링 휠(운전대)을 꺾자 그 방향으로 콕핏 전체가 따라 움직였다. 가속과 감속, 코너를 도는 순간마다 가속도와 원심력에 의한 차체 쏠림과 노면에서 전달되는 미세한 진동까지 고스란히 전해졌다.
정필영 책임은 "시뮬레이터 모델이 제네시스인지 현대차인지 알 수 있을 정도다. 가상 환경에 차량이나 장착하고자 하는 부품의 특성을 입력하면 곧바로 주행 평가를 수행할 수 있다"면서 "일일이 라이다로 스캔해 도로주행 가상 시뮬레이션을 만들어냈는데, 승차감과 핸들링도 동시 구현했다. 이것이야 말로 진짜 어려운 기술"이라고 설명했다.
전후, 좌우, 상하 등 직선과 3가지 회전 운동이 결합된 6자유도(6DOF) 모션 시스템과 함께 노면의 질감 변화까지 구현한 잔진동은 드라이빙 시뮬레이터가 왜 고성능 사양인지를 보여주는 대목이다.
이같은 고사양 덕에 세계에서 가장 가혹한 서킷으로 불리는 독일 뉘르부르크링을 질주하는 레이스카와 현대 N, 그리고 제네시스 마그마 등의 고성능차 개발에도 드라이빙 시뮬레이터가 활용되고 있다.
3D 프린팅으로 알려진 적층 제조는 찰흙을 돌돌 말아 한 층씩 쌓아 올리듯 재료를 한 층 한 층 쌓아 부품을 만드는 방식이다.
금속 와이어를 녹여 쌓는 WAAM 설비의 경우 용접 아크로 금속을 한 층씩 쌓는 이 방식이 적용됐다. 강, 스테인리스, 알루미늄, 티타늄 등 다양한 금속을 활용할 수 있고, 중간 조립 구조 없이 대형 구조물이나 일체형 부품을 제작할 수 있다.
현장에선 로봇이 불꽃을 튀기며 금속을 정교하게 쌓아 올리는 모습을 볼 수 있었다. 전승엽 적층제조솔루션팀 책임매니저는 "설계 형상에 맞춰 적층되는 높이를 실시간으로 보정하기 때문에 원하는 형상을 빠르게 만들 수 있다"면서 "이후 약간의 후가공을 통해 복잡한 구조의 대형금속부품도 빠르고 정교하게 만들어낸다"고 설명했다.
차량의 치수 품질을 측정하고 분석하는 디지털 측정 센터(DMC)에서 연구원들은 디지털 측정 기술로 보이지 않는 치수 품질까지 데이터로 관리해 차량의 완성도를 높이는데 집중했다.
후드와 도어 등을 검증할 때 로봇에 장착된 광학식 3D 스캐너로 전체 형상을 빠르게 측정, 작업자의 개입 없이도 정밀한 측정이 가능했다.
차세대 개방형 제어기 검증실인 노바 랩(NOVA Lab)에는 차량 전체의 전기·전자 시스템을 실물 하드웨어로 구현한 검증 플랫폼 ' 와이어카(Wire-car)'가 늘어서 있었다.
이들 와이어카를 통해 회로, 통신, 기능 검증이 진행되면서 실제 차량 제작에 앞서 통신 상태나 제어기 간 충돌 등을 미리 발견하고 개선할 수 있어 소프트웨어 중심차량(SDV) 완성도를 높이고 있다고 연구소 측은 강조했다.
[email protected] 김학재 기자
