50년만에 부활하는 무인차 타이어 테스트

콘티넨탈, 유발디에 자율주행차 투입

2018년 11월호 지면기사  /  글│한 상 민 기자 _ han@autoelectronics.co.kr




콘티넨탈은 무인 타이어 테스트카 ‘e카’가 콘티드롬에 흔적을 남긴 50년이 지난 현재, 실제 상황에서 신뢰성 있고 효율적이며 오류 추적 및 성능 조정이 가능한 타이어 테스트를 위해 텍사스 유발디에서 차세대 자율주행 테스트 시스템을 연구 중이다.



“미래가 여기에 있습니다! 바퀴 위의 유령이 트랙을 돕니다!”

지금으로부터 50년 전, 콘티넨탈은 이미 이동성의 미래를 준비하는 획기적인 작업을 수행하고 있는 것처럼 보였다. 1968년 9월 11일, 콘티넨탈은 최초의 전자식 무인차를 뤼네부르크 히스(Lu¨neburg Heath)의 콘티드롬(Contidrom) 테스트 트랙에 도입하면서 전 세계 대중을 놀라게 했다. 무려 400개 이상의 신문, 매거진, 라디오 스테이션, 텔레비전 채널이 이를 보도했었다.

사실, 이 프로젝트의 실제 목적은 무인 자율주행은 아니다. 프로그래밍된 조건에서 과학적 방법을 사용해 타이어를 더욱 정밀하게 테스트할 수 있는 방법을 연구한 것이었다. 물론 콘티넨탈의 엔지니어들은 가능한 기술의 한계에 도전해야만 했다. 이는 어떤 면에서는 주행의 미래를 위한 길을 열었다고도 평가할 수 있다.

“우리는 50년 전 무인차를 개발한 선구적인 기술자들에게 경의를 표합니다. 그렇게 함으로써, 그들은 회사 역사상 중요한 기술적 이정표를 세웠습니다. 1968년의 무인차는 타이어 제조업체이면서 현재는 기술회사가 된 콘티넨탈의 목표인 안전하고 깨끗하며 지능적인 이동성을 대표하기에 부족함이 없습니다.”

엘마 데겐하트(Elmar Degenhart) 회장이 말했다.

당시의 무인 시험차량을 위한 새로운 시스템은 지멘스, 웨이스팅하우스, 뮌헨과 다름슈타트 기술대학의 연구원들에 의해 안내됐다. 차량은 도로 표면의 와이어에 의해 가이드됐다. 차 내의 전자 시스템은 센서를 사용해 차가 트랙의 궤도 내에 있는지 여부를 감지하고 그에 따라 자동으로 스티어링하도록 했다.



“궁극적으로 그것은 드라이브 바이 와이어(drive by wire) 차였습니다.” 당시 객관적인 타이어 분석을 제공하기 위한 새로운 측정 방법 개발 책임을 맡은 젊은 엔지니어였던 한스 유르겐 마이어(Hans-Ju¨rgen Meyer) 씨가 말했다. 마이어에 따르면 테스트는 이전의 주관적인 타이어 평가를 보완해줬다. 차량에 부착된 측정 코일은 노면의 와이어에 의해 방출되는 자기장을 감지했다. 이 시스템은 정밀 전자제어를 가능하게 했다.

1968년의 무인차

스트로크 에이트(Stroke Eight)로 알려진 메르세데스 벤츠 250 오토메틱 차량에서 엔지니어들은 전자기계식 스티어링, 전자기계식 스로틀 레귤레이터, 실시간 측정 보고를 위한 라디오 시스템 등을 포함한 첨단 장치들을 장착했다. 범퍼에는 안테나 어레이가 대거 장착됐고, 트렁크에는 전자 에어식 제동 시스템과 전자제어 유닛이 내장됐다. 노면 와이어를 통해 자동차로, 즉 테스트 트랙 옆에 있는 제어 스테이션에서 제동, 가속, 경적 등에 대한 명령을 보냈다.

당시로선 완전히 새로웠던 이 테스트 시스템의 이점은 사람의 영향 가능성을 배제하면서 측정의 정확성을 크게 향상시키는 것이었다.




프로젝트의 일원으로서 콘티넨탈에서 경력을 시작한 허버트 얼제머(Herbert Ulsame) 씨는 “이같은 측정 기술은 초기 단계였고 우리 스스로가 많은 개발을 해야만 했습니다. 콘티넨탈의 연구개발 부분도 그 때 급격한 변화를 겪고 있었습니다”라고 회고했다.

당시의 제품으로서 타이어는 매우 엄격한 요구사항이 적용되면서, 보다 철저한 연구 및 테스트가 요구됐다. 때문에 콘티넨탈에는 타이어 디자인, 트레드, 새로운 고무 화합물 등을 위해 1,000명 이상의 개발자들이 근무했었다. 현재는 슈토큰(Sto¨cken)에만 약 1,300명의 엔지니어가 일하고 있다. 그들은 지게차, 농기계와 같은 특수 차량뿐만 아니라 승용차, 상용차를 위한 다양한 새 타이어 모델을 개발하고 있다. 기술회사로서의 콘티넨탈에는 전체 약 4만 4,000명의 연구개발자들이 일하고 있다.

“우리 젊은 엔지니어들에게 e카는 커다란 장난감과 같았습니다. 우리가 차에서 나왔을 때면 언제나 찰칵거리는 소리를 만들어내며 지속적으로 작동하는 스티어링 휠의 스테퍼 모터를 보고 소리를 들었습니다.” 마이어 씨는 콘티드롬에서 있은 50주년 기념행사에서 전 동료 얼제머, 클라우스 베버(Klaus Weber)와 생생한 추억을 떠올리며 말했다. 물론 이 세 명의 엔지니어가 말하는 e카는 지금의 전기차가 아닌 당시의 전자제어 스트로크 에이트 차량이다.

“우리는 직원이었기 때문에 이 차가 크게 특별하지 않았지만 전 세계의 방문자들은 이 운전자 없는 차를 보고 매우 놀라고 매혹됐습니다. 그들은 콘티넨탈이 정말로 특별한 것을 하고 있다고 생각했습니다.”

프로젝트 기간 동안 콘티넨탈의 엔지니어들은 50년 전 사용할 수 있었던 최첨단 기술로 기억에 남는 경험을 많이 했다.
“파일럿 단계가 있었는데, 우리는 야간에도 메르세데스 벤츠 e카로 시운전을 진행했습니다. 목표는 가능한 효율적이고 효과적으로 이 차를 사용하는 것이었습니다. 이 말은 밤새 차가 주행하는 동안 통제소에서 서 있었다는 것입니다. 헤드라이트가 나타났다가 사라지는 것을 반복적으로 봤습니다. 때론 헤드라이트가 나타나지 않기도 했는데, 이는 차가 와이어와의 연결을 잃어 저절로 멈춘 것이었습니다.” 마이어 씨가 말했다. 당시 콘티넨탈 최초의 무인차 개발에서도 사고 발생 시의 안전성 확보가 매우 강조됐었다는 대목이다.

“트랙의 철골 구조는 때때로 자기장을 바꿨습니다. 직선으로 갈 때는 모든 것이 좋았습니다. 그러나 우리는 특히 측면 수막현상에 관심을 갖고 있었습니다. 즉, 젖은 커브 길에서 차량이 어떻게 핸들링되는지 알아냈습니다. 차는 종종 플래시처럼 빠르게 와이어를 잃고 정지했습니다. 트랙에는 내장된 유리 시트가 있고 그 아래에 초당 10,000장의 사진을 촬영하는 고속 카메라도 있었습니다. 자동차가 움직일 때 트레드의 블록이 어떻게 반응했는지를 확인했습니다. e카의 타이어가 유리판 위로 정확하게 감겨지는 방식으로 돼야 했는데 가끔씩 효과가 없기도 했습니다.” 전자그룹의 기계 엔지니어이자 전기기술자였던 베버 씨가 말했다.

1968년부터 1974년 사이의 수많은 이벤트에서 운전자 없는 e카는 콘티드롬 방문자들의 주요 명소 중 하나였다. 그러나 모든 혁신에도 불구하고, 타이어 개발을 위한 자동화된 차량 테스트의 목적은 그 시점에서 달성 가능하지 않았다.




타이어 테스트에서 미래 자율주행으로


콘티넨탈의 기업 장기 기술전략을 담당하는 커트 레만(Kurt Lehmann) CTO는 “독창성, 창조성, 개척정신은 콘티넨탈 DNA의 일부입니다. 오늘날 우리는 50년 전과 마찬가지로 이동성의 미래를 위해 노력하고 있습니다. 1968년 콘티드롬에서 와이어의 자기장이 자동차의 내비게이션을 담당했지만, 이제는 온보드 컴퓨터, GPS, 첨단 운전자 지원 시스템(ADAS)을 사용합니다. 그 당시에는 하나의 메인 컴퓨터가 전자제어 차량에서 생성된 결과를 수집했지만 지금은 인터넷을 통해 점점 더 많은 자동차를 직접 연결합니다. 우리는 이제 고속도로와 도시에서, 주차지원과 같은 자동화된 자율주행을 위해 노력하고 있습니다”라고 말했다.

콘티넨탈의 목표는 모든 상황에서 사고 없이 원활하고 자동화된 이동성의 구현이다. 이를 위해 회사는 현재 양산을 위해 고도화된 자동주행을 준비하는 동시에 2025년까지 고속도로에서 완전 자율주행을 가능하게 하는 필요 시스템 개발을 위해 노력 중이다.

콘티넨탈은 자율주행을 믿는다. 회사는 콘티넨탈 어번 모빌리티 익스피리언스(Continental Urban Mobility Experience, CUbE) 테스트 플랫폼을 통해 도시에서 자율 로봇 - 택시용 컴포넌트 및 시스템을 테스트하고 있다. 또한 먼 미래의 자율주행차량을 위한 차량 시스템 개발 컨셉을 추구하고 있다.

콘티넨탈의 계획이 실현되면 언젠가 전기를 사용하는 다양한 크기, 구성의 자율주행차의 무리(fleet)가 형성되게 될 것이다.



텍사스의 새 바람


콘티넨탈은 e카가 콘티드롬에 흔적을 남긴 50년이 지난 현재의 실제 상황에서 신뢰성 있고 효율적이며 오류 추적 및 성능 조정이 가능한 타이어 테스트를 위해 차세대 테스트 시스템을 연구 중이다. 그리고 그 당시의 도전 과제는 지금의 개발자에게 회사가 제공하는 기회를 최대한 활용할 수 있는동기를 부여하고 있다.

글로벌 승용차 및 경트럭 타이어 테스트 부문의 수장 토마스 시치(Thomas Sych)는 “e카는 그 때의 모든 기대를 충족시키지는 못했지만, 현대적인 관점에서 볼 때에도 주목할 만한 프로젝트였습니다. 콘티넨탈은 위험을 무릅쓰고 새롭고 진정으로 혁명적인 기반을 만들겠다는 의도를 보여줬으며 지금도 그렇게 하고 있습니다”라고 말했다.

1960년대 말 테스트의 개척자들로부터 시작해 현재의 테스트 시스템에 이르기까지 콘티넨탈의 테스팅 시스템은 발전을 거듭해왔다. 2012년부터는 콘티드롬의 AIBA 테스트 트랙에서 전자동 타이어 테스트가 수행되고 있다.

콘티넨탈의 모든 새 타이어의 제동 파라미터 테스트를 위해 수천 대의 차가 달렸던 콘티드롬의 낡은 트랙 좌측에 위치한 이 옥내 테스트 설비는 축구장 크기 2/3의 대형 규모다.

설비는 일관되게 매번 차를 레일에 연결한다. 차는 마치 항공모함에서 전투기가 사출되듯 자동으로 전개되고 필요에 따라 세팅된 환경의 노면을 달리게 된다. 예를 들면 폭우가 내린 고속도로, 폭설이 내린 겨울 도로가 연출된다. 레일에 연결된 차가 자동적으로 속도가 붙어 특정 속도에 도달하면 가능한 빨리 제동력이 전개되고, 장면과 측정값이 촬영, 라벨링된다.

이 전자동 프로세스의 무인 테스트 트랙은 총 5개가 있고 365일, 매주, 매일, 24시간 테스트가 가능하다. 특히 마른, 젖은, 빙판의 노면을 필요에 따라 쉽게 구현해 여름용, 겨울용 타이어, 승용차, 밴, 4륜구동 등에 대한 최대 10만 개 타이어의 제동 특성 테스트를 할 수 있다.

이제 콘티넨탈은 콘티드롬에서 e카가 궤도에 올랐던 이래로 50년이 지난 지금, 텍사스 유발디(Uvalde)에 콘티넨탈 크루징 초퍼(Continental Cruising Chauffeur)에 기반한 무인 타이어 테스트 차량을 배치하고 있다. 이 새로운 자율주행 타이어 테스트 차량은 고속도로 주행을 위한 크루징 초퍼 시스템을 기반으로 하지만 타이어 테스트 요구사항과 미국 내 설비에 맞춰 조정됐다.

본래 크루징 초퍼는 기본적으로 고속도로에서의 자동주행과 운전자 지원을 위한 것이지만 유발디의 개발팀 차량은 그 이상을 수행한다. 타이어 테스트 차량은 테스트 트랙을 따라 자율적으로 주행하도록 설계되었고 이는 테스트 드라이버가 더 이상은 차량 주행과 페이스 유지를 위해 차량에 앉아있을 필요가 없다는 것이다. 중기적인 계획은 다수의 자율주행 차량이 동시에 트랙을 순회하는 것이다. 이 모두는 제어 센터에서 모니터링된다.

이 프로젝트의 중요 목표는 유발디의 여러 테스트 트랙에서 최적화된 내구성 테스트다.

현재는 테스트 운전자가 가혹한 열, 극한의 환경조건에서 새로운 타이어 디자인과 고무 화합물의 잠재적인 약점을 확인하기 위해 차량을 수 백 km 이상 운전해야한다. 그러나 이제는 자동화되고 마지막 센티미터까지 제어할 수 있는 자율주행하는 차량 덕분에 결과를 비교하는 것이 쉬울 뿐만 아니라 차가 트랙에서 주행하는 방식을 최적화해 마모를 최소화할 수 있게 된다.
그리고 이것들은 울제머, 베버, 마이어 엔지니어가 e카로 테스트했던 50년 전 콘티드롬에서 있었던 것과 매우 유사한 목표다.
 

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