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HMG저널

3D부터 AMOLED까지, 클러스터의 미래를 보다

자동차의 각종 운행 정보를 운전자에게 알려주는 클러스터, 어떻게 진화하고 있을까요?

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l 미래의 클러스터는 진화하고 있을까요?

‘내 자동차는 지금 시속 몇 km로 달리고 있을까?’ 도로의 제한 속도에 맞추기 위해, 혹은 정해진 목적지까지 얼마나 걸릴지 가늠해보기 위해 우리는 운전하는 순간순간마다 ‘클러스터(Cluster, 계기판)’를 확인합니다. 물론 속도 확인을 위해서만 클러스터를 보는 것은 아닙니다. 연료의 잔량은 얼마인지, RPM(엔진회전수)은 적당한지 등 차의 이상 유무를 파악할 때도 클러스터를 봅니다.

운전자의 편의를 위한 각종 전자 장비가 차 안으로 들어오며 클러스터의 역할은 더욱 커졌습니다. 앞서 설명한 기본적인 정보안내 외에도 연비나 드라이브 모드, ADAS 기능의 수행 여부를 표시해주고 더 나아가서는 내비게이션 기능까지 수행합니다. 수많은 공간을 두고 클러스터에 이러한 정보 표시 기능이 집중되는 이유는 무엇일까요? 바로 안전 때문입니다.

운전자는 사고를 예방하기 위해 필연적으로 전방을 주시하며 운전해야 합니다. 전방을 주시하는 동시에 자동차의 상태를 살피기 위한 정보를 빠르게 얻을 수 있는 곳이 바로 클러스터인 거죠. 클러스터에서 자동차 운행에 필요한 정보를 모두 얻을 수 있다는 건 전방을 주시하며 안전하게 운전할 수 있다는 얘기입니다. 하지만 너무 많은 정보의 표시는 오히려 운전자를 혼란스럽게 할 여지가 있습니다. 그래서 클러스터는 수많은 정보를 직관적이고 알기 쉽게 표시해야 할 의무가 있습니다.

갈수록 더 많은 정보를 담아야 하는 한편, 이런 정보를 쉽게 운전자에게 전달해야 하는 사명을 가진 미래의 클러스터는 어떤 모습으로 발전하고 있을까요? 현대자동차그룹 남양연구소에서 연구개발 중인 미래 클러스터를 만나봤습니다.


12.3인치 입체 클러스터

l 12.3인치 입체 클러스터 콘셉트입니다

남양연구소에서 개발 중인 차세대 클러스터 중 하나는 ’12.3인치 입체 클러스터’입니다. 입체 클러스터의 개념과 적용 기술에 대해서 김주혁 연구원에게 들어봤습니다.

Q 12.3인치 입체 클러스터에 대해 소개해주세요.

입체 클러스터는 디지털 클러스터에 ‘*스테레오스코픽(Stereoscopic) 3D’ 기술을 적용해 표시 정보를 3차원으로 제공하는 차세대 표시장치예요. 운전자가 바라봤을 때 클러스터에 표시되는 정보가 3D로 제공되는 거죠. 물론 운전 중에 봐야 하므로 편광 안경과 같은 도구는 불필요합니다. 운전자 선호도에 따라 2D에서 3D로 양방향 전환이 가능하고 입체감도 단계별로 조정이 됩니다.

*스테레오스코픽(Stereoscopic) 3D : 양쪽 눈의 시각 차이를 이용해 양안 시차가 있는 한 쌍의 2D 영상을 시청자의 양쪽 눈에 각각 제시해 3차원적인 입체감(깊이감)을 지각할 수 있게 해주는 입체 영상 구현 기술

Q 12.3인치 디지털 클러스터와 비교했을 때 12.3인치 입체 클러스터의 장점은 무엇인가요?

12.3인치 디지털 클러스터는 과거 아날로그식 클러스터에 비해 많은 정보를 표시해주기는 하지만 LCD에 평면적으로 정보를 보여주기 때문에 아날로그식에 익숙한 운전자가 보기에 밋밋하고 단조로운 느낌을 줍니다. 12.3인치 입체 클러스터는 이러한 단점을 보완한 차세대 클러스터예요. 디지털 클러스터기 때문에 많은 정보를 표시해주는 이점을 갖고 있고, 입체감을 제공하기 때문에 인지성을 향상시키며, 내 자동차에 ‘고급스러운 느낌을 준다’는 장점도 있습니다.


l 12.3인치 입체 클러스터 연구개발을 담당하고 있는 김주혁 연구원입니다

Q 3D로 구현된 클러스터를 운전자가 지속해서 본다면 눈에 피로도가 높아지지 않을까요?

3D 시청으로 인한 피로감 유발 요인은 크게 연속적인 장기 시청시간, *크로스토크(Crosstalk), 비정상적인 입체감(깊이감) 강도 등이 있습니다. 연구개발을 진행하며 굉장히 중요하게 생각한 부분이었죠. 각종 논문이나 관련 문헌들을 보면 영화나 TV 시청처럼 2~3시간 이상 눈을 떼지 않고 3D 영상에 노출됐을 때 피로감을 느낄 수 있다고 밝히고 있습니다. 클러스터는 장시간 연속적으로 보는 장치가 아니기 때문에 이 부분에 대해서는 자유롭다고 할 수 있죠. 크로스토크와 안정적인 입체감 범위 결정의 경우 선행 개발 초기부터 지금까지 지속적인 개발/평가를 통해 최적화하고 있습니다. 현재 다수의 주행 모니터링 결과 타 클러스터 대비 피로도는 크게 없는 것으로 판단하고 있습니다.

*크로스토크(Crosstalk) : 시스템에서 제시되는 한 쌍의 2D 영상이 시청자의 양쪽 눈에 어긋나게 제시되어 이중 상이 생기거나 입체가 깨져 보이는 현상

Q 운전자가 머리를 움직여 클러스터를 바라보는 시야각이 변경되거나, 다른 운전자로 변경되면 3D 영상이 흐트러져 보이지는 않나요?

12.3인치 입체 클러스터에는 운전자의 얼굴 움직임을 파악할 수 있는 카메라가 내재돼 있어요. 운전자가 움직이면 얼굴 위치를 추적해서 시선에 맞춰 각도를 조절하기 때문에 3D 영상이 흐트러지지 않습니다.


AMOLED 클러스터

l 현대자동차그룹 남양연구소에서 개발 중인 AMOLED 클러스터

남양연구소에서 연구개발 중인 또 다른 차세대 클러스터는 AMOLED를 활용한 클러스터입니다. AMOLED(Active Matrix Organic Light-Emitting Diode)는 백라이트에 의해 빛을 발하는 LCD와 달리 자체적으로 빛을 발하는 디스플레이를 뜻합니다. LCD에 견줘 동영상 응답속도가 1,000배 이상 빠르고, 색 재현율과 명암비도 월등하여 동영상에 최적화된 디스플레이로 평가받습니다. AMOLED 클러스터의 개념과 적용 기술에 대해서 이진영 책임연구원에게 들어봤습니다.

Q AMOLED 클러스터의 개념에 대해 소개해주세요.

자동차 주행 및 편의 정보를 제공하는 클러스터는 최근 자동차의 스마트화로 표시할 정보가 많아졌어요. 그러면서 자연스럽게 정보표시가 용이한 LCD가 클러스터에 사용되기 시작했죠. 기존에 사용하던 LCD 대신에 AMOLED를 적용한 것이 AMOLED 클러스터라고 생각하시면 될 것 같아요. 주로 스마트폰과 같은 모바일 기기에 사용되는 AMOLED가 클러스터에 들어오게 되면 현재보다 더 명확하게 정보를 표시해줄 수 있고, 기타 AMOLED가 가진 장점들을 활용할 수 있다는 아이디어에서 AMOLED 클러스터 개발이 시작됐습니다.

Q 기존의 LCD를 사용하는 클러스터와 비교했을 때 AMOLED 클러스터의 장점은 무엇인가요?

AMOLED는 별도의 백라이트 유닛이 필요한 LCD와 달리 자체적으로 발광하는 소재예요. 클러스터 유닛을 제작했을 때 현재보다 크기를 줄일 수 있다는 장점이 있죠. 그리고 표현할 수 있는 색감이 훨씬 풍부해요. LED의 색 재현율이 약 70%인데 반해, AMOLED는 100%에 가깝죠. 우리가 자연에서 보는 모든 색을 표현할 수 있다고 생각하시면 될 것 같네요. 내구성 측면에서 살펴봐도 LCD보다 AMOLED가 우수하다고 할 수 있어요. LCD는 액정이기 때문에 극한의 저온에서 반응속도가 느려질 수 있는데, AMOLED의 저온응답성은 LCD보다 약 50,000배 가까이 높기 때문에 극한의 저온 상황에서도 사용이 용이하죠. 그리고 소비전력도 줄일 수 있다는 장점이 있어요. 커브드 형상이 가능하다는 점도 장점이겠네요. 더 먼 미래의 이야기겠지만, 차 내부의 곡면 부분에도 AMOLED를 활용해 디스플레이를 이식할 수 있게 되는 거죠.

Q 장점이 아주 많은데, 아직 양산화되지 못한 이유는 무엇인가요?

가장 큰 이유라면 신뢰성 검증이 안 됐다는 거예요. 자동차에서 가장 중요한 것은 안전이잖아요. 아직 양산화된 적 없는 AMOLED 클러스터가 시장에 나오고 소비자들이 사용할 수 있게 하려면 그만큼 수없이 많은 실험과 검증이 필요해요. 안전이 걸린 문제기 때문에 1%라도 불확실성이 있어선 안 되는 거죠. 그리고 AMOLED 클러스터의 소비 시장이 아직 형성되지 않았기 때문에 제품 생산 가격이 높은 점도 양산화에 어려운 점 중 하나예요. 물론 이러한 문제점은 AMOLED 클러스터가 자동차에 적용되고 시장 전반적으로 적용 차량이 많아지면 자연스레 해결될 문제이기도 합니다.


l AMOLED 클러스터 연구개발을 담당하고 있는 이진영 책임연구원

Q AMOLED 클러스터를 개발하면서 가장 어려웠던 점은 무엇인가요?

쉽게 생각하면 스마트폰의 AMOLED 디스플레이를 그대로 차에다 가져다 놓으면 된다고 생각할 수도 있겠지만, 자동차 클러스터에 AMOLED를 적용하기 위해서는 변화시키고 검증해야 할 것이 참 많아요. 일례로 스마트폰의 교체주기는 대략 2~3년이기 때문에 AMOLED 디스플레이의 내구성에 대한 고민을 크게 할 필요가 없지만, 자동차의 경우는 10년 이상 타야 하기 때문에 AMOLED의 내구성에 대한 철저한 검증이 필요해요. 시간이 지나며 휘도가 낮아지는 것도 용납할 수 없는 거죠. 또한, 잔상문제도 해결해야 했어요. AMOLED 디스플레이는 그 특성상 동일한 화면을 오래 재생하다가 다른 화면으로 변경되면 잔상이 남곤 하는데(스티키 현상), 스마트폰의 경우 화면이 수시로 바뀌기 때문에 큰 문제가 될 게 없어요. 하지만 클러스터는 동일한 화면을 오래도록 보여주는 게 일반적이기 때문에 다른 화면으로 변경됐을 때 잔상이 남을 수 있어요. 이런 문제를 해결하기 위해 사람의 눈으로는 식별할 수 없는 미세한 떨림을 줌으로써 잔상이 남지 않도록 하는 기술을 연구했어요. 보기에는 동일한 화면 같지만 계속해서 화면에 변화를 주는 거죠. 그 외에도 인터페이스 매칭 등도 어려운 문제였답니다. 물론 지금은 해소된 문제들이기도 해요.

Q AMOLED 클러스터의 연구개발은 차량의 다른 부분에도 영향을 미칠 것 같습니다.

앞서 잠깐 언급했던 이야기인데, 형태를 가공하는 데 있어 자유롭기 때문에 가능성은 무궁무진해요. 클러스터와 AVN의 통합디스플레이 구현도 가능하고 커브드가 가능하니 디자인적으로도 미래지향적으로 변화시키는 게 가능하죠. 그 외에도 룸미러 디스플레이, CMS, 투명 OLED를 활용한 HUD 제작도 가능하리라 봅니다.

Q 현재 개발단계는 어디까지 와있다고 할 수 있을까요?

클러스터에 AMOLED를 적용하는 건 신뢰성 부문에서는 수많은 사전검증을 통해 양산수준의 기술은 확보됐다고 판단할 수 있어요. 하지만 가격경쟁력 부문에서는 아직 미흡한 부분이 남아있다고 할 수 있습니다. 이를 해결하기 위해서는 단계적 적용을 통해 AMOLED 클러스터의 시장 규모를 넓혀가는 과정이 필요하죠. 아직 양산 시점을 특정하기는 좀 어려운 부분들이 남아있어요.


연구원들이 생각하는 클러스터의 미래

차세대 클러스터를 연구하고 있는 연구원들은 미래자동차의 클러스터가 어떻게 변할 것이라고 생각하고 있을까요? 미래자동차의 클러스터에 대한 이야기도 들어봤습니다.

Q 미래자동차에서 클러스터는 어떻게 변할 것이라고 생각하나요?

김주혁 연구원: 차량 내 디스플레이의 대형화, 적용 범위 확대가 트렌드예요. 클러스터 역시 이에 따라 디지털화, 대형화가 진행되고 있죠. 현재는 그 트렌드의 초기 단계로 볼 수 있습니다. 미래의 클러스터는 지금처럼 차량 상태 정보 제공 역할은 유지하되, ADAS 등의 주행 정보 표시 부분은 더욱 강화될 것으로 생각해요. 또한, HUD나 센터페시아의 디스플레이 혹은 새롭게 적용될 디스플레이들과 서로 유기적으로 정보 콘텐츠를 교류하는 기술이 강화될 거예요. 디스플레이의 다변화에 따라 입체 클러스터를 포함해 플렉서블, 투명, 멀티레이어 등 정보 제공하는데 유용할 뿐만 아니라 디자인적으로도 고급스러움을 줄 수 있는 시스템으로 다변화되리라 생각합니다.

이진영 책임연구원: 차량개발의 패러다임 변화에 발맞춰 클러스터의 역할도 바뀌어야 한다고 생각해요. 자율주행차 시대가 도래하고, 이에 따른 안전의 중요성이 부각되면 클러스터는 운전자의 안전을 지키고 효과적인 정보가 어떤 것인지를 고민하고 이를 해갈하는 역할을 해야 하는 거죠. 동시에 운전자나 탑승자의 즐거움을 줄 수 있는 다양한 정보를 제공할 수 있는 기술도 마련돼야겠죠. 미래는 흔히 모든 것이 연결되고 공유되는 초연결, 융복합의 시대라고 해요. 클러스터 역시 기존의 역할을 넘어 통합화에 관심을 가져야 하고 우리 연구원들은 이런 기술을 구현하기 위해 매진해야 한다고 생각합니다.


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