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미리 보고 대처한다, 제네시스 GV80의 ‘프리뷰 전자제어 서스펜션’

프리뷰 전자제어 서스펜션은 제네시스 최초의 SUV GV80를 위해 개발된 신개념 서스펜션 기술로, 프리미엄 SUV다운 고급스러운 승차감을 제공한다.

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제아무리 승차감이 좋은 자동차라고 해도 노면 상태가 고르지 못한 구간에서는 승차감이 나빠지기 마련이다. 하지만 전방 상황을 미리 인식해 서스펜션이 대응을 한다면 어떨까? 어떤 상황에서도 최적의 승차감을 구현하는 제네시스 최초의 SUV GV80의 ‘프리뷰 전자제어 서스펜션(Electronically Controlled Suspension with Road Preview)’처럼 말이다.


프리뷰 전자제어 서스펜션 기술은 과속방지턱이나 포트홀과 같이 승차감을 크게 훼손하거나 차체에 충격을 주는 극단적인 주행 상황에 대응하고자 개발됐다. 전방 카메라로 인식한 노면 정보와 내비게이션의 지도 정보를 바탕으로 서스펜션의 감쇠력을 바꿔 차체 움직임을 제어하는 게 이 기술의 핵심이다.


프리뷰 전자제어 서스펜션 기술 구현을 위해서는 여러 정보를 실시간으로 분석하고 서스펜션을 빠르게 제어해야 한다. 때문에 이 기술을 양산차에 적용한 제조사는 전 세계적으로도 많지 않다. 그만큼 기술 개발과 구현이 어렵다는 뜻이다. 그러나 프리뷰 전자제어 서스펜션을 적용할 경우 승차감을 향상시킬 수 있다. 프리미엄 SUV에 걸맞은 승차감을 완성하기 위해 프리뷰 전자제어 서스펜션 기술 개발에 참여한 연구원들과 함께 이 기술에 대한 이야기를 나눠봤다.

정인용 파트장은 여러 측면에서 카메라를 적용하는 것이 적합했다고 이야기한다

Q. 프리뷰 전자제어 서스펜션은 국내 브랜드 최초로 적용된 기술로 알고 있습니다. 개발 과정이 궁금합니다.


정인용 파트장 | 2016년부터 프리뷰 전자제어 서스펜션 기술을 개발하기 시작했습니다. 노면 인식을 위한 장치 선정이 우선이었죠. 라이다를 검토했지만, 부품 자체가 워낙 고가이다 보니 선행 개발만 가능했고 양산 적용에는 어려움이 있었습니다. 따라서 카메라를 적용하는 것이 여러 현실적인 부분에서 적합하여, 여러 프리미엄 브랜드에 적용된 카메라 기술을 포함한 모든 유사한 기술을 검토하여 개발하기 시작했습니다.

연구원들은 카메라를 활용한 노면 인지 기능으로 감쇠력을 최적화하는 기술을 고려해 왔다

이후 카메라를 갖고 뭘 할 수 있을까 고민했고, 이는 두 가지 아이디어로 이어졌습니다. 과속방지턱을 지나다 보면 높이가 지나치게 높은 경우가 있습니다. 이 상황에서 속도를 줄이지 않으면 승차감이 나빠지고 차체에도 스트레스가 가해집니다. 이를 해결하고자 과속방지턱을 사전에 파악해 서스펜션을 최적으로 제어하는 기술을 구상했습니다. 또 다른 주행 상황으로는 포트홀이 있습니다. 이 역시 차체에 큰 충격이 전달되고 승차감에도 악영향을 끼칩니다. 그래서 카메라로 포트홀을 미리 감지한 후 서스펜션을 제어하여 최적의 승차감을 제공할 수 있게 설정했습니다.

김형진 책임연구원은 제조단가 상승폭을 억제하면서 최적의 성능을 구현했다고 말한다

Q. 타사의 유사 기술 대비 프리뷰 전자제어 서스펜션만의 특징이 있다면 무엇일까요?


김형진 책임연구원 | GV80의 프리뷰 전자제어 서스펜션은 경쟁사와 달리 스테레오 렌즈 카메라가 아닌 단안 렌즈 카메라를 사용합니다. 그러면서도 자율주행개발부문과의 협업과 협력사의 높은 기술력 덕분에 노면 인식을 스테레오 렌즈 카메라와 동등 수준으로 구현할 수 있었습니다. 경쟁사 기술은 야간이나 우천 시를 비롯한 전방 카메라에 제약이 있는 조건에서 노면 인식 성능이 떨어져 해당 기능이 작동하지 않는 경우가 생깁니다. 그러나 GV80의 프리뷰 전자제어 서스펜션은 우리나라 지형에 맞춰 개발된 내비게이션 정보를 활용해 이를 보완할 수 있도록 구성했습니다.


GV80의 프리뷰 전자제어 서스펜션은 별도의 하드웨어 추가가 없습니다. 차에 이미 장착된 전자제어 서스펜션 시스템을 기반으로 노면 정보 인지 및 서스펜션 제어에 필요한 소프트웨어만 추가했죠. 덕분에 제조단가 상승폭을 억제하면서 최적의 성능을 구현할 수 있었습니다.

프리뷰 전자제어 서스펜션은 시속 130km까지 노면을 인식할 수 있다

Q. 프리뷰 전자제어 서스펜션이 노면을 인지할 수 있는 최고 속도는 어느 정도인가요?


김형진 책임연구원 | 눈 역할을 하는 전방 카메라는 차의 움직임이 있어야 노면을 인식할 수 있습니다. GV80의 프리뷰 전자제어 서스펜션은 시속 10km 이상부터 시속 130km까지 노면 정보를 감지할 수 있죠. 다만 해당 속도로 과속방지턱을 주행하는 것에는 물리적 한계가 있습니다. 때문에 인식 가능 속도와 실제 기능이 제어되는 한계 속도에는 다소 차이가 있습니다.



Q. 내비게이션으로 과속방지턱을 인지할 때 GPS 오차가 생기면 어떻게 작동하나요?


정인용 파트장 | 내비게이션은 전방 카메라의 보완 요소로서 활용됩니다. 질문 대로 내비게이션 활용 기술에는 실시간으로 제공되는 GPS 정보에 오차가 있거나 차량의 현재 위치 결정에 오차가 발생할 수 있습니다. 시스템 자체적으로 GPS 정보에 오차가 있다고 판단할 경우에는 내비게이션 정보 활용에 제한이 생겨 일반적인 전자제어 서스펜션 기능으로 작동합니다.

GV80에 장착되는 전자제어 서스펜션은 섬세하고 신속한 제어를 자랑한다

Q. 프리뷰 전자제어 서스펜션 기술의 핵심인 전자제어 서스펜션은 어떤 장점을 갖고 있나요?


김우균 책임연구원 | 솔레노이드 밸브의 저항을 1,000분의 1초 간격으로 연속 조절해 감쇠력을 제어하는 방식을 사용하고 있습니다. 전자제어 서스펜션의 주된 사용 목적은 노면에 맞는 승차감 제어와 차량 자세 제어 조절이라고 할 수 있겠습니다. 다만 일부 경쟁사의 전자제어 서스펜션과는 조금 다른 점이 있습니다. 일부 경쟁사의 경우 서스펜션이 압축할 때와 인장할 때 이를 전자식으로 조절하는 솔레노이드 밸브가 두 개 장착됩니다. 반면, GV80에 적용된 댐퍼는 솔레노이드 밸브 하나로 압축과 인장을 모두 제어하여, 중량 및 정비성 측면에서 기존 기술보다 유리합니다.

최종훈 연구원은 전방 카메라가 과속방지턱의 높이, 길이와 같은 노면 정보를 파악한다고 한다

Q. 과속방지턱 형태를 구분하여 인지할 수 있나요? 그리고 한 쪽 바퀴만으로 과속방지턱을 지나갈 때도 정상적으로 제어가 가능한지요?


최종훈 연구원 | 전방 카메라는 전방 과속방지턱과의 거리는 물론, 높이나 길이 등과 같은 세부 정보를 파악합니다. 이후 현재 차량 속도와 조향 각도에 따라 양쪽 바퀴의 궤적을 예측하고 계산합니다. 따라서 한쪽 바퀴만 과속방지턱을 지나간다고 가정했을 때에도 때에도 각 휠에 장착된 4개의 서스펜션을 독립적으로 제어하여 승차감을 향상시킬 수 있습니다.



Q. 광학 카메라를 사용하는 만큼 우천 시 노면을 인지하는 성능이 떨어지지 않을까요?


김형진 책임연구원 | 전방 카메라의 경우, 날씨가 좋지 않은 상황이나 야간과 같은 저조도 조건에서는 광학식 카메라의 노면 인식 기능이 저하되어, 노면 인지 성능에 제한이 있을 수 있습니다. 또한 전방 차량과 가까운 거리로 주행하여 시야 확보가 어려운 경우에도 전방 카메라의 노면 인지 기능에 제한이 생깁니다. 이 때에는 내비게이션 및 차량의 여러 센서와 주행상황을 종합적으로 고려하여 전자제어 서스펜션 제어를 구현할 수 있도록 개발했습니다.

김병주 연구원은 고성능 마이크로 컴퓨터가 초당 100번에 달하는 연산으로 서스펜션을 제어한다고 이야기한다

Q, 카메라가 노면을 스캔 한 이후 이 정보에 따라 전자제어 서스펜션을 제어하기 위한 처리 장치가 있나요?


김병주 연구원 | 전자제어 서스펜션 기능만을 위한 별도의 고성능 ECU(Electronic Control Unit)를 사용하고 있습니다. 고성능 마이크로 컴퓨터를 기반으로 하는 이 장치는 전방 카메라가 스캔해 얻은 노면 정보와 함께 차체 가속도 센서와 차량의 여러 센서로부터 얻은 여러 신호를 초당 100번에 달하는 연산을 거쳐 최적의 제어 명령을 산출해냅니다. 이 명령에 따라 전자제어 서스펜션은 1,000분의 1초 간격으로 감쇠력을 연속 조절해 노면에 대응합니다.



Q. 프리뷰 전자제어 서스펜션 기술의 작동 원리를 다양하게 응용할 수 있을까요?


김우균 책임연구원 | 이미 개발을 마친 추가 기능도 있습니다. 과속방지턱과 포트홀 제어 수준을 넘어서 불규칙적이고 고저차가 큰 노면을 인지하고 제어할 수 있는 기술까지 개발됐습니다. 주행시험장 모형로에 흔히 웨이브 노면이라고 일컫는 연속적인 범피 로드가 대표적이죠. 뿐만 아니라 전방 노면 정보를 활용해 코너 주행 시 차체 롤 감소를 위한 기능도 개발을 완료했습니다. 하지만 GV80의 개발 콘셉트 등을 고려했을 때, 해당 기능들이 적합하지 않다고 판단해 적용하지 않았습니다.

새로운 조합으로 이뤄지는 기술인만큼 여러 부서의 적극적인 협조가 필요했다

Q. 현대자동차그룹 최초로 시도하는 기술인 만큼 개발에 많은 어려움이 있었을 것 같습니다.


김형진 책임연구원 | 프리뷰 전자제어 서스펜션을 완성하기 위해 기존의 전자제어 서스펜션에서 사용된 데이터 외 추가적인 데이터가 필요했습니다. 전방 카메라와 내비게이션 등의 데이터 말이죠. 때문에 개발 당시 관련 부서 간의 긴밀한 협조가 필요했습니다.


특히 전방 카메라의 노면 인지 기술은 당사 최초로 개발하고 적용되었습니다. 그래서 초기 기능 및 성능 개발에 어려움이 많았죠. 전방 카메라의 인지 기능 성능 개발 및 평가 방안에 대해 협력사 및 시험팀의 지속적인 테스트가 필요하기도 했고요. 내비게이션의 노면 정보를 전자제어 서스펜션에 적용하는 것도 처음이었습니다. 그 때문에 여러 주행 조건에서 안전과 기능상의 문제가 없도록 확인하는 데에 많은 시간이 소요되었습니다.


전자제어 서스펜션을 개발할 때에도 한정된 자원으로 새로운 콘셉트의 시스템을 도입하는 것에 대한 토론이 필요했습니다. 이로 인해 성능 튜닝 및 개발에 어려움이 있었으나 성능 개발 부서 연구원들이 적극적으로 협조해준 덕분에 작업이 한결 수월했습니다. 또한, 신기술 적용으로 새로 제작된 시스템 제어기 사양이나 진단 등과 같은 업무에도 설계 부서 연구원들의 협조가 있어 원활히 개발을 진행할 수 있었습니다.

GV80에 적용된 프리뷰 전자제어 서스펜션 기술 개발진들(좌측부터 샤시제어로직개발팀 최종훈 연구원, 샤시제어시험팀 이정진 연구원, 샤시제어로직개발팀 정인용 파트장, 김병주 연구원, 김형진 책임연구원 및 R&H시험2팀의 김우균 책임연구원)

GV80는 많은 이들이 기다려 온 브랜드 최초의 SUV인만큼 카테고리를 불문한 다양한 신기술을 품었다. 그 수 많은 전방위 신기술 중 샤시제어, 현가시스템, 자율주행, 인포테인먼트 부분과 여러 협력사의 노력으로 개발된 프리뷰 전자제어 서스펜션 기술은 한층 고급스러운 승차감을 원하는 프리미엄 SUV 고객들에게 높은 만족감을 전해줄 것으로 예상된다.

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