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이 자동차 장비가 전투기 기술이었어?

자동차에 적용된 전투기 기술, HUD

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군사 작전을 위해 태어난 전투기와 사람의 이동을 위해 태어난 자동차는 그 탄생 배경이나 사용 목적이 전혀 다르다. 하지만 사람이 탑승하며, 사용자의 실력에 따라 온전한 성능을 끌어낼 수 있다는 점은 같다. 때문에 조종사(혹은 운전자)를 보조해 최대한의 안전을 확보하는 기술의 중요성은 같다. 그런 의미에서 헤드업 디스플레이(Head Up Display, HUD)는 전투기뿐 아니라 자동차에 있어서도 아주 중요한 장비다.

주행 중 계기판이나 내비게이션을 확인하는 것은 일상이지만, 안전을 위해서는 확인에 드는 시간이나 시선 이동을 최소화해야 한다. 시속 100km로 주행 시 자동차는 1초에 27.7m 전진한다. 잠깐 한눈을 파는 것도 무척 위험할 수 있다. 도로에서 시선을 떼지 않고도 주행 관련 정보를 확인할 수 있는 헤드업 디스플레이는 그래서 중요하다.

헤드업 디스플레이의 시작은 항공 분야다. 전투기, 폭격기 등 전시 상황에 활약하는 전투기 조종사들에게 매 순간은 생명과 직결된다. 복잡한 계기판에 눈을 돌리는 순간, 앞에서 일어나는 중요한 사항들을 놓칠 수 있다. 순간이 생사를 가르는 전투 상황에서는 더욱더 그렇다.

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따라서 매 순간 안정적인 시야 확보를 위해 필요한 정보를 간략히 모아 시인성 좋게 정리해 앞 유리에 비추는 장비를 개발했고, 이것이 발전되어 지금의 헤드업 디스플레이가 되었다. 대한민국 공군의 주력 전투기인 F-15, F-16에서도 이 기능은 찾아볼 수 있다. 도입을 시작한 차세대 전투기 F-35에는 여기서 더 발전한 증강현실 헬멧 디스플레이가 달린다.

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헤드업 디스플레이 기술은 전투기에 이어 1970년대에는 민항기에 도입됐고, 1980년대 후반에는 자동차에 적용되기 시작했다. 자동차 도입 초기에는 단순히 속도만을 앞 유리창에 반사하는 방식이었다. 하지만 자동차와 IT 기술이 결합되면서 헤드업 디스플레이 기술 또한 눈부시게 발전하고 있다.

국산차 최초로 헤드업 디스플레이를 적용한 모델은 2012년 5월에 출시된 기아차 K9 1세대 모델이다. 주행 속도, 도로 주행 시 경고 사항, 턴바이턴(간이형 방향표시) 내비게이션, 후측면 경고, 스마트 크루즈 컨트롤(SCC) 및 차선이탈 경보 등 다양한 정보를 담았으며, 시인성도 뛰어나 호평을 받았다.

헤드업 디스플레이의 종류는 전면 유리에 상이 맺히는 윈드실드(Windshield) 방식과 별도의 작은 창을 사용하는 컴바이너(Combiner) 방식의 두 가지로 나뉜다. 윈드실드 방식은 운전자의 눈높이에 맞춰 상이 맺히는 위치를 자유롭게 조절할 수 있다. 운전자가 원하는 위치에 정보창을 둘 수 있으니 시선 처리가 손쉽고 넓은 면적을 이용해 많은 정보를 표시할 수 있다. 

하지만 이 방식은 제작비용이 높고 부품이 차지하는 공간도 크다. 또한 높은 선명도를 확보하기 위해 보통의 유리와는 다른 별도의 비싼 앞 유리를 사용해야 한다. 자동차의 앞 유리는 보통 두 장의 유리를 겹쳐 만든다. 때문에 영상을 띄웠을 때 화면이 겹쳐 보이는 현상이 생길 수 있다. 이를 없애려면 앞 유리에 특수 제작한 편광 필름을 넣어야 한다. 이러한 복잡한 과정과 비싼 값 때문에 윈드실드 방식은 보통 고급차에 쓰인다.

기아 K9의 윈드실드 방식 HUD는 턴바이턴 내비게이션, 도로 정보, 주행 속도, 설정 속도, 스마트 크루즈 컨트롤, 차로 이탈방지 보조 시스템, 후측방 경보, AV 시스템, 연료부족 경고 등 총 9가지의 정보를 띄운다. 또한 표시창의 높이, 회전각도, 밝기, 속도계 색상, 속도계 숫자 크기, 표시 정보 선택 등의 6가지 사항을 설정할 수 있다. 넓은 화면을 이용해 다양한 정보를 표시하고 세부 설정 변경도 가능해 HUD의 정점에 가까운 성능을 보인다.

컴바이너 방식은 소형 스크린을 사용한다. 윈드실드 방식에 비해 상이 맺히는 위치를 조절할 수 있는 폭이 좁다. 하지만 잔상이 없고 시계 각도가 넓다는 장점이 있다. 가격도 윈드실드 방식보다는 저렴하고 부품이 차지하는 공간도 비교적 적다. 때문에 가격에 민감하고 대시보드 크기를 최소화해 실내 공간을 확보해야 하는 소형차에 주로 사용되고 있다.

소형 SUV 중 가장 앞선 편의장비 구성을 자랑하는 셀토스도 컴바이너 방식의 헤드업 디스플레이를 사용한다. 사용할 때만 스크린을 위로 펼쳐 정보를 띄우고, 시동을 끄거나 해당 기능을 사용하지 않을 때는 스크린을 아래로 숨긴다. 정보 구성은 K9의 헤드업 디스플레이와 거의 같다. 일부 정보만 표시하는 보통의 헤드업 디스플레이에 비해 K9 수준의 많은 정보를 표시하는 점이 돋보인다.

향후 헤드업 디스플레이는 증강현실(AR, Augmented Reality) 기술을 더해 더욱 발전된 형태로 진화할 전망이다. 기아차는 실제 도로 위에 3차원 가상 정보를 접목해 보여주는 기술을 개발하고 있다. 내비게이션 정보는 물론 위험이 예상되는 상황까지도 정확히 표시하는 최첨단 기술의 도래가 가까워지고 있다.

헤드업 디스플레이는 전투기에서 시작되어 자동차에 적용된 대표적인 기술이지만, 지금 같은 기술 발전 속도라면 언젠가는 자동차 기술이 전투기에 적용되는 역전 현상이 일어날지도 모른다. 전투기도 자동차도 인간이 운전하는 한 전방 시야 확보는 언제까지나 매우 중요한 이슈일 것이다.

K-PLAZA 편집팀

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