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M.E.C.A. 시대, 자동차 안전의 개념이 바뀐다

M.E.C.A. 시대가 도래함에 따라 자동차 안전의 개념이 확대되고 있다. 안전을 위한 현대차그룹의 노력 역시 전방위적으로 확대 중이다.

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1886년 내연기관 자동차가 처음 발명된 이래 자동차의 안전 개념 발전과 도입 범위 확대는 대부분 충돌 후 물리적인 피해를 줄이는 방향으로만 진행됐다. 어떻게 하면 교통사고가 일어났을 때 피해를 줄일 수 있을 지에 초점을 두고 관련 기술을 개발하는 수동적인 관점에 머물렀다.


사실 이는 당연한 일이다. ‘이동 수단’에 불과한 자동차에서 안전을 챙겨야 할 일은 교통사고와 같은 물리적인 사고 외에는 없기 때문이다. 안전벨트와 에어백, 차체 강화 등 수동적인 개념의 안전 기술이 수십 년 전 등장하고 발전한 것은 바로 이런 물리적 사고에서 탑승자의 상해를 최소화하기 위해서였다.



자동차가 등장한 이후 꾸준히 발전해 온 안전 기술

처음부터 자동차에 안전이란 개념이 존재했던 것은 아니다. 19세기 말과 20세기 초, 자동차 등장 초기에는 안전에 대한 개념이 없었고, 안전장치도 없었다. 차의 속도가 빠르지 않고, 도로 위에 자동차도 많지 않았기 때문이다. 당연히 자동차와 관련된 사고도 매우 적었다. 하지만 안전장치가 없던 탓에 사고가 나면 탑승자의 피해는 막대했다.


20세기 초가 지나며 상황이 바뀌었다. 도로 위 차가 늘어나고, 차의 속도가 빨라지자 사고가 늘어났다. 당연히 자동차 안전 수단의 필요성이 대두됐다. 기초적인 안전장치가 속속 등장하기 시작한 것은 이런 이유 때문이다.


1911년 등장한 룸미러는 후방시야를 보완했고, 1922년에는 오늘날과 같은 유압식 브레이크 시스템이 개발됐다. 1938년에는 방향지시등이 양산차에 최초 적용됐다. 오늘날 자동차의 필수품 중 하나인 사이드미러는 최초의 자동차가 등장한 후 50여 년이 지난 1940년 쯤 도입되기 시작했다.

안전벨트는 1959년 발명된 이래 수많은 자동차 사고에서 탑승객의 안전을 책임지고 있다

1950년대에 들어오면서 수동적 개념의 안전 기술이 등장했다. 1959년 개발돼 적용이 시작된 3점식 안전벨트가 대표적이다. 안전벨트의 개념은 1930년대 모터스포츠가 발전하면서 생겨났다. 빠른 속도로 주행하다가 급하게 속도를 줄이거나 충돌을 했을 때 운전자가 차에서 튕겨져 나가는 경우가 많았기 때문이다.


자동차용 에어백은 1968년 개발된 후, 1980년대 본격적으로 보급되어 오늘날에 이르렀다. 에어백이 개발된 배경은 안전벨트의 기능 부족을 보완하기 위해서였다. 1950~60년대 안전벨트는 3점식이 아닌 2점식이 주로 쓰였다. 2점식은 사고 시 복부 만을 잡아주기 때문에 탑승객의 얼굴과 가슴이 운전대나 대시보드에 부딪혀 치명상을 입는 경우가 많았다.


사고 시 충격을 흡수, 분산해 탑승객을 보호하는 ‘크럼플 존(Crumple zone)’ 개념이 자동차 차체에 적용되기 시작한 것은 1952년부터다. 이전까진 단순히 차체를 튼튼하게 만들기만 했고, 충격 에너지를 흡수하고 분산한다는 개념이 없었다.


1990년대 이전까지 자동차의 안전장치가 안전벨트, 에어백, 크럼플 존 같은 수동적 개념에 머문 것은 기술의 한계가 컸기 때문이다. 차의 움직임을 능동적으로 제어해 사고를 미연에 방지하는 능동적 안전장치의 필요성과 아이디어는 이미 1900년대초에 나왔지만, 기술 부족으로 실현되지 못했다.

ABS의 등장 덕분에 자동차의 움직임을 보다 능동적이고 확실하게 제어할 수 있게 됐다

능동형 안전장치의 시작이라 할 수 있는 ABS(잠김방지 브레이크 시스템)의 개념 역시 1900년대 초중반에 나왔다. 그러나 오늘날과 같은 전자식 ABS는 1978년 도입되기 시작했다. 바퀴의 회전수를 정밀하게 파악하는 센서와 1초에 수십 번 브레이크를 제어하는 기술이 1970년대에 이르러서야 신뢰할 수 있을 만큼 발전했기 때문이다.


자동차의 움직임을 보다 능동적으로 제어해 사고를 회피하는 ESC(전자식 자세제어장치)는 1995년 세계 최초로 개발됐다. ESC는 각종 센서가 수집한 정보를 바탕으로 정상 주행 여부를 파악해 파워트레인, 브레이크 등을 조작한다. 바퀴속도센서, 조향각센서, 가속페달센서, 압력센서, 선회속도센서, 측방향가속도센서 등이 필요하고, 정밀한 차체 제어 기술이 요구되기 때문에 자동차가 개발된 지 100년이 넘어서야 개발된 것이다.


최근 전자장비의 발전에 따라 자동차에는 운전자의 실수와 외부 요인으로 인한 사고를 감소시키는 ADAS 같은 고도화된 능동형 안전 장비가 들어가고 있다. ADAS 기술의 발전과 보급은 향후 완전 자율주행 시대를 여는 초석이 될 것이다.


M.E.C.A. 개념의 등장과 안전 범위의 확장

자동차의 개념이 M.E.C.A.로 확대되면, 자동차를 둘러싼 수많은 것이 변할 수 있다

앞으로는 자동차 안전의 개념과 범위가 크게 바뀔 것으로 예상된다. 자동차 업계가 M.E.C.A.라는 큰 변화에 직면했기 때문이다. M.E.C.A.란 Mobility(이동성), Electrification(전동화), Connectivity(연결성), Autonomous(자율주행)를 뜻하는 신조어로, 미래 자동차가 갖춰야 할 요소를 압축한 상징적 표현이다.


M.E.C.A 개념의 등장은 ‘이동’이라는 자동차의 사용 목적을 더 넓은 범위까지 확대시킬 것으로 예상된다. 그에 따라 안전 문제 역시 다변화 될 것으로 보인다. 공유형 자동차, 자율주행차 레벨에 따른 안전대책, 커넥티드 카에 대한 해킹 방지, 전자장비의 오류 대책, 심리적인 문제나 보안과 같은 것들이다. 먼 미래의 일이 아니다. 이는 지금 우리 주변에서 발생하고 있는 문제이기도 하다.


카셰어링이나 카헤일링 서비스의 일반화는 자동차와 관련된 또 다른 문제를 야기하고 있다

모빌리티 서비스 분야에서의 문제는 서비스 제공자, 즉 운전기사와 관련된 게 크다. 승객들이 운전기사를 믿지 못하는 등의 심리적인 문제가 발생하고 있는 것이다. 실제 중국 최대 자동차 승차 공유업체 '디디추싱'에선 2018년 5월과 8월, 두 차례에 걸쳐 운전기사가 승객을 살해하는 사건이 일어났다. 이로 인해 2017년 12월 한 달 기준 9,890만 명이었던 디디추싱의 이용자수는 2018년 12월 9,050만 명으로 약 800만 명이나 줄었다.


자동차의 전동화로 인한 문제는 주로 전기차의 배터리와 관련되어 있다. 충돌 시 배터리 폭발, 발화 등의 문제가 발생할 수 있어서다. 2018년 3월 미국에선 교통사고로 인해 전기차의 배터리가 폭발해 운전자가 사망하는 사고가 일어나기도 했다. 급속 충전 시 발생하는 폭발이나 화재도 간과할 수 없다. 유독 가스 유출 등 2차 피해가 발생할 수도 있다.

자동차에 전자장비가 늘어감에 따라 해킹의 위험성도 점차 늘어나고 있다


자동차가 스마트폰 또는 인터넷과 연결되면서 전에 없던 문제도 등장했다. 대부분 해킹처럼 보안과 관련된 것들이다. 스마트키 해킹으로 인한 자동차 절도, 인포테인먼트 시스템 해킹으로 인한 개인정보 유출 등 유형도 다양하다. 2016년에는 우버 서비스의 시스템이 해킹돼 5,700만 명이 넘는 사용자의 개인정보가 유출되기도 했다. 자동차에 탑재되는 소프트웨어가 복잡해지는 만큼 오류로 인한 사고도 발생할 수 있다.


대부분의 전문가는 2030년을 전후로 완전한 자율주행차가 등장할 것으로 예상한다. 그러나 전 세계 곳곳에서 자율주행 시험차들이 사고를 일으키는 탓에 많은 사람이 자율주행차를 신뢰하지 못하고 있는 게 현실이다. 이 같은 사실은 2019년 1월 미국자동차협회(AAA, American Automobile Association)가 실시한 '자율주행 기술에 대한 불신'과 관련된 설문조사에서도 잘 드러난다. 이 조사에서 무려 71%의 응답자가 자율주행 기술을 신뢰하지 않는다고 답한 바 있다.


완전 자율주행 시대의 안전 개념

완전 자율주행 시대가 다가오면 지금과는 완전히 다른 자동차 세상이 펼쳐질 것이다

2030년 이후 레벨 5의 완전 자율주행차가 등장하면 더 이상 사람이 운전에 개입하지 않는다. 따라서 지금과는 완전히 다른 새로운 안전 개념이 등장할 수밖에 없다. 운전자의 실수로 인한 사고 대신 자율주행 시스템의 오류로 인한 사고 발생 등 지난 100년의 자동차 역사에선 일어나지 않았던 일들이 벌어질 수 있다.


2018년 도로교통공단이 작성한 '자율주행차의 도로주행을 위한 운행체계 및 교통인프라 연구개발 기획연구' 보고서에서는, 레벨 3(위험 발생 시 운전자 개입) 이상의 자율주행 시대가 되면 지금과는 다른 운전면허제도가 필요하다는 내용이 있다. 자율주행 중 시스템 오류로 인한 돌발 상황 발생 시 운전자가 올바르게 대처하는 방법을 교육하고 이를 통과해야만 운전면허증을 발급해야 할 것으로 예상된다.


레벨 4(특정 상황에서 자율주행 가능) 이상의 자율주행차부터는 기계나 시스템에 운전면허증을 발급할 것으로 예상된다. 다시 말해 자율주행차를 만드는 제조사에 운전능력 검증을 요구하고 AI나 자율주행 시스템에 주행 허가를 내린다는 이야기다.

자율주행차로 인한 사고 가능성을 없애기 위해 여러 나라와 회사가 연구에 매진하고 있다

사람이 운전할 때보다 사고를 줄이는 게 자율주행 시스템의 목적이다. 그러나 100% 완벽한 시스템이란 것은 없다. 시스템 결함이나 장애 및 오작동을 비롯해 통신 보안, 사이버 공격 등으로 인해 사고가 발생할 수 있다. 더 큰 문제는 이에 대한 책임 관계가 복잡해 질 수 있다는 것이다. 이 때문에 미래에는 블랙박스, 각종 센서를 바탕으로 한 사고 정보 기록 장치 장착이 의무화될 것이며, 정보를 바탕으로 사고를 분석하는 평가 시스템이 구축될 것으로 예상된다.


쉽게 예측할 수 없는 미래의 다양한 사고 상황을 예상하고 이에 대비하기 위한 기술적, 제도적 구축도 논의되고 있다. 기계적 결함에 의한 사고를 예방하기 위해 상황 판단 및 통제를 가능하게 하는 인공지능 알고리즘의 개발이 대표적이다. 또한, 운전 주도권이 사람에서 기계로 이전됨에 따라 사고 발생의 주체를 정확히 따질 수 있는 법과 제도 마련도 필요하다.


단순히 상상만으로는 미래를 대비할 수 없기에 실질적인 실험도 수반되어야 한다. 실제로 많은 나라가 가상의 도로 환경을 구축해 여러 연구를 진행 중이다. 미국의 경우, 지난 2015년 세계 최초로 미국 미시간대학교 내 도시형 자율주행 시험 및 도로 주행 능력 평가 시설인 M-시티를 구축해 자율주행과 관련된 기술을 연구, 평가 중이다. 국내에서는 판교제로시티와 화성 K-시티에 자율주행차를 시험하기 위한 환경을 구축했다.


자동차 브랜드들의 M.E.C.A. 관련 안전 전략

볼보는 '비전 2020'라는 안전 전략을 수립한 뒤, 이를 실행하기 위해 전세계에서 데이터를 수집 중이다

미래를 위한 자동차 업체들의 대응 속도도 빨라지고 있다. 볼보, 다임러그룹, 포드, 도요타 등의 제조사가 미래 안전에 대한 비전을 제시했다. 앞서 언급한 것처럼 M.E.C.A. 시대의 도래와 함께 새로운 위험 요소가 등장하고 있고, 이에 따라 안전 영역을 확장하고 다변화할 필요가 있어서다.


전세계 주요 자동차 브랜드들은 다양한 방법으로 M.E.C.A. 시대를 준비 중이다

브랜드 별로 전략에 조금씩 차이가 있지만, 전체적인 방향은 비슷하다. 모빌리티 서비스 분야는 자동차의 품질을 강화해 안전 사고를 미연에 방지하려는 움직임을 보이고 있으며, 보안 분야는 블록체인 기술을 활용해 해킹 사고를 방지하기 위해 노력하고 있다. 2018년 5월 BMW, GM, 포드, 르노 등의 완성차 업체와 덴소, 보쉬 같은 부품 업체가 공동설립한 MOBI(Mobility Open Blockchain Initiative)가 대표적인 예다. 카헤일링 서비스의 경우, 운전자의 안전교육 강화 및 주행 경로 모니터링을 통해 승객의 안전을 확보하는 쪽으로 방향을 잡았다.


전동화 분야는 설계 단계에서부터 충돌 대응 구조를 강화해 화재 같은 위험요소를 최소화하기 위해 노력하고 있다. 설령 화재가 발생한다 하더라도 소방청 등과의 협업으로 신속한 소방 활동을 지원해 사고 피해를 줄이는 방안이 논의 중이다. 르노의 경우 프랑스 소방청과 협업하고 있다. 1차적으로 소방청의 연구 결과를 토대로 화재 진화가 쉽도록 전기차를 설계하고, 화재 시에는 빠른 대응이 가능한 시스템을 구축했다.

M.E.C.A. 시대에서는 자동차와 자동차, 자동차와 보행자 간의 정보 교환이 매우 중요하다

커넥티드 카 분야는 자동차의 상태를 실시간 진단(Smart Maintenance)하는 기술의 등장이 예고되고 있다. 무선 업데이트(OTA, Over the Air)를 시작으로 자동차간, 그리고 중앙시스템과 실시간 데이터를 주고받아 사고 상황 자체를 만들지 않는 것을 궁극적인 목표로 삼는다. 미래 기술 같지만, OTA는 이미 우리 삶에 적용된 상태다. 테슬라는 인포테인먼트 시스템의 해킹 가능성을 인지한 후, OTA로 13일만에 해당 차종의 문제를 90% 이상 해결한 바 있다. 기존 방식이었다면 대규모 리콜을 통해 몇 달 이상의 기간이 소요됐을 일이다.


미래에 이런 기술이 보다 완벽하게 구축된다면, 운전자의 점검 부주의나 예기치 못한 자동차의 고장 또는 오류로 인한 사고를 거의 없앨 수 있다. 만약 사고가 발생한다 하더라도 사고 상황을 실시간으로 알려 신속한 응급 구조가 가능하다.


자율주행차 분야에선 여러 브랜드가 협력해 안전기준을 세우고, 관련 기술 개발에 협력하는 움직임을 보이고 있다. 지난 4월 도요타, GM, 포드가 SAE(미국자동차공학회, Society of Autonomous Engineers)와 함께 자율주행 안전기준 확립을 위한 컨소시엄을 설립한 게 좋은 예다. 세 제조사는 컨소시엄을 통해 자율주행차의 안전 실험 가이드라인과 데이터 수집 및 공유 방안을 표준화 했다.


또한, 탑승자들의 심리적 안전을 위한 새로운 인터페이스 기술이나 자동차와 보행자 간의 다양한 커뮤니케이션 기술 등이 등장하고 있다. 운전자가 집중력 저하 없이 안전하게 운전을 할 수 있는 운전자 모니터링 기술의 도입 또한 중요하다. 현재의 레벨 2 기술이 완전 자율주행으로 진화하는 과정에 따른 단계별 안전 시나리오도 필요한 상황이다.


안전 영역 확장에 대응하기 위한 현대차그룹의 노력

현대차그룹의 목표는 안전을 위해 운전자들이 미처 깨닫지 못하는 아주 세심한 부분까지 책임지는 것이다

앞서 살펴 본 것처럼, 모빌리티 서비스의 대중화 및 전기차의 등장에 따라 M.E.C.A. 시대가 점점 더 구체화되고 있다. 현대차그룹 역시 다가올 미래 시장에서의 리더십을 확보하기 위해 보다 선제적이고, 확대된 형태의 안전 전략을 준비 중이다. 이는 현재 자동차가 책임져야 하는 안전의 영역을 전방위적으로 확대하는 방향으로 구체화 될 것이다.


기존의 안전 기술들은 주행 중 사고 상황을 발생 시점에 한정 짓고 대응하는데 집중돼 있었다. 반면, 미래에는 정차 및 승하차 중의 상황, 승객 및 외부 상황 등을 모두 잠재 위험으로 고려한다. 그리고 이를 전방위적으로 대응해 탑승자와 보행자를 보호하는 게 현대차그룹의 목표다. 이러한 전략은 남들이 생각하지 못하는 아주 세심한 부분까지 책임지는 형태로 곧 나타날 예정이다.


자동차 실내에 영유아 방치 또는 하차 사고 등을 줄이기 위한 후석 승객 알림(ROA, Rear Occupant Alert)과 같은 장비도 확대된 자동차 안전 개념에 따라 새롭게 선보인 기술이다. 아울러 자동차 외부에서 발생하는 먼지, 오염물질 등 유해 환경이 감지될 경우 자동으로 윈도우를 올리고 실내 공기를 정화시키는 형태의 기술이 곧 도입될 것이다. 이외에도 현대차그룹은 자동차의 잠재적인 고장에 신속하게 대응하는 체계를 수립하고, 자동차 소프트웨어 보안에도 고도화된 기술을 적용하기 위해 노력 중이다.


이어질 2부에서는 M.E.C.A. 시대를 대비하는 현대차그룹의 안전을 위한 노력과 전략에 대하여 자세히 살펴볼 예정이다.


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