경기도 화성에 위치한 현대차·기아 남양기술연구소. 현대차·기아의 핵심 연구개발 거점인 이곳에 들어서자 가장 먼저 눈에 띈 것은 조립 라인이나 시험 차량보다 각종 디지털 장비와 연구시설이다.
거대한 곡면 스크린 앞에서는 실제 차량과 같은 운전석에서 주행 시험이 진행되고 있었고, 다른 공간에서는 로봇이 차체를 정밀하게 측정하고 있었다. 한쪽에서는 3D 프린터가 금속 부품을 층층이 쌓아 올리고 있었으며, 완성차 대신 수백 개의 제어기와 배선만 연결된 '와이어카(Wire-car)'에서는 차량 전자 시스템 검증이 한창이다.
최근 자동차 산업은 SDV(Software Defined Vehicle) 시대로 빠르게 전환되고 있다. 자동차는 출고 이후에도 소프트웨어 업데이트를 통해 기능이 지속적으로 개선되고 있으며, 전동화와 자율주행 기술이 발전하면서 차량 내부 전기·전자 시스템도 한층 복잡해지고 있다.
이러한 변화에 대응하기 위해 현대차·기아는 실제 차량 제작 이전 단계에서 디지털 기술을 활용해 성능과 품질을 검증하는 연구개발 체계를 확대하고 있다.
실제보다 더 실제 같은 가상 주행
첫 번째로 둘러볼 곳은 드라이빙 시뮬레이터 스튜디오다. 드라이빙 시뮬레이터 운전석에서는 270도 곡면 스크린에 도로가 펼쳐치며, 차량이 출발하자 콕핏 전체가 움직이기 시작했다. 가속과 감속, 코너링에 따라 몸이 흔들리고 노면의 미세한 진동까지 전달됐다.
이 장비는 실제 시험차 제작 이전에 차량의 주행 성능을 검증하는 데 활용된다.
현대차·기아는 남양기술연구소 주행시험장을 1㎜ 단위로 정밀 스캔해 노면의 경사와 요철 등을 디지털 데이터로 구현했다. 또한 차량 주변의 데이터만 실시간으로 불러오는 '지형 서버(Terrain Server)' 기술을 적용해 방대한 데이터를 효율적으로 처리하도록 했다.
이를 통해 일반 승용차뿐 아니라 고성능 차량 개발이나 다양한 노면 조건에 대한 평가도 실제 차량 제작 이전 단계에서 수행할 수 있다.
눈에 보이지 않는 품질도 데이터로 관리한다
다음으로 디지털 측정센터(DMC)는 차량 치수와 조립 품질을 측정하는 공간이다.
대형 3차원 측정장비(CMM)는 차체 곳곳의 좌표를 정밀하게 측정하고, 로봇 팔에 장착된 광학식 3D 스캐너는 차량 형상을 자동으로 분석한다.
도어나 테일게이트처럼 반복적으로 움직이는 부품은 초고속 카메라와 센서를 활용해 순간적인 변형까지 측정했다. 사람의 눈으로 확인하기 어려운 움직임도 데이터로 기록해 품질 개선에 활용한다.
이곳에서 축적된 데이터는 조립 공정의 문제 원인을 추적하거나 품질 개선에 활용된다. 현대차·기아는 향후 이러한 데이터를 기반으로 AI 활용 체계도 확대해 나갈 계획이다.
설계 데이터만으로 부품을 만든다
적층 제조 솔루션 센터(AMSC)에서는 다양한 3D 프린팅 기술을 활용해 부품을 제작하고 있다. 금형을 제작하는 기존 방식과 달리 설계 데이터를 기반으로 필요한 형상을 바로 출력하는 방식이다.
현장에서는 플라스틱 소재뿐 아니라 금속을 적층하는 장비도 운영되고 있다. 이곳에서는 로봇 암이 용접 아크를 이용해 금속을 한 층씩 쌓아 올리는 모습도 확인할 수 있다.
전시 공간에는 현대차 포니 복원 부품과 적층 제조 기술을 활용한 다양한 시제품도 전시돼 있다. 현대차·기아는 이러한 기술을 활용해 헤리티지 차량 복원과 일부 모터스포츠 부품 제작, 단종 차량의 A/S 부품 공급 등에 적용하고 있다.
제작된 부품은 치수와 강도 등 별도의 품질 검증을 거친 뒤 실제 활용 여부가 결정된다.
차체 없이 차량 시스템을 먼저 검증한다
마지막으로 NOVA Lab은 차세대 차량 전자 시스템을 검증하는 연구 공간이다. 이곳에는 완성차 대신 실제 차량과 동일한 제어기와 배선으로 구성된 와이어카가 설치돼 있다.
검증이 시작되자 공조장치와 램프, 시트 등 차량 기능이 자동으로 작동했고, 시스템은 통신 상태와 기능 이상 여부를 실시간으로 확인한다.
또한 전압을 의도적으로 변화시키거나 다양한 주행 조건을 구현해 차량 전자 시스템이 정상적으로 작동하는지도 시험하는 곳이다.
ADAS(첨단운전자보조시스템) 기능 검증도 이곳에서 이뤄진다. 스마트 크루즈 컨트롤과 차로 유지 보조 등 다양한 기능을 실제 차량 제작 이전 단계에서 검증할 수 있도록 별도의 시뮬레이션 환경을 구축했다.
현대차·기아에 따르면 신차 개발 과정에서 와이어카 검증 단계에서만 평균 150~200건의 문제점을 사전에 찾아 개선하고 있다.
디지털 기술이 바꾸는 자동차 개발 방식
남양기술연구소의 연구시설 4곳은 각각 담당하는 역할은 달랐지만 공통점이 있다. 실제 차량 제작 이전 단계에서 가상 환경과 데이터 기반 검증을 최대한 수행해 개발 효율과 품질을 높인다는 점이다.
드라이빙 시뮬레이터는 주행 성능을 가상 환경에서 검증하고, 디지털 측정센터는 치수 품질을 데이터로 관리한다. 적층 제조 솔루션 센터는 설계 데이터를 활용해 다양한 부품을 제작하며, NOVA Lab은 차량 전자 시스템을 실차 이전 단계에서 검증한다.
자동차 개발 과정에서 디지털 기술이 차지하는 비중은 점차 커지고 있다. 남양기술연구소에서 확인한 연구개발 현장은 자동차를 만든 뒤 시험하는 방식에서 벗어나, 실제 제작 이전 단계에서 성능과 품질을 최대한 검증하는 방향으로 개발 방식이 변화하고 있음을 보여주고 있다.
