[기아자동차] 첨단 VR 설계 품질 검증 프로세스로 탄생한 K5, 개발 과정은?

#VR (Virtual Reality)로 잘 알려진 #가상현실 은, 머리에 #HMD (Head Mounted Display)를 쓰고 컴퓨터로 만든 가상 세계로 들어가 현실 같은 체험을 할 수 있는 첨단 기술이다. 과거에는 기술의 한계로 게임이나 레저 등 제한된 분야에서만 활용됐지만, 지금은 의료계와 군, 그리고 산업계 전반에 걸쳐 다양하게 활용되고 있다.​물론 자동차 업계도 VR을 사용 중이다. 가상 환경에서 자동차의 디자인을 다듬고 설계를 검증하기 위해 사용한다. 지금 막 시작된 이야기가 아니다. 이미 우리 곁에는 VR 기술을 활용해 만든 차가 있다. 최근 3세대로 거듭난 #기아차 #K5 다.​#3세대K5 는 첨단 VR 설계 품질 검증 프로세스를 활용해 제작됐다. #VR설계품질검증 은 가상 환경 속 디지털 자동차를 통해 전반적인 설계 품질을 평가하는 것을 의미한다. HMD를 쓰고 컨트롤러를 조작하면 가상 환경 속에서 차의 단면을 절개해 부품의 위치, 조립 상태를 실시간으로 확인할 수 있다. 현실에서는 실제 차를 힘들게 절개해야만 했던 일이 훨씬 빠르고 수월해진 것이다. VR 설계 품질 검증 프로세스를 활용하면 차체 각 부품의 조립 상태와 구조, 운전석의 공간감 및 시야 확인, 각 부분의 조작 편의성 등을 파악할 수 있다.​​ VR 설계 품질 검증으로 K5를 만든 현대차그룹 디지털 차량검증팀의 박순택 책임연구원(이하 책임), 강경훈 연구원, 안성후 책임, 유건호 연구원(좌부터 우) VR 설계 품질 검증 프로세스의 큰 장점은 문제점을 쉽고 빠르게 파악하고 해결할 수 있어 자동차의 완성도를 높일 수 있다는 점이다. 이런 혁신적인 방식으로 3세대 K5의 설계 품질을 검증한 #현대자동차그룹 디지털 차량검증팀을 만나 VR 설계 품질 검증 프로세스에 대한 이야기를 나눠봤다.​​Q. 현대차그룹이 자동차 개발에 VR 설계 품질 검증 프로세스라는 첨단 기법을 도입한 시기는 언제인가요?​박순택 책임 | 설계 품질 검증에 #VR기술 의 도입을 검토한 것은 2015년 말부터입니다. 디지털 모델링 차량을 큰 화면에 띄워놓고 진행하는 방식의 기존 검증에 한계가 보였기 때문입니다. 3D로 구현된 입체적인 디지털 모델링을 평면으로 봐야 했던 탓에 꼼꼼한 검토가 힘들었죠.​그러나 곧바로 VR 설계 품질 검증 프로세스를 도입할 수는 없었습니다. VR의 필수 장비인 HMD가 2015년 이전만 해도 굉장히 고가였기 때문이죠. 하지만 2015년을 기점으로 HMD의 가격이 저렴해졌습니다. 동시에 HMD의 해상도가 높아지고 이질감이 줄어드는 등 기술도 발달하면서 본격적으로 설계 품질 검증에 VR을 도입할 수 있었습니다. 기아차 3세대 K5는 VR을 활용해 설계를 검증한 모델 중 하나입니다.​​ 디지털 모델링을 화면으로 보는 방식에는 한계가 많았다 Q. 말씀 중에 언급하신 기존 디지털 모델링을 활용한 설계 검증에서의 한계는 무엇일까요?​강경훈 연구원 | 사람은 눈이 2개인 덕분에 사물을 입체적으로 볼 수 있습니다. 그러나 디지털 차량을 화면에 띄워 놓으면 입체적으로 볼 수 있는 장점이 없어집니다. 공간감, 원근감, 입체감 등이 사라지기 때문이죠. 이전까지는 이런 문제를 감수하고 설계 검증을 진행했습니다. 그러나 검증과정에서 왜곡이 많았고, 시험차를 제작한 후의 결과 비교에서도 모니터를 활용한 평면 검증의 한계점이 드러났습니다.​VR을 활용한 뒤부터는 이 모든 문제가 사라졌습니다. 사물을 평면이 아닌 입체적으로 볼 수 있는 덕분에 실제 차를 보는 것처럼 검토가 가능해졌죠. 기존 검증 방법에서 존재했던 문제를 상당 부분 해결할 수 있었습니다.​​Q. 기존 검증 방식이 갖지 못했던, VR 설계 품질 검증 프로세스의 장점을 구체적으로 알 수 있을까요?​유건호 연구원 | 기존 검증 방식의 가장 큰 한계 중 하나는 문제가 너무 늦게 발견된다는 점입니다. 디지털 모델링으로 설계 품질을 확인해 문제가 없다고 판단했지만, 실제 차를 만드는 과정에서 문제가 드러나는 경우죠. 이미 양산화 작업이 상당 부분 진행된 단계이기 때문에 큰 틀에서의 설계 수정이 불가능합니다. 가능하다고 해도 엄청난 시간과 비용이 소모되죠.​반면, #VR설계품질검증프로세스 를 사용하면, 차의 디자인이 확정되거나 양산 작업이 시작되기 전에 품질을 검증하고 수정할 수 있습니다. 단순히 검증 시점을 앞당기는 게 아니라 차의 개발 초기 단계에서부터 보다 꼼꼼하고 확실한 설계 품질 검증이 가능하다는 얘기입니다. 덕분에 개발 중반기나 막바지에 이르러서 설계를 전면 수정하는 등의 변수를 줄일 수 있습니다.​​ VR 설계 품질 검증 프로세스를 활용하면, 차체 각 부분의 절개된 곳을 눈앞에서 확인하는 듯한 생생함을 느낄 수 있다 박순택 책임 | 검증 시점을 앞당기는 것 외에도 물리적인 한계를 극복할 수 있다는 것이 매우 큰 장점입니다. 물론, 설계 품질 검증에서도 디지털 모델링 차량을 절개해 각 부분을 확인할 수 있었습니다. 그러나 화면 너머로 차를 확인해야 했기에 이질감이 있었고 정확한 확인이 어려웠죠. VR을 활용하면, 컨트롤러를 조작해 원하는 부분을 얼마든지 절개할 수 있습니다. 단순히 절개에서 끝나는 것이 아니라 그 상태에서 차의 각 부분이 어떻게 움직이는지 확인할 수 있죠. 이런 방식으로 차 전체의 설계가 완벽한지 검증할 수 있습니다.​​ 마치 실제 차의 운전석에 앉은 것처럼 스위치의 위치, 시야 등을 꼼꼼히 확인할 수 있다 Q. 이번 3세대 K5 개발을 포함한 VR 설계 품질 검증 과정에서는 구체적으로 어떤 부분을 확인하나요?​안성후 책임 | 디지털차량검증팀에서는 기본적으로 각 설계팀에서 보내온 캐드 도면과 3D 모델링 데이터를 바탕으로 1대의 디지털 모델링을 완성합니다. 이 과정에서 1차적으로 도면상 문제가 없는지 찾습니다. 그 후에는 VR로 각 부품이 제대로 조립됐는지 확인합니다. 동시에 구조 검토 작업도 병행하죠. 이렇게 구성된 디지털 모델링 데이터는 각 설계팀도 직접 확인할 수 있습니다. 자동차가 가상 현실에서 조립된 후 각 부분에 문제가 없는지 제작자 입장에서 꼼꼼하게 확인할 수 있기 때문이죠. 그렇게 해서 각 팀으로부터 피드백을 받습니다.​그다음 전반적인 상품성 평가를 진행합니다. 각 부품이 모여 완성된 가상의 자동차에 내외장 컬러와 재질을 더해 최대한 실제 차와 같은 모습으로 구현한 후 상품성을 평가하는 것이죠. 이 상품성 평가를 통해 각 부품의 매칭과, 시각적으로 어색한 부분은 없는지, 실내 스위치의 위치와 사용성은 적절한지, 운전자 시야에 사각지대는 없는지 등을 확인합니다.​​ K5의 완성도 높은 패스트백 디자인이 나올 수 있었던 데에는 VR 설계 품질 검증 프로세스의 도움이 컸다 Q. 3세대 K5를 개발하던 중 VR 설계 품질 검증 프로세스의 도움이나 효과를 본 사례가 있었을까요?​강경훈 연구원 | 3세대 K5는 뒷유리가 트렁크 리드를 크게 덮고 있는 #패스트백 스타일의 디자인을 지니고 있습니다. 기존 차종과는 다르게 리어 글라스와 트렁크 리드에 새로운 구조가 적용되었습니다. 디지털 모델링을 평면의 화면에 띄워놓은 방식의 기존 품질 검증이었다면 다양한 각도에서, 그리고 실제 눈높이에서 해당 부분을 살필 수 없었을 것입니다. 경사진 두 부품 간의 연결감을 실제 차와 동일한 조건에서 반드시 확인할 필요가 있었는데 VR에서는 이 모든 게 가능했기에 문제를 사전에 발견해 디자인팀과 설계팀 모두가 원하는 방향으로 문제를 해결할 수 있었습니다.​​ 실내에 두루 쓰인 금속과 블랙 하이그로시 소재의 빛 반사 문제를 해결하는 데에도 VR 설계 품질 검증 프로세스가 큰 역할을 했다 ​박순택 책임 | 3세대 K5의 실내에는 계기판과 AVN 주변에 금속이나 블랙 하이그로시 같은 화려한 소재가 많이 적용됐습니다. 이런 소재들은 실내를 고급스럽게 한다는 장점이 있습니다. 하지만 반대로 햇빛에 노출됐을 때 문제를 일으킬 수도 있습니다. 그래서 빛의 반사량이나 반사각도 등을 확인하는 검증 과정이 반드시 필요합니다. 기존에는 이런 작업을 목업 모델이나 실제 차를 만든 뒤 야외에서 확인해야만 했습니다. 정확도는 높았지만 모델이나 실제 차를 만드는 데 많은 시간이 소요되고, 문제 발견 후 즉각적인 수정이 어렵다는 단점이 있었습니다.​그러나 VR에서는 이런 번거로움과 시간·공간 제약에 따른 문제가 모두 해결됩니다. 햇빛에 노출된 가상 환경 속에 디지털 차량을 놓으면 되니까요. 평가자는 가상의 실내에 탑승해 금속과 블랙 하이그로시 소재의 빛 반사가 운전자의 시야에 어떤 영향을 주는지 확인할 수 있습니다. 현실에서는 불가능한 태양의 위치와 빛의 세기도 마음대로 바꿀 수 있기 때문에 보다 정확한 설계 검증이 가능하죠. 3세대 K5의 실내는 이런 검증 과정을 통해 만들어졌습니다.​​ 사이드 미러의 위치 변경에 따른 시야 확인 과정에도 VR이 활용됐다 유건호 연구원 | 또 있습니다. 2세대 K5는 사이드 미러가 A필러 하단부에 적용됐었지만, 3세대는 도어 쪽으로 위치가 바뀌었습니다. 이런 디자인과 구조적인 변화 때문에 사이드 미러의 시야를 검증하는 작업이 필요했습니다. 이 또한 VR이 없었다면 실차를 만들어 확인해야만 했죠. 그러나 VR 덕분에 차체 개발 초기 단계부터 사이드 미러의 위치와 시인성을 판단할 수 있었고, 빠른 피드백과 수정을 할 수 있었죠. 고속도로, 경사로, 터널 등 가상의 주행 환경을 달린 덕분에 보다 정확한 설계 품질이 가능했습니다.​​Q. 다른 자동차 제조사들도 VR을 사용하고 있을까요?​박순택 책임 | 자동차를 개발할 때 VR을 활용하는 제조사들이 많아지고 있습니다. 그러나 #현대차그룹 처럼 설계 품질을 검증할 때 VR을 활용하는 곳은 많지 않습니다. 경쟁사들은 기본적으로 레이아웃을 확정하는 디자인 개발 초기 단계에서 VR을 주로 사용하고 있죠. 물론 제조사들마다 보안을 유지하고 있는 탓에 VR을 얼마나 활용하는지는 정확히 알 수 없습니다.​​ VR 설계 품질 검증 기술이 발전하면 향후에는 조립 효율성을 검증하는 데에도 활용될 수 있다 Q. 향후 VR 설계 품질 검증이 현실 세계의 검증을 대체할 수 있을까요? 예상하시는 미래 모습은 어떠한가요?​강경훈 연구원 | 지금까지 말씀드린 설계 품질 검증은 시간이 지남에 따라 VR로 완벽히 대체할 수 있을 것 같습니다. 그 목적을 위해 지금도 기술을 개발하고 문제를 개선하고 있죠. 시간이 좀 더 흐르면, 생산·조립 라인 설계에도 VR을 도입하여 조립 효율성을 검증할 수 있을 것으로 예상합니다. 그렇게 되면 보다 인체공학적이고 효율적인 조립 라인과 작업 환경을 구축할 수 있게 되겠죠.​​ VR 설계 품질 검증 덕분에 이전보다 완성도 높은 K5가 탄생할 수 있었다 Q. VR 설계 품질 검증을 이용하면 제조사 입장에서 시간과 비용을 절약할 수 있을 것 같습니다. 그렇다면 실제 소비자들이 얻는 이익은 무엇일까요?​안성후 책임 | 향후 자동차 개발 과정 전반에 VR이 쓰인다면 초기 콘셉트가 소비자에게 온전히 전달될 수 있을 거라고 생각합니다. 현재는 VR 설계 품질 검증이 차의 완성 단계에 이르러 쓰이고 있습니다. 때문에 초기 개발 과정에서 원했던 콘셉트나 디자인이 100% 유지되지 못하는 경우가 생깁니다. VR 설계 품질 검증이 개발 초기 단계부터 사용된다면 이야기가 달라집니다. 문제점을 사전에 제거해 콘셉트가 중간에 사라지거나 희석되지 않고 완성도 높은 차가 나올 수 있을 것입니다.​이번 3세대 K5 역시 마찬가지입니다. 설계 품질 검증이라는 일부 과정에만 VR 기술이 쓰였지만, 그 덕에 우리가 원하는 목적에 매우 근접한 차를 만들 수 있었죠. 앞으로 VR 기술이 더욱 발전해 차량 개발 과정 전반에 활용된다면 더 완성도 높은 차량을 만들 수 있을 거라고 생각합니다. ​​​​ ​

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