자율주행이 이끄는 풀 액티브 서스펜션

클리어모션, 젠쇼크에서 프로액티브 라이드로

2019년 03월호 지면기사  /  글│한상민 기자 _ han@autoelectronics.co.kr


FULL ACTIVE SUSPENSION WITH AUTONOMOUS DRIVING

자율주행이 이끄는 풀 액티브 서스펜션
클리어모션, 젠쇼크에서 프로액티브 라이드로

젠쇼크 회생 에너지 서스펜션으로 익히 알려진 클리어모션이 노면 위 모든 형태의 차량, 타이어에서부터 승객까지의 아날로그식 관계를 소프트웨어와 하드웨어를 이용한 디지털 방식의 신개념 서스펜션 시스템으로 바꾸려 하고 있다. ‘프로액티브 라이드’ 라 불리는 이 시스템은 보스의 ‘프로젝트 사운드’가 이루지 못한 꿈을 자율주행을 배경으로 완성하려 한다.
 
글│한상민 기자 _ han@autoelectronics.co.kr


동차 기술에 관심이 좀 있는 사람이라면 한 번쯤은 보스(Bose)의 ‘프로젝트 사운드(Project Sound)’ 액티브 서스펜션 시스템 영상을 봤거나 글을 읽었을 것이다. 1980년대에 개발이 시작돼 2004년, 2017년, 거의 매해 이슈가 되며 높은 관심을 받은 기술이다. 차가 제동을 하든, 선회를 하든, 요철을 통과하든 언제나 차체가 평행을 유지한다. 심지어 도로에 두꺼운 철봉을 깔아놓으면 차가 점프해 통과할 수 있다. 매번 뉴스서 상용화가 임박했다던 이 매직 카펫 라이드 기술이 마침내 자율주행과 함께 클리어모션(ClearMotion)을 통해 상용화될 전망이다.

자율주행차는 미래의 수많은 교통수단의 한 가지 옵션이자 승객과 차량의 질적 혁신이 요구되는 차량이다. 예를 들어 탑승객을 위한 편안한 승차감, 안정감, 멀미 차원에서는 서스펜션, 시트 시스템의 혁신이 요구된다. 자율주행차는 편안한 휴식공간, 업무공간, 잠을 잘 수 있는 생활공간이 될 수 있기 때문에 단순한 교통수단을 넘어 매우 높은 승차감이 요구된다. 도로 상태에 따른 충격, 커브 주행에 따른 쏠림현상 등은 물론 인테리어 측면에서의 다양한 인터페이스의 등장과 시청, 시트의 재구성, 재배치, 조정에 따라 멀미와 같은 다양한 문제에 대한 대책이 요구된다.

이와 관련, 젠쇼크(GenShock) 회생 에너지 서스펜션으로 익히 알려진 클리어모션이 노면 위 모든 형태의 차량, 타이어에서부터 승객까지의 아날로그식 관계에 대해 소프트웨어와 하드웨어를 이용한 디지털 방식의 ‘프로액티브 라이드(Proactive Ride)’라 불리는 신개념 서스펜션 시스템을 개발, 상용화를 앞두고 있다. 클리어모션 기술의 즉각적인 적용은 사람이 직접 모는 자동차에서 보다 편안한 승차감을 얻을 수 있게 하지만, 운전자가 탑승자가 되는 급성장하고 있는 라이드 셰어링, 자율주행 셔틀 등 자율주행차 산업에서 그 가치를 더욱 높일 수 있다. 이같은 서비스 론칭의 첫 물결이 올해와 내년까지 이어진다.



액티밸브

클리어모션의 프로액티브 라이드는 쉽게 말해 매우 짧은 순간에 도로 상태를 예측할 수 있고 이에 대응해 부드러운 주행을 가능하게 하는 것이다.

시스템의 핵심은 차량의 모든 코너에 장착돼 지속적으로 모니터링, 프로세싱해 도로상태에 응답하는 소프트웨어 중심의 전자 유압식 기기인 ‘액티밸브(Activalve)’다. 각각의 액티밸브는 수 1,000분의 1초대에서 동작하는 3개의 고도로 첨단화된 컴포넌트로 구성된다. 디지털 컨트롤러가 잠재적인 방해요소를 감지하면 액티밸브의 모터가 정밀하게 댐퍼에 압력을 가해 대응한다.

4개의 전자유압식 ‘액티밸브’로 구성된 디지털 섀시는 각각의 휠에서 쇼크 옵저버에 장착되고 도로 분석과 후일의 정보 검색을 위해 클라우드에 연결돼 도로 데이터를 수집하고 저장한다. 여기에 클리어모션의 첨단 운용 시스템은 전방 노면에 대한 밀리미터 수준의 정밀한 HD 맵과 최상의 승차감을 위해 지속적으로 서스펜션 파라미터들을 조정하는 첨단 제어 알고리즘을 사용한다.

운전자 동작으로부터의 실시간 입력 신호도 사용한다. 또 머신러닝 알고리즘의 추가적인 레이어는 도로의 프로파일을 지속적으로 학습해 시간이 지남에 따라 승차감을 더욱 향상시킨다.

특히 액티밸브는 모든 스탠더드 쇼크 옵저버의 측면에 장착될 수 있도록 디자인됐다. 컴포넌트들은 양산 차량 플랫폼의 트윈 튜브, 트라이 튜브에 부합한다. 시스템이 스마트 액추에이터로 가능하려면 바디와 섀시에 매우 미미한 수정만이 요구된다.

결과적으로 차가 코너에 더 빠르게 진입할 수 있고 가속을 신속하게 할 수 있어 운전의 즐거움을 향상시킬 수 있을 뿐만 아니라 차체 안정성과 그립감을 지속적으로 유지하면서 주행안전성도 높인다.


보스 라이드 인수

2017년 11월, 클리어모션은 300건 이상의 특허를 보유한 보스 라이드(Bose Ride) 사업부를 전격 인수하면서 그들이 갖고 있는 몇 가지 액티브 서스펜션 기술과 로드 센싱 기술을 추가하며 액티브 서스펜션 역량을 강화했다.

2009년 MIT에서 스핀아웃한, 샤킬 아브다니(Shakeel Avadhany) CEO와 잭 앤더슨(Zack Anderson) COO가 창립한 클리어모션(2017)은 사실 완전히 새로운 회사는 아니다. 이전에는 레반테 파워(Levante Power)로 잘 알려져 있었다. 이들의 초기 미션은 대학 때부터 개발해온, 서스펜션 시스템에서 효율적인 전기 에너지 회생을 달성하는 것이었다.

20세를 갓 넘은 이 MIT의 학생들은 자동차의 수직 운동으로부터 에너지를 사용하는 쇼크 업소버를 개발해 대형 트럭 등의 연비를 몇 퍼센트 더 높일 수 있는 장치를 개발했다. 이것이 바로 ZF와 레반테 파워의 젠쇼크(GenShock)다. 지난 수십 년 동안 리니어 터뷸러(linear-tubular) 전기모터, 유압 액추에이터 기반 등 몇몇 에너지 회생 댐퍼의 개발이 있긴 했지만 비용과 복잡성으로 대량생산되지 못했던 것을 ZF와 레반트가 수년간의 개발 끝에 낮은 전력 소비,최소의 복잡성, 경제성을 갖춘 시스템으로 만든 것이었다.

그리고 이 젊은 서스펜션 장인들은 클리어모션 시대의 개막과 함께 2012년부터 목표한 능동적인 힘을 휠에 가해 밀고 당길 수 있는, 차량의 주행 경험, 핸들링, 승차감을 획기적으로 향상시키는 완전한 액티브 서스펜션 개발을 목표했다. 이는 자율주행 시대의 도래에 발맞춰, 경제성 없고 에너지 소비가 클 뿐만 아니라 부피가 큰 유압 호스와 펌프로 돼 있는, 차량 통합이 어려운 종전의 액티브 서스펜션 시스템을 개선하는 것이었다.

클리어모션은 2017년 2월 JP모건, 퀄컴 어드벤처스 등으로부터 1억 3,000만 달러의 시리즈C 투자를 유치하고, 몇 개월 후 보스의 보스 라이드 사업부를 인수했다. 맥퍼슨 스트럿 구조를 바탕으로 한 보스의 서스펜션 시스템을 요약하면, 리니어 전자 모터와 파워 앰프를 조합한 하드웨어를 독자적인 알고리즘으로 컨트롤하는 시스템이다. 결론적으로 이 기술은 비용, 패키징 등 스케일 측면에서 자동차 산업 내 상용화가 불가능했다.




다이내믹 시트 시스템

보스 라이드에는 다른 기술도 포함돼 있었다. 사업부 명이자 제품명인 보스 라이드(Bose Ride) 기술은 2010년 개발된 운전석 기반 제품으로, 몇몇 트럭에 도입되며 노면 상태에 따라 트럭 운전자들의 스트레스와 고통을 덜어주고 있다. 현재는 클리어모션의 포트폴리오에서 ‘클리어모션 액티브 서스펜션 시트(ClearMotion Active Suspension Seat)’란 이름으로 포함돼 있다.

액티브 시트에서 클리어모션의 독점적인 알고리즘은 차량 움직임을 감지하고 그 힘을 즉시 상쇄해 운전자를 장거리 운전 불편으로부터 격리시킴으로써 도로의 진동을 효과적으로 제거한다. 도로를 지속적으로 측정하고 운전자를 최적의 위치에 유지시킨다. 에어 라이드 서스펜션과 달리, 이 다이내믹 시스템은 즉각적으로 반응해 모든 운전자가 시트를 통해 전달되는 가혹한 영향을 크게 줄인다.

트럭이 도로의 움푹 페인 곳을 지나 충격을 받으면 운전석 플로어가 아래쪽으로 가속되면서 시스템에 의해 감지되고 컴퓨터는 리니어 액추에이터에 힘을 가하도록 해 운전자가 요철을 편안하게 지날 수 있도록 한다. 다른 한쪽 끝에서는, 힘이 밀어 올릴 것으로, 액추에이터는 좌석이 트럭 플로어와 함께 아래로 내려가도록 해 운전자의 높이를 유지하도록 한다.

클리어모션은 올 1월 프랭클린 템플턴을 통해 1억 1,500만 달러의 시리즈D 투자를 추가해 총 2억 7,880만 달러의 투자를 유치했다. 마이크로소프트, 브릿지스톤, 퀄컴, 월드 이노베이션 랩, 뉴뷰 캐피탈, 알리제스 캐피탈, J.P 모건 등이 참여하고 있다.

클리어모션은 현재 세계 최대 카 메이커 및 티어1 서플라이어와 협력하고 있다. 2017년 초, 브릿지스톤 아메리카와 파트너십을 맺고, 이의 일환으로 자동차 산업 내에서 프로액티브 라이드 기술을 차량에 통합할 수 있는 기회를 잡았다. 

회사는 이미 첫 번째 자동차 회사 고객을 위한 위탁 생산설비를 갖췄다. 현재 미국의 2개소, 영국 버밍엄에 사무소를 두고 북미와 유럽 시장을 겨냥하고 있다. 종업원은 200명이다. 등록했거나 출원 중인 특허는 1만 건 정도다. 클리어모션은 데이터 사이언스와 머신러닝 팀을 확대할 방침이다.
 

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