모비스, 자율주행 위한 리던던시 제동 시스템 개발

제동, 조향 등 전통적 부품과 ICT 기술 융합

2019년 11월호 지면기사  /  글│한상민 기자 _ han@autoelectronics.co.kr



Hyundai Mobis Develops Redundancy Brake For Autonomous

모비스, 자율주행 위한 리던던시 제동 시스템 개발
제동, 조향 등 전통적 부품과 ICT 기술 융합

현대모비스가 최근 리던던시 제동 시스템 개발을 완료했다고 밝혔다. 모비스에 따르면, 그 동안 정교한 하드웨어 기술과 두 개 시스템을 제어할 수 있는 소프트웨어 구축이 어려워 글로벌 부품사들도 쉽게 개발하지 못했다. 승용차나 SUV에 즉시 적용이 가능한 수준으로 개발에 성공한 것은 현대모비스가 처음이라고 했다.

글│한상민 기자 _ han@autoelectronics.co.kr




대모비스가 레벨 4 이상 자율주행을 위한 이중안전 제동장치를 개발했다. 전기장치 고장, 외부 충격 등으로 브레이크가 정상 작동하지 않을 경우에 보조 비상 제동장치가 스스로 작동하는 ‘리던던시(Redundancy) 브레이크 시스템’을 개발했다.
‘이중화 또는 여분’을 뜻하는 리던던시는 탑승객 안전과 직결되는 기술이다. 높은 단계의 자율주행으로 진화할수록 운전자의 개입이 줄어들어 비상상황을 대비한 정밀한 안전기술 확보가 필수적이고, 이에 따라 제동 시스템을 포함한 자동차 부품 주요 분야에서 리던던시 기술 개발이 활발하게 진행되고 있다.

현대모비스가 개발한 리던던시 제동 시스템은 레벨 4 이상 자율주행 단계를 선제적으로 대비한 첨단 안전기술로 평가 받는다. 자율주행 레벨 3는 센서의 리던던시를 요구하지만 브레이크의 리던던시는 요구하지 않는다. 자율주행 시스템이 운전자를 완전히 대체하지 않기 때문이다.

현대모비스의 관계자는 “레벨 3의 경우는 운전자가 자율주행 제어기에 이상이 생기면 제어권을 반환받아야 한다. 레벨 4의 경우는 운전자가 반환받을 지 말지를 선택할 수 있기 때문에 리던던시 브레이크 시스템이 반드시 필요하다”고 설명했다.

자율주행은 총 여섯 단계(0~5)로 구분하는데, 최종 단계에 해당하는 4~5단계에서는 자율주행차가 돌발 상황을 스스로 해결해야만 한다. 현대모비스의 리던던시 브레이크 시스템을 적용하면 돌발 상황에서 보조 제동장치가 자동으로 작동하기 때문에 비상 상황 없이 목적지까지 안전하게 이동할 수 있게 된다.

현대모비스의 관계자는 “주 제동장치의 고장 상황을 판단해 보조 제동장치에 그 사실을 빠르게 알리고, 보조 제동장치는 자율주행 제어기의 명령을 연속해서 수행해야 하는데, 고장 상황은 브레이크 장치의 전원 계통 이상, 통신 이상, 센서 이상 등이 있을 수 있다”며 “이는 주 제동장치와 보조 제동장치의 고장을 동시에 모니터링해야 가능하다”고 설명했다.

자율주행 제어기에서 보내는 제동 명령 값을 주 제동장치와 보조 제동장치가 동시에 입력받아 제대로 제동 출력을 내고 있는지도 모니터해야 한다.


하드웨어와 소프트웨어
 
그동안 현대모비스는 업계의 요구에 따라 이미 박스 형태의 전자식 통합 브레이크(CBS + ESC 기능)의 개발을 완료, 양산하면서 최신 제동 시스템 트렌드를 따르고 있다. 예를 들어 현대모비스가 독자 개발한 iMEB 회생제동 시스템, 콘티넨탈의 ibooster+ESC 브레이크 등이 대표적인 전자식 브레이크다.

현대모비스의 리던던시 브레이크는 지난 2017년 최초 개발 논의가 시작돼 최근까지 신뢰성 검증이 진행됐다.

현대모비스의 관계자는 “세부적인 일정은 공개하기 어렵지만, 자율주행 개발과 더불어 리던던시 제동 시스템에 대한 고객의 니즈가 상당해 현대모비스의 HW, SW 연구원들이 적극적으로 참여해 빠른 시간에 기술개발에 성공했다”고 말했다.

리던던시 브레이크 시스템은 2개의 전자식 제동장치와 이를 제어하는 두뇌격인 ECU, 소프트웨어 제어플랫폼 등으로 구성돼 있다. 평소에는 두 제어장치가 서로 연결돼 정보를 주고받지만, 주 제동장치가 정상 작동하지 않으면 제어기가 이를 감지해 보조 제동장치에 구동 명령을 내리게 된다. 이때 제어기의 정확한 판단을 돕는 소프트웨어 플랫폼을 개발한 것이 이 기술의 핵심이다. 자율주행 중에는 외부 환경을 인지하는 수많은 변수를 고려해야 하기 때문이다.

또한 브레이크가 더 추가됨에 따라 신뢰할 수 있으면서 컴팩트한 기구를 만들기 위한 하드웨어 측면의 개선 노력도 요구됐다. 현대모비스는 기존 양산제품인 iMEB와 MEB(전자식 브레이크)를 이용한 기 검증된 하드웨어 기술을 적용했다.

현대모비스의 관계자는 “추가의 보조 제동장치의 장착 공간과 위치를 소음/진동 없이 확보하는 것이 난관이었는데, 정확한 3D 도면을 통해 기존의 엔진 룸에 있는 부품과 하네스들을 재배치해 문제를 해결했다”면서, “휠 스피드 센서의 이중화도 필요했는데, 전륜과 후륜의 공간 확보를 하는 것이 쉽지 않았다”고 설명했다.

현대모비스에 따르면, 리던던시 제동 시스템은 그 동안 정교한 하드웨어 기술과 두 시스템을 제어할 수 있는 소프트웨어 구축이 어려워 글로벌 경쟁사들도 쉽게 개발하지 못했다. 극소수 해외업체가 설계 공간이 넉넉한 소형버스에 장착해 컨셉을 소개한 사례들이 있었지만, 승용차나 SUV에 즉시 적용이 가능한 수준으로 개발에 성공한 것은 현대모비스가 처음이다.






양산차서 셔틀까지
 
현대모비스의 관계자는 “다른 경쟁사의 자율주행 로보택시는 기존의 양산차가 아닌 자율주행 셔틀에 적용한 것이다. 현대모비스는 상대적으로 양산차의 제동수준에 맞게 개발, 검증해 바로 적용할 수 있는 기술을 개발했다”며 “이것은 자율주행 셔틀에도 적용이 가능하다”고 말했다.

현대모비스는 서산주행시험장에서 자율주행차 등 주요 부품을 극한의 환경을 가정해 테스트하고 있다. 주 제동장치의 전원 고장 등이 이에 해당한다. 현대모비스의 관계자는 “주 제동 고장 시 백업 제어가 보조 제동장치에서 이뤄져야 하는데, 저 마찰 노면에서 제동 성능 확보에 심혈을 기울였다”고 설명했다.

한편, 현대모비스 샤시/의장연구소장 김세일 전무는 “자율주행 기술이 급격하게 발달함에 따라 이를 뒷받침할 수 있는 제동·조향 등 첨단 안전기술의 중요성이 더욱 커지고 있다”며 “핵심부품 등 전통적인 자동차 분야에서 현대모비스가 보유한 풍부한 노하우를 첨단 ICT 기술과 융합해 미래차 시장을 적극 공략하겠다”고 말했다.

현대모비스는 리던던시 제동 시스템 개발처럼 기존에 없던 지능형 제품으로 미래차 신규시장을 선점하겠다는 전략이다. 현대모비스가 강점을 보이고 있는 전통적인 핵심부품과 첨단 ICT기술을 융합한 제품들이다. 현대모비스가 지난해와 올해 각각 개발한 ‘리던던시 조향시스템’과 ‘리던던시 제동 시스템’이 대표적으로, 자율주행에 최적화된 아이디어 제품들로 완성차 등 관련 업계로부터 좋은 반응을 얻고 있다. 또한, 모비스는 카메라, 레이더 등 첨단 운전자 지원 시스템(ADAS)과 연동하는 지능형 헤드램프를 세계 최초로 개발한데 이어, 올해 상반기에는 내비게이션 정보에 따라 편안한 승차감을 제공하는 프리뷰 에어서스펜션도 선보인 바 있다.
 

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