사람과 기계 간 완전히 새로운 상호작용, 사람의 눈보다 빠른 시그널이 제어기에 전달돼 운전자가 생각하기 전에 반응하는 차, 차가 운전자를 대신해 결정하는 미래. 소프트웨어 정의 차량 동역학이 전개되기 시작했다. BMW의 ‘하트 오브 조이’가 바로 그것이다. 

글 | 한상민 기자_han@autoelectronics.co.kr





2년 전 BMW의 올리버 집세(Oliver Zipse) 회장은 IAA 2023에서 작은 블랙박스를 들고 무대에 섰다.
‘하트 오브 조이(Heart of Joy)’라고 명명된 상자. 이것은 구동시스템과 차량 동역학을 하나의 강력한 유닛으로 통합한 BMW의 새로운 중앙 컴퓨터(제어기)였다. 이 제어기는 이제 상용화를 목전에 두고 사막과 빙판을 달리는 BMW Vision Driving Experience란 고성능 테스트 리그(test rig)를 통해 극한의 내구성 테스트를 거치고 있다. BMW Vision Driving Experience는 양산되지 않지만, 하트 오브 조이는 단일이든, 듀얼이든, 트라이든, 쿼드 모터든 BMW의 모든 미래 Neue Klasse의 핵심이 될 것이다.

BMW의 프랑크 베버(Frank Weber)는 첫 번째 SUV Neue Klasse 전기 모델이 헝가리 데브레첸에서 올말 양산에 들어갈 예정으로 하트 오브 조이가 탑재될 것이라고 말했다.  


BMW의 브랜딩 

OEM들은 미래 모빌리티에 대한 끝없는 경쟁을 펼치고 있다. 예를 들어, 메르세데스 벤츠는 샌프란시스코에서 자율주행을 하고, 폭스바겐은 CARID와 소프트웨어 기반 차량 동역학에 투자하고 있으며 미래의 ID 모델의 주행 성능을 재정의하고 있다. 테슬라는 FSD를 발전시키며 머신러닝을 통해 진화시키고 있고, BYD는 자율주행 제어와 배터리 기술을 통합하고 있다. 

그러면 BMW는? 새로운 아키텍처, 새로운 주행의 시대를 여는 BMW의 하트 오브 조이는 Neue Klasse를 정의할 혁명의 신경이다. 브랜드의 핵심 가치이자 슬로건인 ‘Sheer Driving Pleasure(순수한 주행의 즐거움)’에서 온 하트 오브 조이는 단순한 명칭이 아니라 소프트웨어와 기계가 완벽하게 융합하는 미래 주행의 시작이다. 전기차의 개념을 넘어, 차량 동역학 자체를 재정의한다.  

수십 년 동안 자동차는 기계적 정밀성, 정교한 구동계, 그리고 편안함과 스포티함 사이의 균형을 갖춘 섀시 원칙을 따랐지만 이제 모든 것이 바뀌고 있다. 속도, 조향, 회생제동, 제동 등은 더 이상 개별적인 기능이 아니라 완벽하게 동기화된 하나의 프로세스다. 
그리고 더 이상 운전자가 결정을 내리는 것이 아니라 차가 먼저 알고 반응한다. 사람과 기계 간 완전히 새로운 상호작용을 위해 설계된다. 사람의 눈보다 빠른 시그널이 제어기에 전달되고, 운전자가 생각하기도 전에 반응한다. 

하트 오브 조이란 명칭 자체가 감성적 측면을 강조하듯 BMW는 이를 통해 운전자와 차량 간 연결을 단순 기능적 차원에서 감성적으로도 느낄 수 있도록 해 더 강한 유대감을 형성하길 바란다. 센서, 알고리즘, 매 순간 움직임을 밀리초 단위로 계산하는 보이지 않는 지능의 결합으로 환경과 운전자의 선호도, 스타일에 적응하면서 맞춤형 주행 경험을 제공한다. 







통합과 제로 지연 

Neue Klasse의 새로운 E/E 아키텍처에서 하트 오브 조이는 4개의 중앙제어 유닛 중 하나로서 구동시스템과 차량 동역학 기능을 통합한다.
이는 여러 특허, 그리고 BMW 엔지니어들의 100년 이상 차량 동역학 경험을 바탕으로 완전히 사내에서 개발된 ‘BMW Dynamic Performance Control’ 소프트웨어를 결합해 가속과 제동, 차량 안정성, 동적 조향, 충전 관리 등을 제어하면서 기존 시스템보다 10배 더 빠르게 정보를 처리해 궁극적인 주행의 즐거움을 새로운 차원으로 끌어올린다. 

모든 센서와 기능이 동일한 소프트웨어 스택에 있기 때문에 시스템은 전통적인 아키텍처보다 지연 시간이 적다. 버스 시스템에 있는 여러 ECU를 예로 들면, 10밀리초에서 20밀리초까지 지연이 발생할 수 있지만, 하트 오브 조이는 1밀리초로 줄인다.
이런 혁신, 아키텍처의 최적화 및 가속, 제동, 회생제동 등의 차량 동역학 알고리즘의 통합 논리 및 실시간 동기화의 보장에는 외부와의 협업도 중요한 역할을 했다. 예를 들어 sensified Solutions는 고정밀 알고리즘에 대한 전문지식을 Neue Klasse에 직접 적용했다.

BMW Vision Driving Experience 차량은 18,000 NM(13,269 lb-ft)의 토크를 발생시킨다. 즉, 제어기가 이런 폭발적인 출력을 처리할 수 있다면, 일상적인 주행에서 요구되는 모든 것은 더더욱 쉽게 처리할 수 있다는 것이다. 일반적인 시스템은 파워트레인과 브레이크를 별도의 제어 알고리즘으로 운영하지만, 하트 오브 조이는 하나의 유닛으로 통합한다. 이를 통해 지연시간을 밀리초 단위로 최소화하고, 강력한 전기 파워트레인의 핸들링 성능을 극대화한다.

특히, 제로 지연의 혜택은 레이싱 트랙이나 구불구불한 도로에서 경험할 수 있다. 게다가 이 주행 경험은 전통적 아키텍처에 비해 더 아날로그적이고 자연스러운 느낌까지 전달한다. 이는 단지 0에서 100 km/h까지의 속도에 대한 것이 아니라, 다양한 구성요소들이 어떻게 함께 작용하는지에 대한 것이다. 
예를 들어, 커브를 어떻게 측정하는지, 실제로 커브를 돌 때 얼마나 많은 수정이 필요한지와 같은 것에 대한 것이면서 적은 제어 입력으로 코너링 라인을 더 높은 정밀도, 안정성으로 유지한다. 이를 통해 차는 일관성 있고 재현가능한 코너링 동작을 개발하고, 직관적이고 부드럽게 조향한다. 저속주행(정체 구간, 주차 등)이나 주행 모드 D 또는 B에, 그리고 적응형 순항제어를 사용할 때에는 주차 브레이크나 주차 잠금이 원활하게 통합돼 정지 및 재시작이 자연스럽게 이어진다. 신속한 신호 전송 및 빠른 정보 처리를 통해 끊기지 않는 매끄러운 주행 경험을 제공한다.  


에너지 효율과 주행거리    

하트 오브 조이의 기능은 또 있다. 시스템은 구동계, 제동, 회생제동을 지능적으로 연결해 더욱 지속가능한 에너지 활용을 가능하게 한다. 
회생제동 시스템에는 전기 구동시스템과 제동 기능이 협력한다. 예를 들어, 일상적인 주행에서 제동은 회생제동의 제동력만으로도 충분하며, 대부분 상황(98%)에서 기존의 마찰 브레이크 디스크 개입 없이 차량을 감속할 수 있다. 전통적인 제동은 긴급상황에서 급제동이 필요할 때만 사용된다. 

일반적인 주행에서 하트 오브 조이는 가속 페달을 뗄 때부터 후륜에서 회생제동을 시작하고 전륜으로 압력을 적용한다. 상황에 따라 시스템은 조정되는데, 예를 들어, 회전 중에는 필요한 경우 전륜이나 후륜으로 파워를 분배해 오버스티어나 언더스티어 간 균형을 맞출 수 있다. 
구동시스템과 브레이크 기능이 조화를 이뤄 에너지를 회수하기 때문에 전체 에너지 효율이 최대 25% 향상되며 (2021년 EV 세대대비 최대 60% 더 많은 회생 에너지) 이는 곧 차량의 주행가능 거리를 늘리는 효과로 이어진다.


소프트웨어 정의 주행 

E/E 아키텍처의 통합화와 SDV 기술의 전개는 엔터테인먼트 앱이나 첨단 운전자 지원 시스템(ADAS)을 다운로드하는데 그치지 않는다. 상상력을 발휘하면 새로운 소프트웨어 다운로드로 유럽의 스포츠카나 미국의 머슬카의 주행감을 구현할 수도 있다. 나아가, 다양한 주행 환경에 쉽게 적응할 수 있어, 서킷 주행을 위한 고성능 모드나 오프로드 주행을 위한 특화된 설정을 적용하는 것도 가능하다. 

이미 전기 SDV가 거의 모든 주행 경험을 재현할 수 있는 미래는 현실이 되고 있다. 전기차의 토크 곡선은 본질적으로 일정해 즉각적인 출력과 즉시 반응 성능을 제공한다. 마치 AI가 가수의 음성을 흉내 내듯이 소프트웨어 조정을 통해 특정 차량의 성능 캐릭터를 모방하는 것도 가능하다. 출퇴근 시에는 부드럽고 안락한 승차감을, 주말에는 역동적인 고성능 주행 모드로 전환할 수 있다. 에뮬레이션 기술을 활용하면 가속 곡선, 마력, 균형, 핸들링, 서스펜션, 제동 및 조향 특성까지 조정할 수 있다. 햅틱 피드백 기능을 통해 V8 엔진의 진동과 울림을 시뮬레이션할 수도 있다. 

BMW의 ‘하트 오브 조이’가 시작이다.