Human Machine Interfaces in Low Carbon Vehicles
Market Trends and User Issues

영국에서는 하이브리드 카(HEV), 플러그인 하이브리드(PHEV), 레인지익스텐더(REEV), 전기차(Full Electric Vehicle, FEV) 등을 통틀어 저탄소배출차(LCV)라고 부른다. 올 여름 영국 웨스트미들랜드의 워윅대학, 코벤트리 디자인대학, 재규어 랜드로버 리서치, 타타모터 유럽 기술센터는 저탄소배출차기술 프로젝트(LCVTP)의 일환으로 ‘LCV에서의 HMI(Human Machine Interfaces in Low Carbon Vehicles)’란 세부 연구과제를 완료했다. 내연기관 차량에서 HMI는 안전과 편의 측면에서 중요한 역할을 수행하지만 LCV에서는 효율적인 충전과 친환경적인 운행이란 임무가 추가된다. 이를 요약한다.  

향후 5년 간 텔레매틱스 시스템, LCV 보급은 크게 늘어날 것이고, HMI는 LCV에서 더욱 중요한 역할을 수행할 것이다. 특히 HMI는 전기차 차주가 전체 충전 프로세스에 대한 효율적 관리를 가능하게 해 줄 GPS와 결합된 통합 내비게이션 시스템에서 더욱 중요할 것이다.
재구성 가능한 인스트루먼트 클러스터의 탁월한 디자인 유연성은 당장 차 내에서 수행해야하는 태스크와 관련된 상황인지적 정보를 보여줄 수 있게 만들 것이고 HMI는 많은 양의 정보를 디스플레이 하는 가운데 운전자가 이를 쉽고 간편하게 컨트롤 할 수 있게 할 것이다.

디지털이냐 아날로그냐

디스플레이에서 아날로그식 디스플레이는 예를 들어 숫자로 된 디지털 디스플레이가 표시하는 정확한 수치의 가치보다 목표 타깃과 현재의 타깃을 비교할 수 있도록 함으로써 더 쉽게 해석된다.
현재 출시된 다양한 LCV 모델의 충전상태(State of Charge, SoC) 패러다임은 바늘과 다이얼 형태의 아날로그식, 그리고 배터리 바 형태로 디자인된 모바일폰과 비슷한 디지털 그래픽이 주종을 이루고 있다. 그러나 LCV에서 가장 중요한 요소인 주행 가능한 거리와 충전량이 함께 이해돼야하는 특성 때문에 수치적인 표시와 아날로그식 정보가 결합돼야만 최적화 된 HMI가 될 수 있다.
LCV 모델의 모든 SoC 디스플레이는 ‘낮은 충전량(low charge)`을 가리키지는 않는다. 이는 일부 운전자들의 혼란을 야기할 수 있어 문제가 된다. 또 유럽의 FEV 시범주행에서 평가된 대략 26마일의 하루 주행거리의 사용자 데이터에 기인해 낮은 충전량이 정의된 케이스도 다수다.
SoC 디스플레이와 관련해 모범 사례로는 닛산 리프를 들 수 있다. 리프의 경우 POI(Point of Interest) 정보를 내비게이션 시스템에 통합해 가능한 주행거리, 그 범위 내의 충전소 위치와 거리 정보가 제공된다.
하이브리드 카에서 보편화 돼 있는 파워 플로우(Power flow) 디스플레이는 다수가 별 효과를 발휘하지 못한다. 대개 파워 플로우는 센터 디스플레이에서 노출되며 일부의 경우엔 인스트루먼트 패널에 더욱 간소화된 형태로 포함돼 있다. 그러나 이들 파워 플로우는 차량 운용에 필수적인 요소가 아닌, 사실상 주행 효율성 향상을 위한 도구라기보다는 마케팅 툴로 활용되고 있다.
다만 포드의 스마트게이지(SmartGauge) 등은 예외로 평가된다. 포드는 지시 바늘을 통해 언제 전기 모터에서 엔진 구동으로 전환되는지를 나타내 운전자가 EV 모드를 유지할 수 있는 운전 스타일을 터득할 수 있도록 유익한 정보를 제공한다.



BMW와 닛산 등은 차량 내비게이션 시스템에 POI 기능을 통합했고 전기차 운전자들은 이를 통해 충전소 위치 정보, 예약까지 할 수 있게 됐다. LCV의 잠재적 혁신 포인트는 이같은 진보된 텔레매틱스 서비스와 원격 모니터링과 차량 기능 제어를 가능케 하는 스마트폰 애플리케이션의 개발로 달성할 수 있다. SoC 모니터링, 주행가능 거리, 충전 프로세스 제어 및 모니터링, 공조시스템 제어를 통한 사전 실내 온도조절 기능 등이 가능해졌다.
이같은 혁신은 OEM들의 필수 요소로 여겨지며 상당한 진척이 이뤄진 상태다. 남은 것은 합리적 HMI를 통해 그 기능의 효용을 극대화하는 것이다. 
 

설득력 있는 에코피드백

강력한 모바일 컴퓨팅 디바이스와 첨단 센싱 시스템의 적용으로 차에는 운전자의 운행 습관변화를 이끌어 낼 수 았는 신개념의 기술들이 장착되고 있다. 정확히 말하면 급출발, 급제동 등 반환경적인 운전 행태에 대한 개선을 유도하는 에코피드백(Eco-feedback)이 LCV에도 장착돼 대중화 돼가고 있다.
다양한 연구보고서에 따르면 이 기술이 적용된 차량은 일반 차량 대비 낮게는 6%, 높게는 15%까지 연료저감 효과를 얻을 수 있다. 그러나 OEM들이 운전자들, 고객들에게 진정한 에코피드백의 가치를 전달하기 위해서는 차량에 HMI 요소를 고민해 최적화시켜 통합해야만 한다.
운전자의 운전 습관을 변화시키기 위한 일반적인 전략은 대략 목표의 설정, 관련 정보의 피드백, 개인과 그룹 간 또는 개인의 세부 퍼포먼스 비교, 연료비 절감 등 미래 인센티브 제시 등이다.
목표 설정과 피드백의 결합은 이미 증명된 효율적인 전략이다. 또 에코피드백에 대한 효과적인 디자인 전략 가이드라인 연구보고서가 다수 존재하고, 시장에서도 포드의 스마트게이지나 쉐보레 볼트 등의 성공적인 애플리케이션 사례도 존재한다. 특히 포드의 스마트게이지의 사용자 피드백 시스템은 운전자에게 높은 긍정적 효과를 가져와 최대의 연비를 실현할 수 있도록 작동하고 있다.
여기서 관련 데이터는 솔직하거나 정밀한 데이터가 보여지는 것보다 추상적이거나 은유적인 방법으로 묘사되는 것이 효과적이다. 이같은 HMI는 운전자가 목표 성취를 위해 어떻게 액션을 취해야 하는지를 쉽고, 효율적으로 이해하도록 만든다. 예를 들어 제동과 가속을 부드럽게 할 때에 디스플레이에 나뭇잎이 늘어나거나 포도나무가 자라는 식의 애니메이션이 보여지며 운전자에게 친환경적이라는 메시지를 전달한다.
데이터는 또한 매일의 생활에서 방해되지 않도록, 지나치게 야단스럽지 않게 표시되야하며 언제 어디서나 사용자가 필요로 할 때 볼 수 있어야 한다. 차에서는 일반적으로 인스트루먼트 클러스터 내에서 디스플레이로 피드백 해 이를 달성할 수 있다.



친환경적인 운행 패턴의 유도는 네거티브한 강제적 방법보다는 긍정적인 방법을 이용하는 것이 효과적이다. 운전자는 비효율적 운전에 대해 꾸지람을 받는 것을 좋아하지 않으며 이에 대한 네거티브한 피드백은 모티브를 부여하는데 비효율적이다.
목표 달성을 위해서는 운전자의 과거 운행 습관과 이에 따른 퍼포먼스 기록 정보의 접근이 가능해야만 한다. 현재 이 경우는 센터 디스플레이에 연료소모 기록 그래프를 통해 표시되는데, 이것이 LCV 운전자에게 너무 복잡하게 느껴지는 지에 대한 고민이 반드시 수행돼야만 한다. 운전하는 동안 운전자가 받아들일 데이터의 양은 운전부주의 유발 요인이 될 수 있다.
이같은 기본 원칙을 고려할 때 가장 성공적으로 론칭된 HMI로는 포드 퓨전 하이브리드의 스마트게이지와 쉐보레 볼트의 LCD 스크린을 들 수 있다.
   

LCV 실제운행과 HMI 이슈

사용자 블로그, 연구보고서, 뉴스, 도로주행 테스트 등을 살펴보면 실제 LCV 운행 경험을 통해 도출된 주요 HMI 이슈가 하이라이트 돼 있다.
이를 요약하면 크게 배터리 잔량에 따른 주행불안증(range anxiety) 문제를 완화할 새로운 기능을 어떻게 통합하고 디자인할 것인가, 충전소 위치나 가용 여부 그리고 충전 프로세스 자체에 대한 피드백과 HMI 디자인을 어떻게 할 것인가, 충전과 거리에 대한 신뢰할 수 있는 정보와 LCV의 장점이기도 한 엔진 노이즈 부재에 따른 적절한 피드백 방법은 무엇일까, 한발 운전(one-foot driving) 등과 같이 운전자의 습관을 바꿔 연비 또는 차량 안전성을 높일 수 있는 HMI는 어떻게 디자인 할 것인가 등이다.
대체로 LCV에서 현재 차량의 배터리 잔량이 커버할 수 있는 주행거리에 대한 운전자들의 불안은 가장 중대한 해결과제로 여겨진다. 주행불안증은 LCV 운행 경험이 부족한 운전자들에게서 일반적으로 나타나고, HEV, PHEV, REEV에 비해 주행거리가 짧은 FEV와 관련 깊다.  
평균적으로 FEV는 한번 충전으로 160 km(100마일)를 주행할 수 있다. 이 거리는 유럽에서 운행하는 전통적인 차량의 하루 주행거리의 4배, 미국과 비교하면 3배의 거리다. 운전자가 그의 LCV 운행 경험이 풍부하다면 남은 배터리 잔량으로 얼마나 갈 수 있는지를 좀 더 정확히 알 수 있고 이에 따라 불안증은 줄어들 수 있다. 실증 테스트에서 1회 차 이상의 LCV 운전자들은 이같은 경험을 통해 불안증이 완화되며 하루 평균 주행거리가 최초 테스트 기간보다 늘어남을 보여줬다.   



충전의 개념과 LCV의 충전 프로세스가 완전히 새로운 것이기 때문에 나타나는 불편과 스트레스도 있다. 예를 들어 실증 테스트에서 다수의 운전자들은 정보 제공 방식에 대해 불만을 터뜨렸다. 충전 프로세스와 관련해 향상된 피드백을 제공하고 인터페이스를 제공하려는 본래 목적과 달리 사용자들이 정보를 잘못 해석하는 사례가 많았다. 또 차량의 충전구 위치가 차량 전면, 또는 한쪽 측면에만 있어 가정에서 충전하는 데 상당한 불편을 겪기도 했다.
또 다른 주요 이슈 중 하나는 특히 날씨, 교통체증, 도로 유형 등 환경요인에 의해 믿을 수 없는 거리 정보 피드백을 받는 것이었다. 이것은 일부 SoC 정보와도 관련된다. 이같은 문제는 매우 정밀한 텔레매틱스 시스템과 HMI로 해결해야 한다.
운전 습관, 행태와 관련된 이슈들은 루트 플랜, 그리고 공조시스템 등 2차적 조작을 통한 에너지 저감법에 대한 것들이다. 예를 들어 미니E 운전자들은 회생제동의 이점, 한발 운전이 차량의 주행거리를 어떻게 늘릴 수 있는지에 대해 자주 논의했다.