MPV 2열 암레스트 적합한 구성 방안 및 컨트롤러 기능 연구

1. 서 론

21세기 이후 도시들은 서로 병합하며, 거대 도시들이 중점이 되는 스마트 시티 형태로 개발 진행될 것으로 예상된다.¹⁾ 기존과 다르게 많은 인구가 집중되는 스마트 시티는 탄소 저감 및 에너지 보호와 같은 환경 문제가 중요하다. 이 문제를 해결하기 위해 공유 대중 차량인 PBV(Purpose Built Vehicle)나, MPV(Multi-Purpose Vehicle) 차량의 역할이 증대될 것으로 예상된다.¹⁾

현재 출시되고 컨셉 차량들도, 이런 트렌드에 맞춰 후석의 공간을 활용할 수 있는 다양한 방법들에 대한 연구 결과를 소개하고 있다. 주요 내용은 기존 차량들처럼 후석이 정형화된 시트만이 배열된 상태가 아니라 고객이 원하는 목적과 용도에 맞게 사용할 수 있는 여러 옵션을 기호에 맞게 Fig. 1과 같이 선택 적용할 수 있다.

Fig. 1

Concept car that presents diversity of rear seat utilization2)

위와 같은 컨셉을 모두 만족하려면 후석의 시트를 변경해야만 가능한 방법이다. 법규와 편의성을 모두 만족할 수 있는 기존 시트를 유지하면서, 후석의 다양한 기능을 만족할 수 있는 다른 대안으로는 암레스트를 활용할 수 있는 방법이 있다. 암레스트의 역할은 차량의 운전석에서 운전을 하거나 후석에서 휴식을 취하는 경우에 팔의 피로를 완화시키고 편안한을 제공하기 위함이다. 승용, SUV, MPV, 버스 등 형태는 달라도 도어트림이나, 콘솔, 시트에 부착하는 타입으로 승객을 위한 암레스트는 지속적으로 적용되고 있다. 사용자 대상으로 실시한 자동차 시트 편의성 필요 조사 항목에서도 시트 암레스트의 수요는 꾸준한 편이다.³⁾ 하지만 자율주행 구현으로 실내 시나리오가 Driving 모드(운전자 휴식), Special 모드(개인 시간), Social 모드(미팅 및 협의) 등 증가되고 있다. 그에 맞춰 시트의 무빙도 롱 슬라이딩, 스위블, 릴렉스 모드 변경 등 다양한 움직임으로 인하여 암레스트를 차량 내부에 적용하기가 어려워질 것으로 예상된다. Fig. 2의 예시와 같이 현재 고정된 위치에 적용되는 암레스트의 특성상 시트의 움직임이 다양할수록 사용자와의 거리가 멀어진다. 이를 해결하기 위해 시트의 움직임에 맞춰 상호 연동하는 암레스트를 구현할 수 있는 새로운 컨셉의 개발이 필요하다.

Fig. 2

Examples of interior UX scenarios and seat movements4)

본 논문에서는 ①후석 암레스트 고객 니즈 정리 ②무빙 암레스트 설계 ③사용성 및 기능 평가 ④최종 설계인자를 도출하여 제품을 개발, 실제 차량에 장착 후 평가 검증까지 진행하였다. 이 결과를 정리하여 향후 차종에 적용할 수 있는 무빙 암레스트 개발가이드를 확립하는 것이 본 논문의 주요 목적이다.

2. 본 론

2.1 2열 후석 사용자 필요 기능 도출

우선 미래 모빌리티에 대해 고객들이 원하는 시나리오 니즈를 우선적으로 파악하였다. Fig. 3 USE CASE 중요도를 통해 확인할 수 있듯이 이동에 대한 기본적인 수단에서 발전하여 차량에서 다양한 활동을 통해 이동 시간 동안 어떤 활동에 대한 기대감이 높은 지 파악하였다. 높은 순위를 종합해 보면, 구체적인 활동을 원하는 것보다, 편하게 쉬거나 넓은 공간을 원하는 것으로 확인할 수 있다.

Fig. 3

Prioritize customer scenarios4)

이런 시나리오를 기반으로 GV80의 패키지를 활용하여 인테리어 시나리오 BUCK을 제작하였다. 이 BUCK으로 전기차 시나리오에 관한 다양한 고객 체험을 진행하였다. 2열 후석에 관한 고객 니즈를 정리해 보면 다음과 같다. 2열 후석의 기능으로는 릴렉스 모드, 롱 슬라이드 모드, 백 폴딩 모드, 일반 모드가 있는데, 그중 릴렉스 기능을 가장 선호하였고, 추가적으로 더 릴릭스 위한 추가 기능을 희망하는 것을 Fig. 4에서와 같이 확인 가능하였다.

Fig. 4

Results of user evaluation of second row rear seat5)

평가 결과를 종합해 보면 릴렉스 모드에 대한 만족도가 높고, 승하차가 편리한 옵션이 선호도가 높음을 알 수 있다. 고객들은 다양한 기능 보다는 편리한 사용성과 공간 활용성을 우선시한다는 것을 평가 결과를 통해 결론 지을 수 있었다. 이와 같은 결과를 바탕으로 Fig. 5와 같이 암레스트의 사용자 시나리오를 기아 카니발 차량을 활용하여 사용 편의성과 공간 활용성을 중심으로 3D DATA 이미지 형상화를 진행하였다.

Fig. 5

Create scenarios for moving armrest user cases6)

기본/안전/편의 성능을 만족하는 암레스트 기능을 선정하여, 실제 차량에서 활용할 수 있는 방안에 대해 상세한 설명은 아래와 같다.

• ① 승하차 (스위블) 모드 : 승하차 및 기존에 없던 시트의 무빙 구현 시 주변 부품과의 간섭을 최소화하기 위하여 시트 쿠션 측면에 수납 혹은 전개되는 방식
• ② 기본사용 모드 : 사용자가 착석 후 암레스트를 신체 조건 및 사용 상황에 맞게 위치를 조절 가능한 사용 방식
• ③ 에어백 전개 모드 : 충돌 상황이나, 프리 세이프티가 필요한 상황에 차량에서의 신호를 받아, 에어백이 터지거나, 터지기 전 상황에서 에어백 전개를 위한 공간 확보를 위한 작동 방식
• ④ 릴렉스 사용 모드 : 시트의 릴렉스 모드 구현 시 암레스트도 사용하기 적합한 최적의 위치로 슬라이딩 되는 방식

2.2 2열 후석 컨트롤러 컨셉 도출

사용 편리성 및 공간의 활용 이외의 기능으로 주목한 암레스트의 주요 기능으로 컨트롤러의 적용을 검토하였다. 차량의 트렌드는 시트 주변 부품들이 축소되며, 활동을 위한 공간의 확보 및 자리에 앉아서 기능을 컨트롤 할 수 있도록 조작계를 제공하는 것이다. 시트 주변 부품들의 사이즈가 축소되면서, 기존에 적용되던 스위치류들이 적용될 수 있는 공간이 축소된다. 조작을 위해 손을 뻗을 수 있는 범위를 고려하면 조작계 컨트롤러의 적용은 시트에 적용되는 것이 효율적이다. Fig. 6과 같이 경쟁사에서 2열 후석을 위해 제공하는 조작계에 관해 벤치마킹 결과 필요 기능 및 조작계 컨셉은 시트 / 공조 / 부가기능 / 작동 방식 등으로 구분할 수 있다.

Fig. 6

Current status of rear seat control in the second row of competitors7)

Fig. 7과 같이 컨트롤러에 대해서 분석한 결과로를 바탕으로 신규 암레스트 조작계 컨셉 중 적용되는 스위치류의 기능들은 2열에서 조작 가능한 기능 위주로 적용하였따. 주변 부품들에서 축소되는 스위치 기능도 포함할 수 있도록 기능을 선정하였다. 결론적으로 드라이브 모드(시동 포함) 및 변속보다는 후석 엔터테인먼트, 공조, 승하차 관련한 기능을 컨트롤 할 수 있는 스위치를 제공하였다.

Fig. 7

Classification of controller application location and switch function7)

2.3 무빙 암레스트 메커니즘 설계

주요 모드를 구현하기 위한 암레스트 무빙 궤적을 선정하였다. 기본적인 작동 방식은 시트 측면 쉴드 커버에 일체형으로 수납되어 있다가, 승객이 암레스트 사용을 원하거나 또는 수납을 원할 시, 스위치를 조작하여 원터치 작동으로 전개 및 수납시키는 방식이다. 그 이외에는 시트나 주변 부품들의 상태에 맞춰 상호 연관하여 사용자가 원하는 위치로 미세 작동이 가능하도록 정해진 위치로 암레스트 높낮이를 조절하는 방식이다.

주요 모드 사용 시나리오 구현 위해, 필요한 무빙 메커니즘의 구체적 설계는 Fig. 8과 같다. 기본 무빙 구조는 같이 액츄에이터와 섹터기어를 활용하여 쿠션 측면 수납을 위한 원터치 작동 방식의 회전 무빙이다. 전개 후 원통캠을 활용하여 일정 구간 높낮이 조절을 구현하고, 릴렉스 모드는 레일 슬라이딩 구조를 추가 적용하여 전후 무빙을 수동식으로 추가적 작동할 수 있게 구성하였다.

Fig. 8

Main operations and scope8)

2.4 단품 작동 평가 및 실차 패키지 검증

메커니즘 확인을 위해 단품 작동 평가 및 사용성 검증을 진행하였다. 제작은 KA4 (카니발) 2열 시트 사양으로 제작하였고, ①시트 측면 수납 ②높낮이 조절 ③전후 슬라이딩 작동이 정상적으로 구현되어 사용자 시나리오 별로 사용함에 대해 어느 정도 편의성을 확보할 수 있는지 확인하였다. Fig. 9에서 확인할 수 있듯이 각 모드별 암레스트가 작동한 구체적 상태이다. 수납모드는 대화나 스위블 모드에서 사용 가능한 암레스트가 필요 없는 상태이며, 전개모드는 착좌 후에 암레스트가 필요한 환경에서 사용하는 모드이다. 측면 수납상태는 승하차 시에 편의를 위한 모드이며, 릴렉스 모드는 편하게 누운 상태에서 팔꿈치를 받칠 수 있도록 적용한 상태이다.

Fig. 9

Evaluation of operability by single component mode8)

각 모드마다 정상적인 설계 범위 내에서 작동하는 것을 평가하고, 제대로 사용가능한지 검증하였다.

KA4 카니발 차량 2열에 무빙 암레스트가 적용된 시트를 장착하여 주변 부품과의 패키지를 확인하였다. 작동성 및 사용 상황에서 공간 활용성을 중점으로 확인하여서 최적의 설계 사이즈를 확인하기 위해 Fig. 10처럼 평가 및 검증을 진행하였다.

Fig. 10

Check the actual vehicle package8)

2.5 암레스트 작동 모드별 사용성 평가

KA4 카니발 장착하여 상황 별 설정한 시나리오 모드별로 Fig. 11처럼 암레스트의 사용성에 대하여 현대자동차 내부 평가법을 기준으로 평가하고, 결론을 도출하였다.⁹⁾ ① 릴렉스 모드 ② 승하차 모드 ③ 워크인/워크쓰루 모드에 대해서 무빙 암레스트를 모드별로 동작시켜 가면서 실제 사용성에 대하여 검증하였다. 평가 결과는 기존의 수동 회전 방식보다 훨씬 사용하기 편하고 상품성 있음을 확인할 수 있었다. 그리고 주변 부품인 시트 및 도어의 작동 신호와 연계되어 작동하는 것을 추가적으로 설정하여야 완성도가 높은 사용성을 확보 가능함을 알 수 있었다.

Fig. 11

Usability evaluation results by usage scenario mode10)

2.6 암레스트 스위치 컨트롤러 사용성 평가

컨트롤러의 사용성 평가는 2열에 적용되는 모든 스위치 기능들을 구현할 수 있는 방향을 기준으로 비교 평가를 진행하였다. Fig. 12와 같이 기존 양산에 적용되고 있는 스위치류를 조사하여 실제 적용되고 있는 스위치들을 적용 위치 별로 분류하였다.

Fig. 12

GENESIS GV80 internal 2nd seat controller status11)

암레스트에 적용한 최종 확정 Fig. 13과 같이 스위치류는 2열 사용성 중심으로 도어 트림에 있는 스위치와 멀티미디어 다이얼, 시트와 암레스트를 작동 위한 스위치들을 중심으로 적용하였다.

Fig. 13

Switches with moving armrest controller

착좌한 상태에서 스위치들의 작동시켜 보고, 암레스트가 수납된 상태에서도 스위치들에 대한 작동성에 대하여 Fig. 14처럼 평가하였다. 평가 결과를 종합해 보면 암레스트의 시계 위치가 하단에 위치하여, 스위치의 종류가 많으면 인식이 어렵고 실수로 다른 버튼을 누르는 경우가 발생하였다. 따라서 스위치의 종류를 최대한 줄이고, 컨트롤러는 별도 디스플레이나 핸드폰 앱을 통해서 제공하는 것이 조작상에 편리하다는 것을 확인할 수 있었다.

Fig. 14

Evaluation of usability of second row armrest switches10)

3. 결 론

본 연구에서는 미래 모빌리티로 주목받고 있는 PBV(Purpose-Built Vehicle)나 MPV(Multi-Purpose Vehicle) 공유 차량에서 고객들이 원하는 니즈를 후석 위주로 정리해 보았다. 고객들은 후석에서 어떤 활동이나 경험보다는 편의성과 공간의 확보를 더 선호함을 알 수 있었다. 이를 토대로 공간에 대한 제약을 최소화하면서 편의성을 개선할 수 있는 방안으로 무빙 암레스트 컨셉을 개발하였다. 추가적으로 후석에서도 필요한 스위치들을 재정립하고 필요한 기능에 대해서 평가하여 분류하였다. 신규 개발한 무빙 암레스트에 대한 주요 기능을 Fig. 15 내용처럼 4가지 모드로 정리할 수 있다. 수납 및 전개 모드는 승하차나 스위블 상황에서 파워 무빙을 통해 편의성을 개선할 수 있다. 미세조절은 다양한 신체 사이즈에 대해 대응 가능하고, 컨트롤러 기능을 통해 착좌한 상태에서도 기능 조작이 가능하다. 안전 성능 모드는 차량 충돌 시 시트 에어백 전개 공간을 확보하고 허벅지의 구속이 가능한 기능이다.

Fig. 15

Main functions and operating range of moving armrest12)

시나리오 기반하여 사용성 평가를 진행한 결과로는 무빙 암레스트만의 움직임 보다는 주변 시트나 도어와 연동하여 작동하는 것이 상품성적으로 큰 효과를 줄 수 있다는 결론을 얻을 수 있었다. 암레스트의 사이즈는 팔을 거치할 수 있을 정도로 사이즈나 폭을 줄이는 것이 효율적이고 사용상에 편리함을 줄 수 있는 것을 개선 사항으로 확인할 수 있었다. 향후 양산 차종에 적용될 수 있는 설계적 개선점은 Fig. 16과 같이 실내측 암레스트의 사이즈는 팔 지지만 가능하도록 75 mm 내외로 설정이 필요하다. 외측 사이즈는 암레스트 작동에 필요한 스위치의 구성이 가능한 160 mm 내외로 설정한다.

Fig. 16

Conclusion on the optimal configuration of moving armrest12)

컨트롤 암레스트의 결론은 Fig. 17처럼 2열에서 사용 가능한 다양한 컨트롤 스위치들을 모두 적용하여 평가한 결과 스위치들을 최대한 암레스트에 적용하게 되면, 시야에 들어오지 않아 오히려 사용이 어렵고, 오작동의 경우가 많아짐을 확인할 수 있다. 따라서 멀티미디어 조작 스위치는 별도 컨트롤 제공 모듈을 제공하는 것이 효율적이고, 암레스트에는 암레스트 및 시트 모드를 작동시킬 수 있는 최소한의 스위치의 적용으로 결론을 도출하였다.¹³⁾

Fig. 17

Conclusion of optimized configuration for second row armrest control12)

References

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