목적 기반 차량(PBV)과 선호 기반 차량(PBV)의 디자인 특성 요소 고찰
Copyright Ⓒ 2022 KSAE / 198-05
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Abstract
This study aimed to find the implications of body designs in a Purpose-Built Vehicle, which began to emerge recently after observing the characteristics of PBV as part of the various types of mobility service systems. This study observed the recent design characteristics of a Purpose-Built Vehicle, one of the types of main ground means of transportation in the future mobility service system. In this study, the implications for the body design of a purpose-built vehicle were inferred after careful analysis. Results include that a cube form body shape with a skateboard flat form could enable a higher level of design applicability in the vertical direction panel designs of its exterior. Also, an interior space that maximizes layout flexibility will be a feature of PBV-I type vehicles, compared to PBV-II type vehicles. The major design factor of the PBV-I in a future mobility system aims to fulfill the independent, practical needs of society and commercial uses in living spaces. On the other hand, design variety will be the most evident characteristic in both the exterior and interior designs of future purpose-built vehicles to meet the needs of smart industry technology.
Keywords:
Purpose built vehicle, Preference based vehicle, Skateboard flat form, Window graphic, Vertical direction body structure, Hidden wheel type키워드:
목적 기반 차량, 선호 기반 차량, 스케이트보드 플랫폼, 윈도 그래픽, 수직 지향 차체 구조, 차륜 숨김 유형1. 서 론
미래의 교통 환경에 대한 논의에서는 전기동력 차량을 중심으로 하는 다양한 유형의 모빌리티(Mobility)가 다루어질 것으로 예측할 수 있다. 이 논의에서는 육상 이동수단뿐 아니라 도심 항공 모빌리티(Urban air mobility) 등 비행 이동수단도 포함되고 있는데, 이처럼 미래 모빌리티의 범위 확장은 계속될 것으로 보인다.
모빌리티에 대한 정의는 상당히 오래전에 등장했으며, 기차, 자동차, 비행기, 인터넷, 모바일 기기 등과 같은 테크놀로지에 기초해 사람, 사물, 정보 이동을 가능하게 하는 포괄적 기술을 의미하며, 이에 수반되는 공간과 도시의 구성, 인구 배치의 변화, 노동과 자본의 변형, 권력 또는 통치성의 변용 등을 종합하는 사회적 관계의 이동까지도 포함한다는 시각을 다양한 연구자의 견해를 통해 볼 수 있다.1)
그러한 견해에서는 연구 대상이 다양한 형태의 물리적 교통수단과 유무선 전신을 이용한 정보 전송 등을 포함하는 비물리적 이동 개념의 모빌리티에 이르기까지 그 범주가 확대된다. 이러한 인식을 바탕으로 최근의 물리적 모빌리티 유형에서는 다양한 용도에 대한 사용성(使用性; Usability)이 강조되는 유형으로 목적 기반 차량(目的基盤車輛; Purpose built vehicle)이 높은 비중으로 다루어지는 특징이 나타나고 있다.
이와 관련한 가장 최근의 사례는 2022년 1월에 열린 ｢소비자 가전 전시회(Consumer Electronics Show; CES)｣에 등장한 다양한 유형의 목적 기반 차량(Purpose built vehicle)을 볼 수 있다.
한편으로, 이와 대비되는 개념의 차량은 선호 기반 차량(選好基盤車輛; Preference based vehicle),2) 또는 선호 기반 차량 경로 설정(選好基盤車輛徑路設定; Preference based vehicle routing)2) 등의 용어도 찾아볼 수 있다. 이는 물리적 기능보다는 개별 차량 이용자의 선호도나 감성이 더욱 높은 비중을 가진 차량이거나 차량 서비스 유형2)을 의미한다는 해설을 볼 수 있다.
이에 본 논문은 최근에 등장하기 시작한 다양한 목적 기반 차량의 특징을 고찰하고, 그것을 또 다른 모빌리티의 유형인 선호 기반 차량의 특징과 대비시켜 목적 기반 차량 디자인에서 두드러지는 점을 통해 향후의 모빌리티 서비스 디자인에서 목적 기반 차량 디자인에 대한 시사점을 찾는 것을 목표로 한다.
본 논문에서 비교하는 두 부류의 모빌리티는 목적 기반 차량과 선호 기반 차량이지만, 이를 각각 영문으로 표현한 Purpose built vehicle과 Preference based vehicle이 모두 PBV로 축약 표기되어 본 논문의 기술(記述)에서 혼란을 초래할 수 있으므로, 여기에서는 이들을 통합적으로는 PBV라고 표기하면서, 서로 구분해야 할 때는 목적 기반 차량을 PBV-Ⅰ으로, 선호 기반 차량은 PBV-Ⅱ라고 표기하였다.
본 연구에서는 최근에 출현한 PBV의 특징에 관해 기존에 개발된 사례 고찰을 위해 먼저 목적 기반 차량(PBV-I)과 선호 기반 차량(PBV-II)의 개념 차이를 살펴보고 향후의 모빌리티 서비스 체제 속에서 주요 지상 주행 차량의 형태가 될 목적 기반 차량(PBV-I)의 디자인 특성을 탐구하는 구조로 연구를 수행하였다.
연구 내용에서는 최근 3년 사이에 등장한 주요 목적 기반 차량(PBV-I) 여덟 종의 사례에서 공통점과 차이점, 그리고 기구적인 요소에서의 특징을 살피고, 선호 기반 차량(PBV-II)과 비교하여 디자인의 시사점을 도출하는 구조로 진행하였다.
Research structure model
이를 위해 2022년 1월 5일부터 8일까지 미국의 라스베이거스(Las Vegas)의 만달레이 베이 컨벤션 센터(Mandalay Bay Convention Center)에서 열린 소비자 가전 전시회(CES; Consumer Electric Show)와 최근 3년 사이에 등장한 주요 PBV를 중심으로 고찰하였다.
이를 통해 다양한 유형의 목적 기반 차량의 디자인 변화에 대한 시사점을 도출하였는데, 본 논문에서는 다음의 세 가지 범위로 고찰 및 연구 결과를 정리하였다.
- 다양한 유형의 PBV 비교 고찰
- PBV의 주요 개발 사례, 기술 특징
- PBV의 내⋅외장 디자인 구성 요소
2. PBV의 구분과 개념
2.1 PBV의 개념 차이
일반적으로 PBV라고 통칭 되는 목적 기반 차량(Purpose built vehicle)은 아직은 공식적인 수요에 대응해 개발돼 상업적인 목적으로 시판된 사례는 발견할 수 없다. 그러나 최근의 콘셉트 카 개발 사례나 스마트 모빌리티(Smart mobility)를 다루는 컨퍼런스 등에서 언급되는 내용을 바탕으로 살펴본다면, 목적 기반 차량(PBV-I)은 대체로 개별화된 물리적 기능의 만족을 위해 제작되는 차량3)이라는 정의로 논의되고 있는 것을 볼 수 있다.
이와 대비되는 개념인 선호 기반 차량(PBV-II)의 특성을 목적 기반 차량의 개념과 비교한 것이 Table 1의 내용이다. 이를 통해 살펴보면, 배송이나 미용 서비스, 소매 서비스 등 보다 실질적 용도와 기능에 집중하는 것이 목적 기반 차량이라면, 한편으로 소비자의 감성적 요구나 스타일 특징 등에 중점을 두는 것이 취향 기반 차량이라고 할 수 있다.
Comparisons of PBVs
이러한 구분으로 살펴볼 때 목적 기반 차량(PBV-I)은 고객 맞춤형 차량(Customizing)으로 해석되는 전기동력 차량이며, 다목적 모빌리티 라고 정의할 수 있다. 여기에는 자율주행 기반의 차량까지도 포함될 수 있다.
이와 같은 차량의 특성상 물류 및 배송 서비스 확대, 코로나-19 감염병 대유행으로 인한 비대면 문화의 확산으로 온라인 구매를 통한 배송 수요 증가로, 다양한 수요에 맞춘 물류(Logistics)나 배송(Delivery) 차량 수요 증가, B2B 형태의 대량 차량 판매시장(Fleet market)의 확대가 목적 기반 차량(PBV-I)의 성장을 견인할 것이라는 예측4)도 볼 수 있다.
2.2 목적 기반 차량의 초기 개념 사례
목적 기반 차량(Purpose built vehicle)의 개념이 객관적인 용어로 사용되기 시작한 것은 극히 최근부터인데, 실질적으로 처음 등장한 것은 미국의 제너럴모터스(GM)와 일본의 혼다가 2018년부터 공동 투자해 제작한 6인승 전기 동력의 자율주행차량 크루즈(GM-Honda-Cruise) 개발에서부터 비롯5)된 것으로 알려져 있다.
GM-Honda-Cruise on road, 2018
이 차량은 기존의 전기 차량과 유사한 구조의 스케이트보드 플랫폼을 바탕으로 다양한 형태의 차체를 얹어 사용 가능한 구조이며, 개발 초기의 콘셉트는 우버(Uber), 리프트(Lyft) 등의 TNC6)에 대항하는 개념으로 샌프란시스코에서 개인이 자가 차량을 대신해서 사용할 때 연간 5,000달러 이상 절약이 가능한 것으로 발표되었으나, 실질적으로 미국에서 사용 승인을 받지는 못한 것으로 알려져 있다.
이 차량에는 스티어링휠(Steering wheel)이나 리어 뷰 미러(Rear view mirror), 와이퍼(Wiper) 등 현실적인 차량 주행에 필요한 보조장치는 설치되어 있지 않으나, 차체 측면에는 자전거와의 추돌을 방지하기 위한 미닫이문(Sliding door)이 설치되어 있으며, 차량의 기대 수명은 100만 마일 이상 주행 가능한 것으로 알려져 있다. 두바이(Dubai) 등의 도시에서는 2023년부터 2030년까지 약 4,000대를 도입해 운행될 예정이라고 한다.7)
이로부터 2년이 지나 2020년 1월에 현대자동차가 미국의 소비자 가전 전시회에서 수직 이착륙 기능의 도심 항공 모빌리티(Urban air mobility) 콘셉트의 비행체 ｢S-A1｣을 공개했다.8) 이 비행체의 기체 길이×폭×높이는 각각 10.7×16×15 (m)의 크기로 미국 항공우주국이 정의하는 소형 PAV를 벗어나 전문 조종사가 필요한 도심지 이착륙은 어려운 크기이다.
따라서 도심항공모빌리티(UAM) 터미널 거점 허브(Hub)에서 최종 목적지까지 승객 수송용 목적 기반 차량이 요구되는데, 이를 위해 ｢S-Link Shuttle｣을 제안하였다. 이는 도심항공모빌리티가 안전을 위해 터미널에 대한 설비를 갖추어야 하는 규제9)를 충족하기 위한 착륙장에서 목적지까지 이동하기 위한 퍼스트 마일(First mile)과 라스트 마일(Last mile) 개념의 이동수단이다.
여기에서 제안된 목적 기반 차량은 자율주행 기능을 가지며, 용도에 따라 4~6 m까지 다양한 길이로 조절할 수 있다. 차체 하부에는 배터리를 넓게 깐 스케이트보드 구조로 되어 있고, 차체 상부는 태양광으로 충전이 가능한 태양전지 패널이 설치된 루프와 차량이 360도 회전이 가능한 구체(球體) 휠을 장착했다고 홍보하였다.
차체 외부에는 실시간으로 정보를 전달해주는 디스플레이 패널을 창작했으며, 무선 충전 기능이 있는 목적 기반 차량이 별도로 운영되어, 주행 중에도 연결해 충전할 수 있다. 이러한 특징을 가진 ｢S-Link Shuttle｣은 미국 샌프란시스코의 대표적 이미지인 ｢케이블카(Cable car)｣ 형태를 모티브로 했으며, 이를 통해 도시의 상징(City icon), 이동형 삶의 공간(Living Space on wheels), 군집 주행(Clustered mobility)이라는 세 가지 핵심 가치를 적용해 개인 맞춤형 서비스를 제공한다8)고 발표되었다.
Hyundai UAM HUB, 2020
Hyundai S-Link Shuttle, 2020
3. 최근의 PBV 개발 사례 고찰
3.1 Citroen Skate Mobility Concept
2022년 1월에 열린 미국의 소비자 가전 전시회 ｢CES 2022｣에서 프랑스 시트로엥(Citroen)은 ｢스케이트 모빌리티 콘셉트(Skate mobility concept)｣를 공개했다. 이 차량은 시트로엥의 차세대 모빌리티를 위한 플랫폼 콘셉트이며, 이 차량을 활용하는 기업의 서비스 성격에 따라 실내 공간이 라운지, 수면 공간 등 다양한 용도에 적합한 모빌리티 툴(Mobility tool)의 개념으로 개발되었다.
Citroen skate mobility concept, 2022
스케이트 모빌리티 콘셉트는 플랫폼 위에 다양한 용도의 ‘서비스 포드(Service pod)’를 장착하고 구체(球體) 타이어를 이용해 4륜 구동과 4륜 조향 기능으로 이동 방향을 자유로이 변환시킬 수 있다. 배터리, 전기 모터, 레이더와 라이다 등을 탑재하고 있으며, 레벨 5수준의 자율주행을 설정하고 있다. 도심 주행에 적합한 만큼 최고속도는 25 km/h로 제한되고 있다.
Citroen skate mobility flat form, 2022
Citroen skate mobility ball type tire, 2022
Citroen skate mobility interior space, 2022
3.2 Hyundai MobeD
현대자동차는 ｢CES 2022｣에서 ｢MobeD｣ 라는 이름의 4륜 로봇을 발표하였다. 발표장에서는 사람은 물론이고 음료수 잔과 작은 화물 등 다양한 대상을 운반 기능함을 보였다. 길이 67 cm, 너비 50 cm이며, 3개의 전기 모터를 이용해 12인치 크기의 4개 바퀴의 완충장치, 구동, 조향장치 등을 각각 제어해 노면의 경사각이나 굴곡 등의 주행 저해 요인과 상관없이 수평을 유지하면서 주행하는 차체를 보여주고 있다.
｢MobeD｣의 용도가 무엇인지 아직 명확히 언급된 것은 아니지만, 앞으로 승용으로까지 발전될 것으로 예측할 수 있으며, 노약자나 장애인 이동수단, 또는 유모차나 레저용 차량으로도 사용 가능함을 보여주고 있다. 최고 주행속도는 30 km/h(18 mph)이며, 한 번 충전으로 4시간 동안 주행이 가능하다.9)
Hyundai mobility concept MobeD, 2022
Hyundai mobility concept MobeD, 2022
Hyundai mobility concept MobeD flat form, 2022
3.3 MOBIS MVISION Town
｢CES 2022｣에서는 전시장에 입장한 관람객은 얼굴 인식 기술을 통해 원하는 모습의 캐릭터를 생성한다. 성별은 물론 안경, 머리카락, 표정까지 인식해 관람객과 비슷한 캐릭터가 메타버스 공간에 구현된다. 그리고 이 캐릭터는 ｢M.Vision Town｣이라는 메타버스 공간에 입장하는데, 실제 관람객은 스크린 속 본인의 캐릭터를 통해 전시 공간을 체험10)하는 방식으로 전시되어 있다.
｢M.Vision Town｣에서는 도심 공유형 모빌리티 콘셉트 카 ｢M.Vision POP｣과 ｢M.Vision 2GO｣를 볼 수 있다. 이 차량에는 평행주차와 크랩 주행(Crab driving; 측면방향 이동)이 가능한 ｢e-코너 모듈｣, 보행자와 소통하는 ｢커뮤니케이션 램프｣ 등 통신기술과 결합한 개념의 차량이 전시되었다.
Mobis M vision town, 2022
Mobis M vision POP, 2022
Mobis M vision 2GO, 2022
여기에 전시된 ｢M.Vision POP｣과 ｢M.Vision 2GO｣ 등의 차량은 모두 독립적으로 제어되는 전기동력 주행 플랫폼의 기능을 보여주었으며, 이들 차량은 각각의 차륜이 모두 구동과 조향 기능이 있음을 보여주고 있다.
3.4 BOSCH IOT Shuttle
보쉬(Bosch)는 2019년 프랑크푸르트 모터쇼(Frankfurt Motor Show; IAA 2019)에서 사물인터넷 기술이 결합된 콘셉트의 ｢IoT 무인 전기 셔틀｣을 공개했는데, 이 차량은 도시 교통 분야에 대한 새로운 해결책을 내놓는 것을 목표로 했음을 밝혔다.11)
여기에서는 미니멀리즘(Minimalism)에 입각한 디자인 조형과 디스플레이 스크린과 유리로 만들어진 차체, 그리고 건축물 개념의 실내 공간을 보여주는 차량을 전시하였다.
이 차량은 상품을 운반하거나 사람들을 수송하는 기능을 중심으로 예약, 공유 및 네트워킹 플랫폼, 주차 및 충전 서비스, 차량 관리 및 운행을 위한 소프트웨어, 그리고 이동 중 활용 가능한 인포테인먼트 등이 포함되어 있다. 그러나 전시된 차량은 주행 가능한 차량은 아니었으며, 주행방식에 대한 구체적 발표는 없었다.
Bosch IoT shuttle bus, 2019
Side view of Bosch IoT shuttle bus, 2019
Interior of Bosch IoT shuttle bus, 2019
3.5 Canoo
미국 로스엔젤리스(LA) 인근의 토렌스(Torrance)에 2017년 12월 설립된 ｢에벨로즈시티(Evelozcity)｣를 거쳐 회사명을 현재의 ｢카누(Canoo)｣로 변경12)하였으며, 2019년 9월에 스케이트보드 플랫폼 기술을 활용한 첫 번째 자율주행이 가능한 전기동력 차량을 선보인다.
이 차량은 길이가 4,421 mm이며, 탑승 인원은 7명이다. 시트 구성은 보통의 승용차와 같은 2열 구성이지만, 2열 시트가 차량의 실내 전체를 두르는 라운지 시트 형태로 돼 있어 여기에 5명이 앉을 수 있다.
이 차량에는 80 kwh 배터리가 탑재돼 1회 충전으로 최대 250마일까지 주행할 수 있다. 최고 출력 300마력의 모터가 뒤 차축에 탑재돼 총 중량 2.6톤의 차량을 6.3초 만에 시속 100 km까지 가속할 수 있다.
Canoo, 2019
Body variation of Canoo
Lounge type seat in 2nd row of Canoo, 2019
4륜 조향과 리프 스프링 서스펜션(Leaf spring suspension)으로 실내 공간 확보에 장점이 있으며, 광학카메라 7대, 레이더 5대, 초음파 센서 12대 등이 탑재됐으며, 레벨2 이상의 운전자 보조시스템이 적용돼 있다. 차체 형태는 미니밴, 세단, SUV 등의 유형으로 다양화된 유형의 선택적 적용 제작이 가능한 것으로 발표되었다.
3.6 MB URBANETIC
메르세데스 벤츠가 2018년 11월 제네바 모터쇼에서 처음 발표한 ｢비전 어바네틱(Vision URBANETIC)｣ 모빌리티 콘셉트는 승객 운송과 화물 운송 간의 차별성을 없애는 것에 중점이 있다. 이를 위해 자율주행이 가능한 전동 차대(車臺)를 바탕으로 하고 있으며, 여기에 차체를 다른 유형으로 바꾸어 설치할 수 있는 구조로 되어 있다.13)
Mercedes Benz URBANETIC, 2018
Side view of URBANETIC, 2018
Interior of Mercedes Benz URBANETIC, 2018
｢비전 어바네틱｣은 승차 공유(Ride sharing) 차량으로 쓰이게 되면 12명의 승객을 수용할 수 있고, 화물 운송 시에는 10개의 유로 팔레트(EPALs)를 운반할 수 있다. 적재 공간은 3.70 m이며, 차체 길이와 높이는 5,144×2,330(mm)이다. 벤츠가 제시하는 콘셉트는 운송 프로세스를 최적화하고, 대기 및 배달 시간을 단축해 교통 체증을 줄이는 것이다.
이를 위해 전체 시스템은 차량 제어 센터에서 수집된 데이터를 사용하여 특정 지역에 모인 수요를 파악하고, 그것을 신속하고 효율적으로 충족시키기 위해 차량을 그곳으로 보내는 방식으로, 이를 위해 고정 경로 또는 고정 시간표를 기반으로 하지 않는 유연 시스템으로 구성⋅운용된다.
3.7 Toyota e-Palette Concept
토요타의 ｢e-Palette｣ 콘셉트는 2018년 CES에서 공개된 차량으로 MSPF(Mobility Services Platform)를 활용하여 커넥티드 모빌리티 차량을 제안하였다. 차량의 크기에 따라 차륜이 4개 크기와 8개 크기의 차체로 구분되는 모빌리티 플랫폼 서비스를 통해 제공된다.
기본적인 차체 구조는 유지되면서 실내 공간의 구성 변화를 중심으로 ｢On Demand Retail Experience｣라는 개념으로 소비자의 요구에 맞춘 다양한 유형의 활용성이 제시된다. 개방형 차량 제어 인터페이스 및 소프트웨어로 자율주행과 차량 관리가 수행된다.
Toyota e-Palette, 2018
Toyota e-Palette usages, 2018
개방형 인테리어 디자인 레이아웃을 통해 차량은 소포 배달, 승차 공유 또는 온-로드 전자 상거래 등 다양한 용도에 따라 제작된 차체 구조로 조립될 수 있다. 토요타는 ｢e-Palette｣를 바퀴 수와 축간거리 등에 따라 세 가지 차체 크기로 제안하였다.14)
Body variations of Toyota e-Palette, 2018
4. PBV 디자인 변화 요소
4.1 차량의 구조 분석
3장에서 고찰한 여덟 종류의 목적 기반 차량에서 보이는 공통적 특징은 전기동력 스케이트보드 플랫폼을 기반으로 차체 구조를 다양한 유형으로 바꾸어 적용했다는 것이다. 즉, 평평한 형태의 스케이트보드(Skate board) 플랫폼을 바탕으로 모듈 구조(Modular structure)의 차체를 조립하는 방식으로 제작되어 있다.
차량 대부분은 차체의 제작에서 기본 골조는 대량생산방식에 의한 금형 생산 차체 구조이며, 개별 용도를 충족시키는 구조물에서는 소량생산방식의 공법이 혼합되어 있다. 이러한 구조는 배터리와 모터 등으로 구성된 플랫폼 위에 조립된 형식을 취하고 있다. 이것을 정리하면 Table 2와 같다. 여기에서는 기본적으로 모든 목적 기반 차량이 플랫폼 위에 차체를 올려놓은 구조임을 볼 수 있다.
Bodt structure analysis of PBVs
차대(車臺) 구조로서의 스케이트보드 구조는 일정 두께의 평평한 플랫폼 내부에 연료전지를 위한 수소 탱크와 인버터(Inverter), 동력용 전기 모터 등이 탑재되며, 앞바퀴 조향 방식은 스티어링 휠과 타이 로드(Tie-rod) 사이에 물리적인 조향축(Steering shaft)이 존재하지 않는 전기적 방식(Steer by wire)이었다.
Skateboard-Chassis of URBANETIC
조향뿐 아니라 가⋅감속 등 모든 제어를 기계적 구조로 연결된 페달 등의 조작 장치에 의하지 않고 전기 신호에 의한 제어(Control by wire) 시스템을 채택하였다. 이에 따라 기존의 차량에서와 같은 엔진룸과 객실, 화물실 등으로 나누어지는 3박스 구조에서 벗어나 차체 전체가 플랫폼 위에 하나의 공간으로 구성된 모노 볼륨(Mono-volume) 구조가 가능하다는 특징을 제시했다.15)
여덟 종류의 목적 기반 차량은 스케이트보드 형태의 플랫폼을 바탕으로 다양한 용도와 크기로의 전환을 공통적인 특징으로 보여준다. 이 구조체 상에서 차체는 모듈 구조에 의해 구성되어 있음을 볼 수 있다.
모듈 구조는 1980년대 이후 다양한 콘셉트 카 등에서 제시돼왔다. 모듈 구조의 콘셉트 카로 대표적인 것은 1982년에 ｢이탈디자인(Ital Design)｣에서 제시한 ｢캡슐라(Capsula)｣ 콘셉트 카이다.
Modular structure body, 1980
이 차량은 기존의 내연기관을 사용한 구조이지만, 엔진룸 이후의 플로어를 250 mm 두께의 적재 공간으로 설계하고, 그 내부에 기존의 동력전달장치를 배치하고, 차체는 모듈화된 부품을 조립하는 구조로 되어 있다.16)
플랫폼 위에 올려진 차체는 강성 확보를 위한 구조의 제약이 적으므로 용도 별로 다양한 형태로 변화된다는 점이 모듈 구조의 장점이며, 이러한 개념이 일찍이 제시됐다는 점에서 주목할 만하다.
여덟 종류의 목적 기반 차량은 전기동력을 바탕으로 하고 있으나, 운행방식에서는 운전과 자율주행을 병행하는 구조를 가진 차량이 1종, 완전자율주행 콘셉트의 차종이 7종이다.
이들 중 완전자율주행을 목표로 하는 콘셉트의 차량인 시트로앵, 현대자동차의 ｢MobeD｣, 모비스의 ｢M.Vision POP｣과 ｢M.Vision 2GO｣, 보쉬의 ｢IoT Shuttle｣, 벤츠의 ｢어바네틱｣, 토요타의 ｢e-Palette｣는 운전석과 스티어링 휠이 없는 완전한 자율주행차량 콘셉트이며, ｢Canoo｣는 운전에 의한 주행과 완전 자율주행을 선택할 수 있어서 운전석에 스티어링 휠이 존재한다.
Analysis of drive train
4.2 PBV의 차체 조형 변화 요인
3장에서 살펴본 여덟 종류의 목적 기반 차량은 스케이트보드 플랫폼의 전기동력을 바탕으로 하고, 그 위에 차체가 조립되는 방식을 취하고 있음을 볼 수 있었다. 이러한 구조에 따라 차체의 구성 패널이 수직 방향의 분할 구조로 구성된 특징을 볼 수 있다.
이는 넓은 면적의 유리창 적용에 의한 그린하우스(Greenhouse) 설계의 자유도 확대로 이어지면서 DLO(Daylight openning) 면적 증대가 가능해진다. 이것은 전기 동력을 기반으로 하는 목적 기반 차량은 구동계의 구성품 단순화와 배터리 탑재 등으로 통합적 플랫폼 구조 설계가 가능해지고, 이에 따라 차체는 강성(强性) 확보 요구 감소가 가시화된 조형이다.
Wide vertical direction parted glass panel area of Bosch IoT Shuttle
Irregular window graphicss of MB UBANETIC
이러한 맥락에서 기둥 배치와 윈도 그래픽(Window graphic) 설정 자유도가 매우 높아져 진열장 같은 넓은 면적을 가진 측면 유리창의 설계, 또는 그물망이나 배럴(Barrel) 형태와 같은 인상적인 이미지의 윈도 그래픽 설정, 주택 구조나 파골라(Pergola) 형태, 또는 지붕을 지지하는 기둥(Pillar)이 부분적으로 존재하지 않는 구조의 차체의 설계도 볼 수 있다.
Pergola type, barrel type shape window graphic of Citroen Skate mobility concept
전기 동력 플랫폼에 의한 4륜 구동 기능 적용에서의 용이성 향상과 4륜 조향장치의 적용성 향상 등으로 인해 주행성은 높아지나, 조향의 원활성을 위해 캠버각(Camber angle)에 대응하는 타이어의 적용으로 구체(球體) 형상의 타이어, 혹은 접지면의 폭이 좁은 타이어를 채택하는 동시에 모든 차륜의 조향 클리어런스(Clearance) 확보 요구에 따라 차체 측면의 펜더(Fender) 형태가 완전 개방형이 되거나, 혹은 차체 폭을 클리어런스 보다 현저히 넓혀 차륜을 완전히 감싸는 구조로 양극화된 유형이 출현이 예상된다.
또는 차륜의 크기가 극히 소형화된 구조의 적용으로 차체 전체 형태에서 차륜의 비중이 적은 차량의 이미지도 등장할 수 있을 것으로 보인다.
4 wheel steering and open type fenders, 2022
Roller type independent wheels of hyundai-plugdrive-modular-platform, 2022
실내의 바닥은 배터리 탑재에 의한 평면 플로어(Floor)가 확보됨에 따라 좌석 배치와 승객의 동선(動線) 배치가 자유로워진다. 화물 운반용 차량으로 이용 시에는 적재 공간의 가변적 활용도 가능하다.
그러나 실내 공간의 완전한 자유로운 활용을 위해서는 제어장치의 전자화(Control by wire)를 통한 스티어링 휠 설치의 가변성이 요구되나, 조향장치의 전자적 오작동을 방지하기 위한 기계적인 조향축(Mechanical steering column shaft) 설치 의무화 규제17)에서는 완전한 적용은 시간이 필요할 것으로 보인다.
4.3 PBV 디자인의 시사점
지금까지의 고찰을 통해 본다면, 목적 기반 차량(PBV-I)은 지상 주행 차량의 형태를 유지하면서 모빌리티 서비스 시스템의 일부로 실용적 기능을 전문적으로 수행하기 위해 운영될 것으로 보인다. 이에 따른 목적 기반 차량의 내⋅외장 디자인은 차체 조형성, 내⋅외장 기능성, 그리고 종합적 활용성이라는 세 가지 측면으로 구분해 살펴볼 수 있다.
차체에서는 사각형 플랫폼을 기반으로 하는 면적과 부피의 확보로 실내 배열구성(Layout) 자유도와 공간 활용성이 높아질 수 있다. 아울러 차체의 강성 확보에 대한 요구가 적으므로 유리창 면적의 확대를 동반한 수직 방향의 차체 패널 구성이 외관의 특징이 될 것으로 보인다.
도심지를 중심으로 운행되는 다양한 용도의 목적 기반 차량(PBV-I)은 어린이 보호 구역(School zone)의 시속 30 km 속도 제한과 도심지 도로의 대부분에서 시행되는 시속 50 km 이하의 제한 속도로 운행되는 것이 PBV의 주요 교통 환경이 될 경우, PBV의 차체 형태는 공기저항계수를 고려한 텀블 홈(Tumble home) 형상 등의 처리 없이 최대 공간 확보를 위한 입방체 개념의 기하학적 형태가 주류를 이룰 것이며, 이에 따라 실내 디자인에서는 절대 공간의 확대가 가능할 것으로 보인다.
이와 같은 입방체에 가까운 차체의 형태에 따라 유리창 면적 증가가 가능해지며, 그에 따른 그린하우스 형태의 자유도가 높아지므로, 다양한 그래픽 효과를 낼 수 있다. 또한, 유리창으로 OLED 디스플레이 패널의 적용도 가능하므로 이를 통해 차량 내⋅외부에 다양한 정보를 표시하는 기능을 부여할 수 있다.
이와 같은 실용적 목적이 보다 중심 개념이 되는 목적 기반 차량은 다품종 다량생산의 개념에서 다루어져 지금까지의 한정된 종류의 대량생산방식과는 다른 산업적 접근이 요구된다고 할 것이다. 이는 스마트 팩토리(Smart factory)라고 불리는 정보 기술과 생산 방식의 결합으로 다양한 종류의 제품을 유연하게 생산할 수 있는 방식으로의 변환이 요구된다고 할 것이다.
5. PBV 디자인 특성 요인 도출
5.1 목적 기반 차량(PBV-I)의 차체 조형성
앞서 살펴본 여덟 종류의 차량의 특징을 통해 분석해본다면, 목적 기반 차량(PBV-I)의 주요 기능은 단거리 셔틀, 물품 배송, 이동 점포, 이동 사무실 등 이동 자체가 목적이 아닌, 이동을 통한 제3의 기능을 활성화하거나 개별적 이동 수요의 만족 등으로, 이동 자체에서의 고성능이 요구되지 않으리라고 예측된다.
즉 플랫폼 구조의 특징과 물리적 기능의 결합을 통해 모듈 구조에 의해 차체 조형의 자유도 상승과 수직 분할 구조의 차체 조형, 4륜 구동과 4륜 조향에 의한 차륜의 기능성 증가는 시트로앵의 구체 차륜 구조에서는 차륜을 차체로 감싸는 유형과 벤츠 등의 사례와 같이 차륜을 강조하는 등의 양극화 경향이 보일 것으로 예측된다.
Table 4는 목적 기반 차량의(PBV-I) 주요 디자인 요인을 정리한 것이다. 차체는 강성이 확보된 플랫폼을 바탕으로 자유도 높은 형태와 구조의 차체 디자인이 가능하다. 이러한 구조는 용도 별 모듈 구조로 효율화를 추구할 것이다. 한편 차륜은 차체에서 디자인 요소로 강조되거나 매립되는 양극화 경향을 보일 것이다.
Implications of design changing factors in PBV-I
5.2 선호 기반 차량(PBV-II)의 차체 조형성
한편, 선호 기반 차량(PBV-II)의 특징은 물리적 기능보다는 차체의 스타일이나 감성적 요인이 상대적으로 높음에 따라, 모듈 구조보다는 종합적 완성 차량의 스타일 특징의 비중이 높아질 것으로 보인다. 이는 차체 형태에서 주요 감성 요소를 형성하는 캐릭터 라인(Character line)과 웨이스트 라인(Waist line) 등 전통적인 자동차 차체 스타일 요소로 구성된 조형 요소 활용이 상대적으로 높을 것으로 보이기 때문이다.
Implications of design changing factors in PBV-II
이는 모빌리티로서 움직이는 생활공간이라는 차량 특징을 더 높이 가지는 성향의 차량 유형으로 나타날 것으로 보인다.
6. 결 론
지금까지 살펴본 PBV의 디자인 변화 요인은 전동화에 의한 스케이트보드 플랫폼 구조를 바탕으로 하게 되므로, 내연기관 차량에서 난점으로 다루어지던 4륜 구동, 4륜 조향 등 기능의 구현이 더욱 용이할 것으로 보인다. 이들 기능은 전자화, 디지털 센서 등에 의한 제어가 될 것이나, 이러한 시스템의 100 % 신뢰성 확보는 여전히 과제로 남아있다.
실제로 전동 스티어링 시스템 역시 일부 국가에서는 물리적 칼럼 샤프트(Physical column shaft) 설치 의무화 등 치명적 결과를 초래할 가능성이 있는 장치에 대해서는 전자제어 시스템 오류(System failure)에 대비한 수동 조작 장치를 대비하는 것을 볼 수 있다. 이는 2022년 1월 1일에 발생한 최신형 전투기 F-35의 중앙컴퓨터로 통제되는 착륙 장치(Landing gear) 작동 불능으로 인한 동체착륙 사고18)의 사례와 같이 전자제어장치가 비상상황에 대한 교훈을 준 바 있다.
한편으로 차체 구성의 자유도 증가는 더욱 다양한 용도와 기능의 목적 기반 차량 출현 가능성을 높이는 요인이라고 할 수 있다. 미래의 모빌리티가 각 탑승자의 개별성을 지향하고 있다는 점에서, 승객 개개인의 이동성에 대한 요구는 향후의 PBV 디자인에서 가장 큰 비중을 가진 요인이 될 것이며, 그에 상응한 내⋅외장 디자인 요소를 만들어 낼 것으로 보인다.
이러한 디자인 요소를 바탕으로 산업적 관점에서는 다양한 유형의 목적 기반 차량이 생산되기 위해서는 다양한 유형의 비즈니스 모델이 개발되어야 하는 과제도 예상된다. 실질적으로 우리나라 양산 메이커에서 2022년에 목적 기반 차량의 상업적 출시가 예상되므로, 본 논문에서 살펴본 디자인 요소를 활용한 디자인 연구가 요구된다고 할 것이다.
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