자동차 속도계 탄생 110주년
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글 : 채영석(webmaster@global-autonews.com)|
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승인 2012-10-16 15:07:48 |
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자동차 속도계 탄생 110주년
이것 없는 자동차는 상상하기 힘들다. 2012년 10월, 속도계가 생겨난 지 110년이 된다. 콘티넨탈이 속도계의 역사, 어떻게 작동하는 지, 미래 모습에 대해 설명한다.
육지건 해상이건 하늘 위에서 건 사람들은 이동을 할 때 움직이는 속도를 알고 싶어 한다. 자동차에서는 운전자가 그저 계기판을 보기만 하면 된다. 속도계는 1902년에 생긴 것으로 알려져 있다. 그 해 10월 7일 엔지니어 오토 슐츠(Otto Schulze)가 베를린의 임페리얼 특허 사무소(Imperial Patent Office)에서 와전류를 이용한 속도계를 특허 등록했기 때문이다.
그 당시 이 획기적인 발명은 순식간에 세계 자동차 산업으로 퍼져나갔다. 그때와 마찬가지로, 오늘날 속도계라는 용어의 실제 의미는 회전수를 계산하는 기계이다. 단위 시간당 거리로서 바퀴 또는 기어 샤프트의 회전 수를 보여주는 것이다.
계기판장치 및 운전자 HMI 사업부를 책임지고 있는 엘코 스폴더(Eelco Spoelder)는 “속도계의 진정한 개념은 처음 속도계를 발명했을 때보다 매일의 일상에서100km/h 또는 그 이상의 속도로 주행을 하는 요즘에 와서 더 의미 있다. 과거에는 자동차의 최고 속도가 고작 30km/h 였으니까요. 사람들이 감각기관인 전정기관을 통해 가속 또는 감속을 인지할 수는 있지만 일관적인 속도는 잘 지각하지 못합니다. 속도계가 필요한 이유이기도 하다” 라고 설명하며 “한동안 고속도로에서 고속 주행한 후 30km/h 구간대의 도로로 빠져나오면 그 속도에 적응하고 가늠하는 것이 얼마나 어려운지를 알게 됩니다. 대부분 공감할 것” 이라고 덧붙였다.
사람들은 속도에 대해 믿을 수 있는 정보를 제공해주는 보조장치들에 의존한다. 회전 속도계, 탱크 디스플레이, 음향 또는 시각 주차 보조 장치, 사각지대 안전 장치, 레이더 시스템은 운전자가 정확한 정보를 원할 때 언제든지 도움을 준다. 그러나 그것이 없다면 사람들은 그것들을 감으로 대략적인 예측을 할 뿐이다.
와전류에서 스텝 모터에 이르기까지: 바늘의 움직임
와전류를 이용한 최초의 속도계에서부터 오늘날의 계기판에 이르기까지 기술은 엄청난 진전을 보여왔다. 스폴더는 “가장 주목할만한 점은 기계식 전자기 기능에서 메카트로닉스 또는 순수 전자식 시스템으로 발전했다는 것입니다” 라고 설명했다. 오토 슐츠가 개발한 와전류를 통한 속도계의 경우, 바퀴 또는 기어 샤프트의 회전 수를 굴절 가능한 축으로 연결하여 속도계에 전달하고, 자석을 회전하는 곳 끝에 붙여놓는다.
회전하는 과정에서 자석 위에 있는 금속 디스크에 와전류가 생성되고 자기장이 이를 통과시킨다. 자기장과 와전류 간의 반응으로 토크가 생겨나 디스크를 한쪽 방향으로 움직인다. 계기판에 정확한 속도값이 표시되도록 교정 스프링(calibrated spring)이 자기장의 토크에 맞서 디스크를 유지한다. 하지만 오늘날 회전 속도계와 속도계는 센서에서부터 계기 장치에 이르기까지 전자식을 기반으로 한다.
스폴더는 “대부분의 자동차에서 속도계와 회전 속도계 바늘의 추진력은 스텝 모터입니다” 라고 말했다. 스텝 모터는 속도계 바늘을 최소한의 각도(단계)로 또는 많은 각도로 움직인다. 단계가 적으면 적을수록 속도계 바늘의 움직임이 더 정확하다. 마이크로컨트롤러는 바퀴의 속도 센서에서 보내오는 아날로그 신호를 스텝 모터의 필요한 디지털 수치 단계로 전환한다.
원형 계기 장치와 다양한 모니터들: 인체공학, 개발을 결정한다
주요 측면을 봤을 때 표시 형태는 110년 전에 처음 등장한 속도계와 크게 다를 바가 없다. 1986년 전면 디지털 LCD 디스플레이가 폭스바겐 Golf II GTI 에 처음 도입되었지만 대부분의 운전자들은 여전히 원형으로 움직이며 회전 속도 또는 회전 수를 나타내는 바늘을 본다.
스폴더는 “속도계와 회전 속도계가 대개 둥근 것에는 인체공학적인 이유가 있습니다. 둥근 계기판을 보면 직감적으로 읽어진다. 운전자는 계기판에 과도하게 집중할 필요가 없으며, 도로를 주시하면서 가장 중요한 정보를 얻을 수 있다” 고 말했다. 속도계, 회전 속도계, 탱크 디스플레이, 가장 중요한 경고등과 같은 계기 장치가 모두 운전자의 정면 시각 (약 30도 각도) 안에, 대개 핸들 뒤의 계기판 안에 있는 이유가 바로 이 때문이다.
요즘 계기판 중에는 헤드업 디스플레이의 지원을 받기도 한다. 헤드업 디스플레이는 마치 후드 위에 앞 유리창에 떠있는 것처럼 보여지며 운전자의 정면 시각에 주행 관련 정보를 보여준다. 라디오, 내부 온도, 내비게이션 등 주행에 중요한 연관이 없는 디스플레이는 인포테인먼트 영역의 일부이며, 중앙 콘솔 디스플레이에서 사용이 가능하다. 그러나 지금은 자동차 산업에서 더 많은 인포테인먼트를 지향하는 추세이다. 새로운 전략을 요구하는 것이다.
스폴더는 “계기판을 통한 주행 관련 정보와 중앙 콘솔의 인포테인먼트를 엄격히 분리하는 것은 오늘날 거의 불가능하다. 라디오, 내비게이션, 휴대폰에 이어 이제는 자동차 내에서 인터넷도 사용하고 있으니까” 라고 언급했다. 중앙 콘솔에서 인포테인먼트 사용이 많으면 많을수록 시각적인 방해로 인한 위험이 높아진다. 이를 막기 위해 콘티넨탈은 상황에 따라 가장 중요한 정보를 계기판에 보여주고 운전자를 지원하는 시스템에 투자하고 있다.
더 나은 디스플레이 기술과 그래픽 프로세서 덕분에 가능한 일이다. 특히 중형 및 고급 세단은 속도계, 회전 속도계, 스크린과 같은 아날로그 계기 장치와 혼합되어 더 많은 정보를 제공하는 계기판을 주로 사용한다. 오늘날에는 특수 그래픽 프로세서로 계기판에서 풀컬러 동영상 그래픽을 볼 수도 있다. 현재의 그래픽 프로세서를 이용하여 매우 자연스럽고도 끊김 없는 동영상 구현이 이미 자동차가 요구하는 특별한 요건을 충족시키고 있다.
그런 방식으로 풀컬러 디스플레이는 전형적인 아날로그 계기 장치가 하는 일을 수행할 수도 있다. 전체 계기판은 대각선 길이 최대 31센티미터(12.3인치)의 LCD스크린 하나로 구성될 수 있다. 엘코 스폴더는 “자유롭게 프로그래밍할 수 있는 계기판 덕분에 컴퓨터 모니터나 텔레비전처럼 디스플레이의 가능성이 거의 무제한적이다. 인체공학적 개념이 여기에 근본적인 역할을 한다. 디스플레이에서 정의하는 영역에 제한이 없으면 없을수록 상황에 따른 콘텐츠를 더 많이 보여줄 수 있다" 라고 설명했다.
예를 들어, 만약 톱뷰 360도 전망(Top View 360-degree view)과 같은 보조 시스템이 주어진 운전 상황에서 속도계나 회전 속도계보다 주행 안전에 더 큰 도움을 준다면 운전자는 이를 디스플레이 중앙으로 가져올 수도 있다. “향후에는 디스플레이의 가변성으로 인해 더 복잡한 콘텐츠를 자동차 내에서 쉽고 포괄적으로 디스플레이 할 수 있다” 라고 스폴더는 말했다.
이것 없는 자동차는 상상하기 힘들다. 2012년 10월, 속도계가 생겨난 지 110년이 된다. 콘티넨탈이 속도계의 역사, 어떻게 작동하는 지, 미래 모습에 대해 설명한다.
육지건 해상이건 하늘 위에서 건 사람들은 이동을 할 때 움직이는 속도를 알고 싶어 한다. 자동차에서는 운전자가 그저 계기판을 보기만 하면 된다. 속도계는 1902년에 생긴 것으로 알려져 있다. 그 해 10월 7일 엔지니어 오토 슐츠(Otto Schulze)가 베를린의 임페리얼 특허 사무소(Imperial Patent Office)에서 와전류를 이용한 속도계를 특허 등록했기 때문이다.
그 당시 이 획기적인 발명은 순식간에 세계 자동차 산업으로 퍼져나갔다. 그때와 마찬가지로, 오늘날 속도계라는 용어의 실제 의미는 회전수를 계산하는 기계이다. 단위 시간당 거리로서 바퀴 또는 기어 샤프트의 회전 수를 보여주는 것이다.
계기판장치 및 운전자 HMI 사업부를 책임지고 있는 엘코 스폴더(Eelco Spoelder)는 “속도계의 진정한 개념은 처음 속도계를 발명했을 때보다 매일의 일상에서100km/h 또는 그 이상의 속도로 주행을 하는 요즘에 와서 더 의미 있다. 과거에는 자동차의 최고 속도가 고작 30km/h 였으니까요. 사람들이 감각기관인 전정기관을 통해 가속 또는 감속을 인지할 수는 있지만 일관적인 속도는 잘 지각하지 못합니다. 속도계가 필요한 이유이기도 하다” 라고 설명하며 “한동안 고속도로에서 고속 주행한 후 30km/h 구간대의 도로로 빠져나오면 그 속도에 적응하고 가늠하는 것이 얼마나 어려운지를 알게 됩니다. 대부분 공감할 것” 이라고 덧붙였다.
사람들은 속도에 대해 믿을 수 있는 정보를 제공해주는 보조장치들에 의존한다. 회전 속도계, 탱크 디스플레이, 음향 또는 시각 주차 보조 장치, 사각지대 안전 장치, 레이더 시스템은 운전자가 정확한 정보를 원할 때 언제든지 도움을 준다. 그러나 그것이 없다면 사람들은 그것들을 감으로 대략적인 예측을 할 뿐이다.
와전류에서 스텝 모터에 이르기까지: 바늘의 움직임
와전류를 이용한 최초의 속도계에서부터 오늘날의 계기판에 이르기까지 기술은 엄청난 진전을 보여왔다. 스폴더는 “가장 주목할만한 점은 기계식 전자기 기능에서 메카트로닉스 또는 순수 전자식 시스템으로 발전했다는 것입니다” 라고 설명했다. 오토 슐츠가 개발한 와전류를 통한 속도계의 경우, 바퀴 또는 기어 샤프트의 회전 수를 굴절 가능한 축으로 연결하여 속도계에 전달하고, 자석을 회전하는 곳 끝에 붙여놓는다.
회전하는 과정에서 자석 위에 있는 금속 디스크에 와전류가 생성되고 자기장이 이를 통과시킨다. 자기장과 와전류 간의 반응으로 토크가 생겨나 디스크를 한쪽 방향으로 움직인다. 계기판에 정확한 속도값이 표시되도록 교정 스프링(calibrated spring)이 자기장의 토크에 맞서 디스크를 유지한다. 하지만 오늘날 회전 속도계와 속도계는 센서에서부터 계기 장치에 이르기까지 전자식을 기반으로 한다.
스폴더는 “대부분의 자동차에서 속도계와 회전 속도계 바늘의 추진력은 스텝 모터입니다” 라고 말했다. 스텝 모터는 속도계 바늘을 최소한의 각도(단계)로 또는 많은 각도로 움직인다. 단계가 적으면 적을수록 속도계 바늘의 움직임이 더 정확하다. 마이크로컨트롤러는 바퀴의 속도 센서에서 보내오는 아날로그 신호를 스텝 모터의 필요한 디지털 수치 단계로 전환한다.
원형 계기 장치와 다양한 모니터들: 인체공학, 개발을 결정한다
주요 측면을 봤을 때 표시 형태는 110년 전에 처음 등장한 속도계와 크게 다를 바가 없다. 1986년 전면 디지털 LCD 디스플레이가 폭스바겐 Golf II GTI 에 처음 도입되었지만 대부분의 운전자들은 여전히 원형으로 움직이며 회전 속도 또는 회전 수를 나타내는 바늘을 본다.
스폴더는 “속도계와 회전 속도계가 대개 둥근 것에는 인체공학적인 이유가 있습니다. 둥근 계기판을 보면 직감적으로 읽어진다. 운전자는 계기판에 과도하게 집중할 필요가 없으며, 도로를 주시하면서 가장 중요한 정보를 얻을 수 있다” 고 말했다. 속도계, 회전 속도계, 탱크 디스플레이, 가장 중요한 경고등과 같은 계기 장치가 모두 운전자의 정면 시각 (약 30도 각도) 안에, 대개 핸들 뒤의 계기판 안에 있는 이유가 바로 이 때문이다.
요즘 계기판 중에는 헤드업 디스플레이의 지원을 받기도 한다. 헤드업 디스플레이는 마치 후드 위에 앞 유리창에 떠있는 것처럼 보여지며 운전자의 정면 시각에 주행 관련 정보를 보여준다. 라디오, 내부 온도, 내비게이션 등 주행에 중요한 연관이 없는 디스플레이는 인포테인먼트 영역의 일부이며, 중앙 콘솔 디스플레이에서 사용이 가능하다. 그러나 지금은 자동차 산업에서 더 많은 인포테인먼트를 지향하는 추세이다. 새로운 전략을 요구하는 것이다.
스폴더는 “계기판을 통한 주행 관련 정보와 중앙 콘솔의 인포테인먼트를 엄격히 분리하는 것은 오늘날 거의 불가능하다. 라디오, 내비게이션, 휴대폰에 이어 이제는 자동차 내에서 인터넷도 사용하고 있으니까” 라고 언급했다. 중앙 콘솔에서 인포테인먼트 사용이 많으면 많을수록 시각적인 방해로 인한 위험이 높아진다. 이를 막기 위해 콘티넨탈은 상황에 따라 가장 중요한 정보를 계기판에 보여주고 운전자를 지원하는 시스템에 투자하고 있다.
더 나은 디스플레이 기술과 그래픽 프로세서 덕분에 가능한 일이다. 특히 중형 및 고급 세단은 속도계, 회전 속도계, 스크린과 같은 아날로그 계기 장치와 혼합되어 더 많은 정보를 제공하는 계기판을 주로 사용한다. 오늘날에는 특수 그래픽 프로세서로 계기판에서 풀컬러 동영상 그래픽을 볼 수도 있다. 현재의 그래픽 프로세서를 이용하여 매우 자연스럽고도 끊김 없는 동영상 구현이 이미 자동차가 요구하는 특별한 요건을 충족시키고 있다.
그런 방식으로 풀컬러 디스플레이는 전형적인 아날로그 계기 장치가 하는 일을 수행할 수도 있다. 전체 계기판은 대각선 길이 최대 31센티미터(12.3인치)의 LCD스크린 하나로 구성될 수 있다. 엘코 스폴더는 “자유롭게 프로그래밍할 수 있는 계기판 덕분에 컴퓨터 모니터나 텔레비전처럼 디스플레이의 가능성이 거의 무제한적이다. 인체공학적 개념이 여기에 근본적인 역할을 한다. 디스플레이에서 정의하는 영역에 제한이 없으면 없을수록 상황에 따른 콘텐츠를 더 많이 보여줄 수 있다" 라고 설명했다.
예를 들어, 만약 톱뷰 360도 전망(Top View 360-degree view)과 같은 보조 시스템이 주어진 운전 상황에서 속도계나 회전 속도계보다 주행 안전에 더 큰 도움을 준다면 운전자는 이를 디스플레이 중앙으로 가져올 수도 있다. “향후에는 디스플레이의 가변성으로 인해 더 복잡한 콘텐츠를 자동차 내에서 쉽고 포괄적으로 디스플레이 할 수 있다” 라고 스폴더는 말했다.
