BMW 이노베이션데이2010-미래를 위한 새로운 아이디어 제시

2004년에 처음 시작된 BMW의 이노배이션데이가 7회째를 맞았다. 해마다 다양한 신기술을 통해 트렌드세터로서의 입지를 강화해 온 BMW가 올 해에는 연구개발전문회사(BMW Forschung und Technik GmbH)의 창립 25주년 기념 행사를 겸했다. 이번 행사에서는 IT와 접목한 자동차의 다양한 가능성과 대체 에너지, 그리고 여전히 시대에 부응하는 매력적인 신차의 개발에 대한 그들의 강한 의지를 정리해 보여 주었다.

글/채영석(글로벌오토뉴스 국장)

BMW Forschung und Technik GmbH가 처음 설립된 것은 1985년이었다. 초기의 회사명칭은 BMW Technik GmbH. 근본 취지는 독립된 ‘think tank’, 즉 다른 모든 개발부문과도 독립된 순수한 아이디어의 창출구를 만들자는 의도에서였다. 2003년에 모든 종류의 BMW차량을 아우르는 기술개발로 전환하기 위해 연구분야를 통합관리하기로 결정하면서 사명이 지금과 같이 바뀌었다. 인력도 두 배로 늘였고 예산도 대폭 증액했다. 그 배경에는 자동차산업 최대의 이슈는 에너지를 비롯해 원자재, 안전, 사회변화 등에 대응하기 위함이었다. 그를 계기로 BMW는 2004년부터 BMW Innovation Day라는 타이틀로 전 세계 자동차전문기자를 대상으로 하는 기술 워크샵을 개최해 왔다.

BMW Forschung und Technik GmbH를 총괄하고 있는 레이몬드 프라이만(Raymond Freymann)박사는 그동안 모든 혁신에 관한 주제의 연구를 수행하는 별도의 기술회사를 설립할 수 있었던 것은 믿음의 결과라며 자유롭고 창의적인 활동범위를 제공받았다고 술회했다. 초기 볼프강 라이츠네 박사는 모든 개발부서를 집중적으로 통합해 개발업무에만 전념하도록 해야 한다는 생각을 갖고 있었다는 것이 그의 설명. 그렇게 해야 독립적이고 창의적이면서 혁신적은 아이디어를 창출해 낼 수 있다는 것이다. 물론 그것은 제품 라인의 확대를 위한 것이었다.

시작은 임대 건물에서 100여명의 최고 엔진 컨스트럭터들로 팀을 구성했었다. 이 후 이곳에서 일하는 사람들은 엔지니어들에게는 천국으로 여겨져 왔다며 1994년부터 1999년까지 이 회사의 수장으로 지냈던 마리오 타이센(Mario Thyssen)박사는 밝혔다.

현재는 8,500여명의 BMW 소속 엔지니어들과 서플라이어 관계사 직원 1,500여명이 이곳에서 일하고 있다. 이들은 차량 내부의 정보와 통신 기술뿐만 아니라 차량 공학, 수소 기술, 대체 주행, 에너지관리 컨셉, 능동적 안전성, 운전자 지원 시스템의 모든 분야에서 광범위한 전문성을 갖추고 있다.

BMW Forschung und Technik GmbH 첫 번째 프로젝트는 z1로드스터. 1988년 개발된 BMW Z1 프로젝트에서 얻어진 기술을 통해 BMW Z3 로드스터 및 쿠페와 1세대 Z4가 탄생되었다. Z1으로 시작된 프로젝트는 숫자를 더 해 가며 2003년의 Z29 까지 발전하며 BMW의 뉴 모델의 기초를 제공해왔다. 고성능 로드스터를 오프로더로도 사용할 수 있게 하고자 한 크로스컨트리 컨셉트카인 Z18프로젝트도 그중 하나다.

1999년에 개발된 Z22프로젝트는 50년 앞을 내다 본 모델이라는 평가를 받을 정도로 BMW의 모델 개발에 지대한 영향을 미쳤었다. 무려 61개의 발명기술이 적용되었으며 모든 사람이 불가능하다고 하는 것을 극복하고 결국은 개발에 성공해 이후 BMW 뉴 모델 개발에 지대한 공헌을 했다.

레이몬드 프라이만(Raymond Freymann)박사는 마지막으로 BMW Forschung und Technik GmbH의 최고의 보물은 바로 연구원들이라며 무대 위에 그들을 모두 동원해 소개했다.

”궁극적으로는 수소 시대가 도래한다.”

BMW는 이번 이노배이션데이의 기술 워크샵을 통해 하이브리드카와 수소엔진차, 수소 하이브리드카 등에 대한 그들의 생각을 확실히 밝혔다. 프라이만 박사는 큰 틀에서는 당장의 내연기관 엔진의 효율성 증대가 급선무이며 과도기적으로 하이브리드카와 전기차가 사용될 것이라고 주장했다. 그리고 궁극적으로는 수소를 사용하는 시대가 올 것이라고 확신한다고 밝혔다.

BMW는 1978년부터 수소 에너지의 사용에 대한 연구를 시작했으며 1979년에 최초의 수소엔진차를 개발해 최근의 수소엔진차 하이드로젠7에 이르고 있다. BMW그룹은 장기적으로 수소가 대체 에너지로 사용될 것이라고 확신하고 있다. 재생 에너지원의 보조를 받아 생성되는 수소를 사용함으로써 앞으로 무배출 이동성을 선택할 수 있는 옵션을 제공할 수 있다는 것이다. 일상생활에 사용되는 수소 연료 개발기술은 이미 BMW 하이드로젠 7을 통해 증명된 바 있으며, 한정 생산되기 이전에 전체 시리즈 개발 공정을 모두 끝낸 상태였다. 일상 생활에서 주행 가능한 수소 엔진차 하이드로젠 7은 이미 전 세계 각국에서 현재까지 총 4백만 km의 주행을 마친 상태이다.

BMW 하이드로젠 7을 개발을 위해 BMW Forschung und Technik GmbH 는 수많은 연구 프로젝트와 컨셉 차량개발로 수소 기술에 대한 이해를 높이고 자동차 분야에서 사용에 맞는 틀을 마련했다. BMW 하이드로젠 7의 선행 모델인 BMW 750hL은 2000년에 이미 공개되어, 엑스포월드 박람회에서 행사 차량으로 사용되었다.
이후 몇 년 동안 BMW 750 hL은 ‘클린 에너지 월드 투어 (Clean Energy World Tour)’의 시범 운행을 통해 총 170,000km를 주행했다. BMW H2R 수소 기록 차량 역시 선구자적인 성과를 달성하는데 일조했다. 2004년 9월에 12기통 엔진을 장착한 이 모델은 프랑스 미라마스에 위치한 BMW 코스에서 피스톤 엔진 장착 수소 연료 차량으로 9개 신기록을 세웠다. 이 수소 차량의 최고 속도는 시속 300km가 넘었다.

현재 연구는 수소 연료 도입을 위해 해결해야 할 도전과제들에 중점을 두고 있다. 수소 기술 분야의 또 혁신 성과로는 탄소섬유 강화 플라스틱으로 만들어져 무게를 최적화한 다양한 크기의 차량 수소 저장탱크와 콜드 스타트 (cold-start) 및 촉매 변환장치 가열 단계에서 효과적으로 배기를 절감하기 위한 컨셉으로써 합성 가스를 생성하는 연료변환 시스템 등이 있다. 또한 차량 내부 전원에 동력을 제공하기 위해 전기를 생성하는데 중점을 두고 연료전지 기술을 추적하는 과제를 추진하고 있다.

하이브리드카에 대한 연구도 1972년부터 시작했다. 초기 모델은 BMW 1602이었다. 2001년에 연구원들은 1세대 BMW X5에 기초한 하이브리드카를 선보였으며, 이를 통해 주행과 에너지 저장 기술 분야에서 이루어진 진전이 증명되었다. 이 연구에서는 8기통 가솔린 엔진과 전기 모터를 결합시켜 최대 1,000 Nm의 토크를 실현했다. 이피션트다이내믹스 전략에 따라 명칭된 최초의 차량에서 특히 수퍼캡이라고 알려진 고전력 콘덴서가 가장 중요한 혁신이 되었다. 이들 슈퍼캡은 특히 전력 밀도가 높은 에너지 저장 장치로 구축되었다.
2003년에 개발한 BMW 컨셉 X3 EfficientDynamics는 사이드실에 통합된 슈퍼캡 개발을 지속적으로 진전시켰다. 2005년 프랑크푸르트 모터쇼에서 처음 공개된 이 컨셉카는 내부 연소 엔진과 고성능 전기 모터를 결합시키며, 새로운 솔루션을 제시했다.

당장에는 하이브리드카든 전기차든 배터리가 가장 중요한 관건이다. BMW는 이런 점에 착안해 2003년에는 최대토크가 무려 1000Nm에 달하는 괴력의 X3하이브리드 컨셉트카를 개발했었다. 올 해에는 5시리즈를 베이스로 한 하이브리드카의 개발을 완료하고 양산 준비단계에 들어가 있다.
특히 주목을 끄는 것은 수소연료전지(Fuel Cell)시스템을 사용한 하이브리드카 컨셉트카. 연료전지 시스템은 발전을 담당하며 가솔린 에너지와 함께 병행해서 구동하는 시스템이다. 연료전지 하이브리드카는 변속기 내부에 전기모터를 통합하는 구조를 갖고 있다. 클러치가 두 개로 닛산자동차의 하이브리드 시스템과 비슷하다. 초기에는 직렬식 하이브리드 시스템도 연구했었으나 이제는 병렬형으로 결정된 상태.

다른 메이커와 다른 점은 연료전지와 가솔린 엔진을 병용한다는 것. 전기모드만으로 주행이 가능한 풀 하이브리드 시스템이다. 특이한 점은 연료전지 시스템의 용량이 5kW로 통상적인 연료전지 시스템으로만 주행하는 자동차에 비해 용량이 적다. 비용문제와 실용성 등을 고려한데 따른 결과라고 BMW는 설명한다. 수소와 가솔린을 동시에 사용하므로 하이드로젠7과 같은 듀얼 퓨얼 시스템과의 통합도 가능하지만 아직은 수소 에너지는 발전을 위한 연료로 사용된다.
이 연료전지 하이브리드카는 BMW 1 시리즈를 베이스로 하고 있다. 4기통 가솔린 엔진을 탑재하고, 도심주행에 사용되는 전기동력 장치를 갖춘 하이브리드 차량 컨셉은 이피션트 다이내믹스(Efficient Dynamics)라는 틀 안에서 개발된 매우 혁신적인 하이브리드 기술 형태를 잘 보여준다.

물론 그 전에 BMW 그룹은 이피션트 다이내믹스 (Efficient Dynamics) 개발 전략을 통해 효율성 극대회를 위한 노력을 경주하고 있다. 최적화된 효율, 차량 내부의 스마트 에너지 관리, 공기역학 측정을 갖춘 동력 시스템의 개발은 이 같은 전략을 지원하는 주요 축을 이루고 있다. 또한 차량 전반에 걸쳐 경량 구조를 완성하고 있다. 탄소강화 섬유의 사용 등도 그 좋은 예다.

IT와 접목해 다양한 기능을 수행하는 시대를 준비한다

BMW는 이번 이노배이션데이의 기술 워크샵을 통해 다양한 IT와 결합한 안전기술 및 연료저감기술, 생활 편의 기술 등을 공개했다. 운전자와 자동차 그리고 환경 사이에서 작동하는 지능형 네트워크 분야에서 추진되고 있는 BMW 커넥티드드라이브(ConnectedDrive)/ 뮌헨 공대(CAR@TUM)와 합작한 ‘IT-모티브 2020 (IT-Motive 2020)프로젝트 등이 대표적이다. 이전에는 서로 다른 여러 개의 제어장치를 통해 분산되어 있던 기능들이 차 내부에 통합되어 동일한 통신 네트워크에서 모아질 수 있도록 하는 정보통신 기술의 혁신적인 구조를 개발하고 있다. 프로젝트의 목적은 계속해서 늘어나고 있는 차량, 승차감, 안전성 기능을 표시하는 일관성 있는 하드웨어 플랫폼을 제공하는 것이다. 하나씩 소개한다.

1.커넥티드 드라이브(Connected Drive)

전기 시스템의 개발 덕분에 운전자, 차량, 환경 사이의 스마트 네트워크가 용이해지고 있으며, BMW Forschung und Technik GmbH는 승차감, 안전성, 드라이빙 즐거움을 강화하는데 있어서 중요한 역할을 해오고 있다. 현재 많은 시리즈 차량들이 BMW Forschung und Technik GmbH에 의해 개발된 혁신 기술에 기초하여 운전자 지원 시스템, 이동성 서비스, 외부 통신 및 엔터테인먼트 모듈 통합 시스템을 장착하고 있다.

외부 세계와 네트워크 구축을 위한 새로운 관점을 개척하고 필요한 기술의 토대를 마련한다는 목표 의식을 가지고 BMW Forschung und Technik GmbH의 전문가들은 현재 시리즈 차량에 도입된 지원 시스템의 범위를 훨씬 뛰어넘는 지원 시스템을 개발하는데 주력하고 있다.

BMW Forschung und Technik GmbH 연구부서가 개발한 첨단 지원 시스템으로는 디지털 매핑, GPS, 비디오의 매우 상세한 데이터를 혼합하는 방식으로 지원을 받는 트랙트레이너 (TrackTrainer)를 들 수 있다. 이 시스템을 사용하면 뉘르부르크링 같은 레이스 트랙에서도 이상적인 차선에서 자율적으로 운전이 가능하다, 현재 트랙트레이너는 BMW 드라이버 트레이닝 프로그램에서 교육 목적으로 사용되고 있다.

이 분야에서 현재 진행되고 있는 연구 프로젝트로는 특히 공사 현장 근처 같은 좁은 차선을 따라 주행하는 경우에 운전자들을 지원하는 좁은 도로에서의 운전 지원 (narrow-passage assistant) 및 의료적으로 위급한 비상상황에서 차량을 안전하게 정지시켜주는 비상정지 지원 (emergency stop assistant)을 들 수 있다.
이 외에도 2006년에 선보인 차고 주차 (garage parker) 시스템은 차량의 모든 주행, 제동, 운전대 기능이 자동으로 제어되어, 운전자의 리모콘 사용만으로 차량 운전대가 스스로 알아서 작동하여 공간이 제한된 차고에 들어가거나 나올 수 있다.

2.타깃화된 통신으로 안전성과 효율성 증대

연구 자회사의 주요 개발 분야 중 하나로 Car-to-X 커뮤니케이션 (Car2X)이라고 알려진 차량과 도로 인프라 사이의 정보 교환을 들 수 있다. 일례로 교통신호에서 나오는 연속적인 시간에 대한 정보를 전달하는 기능이 있다. 이는 운전자 지원 시스템이 최적의 속도에 대한 정보를 확보하여 차량이 연속해서 신호등의 파란 불과 만나서 정지하지 않고 이동할 수 있도록 하거나, 빨간 불을 통과할 가능성에 대해 경고를 내보낼 수 있다는 의미이다. 교통 상황, 도로 상태, 기타 요인들에 대한 데이터를 전략적으로 전송함으로써 한 개 차량에서 다른 운전자들에게 사고, 교통정체, 살얼음에 대해 조기에 경고를 즉시 내보낼 수 있다. 또한 전송된 차량 데이터에 기초하여 추돌 위험을 계산할 수 있기 때문에 교차로에서 충돌 가능성에 대해 미리 경고를 내보낼 수 있다.

이 밖에 BMW Forschung und Technik GmbH는 혁명적인 작동 개념과 제어 시스템의 개발에 있어서도 획기적인 성과를 이루고 있다. 2세대 차량에서 제시된 완전히 혁신적인 운전석 디자인 컨셉을 예로 들 수 있다.

3.요트 항해에서 차량 운전으로: 최적화된 헤드업 디스플레이 기술

연구소는 기본 연구 기술 개발을 통해 연구원들이 처음에는 언뜻 자동차 분야에서 멀리 벗어난 것처럼 보일 수 있는 문제들을 고민하도록 끊임없이 장려하고 있다. 장기적으로 이 같은 방식으로 확보된 지식은 BMW 커넥티드드라이브 맥락에서 승차감, 안전성, 드라이빙 즐거움을 강화하는 프로젝트로 이어진다.

미국 Palo Alto에 위치한 기술사무소 팀은 BMW 레이싱팀인 오라클 (Oracle BMW Racing Team) 팀원들의 선글라스에 결합되는 미니 헤드업 디스플레이를 개발했다. 아메리카컵 요트 대회용으로 제작된 이 시스템은 선글라스 렌즈에 정보와 지시를 투사하여 이들이 신속하게 선별적으로 전달될 수 있도록 한다. 이 프로젝트는 BMW 최신 시리즈 차량의 첨단 헤드업 디스플레이 개발에 사용된 새로운 노하우로 이어졌다.

4.미국 캘리포니아의 아이디어 뱅크 Palo Alto

BMW는 미국 캘리포니아에 Palo Alto 기술사무소를 운용하고 있다. 자동차와 관계없는 분야에까지 다양한 가능성을 검토하는 일을 한다. Palo Alto 는 외부 통신과 엔터테인먼트 모듈을 차량 내부에 결합시키는 정확한 원칙을 확인했다. 애플 아이팟 장착에 사용되는 최초의 인터페이스가 이 곳에서 개발되었다. 여기에는 BMW iDrive를 사용하여 오디오 기능을 제어하는 옵션이 포함되었다. BMW 연구기술이 이룬 선구자적인 성과 덕분에 BMW는 외부 통신과 엔터테인먼트 시스템을 차량 내부에 결합시키는데 있어서 특별한 위치를 확보하고 있다. BMW 커넥티드드라이브에 통합되는 시스템과 서비스는 전세계 어떤 자동차 업체도 따라올 수 없는 세계 최고의 기능을 보장한다.

BMW 그룹 Palo Alto 기술사무소는 다른 기술 부서와 손잡고 BMW 컨셉 액티브E 차량용 아이폰 애플리케이션을 개발했다. 이 애플리케이션은 배터리 충전 상태 데이터, 전기 동력만으로 작동 가능한 차량 거리 같은 주요 정보를 운전자의 휴대폰에 직접 전달한다.

다기능 차량 키 프로토타입 역시 이동 경험과 운전자의 라이프스타일을 연결하는 네트워크 수단으로 개발되었다. BMW 차량 키는 호텔 객실 전자 예약 정보 같은 다양한 기능을 지원하는 한편으로 운전자가 별도의 비용 없이 구매할 수 있는 보안칩을 제공한다. 또한 신용카드 기능이 더해져 차내에서 버스, 기차, 비행기를 간편하게 예약하고 키에 e티켓을 저장할 수 있다.