올해 초 디트로이트에서 열린 '2010 북미 국제 오토쇼'에서도 GM의 전기자동차 쉐비 볼트를 비롯해 아우디의 2세대 e-트론, 현대자동차의 하이브리드 콘셉트카 블루윌(Blue-Will) 등 최신 기술로 중무장한 다양한 모델들이 관객의 눈길을 사로잡았다. 이번 호에서는 자동차의 의미를 근본적으로 바꿔놓을 수도 있는 미래 기술들을 소개한다.
파퓰러사이언스의 일러스트 팀은 아직 실용화되지는 않았지만 실현가능성이 매우 높은 기술, 다시 말해 콘셉트카들에 적용된 혁신적 개념들을 차용하여 미래 자동차의 모습을 예견했다. 이를 위해 아우디, 폭스바겐, 벤츠, 현대차, 혼다, BMW, 랜드로버 등 유수의 완성차 메이커 7개사의 디자이너와 엔지니어들을 인터뷰하여 필요한 정보를 얻었다.
최첨단 전기구동장치, 무인 주행기술, 헤드업 디스플레이 등 미래에는 꿈같은 기술을 채용된 자동차들이 등장할 전망이다. 혁신을 넘어 충격으로 다가올 미래자동차의 모습을 예상해봤다.
만능 응급구조 자동차
미 해군에 따르면 미래의 군함은 전투, 호위 등의 임무에 맞춰 외부의 장비를 교체할 수 있는 모듈형으로 설계된다. 차세대 만능 응급구조 자동차 역시 이 같은 설계시스템이 채용돼 있다. 이 차량은 독일의 로베르트 엥겔만이 디자인한 포드의 레스큐 X(Rescue X) 콘셉트카에서 영감을 얻었다.
1. 펑크 방지용 벌집 타이어
공기튜브가 없는 일체형 타이어가 채용돼 있다. 미쉐린의 비공기주입식 타이어 '트윌(Tweel)'과 유사하게 폴리우레탄 소재를 벌집모양으로 성형해 노면의 충격을 흡수한다. 공기튜브가 없는 만큼 날카로운 유리 파편이나 못에 찔려도 펑크가 나지 않는다.
2. 무인 자율운전시스템
내장형 센서와 GPS 장치로 무인 자율운전시스템을 구현했다. 스스로 사고현장까지 가장 빠른 길을 찾아 주행한다. 운전자가 필요 없는 만큼 출동한 모든 인원이 구조에 전력할 수 있다.
3. 모듈형 구조장비
임무의 특성에 맞춰 필요한 장비를 손쉽게 탈착할 수 있다. 때문에 화재진압, 응급의료, 폭발물 처리 등 어떤 임무라도 투입 가능하다. 차량의 디젤엔진은 구조현장에서 구조장비의 구동에 필요한 전력을 공급하는 30㎾급 발전기로 쓸 수도 있다.
4. 디젤-전기모터 동력전달장치
이 차량은 디젤엔진이 전기모터를 구동하고 전기모터의 힘으로 차축을 회전시켜 구동력을 얻는다. 이는 군용 목적으로 개발된 프로토타입 시스템으로서 트랜스미션 등 기존 동력전달장치를 구성하는 무거운 부품들이 필요 없어 경량화가 가능하다. 출력 향상 효과도 있다.
5. 차세대 오프로드 서스펜션
탁월한 성능을 자랑하는 보스의 서스펜션 시스템을 한층 크고 강하게 재현했다. 특히 쇼크업소버와 스프링 대신 전자석 모터를 사용, 비포장도로에서의 주행 및 조향성능을 극대화했다. 이로써 응급요원들은 물론 후송 중인 환자들에게도 최고의 안정감을 제공한다.
럭셔리 전기 스포츠카
친환경 전기자동차라고 강력한 엔진출력이나 안락함을 포기해야할 필요는 없다. 첨단 소재와 바퀴 내장형 전기모터를 활용하면 포르쉐의 스포츠카 파나메라와 같은 강하고 빠른 4인승 럭셔리 전기스포츠카를 만들 수 있다.
1. 헤드업 디스플레이
주행 중 계기판을 보기 위해 눈을 아래로 내릴 필요가 없다. 앞유리에 반투명 디지털 계기판을 채용, 전방을 바라보면서 주행속도와 배터리 잔량 등의 정보들을 확인할 수 있다. 내비게이션 역시 동일한 방법으로 구현돼 운전자의 주의분산에 의한 사고위험을 막아준다.
2. 세라믹 유리창
두께 1㎜의 세라믹인 산질화 알루미늄(AION) 소재로 차량의 유리와 문을 만들었다. 문이 투명한 것도 이 때문이다. AION은 원래 기존 군용 차량의 창문과 덮개를 대체할 방탄소재로 개발됐다.
3. 바퀴 내장형 전기모터
아우디의 e-트론 콘셉트카와 마찬가지로 4개의 바퀴마다 각각 전기모터가 내장돼 있다. 이 모터들은 드라이브 바이 와이어(Drive-by-wire) 기술에 의해 조향장치와 연결된다. 기계식이 아닌 전자식이므로 차량 중량을 줄일 수 있고 순간적으로 최대 출력에 도달한다.
4. 마그네슘 프레임
레이싱카나 사막주행용 오프로드 자동차처럼 외부로 노출된 프레임을 채택했다. 프레임의 소재는 마그네슘으로 중량 대 강도 비율이 매우 우수하다.
5. 초고용량 축전기
리튬이온 배터리가 바닥면에 깔려 있어 실내공간이 넓다. 특히 차세대 신소재로 주목받고 있는 그래핀(graphene) 기반의 초고용량 축전기(ultracapacitor)가 채용돼 있다. 이 축전기는 원자 하나 두께의 박막형 카본시트를 사용, 현 축전기의 2배나 되는 전기를 저장한다. 그만큼 신속하게 최대 파워를 낼 수 있다.
1인승 무인로봇자동차
이 모델은 운전자가 해야 할 모든 일을 스스로 처리하는 1인용 무인로봇 자동차다. GM의 콘셉트카 퓨마(PUMA) 등 여타 1인승 모델처럼 소형 배터리와 엔진으로도 강력한 힘을 낸다. 운전자는 차량에 앉아 신문을 읽거나 서류를 검토하는 등 출퇴근 시간의 생산적 활용이 가능하다.
1. 탄소섬유 차체
차체와 차대를 초경량 탄소섬유 복합재로 제작, 중량은 줄이면서 강도는 극대화했다.
2. 돔형 문
일반 차량에 비해 좌석의 위치가 높고 문이 돔형이기 때문에 탑승자는 360도 전 방향을 볼 수 있다. 높은 좌석은 차량의 앞뒤 폭을 줄이면서도 다리를 뻗을 충분한 내부공간을 마련해준다. 위로 열리는 도어는 차량에 타고 내릴 때 눈이나 비로부터 탑승자를 보호한다.
3. 결착형 구조
차량의 크기가 작아 도심의 주차난 해소에 큰 도움이 된다. 특히 필요할 경우 열차처럼 여러 대의 차량을 일렬로 결착해 운용할 수도 있다.
4. 전자동 유도시스템
레이더 센서와 GPS 기반의 자율주행시스템이 적용돼 있다. 신호등, 건널목 등 도로 상에 설치된 센서나 주변의 다른 차량들과도 실시간 정보송수신이 가능해 자율주행의 신뢰성이 높다. 심심한 탑승자를 위해 앞유리에 투명 OLED 스크린을 채용, 동영상을 감상할 수 있도록 했다.
5. 작은 바퀴
기존 1인승 포드(pod)들 대부분은 2개의 바퀴로 운용된다. 하지만 이 차량은 좌우측에 각각 3개씩 총 6개의 소형 바퀴를 채용했다. 이는 바퀴의 무게를 줄이면서 접지면적을 높여 구동효율 상승 효과를 준다. 전기모터는 차량 후방에 내장 돼 있다.
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