최근 대기업 자동차 광고가 눈길을 끈다. 일을 마치고 자동차에 올라타자 스르륵 잠이 들지만 원하는 목적지에 무사히 도착한다. 자율주행 친환경 자동차가 조용하고 안전하게 목적지까지 무사히 데려다주는 기술력 등장이 머지않았음을 시사한다. 환경 보호를 위해 전기를 사용하는 자율주행 친환경 자동차라면 꼭 넘어야 할 관문. 조용하고 쾌적한 실내 환경이다. 잠이 들 정도로 소음이 발생하지 않는 차내 환경을 조성하기 위한 기술력은 어디까지 발전했을까. 인하대학교 기계공학과 이상권 교수가 개발한 기술이 CF 속 상황을 현실로 재현할 마중물이 될 수 있을지 자동차업계가 주목하고 있다.

최선영 기자 csy@

미디어와 언론에서 언급하는 자율주행 친환경 자동차의 주요 이슈는 안전한 운행이다. 원하는 곳까지 사고를 내지 않고 정확히 도착할 수 있는 기술력 개발이 한참이지만 곧 그보다 더 큰 이슈가 점화될 것이다. 자율주행 친환경 자동차를 이용할 때 사람이 느끼는 쾌적함. 앞서가는 개발자는 자율주행 친환경 자동차의 상품성을 안락하고 쾌적한 승차감 시현임을 예측해 관련 기술을 개발하고 있다. 대표적인 인물이 이상권 교수다. 자율주행 자동차가 목적지 이동을 넘어서 사무를 볼 수 있는 편안한 공간으로까지 발전할 것을 염두에 둔 기술 개발을 목전에 두고 있다.

자율주행 친환경 자동차의 과제, 운전자가 불편한 소음을 잡아라   
자율주행 친환경 자동차는 휘발유를 사용하는 내연기관 자동차보다 전체 소음 레벨이 낮지만 모터, 변속기, 타이어, 바람 등 고주파를 거친 소음이 크게 드러나 실내 주행 음질이 나빠 승차감이 떨어진다. 목적지에 정확히 도달하는 기술력이 아니라 실내 주행 음질을 얼마나 제어하느냐가 변수로 떠오른 지 오래다. 주행 음질 악화 현상을 제어하는 마스킹 기술이 적용된 전기 자동차가 세계 시장을 장악할 것이다.

▲ 이상권 교수

인하대학교 기계공학과 이상권 교수는 '휴먼의 감성을 고려한 자율주행 친환경 차량 음질설계 기술'을 개발했다. 이 연구는 향후 자율주행 전기자동차가 차량의 실내공간이 이동하는 주거공간으로 쓰일 것을 예측해 기획됐으며 음압은 낮고 정숙하면서 고주파 거친 음질이 드러나지 않는 안락한 차량 실내공간을 만들기 위한 기술력 개발에 초점을 두고 있다. AI(Artificial Intelligence) 응용 감성기술을 활용하여 고주파 거친 소음 및 중·저주파 로드노이즈가 마스킹된 쾌적한 음질을 갖는 사운드를 설계하고 이 쾌적한 음질의 사운드가 실시간으로 자율주행 환경자동차의 실내공간에서 만족되도록 하는 마스킹기술과 능동사운드제어 기술 개발이 주요 내용이다.

전 세계 유수 자동차회사와 자동차업계는 전기모터의 동력으로 움직이는 친환경 자율주행 자동차의 실내 음질이 좋지 않아 골머리를 앓고 있다. 전기자동차가 저속으로 주행할 때 너무 정숙하여 차량의 접근을 보행자에게 알리는 법적 경보음과 정·가속 주행 시 전기모터에 의한 소음은 고주파 성분을 갖는 순음성 (pure tone) 와인소음으로 운전자와 승객을 괴롭히는 소음으로 느껴질 수 있어 이를 극복할 기술 개발이 절실하다. 앞으로 출시할 자율주행 친환경 자동차의 실내공간은 사무실처럼 정숙하고 편안해야 하며 주행 음질을 확보해야 경쟁력 우위를 점할 수 있다. 그는 이 연구를 통해 하드웨어 변경 없이 음향 공간을 쾌적하게 할 수 있는 미래 스마트 도시 사회에 중요 핵심기술로 음향 공간상에 원치 않는 소음을 마스킹하는 기술을 개발했다. 이 기술이 자율주행 전기 자동차에 적용된다면 주행 중에도 안락한 사무 공간이 형성돼 상품적 가치가 증대돼 자율주행 친환경 자동차 시장을 선점할 차별성 확보에 기여할  것으로 예상된다. 이번 연구에 투입된 인력 역시 석사 및 박사 과정을 밟고 있는 수재들로 음향 마스킹 관련 전문가로 성장할 가능성이 커졌다.

“이 연구가 성공하기 위해서는 AI 응용 감성기술 기초한 환경자동차 실내 쾌적 사운드 설계 기술, 휴먼 청각계 마스킹 기능 이해 및 수학적 모델링기술, 쾌적 음질 발생 스피커 시스템의 구조 설계 기술, 차량 음향 전달 함수 측정 기술 및 기반 능동 사운드 제어 기술 등이 필요합니다. 본 연구실에서 휴면 청각계 기반 감성공학 기초한 음질 제어 기술을 확보했고 현재 컴퓨터 구조해석에 기반을 둔 복합소재 기술을 이용한 본 연구에 적합한 스피커를 개발하고 있습니다.”

그의 손에서 꽃피운 자동차 개발에 필요한 실용학문
이상권 교수가 자동차 개발과 인연을 맺은 것은 30여 년 전이다. 자동차 회사에서 10여 년 근무한 경력을 바탕으로 자동차 기술 개발에 헌신하고자 박사 학위를 취득해 대학 교수 자리에 올랐다. 교편을 잡은 지 20년이 흘렀고 그는 우리나라를 이끄는 기계공학자의 주요 인물로 대한기계공학회의 동역학 제어 분야에 편집자, 자동차 공학 연구자, 한국자동차공학회 SCI 저널인 IJAT의 NVH 분야 편집위원으로 활동하고 있다. 선진 기술 확보를 위해 미국음향학회(ASA), 미국전기전자학회(IEEE) 신호처리분야, 미국자동차공학회(SAE) 등 국제적인 학회의 회원으로 20년간 활동하고 있다. 교단에서는 학생들이 현장에서 잘 적응하도록 가르치며 정부의 연구정책 도움을 받아 기초연구부터 응용연구까지 섭렵했다. 그의 가르침을 받은 졸업생들 대부분은 원하는 산업체 연구소에 취업해 우리나라가 자동차 강대국의 위상을 지킬 수 있는 기술 개발에 이바지하고 있다.

“기술의 발전은 타 분야의 기술과 융합되어 매우 빠르게 발전하고 있습니다. 이러한 기술들을 잘 접목하여 창의적이고, 실용적인 기술을 학생들에게 가르치고 전수하는 것이 저의 소박한 꿈입니다. 저와 함께 밤낮으로 연구한 학생들이 취업 현장에서 뛰어난 활약상을 보인다는 소식을 들을 때마다 교육자로서 행복하고 보람을 느낍니다.”
자율주행 친환경 자동차에 관한 그의 연구는 쉼이 없다. 축적된 연구기술을 최고의 수준으로 발전시키기 위해 그는 장기적인 계획을 차근차근 세우고 있다. 최신 기술들을 잘 융합하여 독보적이며 창의적인 시대의 변화를 따라가는 친환경 차량 음질 설계 기술을 연구 개발하는 것이 그의 꿈이다. 최근 인공지능 기술의 발전이 그의 연구에 박차를 가할 것으로 보인다. 안정적 연구를 위해서는 긴 시간과 예산, 안정적인 후원이 필요하며 타 분야의 기술 발전을 유심히 살피는 융합기술에 대한 사고도 갖춰야 한다. 그의 도전이 멈추지 않도록 각별한 관심이 절실하다. NM