Author’s Note
HL만도의 안전한 Steer-by-Wire 조향 시스템 개발을 위한 노력을 소개해 드릴 구태윤 책임연구원입니다.
본 연구는 25년 독일 ATZ Chassis Tech 컨퍼런스에서 발표된 바 있습니다.
Steer-by-Wire(SbW) 기술이란, 운전대와 바퀴 사이의 기계적 연결을 끊고 순수 전기 신호(By-Wire)로 차량을 조향하는 HL만도의 고도화된 조향 시스템입니다. 단순한 편의를 넘어 자율주행과 실내 디자인의 혁신을 위한 필수 과제인데요, 하지만 많은 분들이 이렇게 질문하십니다. "물리적 연결이 없는데, 눈길이나 빙판길에서 고장이 나면 정말 제어가 가능한가요?" 저희 연구팀은 이 의구심을 확신으로 바꾸기 위해, 스웨덴의 혹한기 테스트장을 찾았습니다. 마찰력이 거의 없는 극한의 환경에서 HL만도의 SbW가 어떻게 안전을 지켜내는지 그 생생한 검증 기록을 공유합니다.
1. HL만도 SbW의 자부심 : 'Steerite®'의 진화
HL만도의 SbW 기술인 'Steerite®'는 하루아침에 만들어지지 않았습니다. 수년간의 데이터와 경험이 축적된 결정체입니다.
- 2017년: 세계 최초로 이중화(Redundant) 아키텍처를 적용한 R-EPS 양산(SOP)에 성공했습니다.
- 2021년: CES 혁신상(Innovation Awards)을 수상하며 전 세계에 기술력을 인정받았습니다.
- 현재: 2024년 9월 기준, 총 147,000km에 달하는 공도 주행 데이터 (Vehicle A: 104k, B: 19k, C: 24k)를 확보했습니다. 이는 지구 세 바퀴 반을 넘는 거리로, 어떤 도로 환경에서도 대응할 수 있는 신뢰성을 쌓았음을 의미합니다.
2. 멈추지 않는 시스템 : 완벽한 이중화 (Redundancy)
기계적 연결이 없는 SbW에서 가장 중요한 것은 '가용성(Availability)', 즉 어떤 상황에서도 시스템이 죽지 않는 것입니다. 저희 시스템은 단일 고장(Single Failure) 시에도 정상 기능을 유지하기 위해 완전한 이중 설계를 적용했습니다.
- 전원 및 통신 이중화Dual Power & Comm: 배터리(BAT1/2)와 통신 라인(Public CAN, Private CAN 1/2)을 모두 두 개씩 배치했습니다. 한쪽 회로에 문제가 생겨도 즉시 다른 쪽이 역할을 이어받습니다.
- Dual-Winding Motor: 모터의 심장인 권선을 두 개로 나누었습니다. 만약 한쪽 모터 권선에 고장이 나더라도, 나머지 하나가 전체 출력의 50%를 유지하며 운전자가 안전한 곳으로 차를 옮길 수 있도록 돕습니다.
3. 왜 '저마찰(Low-Friction)' 노면인가?
마른 아스팔트에서의 성능은 기본입니다. 진정한 안전은 최악의 조건에서 증명되어야 합니다.
- 표준과 규제의 충족: 기능 안전 표준인 ISO 26262 Part 4 (Clause 8.4.1.3)는 "시스템 특성에 영향을 줄 수 있는 다양한 환경 변수(Variance)"를 검증에 포함하도록 규정하고 있습니다.
- 현실적인 시나리오: 한국 도로교통법상 눈길/빙판길에서는 50% 감속 주행을 권고합니다. 저희는 이러한 ‘Real-life condition’을 반영하여, 미끄러운 노면에서 고장이 발생했을 때 차량 거동이 어떻게 변하는지 정밀하게 분석했습니다.
4. 극한의 테스트 필드: 스웨덴 아르예플로그(Arjeplog)
데이터의 신뢰도를 높이기 위해 두 가지 특수한 환경에서 테스트를 진행했습니다.
- 스웨덴 윈터테스트 시험장: 자연 상태의 꽁꽁 얼어붙은 호수 위에 DIN 70065 표준 규격을 그대로 재현했습니다.
(반경 100m 원 선회로 및 18m 간격 슬라롬 구간)
- 인공 저마찰로 (Ceramic Road): 날씨의 영향을 배제하고 동일한 조건에서 반복 검증하기 위해, 세라믹 코팅으로 마찰력을 일정하게 낮춘 특수 도로를 활용했습니다.
5. 테스트 결과: 빙판길이 주는 역설적인 안전성
DIN 70065에서 정의한 11가지 고장 패턴을 주입하여 분석한 결과, 흥미로운 인사이트를 얻을 수 있었습니다.
- 조향 입력의 변화 : 미끄러운 노면에서는 운전자가 평소보다 더 많은 각도로 핸들을 돌려야 차가 반응합니다.
- 차량 반응 둔화 (Natural Cap): 역설적이게도 빙판길에서는 타이어가 미끄러지기 때문에, 마른 노면보다 차량의 급격한 회전(요레이트)이나 쏠림(횡가속도)이 덜 발생합니다. 노면 자체가 물리적인 한계치(Natural Cap) 역할을 하여 거동이 다소 둔화되는 특성을 보였습니다.
- 최종 판정: 전 항목 C0 등급 획득
- 모든 테스트 케이스(No.1 ~ No.11)에서 차량의 횡가속도 변화량(Δ𝑎ᵧ)과 요레이트 변화량(Δ𝜓)은 ISO 19725 표준의 허용 기준치(Reference Data) 이내로 들어왔습니다.
- 전문 드라이버의 정성 평가 결과에서도 전 항목 'C0 (Controllable in general, 일반 운전자도 충분히 제어 가능함)' 등급을 획득하며, 저마찰 노면에서도 SbW의 안전성이 견고함을 입증했습니다.
마치며: 기술을 넘어 '안전의 기준'을 세웁니다
Steer-by-Wire(SbW) 기술의 본질은 단순히 스티어링 휠과 바퀴 사이의 물리적 연결(칼럼)을 없애는 것에 그치지 않습니다. 그것은 자율주행 시대에 운전대를 수납하여 실내 공간을 혁신적으로 재구성하고(Stowable Steering), 도로의 거친 진동을 걸러내어 최상의 승차감을 제공하는 등 ‘이동의 자유’를 완전히 새롭게 정의하는 기술입니다. 하지만 이 모든 혁신의 전제 조건은 결국 ‘어떤 상황에서도 변치 않는 신뢰’에 있습니다.
빙판길 위의 데이터가 확신이 되기까지
우리가 영하 30도의 혹독한 스웨덴 빙판길 위에서 수천 번의 고장 시나리오를 반복하며 데이터에 매달린 이유는 단 하나입니다. 가장 가혹한 환경에서 안전함을 증명해야만, 비로소 일반적인 도로 위에서 운전자가 누릴 '안전 마진(Safety Buffer)'이 완성되기 때문입니다.
"연결되어 있지 않아 불안하다"는 의구심을 "연결되어 있지 않기에 더 스마트하고 안전하다"는 확신으로 바꾸는 과정, 그것이 바로 HL만도 연구원들이 추구하는 진정한 기술적 가치입니다.
글로벌 표준을 선도하는 HL만도의 저력
HL만도는 단순히 국제 표준을 따르는 것을 넘어, ISO/DIS 19725 및 DIN 70065와 같은 글로벌 안전 기준을 직접 정립해 나가는 주역으로 활동하고 있습니다. 우리가 정립한 검증 프로세스와 데이터가 전 세계 자동차 제조사들이 준수해야 할 '교과서'가 된다는 자부심으로, 오늘도 가장 까다로운 안전 기준을 스스로에게 부여하고 있습니다.
안전, 그 이상의 연결
미래 모빌리티 세상에서 조향 시스템은 운전자의 의도와 차량의 움직임을 잇는 가장 중요한 인터페이스입니다. HL만도의 'Steerite®'는 보이지 않는 전기 신호 속에 수만 번의 시뮬레이션과 실차 테스트로 다져진 안전 철학을 담아내고 있습니다.
단 1%의 오차도 허용하지 않는 철저한 이중화 설계와 극한의 환경에서도 굴하지 않는 제어 성능을 바탕으로, HL만도는 가장 안전한 SbW 솔루션을 통해 전 세계 운전자에게 새로운 차원의 이동 경험을 선사할 것입니다.
우리의 도전이 멈추지 않는 한, 미래 모빌리티의 안전 기준은 언제나 HL만도가 시작한 그곳에서부터 정의될 것입니다.
