WITH:US Autonomous Shuttle Design Story

2019-05-30

DESIGN STORY

" WITH:US, Level 5 Autonomous Shuttle (2019) "

위더스(WITH:US)는 레벨 5 완전 자율주행 셔틀로, 도심내에서 저속으로 운행되며 승객들에게 개인화된 안락함과 편의성을 제공한다.

위더스 (WITH:US) 는

도시내에서 더욱 효율적인 이동을 추구하기위한 모빌리티 솔루션이다. 자율주행 기술과 대중교통서비스가 접목되어 남녀노소 뿐만 아니라 교통약자들에게도 향상된 이동경험을 제공하며, 시간과 공간의 제약 없이 이용자가 원하는 시간에 원하는 장소에서 수요에 맞게 이용할 수 있다는 점에서 기존의 교통서비스와 차별된다.

지금까지 셔틀이라는 개념은 최대한 많은 사람들을 저렴하게 이동시켜주는 솔루션이었다. 반면에 위더스는 최상의 안락함과 개인화된 편의성을 제공함과 동시에 완전자율주행 기술을 접목하여 이동의 질을 향상시켰다. 수요가 많은 기간에는 지정된 경로를 따라 운행하며, 평상시에는 앱으로 불러 정해진 목적지까지 제시간에 이동할 수 있다. 특히 교통 인프라가 취약한 지역에서 이동 경험의 질을 향상시킬 수 있다.

디자인을 시작하기전 무엇을 고민했나

자율주행 셔틀 분야는 극소수의 해외 기업들만 프로토 및 상용화 단계에 와있다. 아직 한국에는 법규가 정비되지 않아 시장도 없고 고객도 개척해야 하는 상황에서 디자인은 완전한 백지에서 시작되었다. 전통적인 자동차와 대중교통 사이의 새로운 스마트 모빌리티 세그먼트의 창출에 대한 비전을 공유하고, 무엇을 만들어야 하는가에 대한 근본적인 고민을 하기 시작했다.

"4차 산업혁명이라는 거창안 슬로건아래 먼 미래처럼 보이는 자율주행, 그리고 그것을 탑재한 스마트 대중교통이란 무엇인가"

차갑고 멀게 느껴지는 이러한 기술과 이를 탑재한 무인셔틀이라는 개념이 어떻게 하면 우리의 실 생활에 친근하게 다가 올 것이고 많은 사람들이 혜택을 누릴 수 있도록 할 것인가를 고민했다. 그리고 이러한 혁신의 중심에서 작은 회사들도 시장을 찾아 변화를 만들어갈 수 있다는 것을 보여주고자 했다.

디자인 방향은 어떻게 수립되었나

" 어려서부터 친숙하게 알고 있는 도형, 매일매일 사용하기 부담없는 복잡하지 않는 도구들, 사람들의 마음을

본능적으로 온화하게 만드는 아기의 얼굴, 시간이 지나도 질리지 않는 제품이가진 본질적 아름다움이란 무엇일까 ? "

주변을 돌아보니 매서운 눈매로 잔뜩 찡그리고 화난 얼굴의 자동차들, 숨가쁘게 살아가는 바쁜 현대인들로 가득한 도시는 이미 복잡하다. 간결하게 보이자. 좁은공간에서 사람들이 미어터지는 기존의 대중교통 관념을 깨고 편안하고 안락한 거주공간과, 개인화된 편의장치를 제공하자. 적절함이 표준이 되었을때 이를 기반으로 효율적인 커스터마이징이 가능하다. 불필요한 요소를 제거하고 기본에 충실한 적정 디자인을 추구하자. 따라서 아래와 같은 세가지 디자인 원칙이 수립 되었다.

" 간결함 (Simplicity), 거주성 (Habitability), 확장성 (Expandability) "

초기의 아이디어

단순하고 기하학적인 형태의 바디 디자인컨셉을 스케치 해나가는 과정

시메트리컬 모노 볼륨 바디 디자인 컨셉

자동차가 전자제품화 되고, 자율주행화 되면서 가장 눈에 띄게 바뀌는 부분은 실내공간일 것이다. 먹고, 자고, 쉬고, 일하는 등 일상의 행위들이 이동하는 공간안에서 이루어 질 것이기 때문에 최근 레이아웃을 근본적으로 뒤흔드는 다양한 컨셉디자인이 시도 되고 있다.

위더스 자율주행 셔틀은 기본적으로 모든 승객들에게 안전한 범위 내에서 동등한 안락함을 제공하는 대중교통의 실내공간의 개념으로 부터 출발하였다. 4륜구동, 4륜조향을 위한 섀시부품과 라이다, 레이더, GPS, IMU, 카메라 등의 센서, 그리고 전자부품과 공조부품을 탑재한 자율주행 플랫폼위에 6명의 승객이 편안하게 거주하는 집을 짓는 다는 생각을 유지하면서 공간효율 측면에서 외형적으로는 가장 컴팩트한 디멘션을 도출해야했다.

자율주행하는 스스로 움직인다. 승객들은 온전히 차량에 몸을 의지하게 되고 주변인식과 판단, 제어에 개입하지 않기 때문에 차량에 서있을 경우 정차 출발시 몸을 가누지 못할 수 있다. 이러한 이유로 성인이 설수 없는 위치에서 루프의 높이가 설정 되었다. 또한 어린이들이나 노약자들도 쉽게 탑승할 수 있도록 낮은 저상고를 유지하기 위해, 배터리가 바닥에 깔리는 전기승용차의 추세와는 다르게 배터리팩을 차체의 프론트와 리어쪽으로 분산하여 배치하였다. 운전석, 대쉬보드, 센터콘솔등이 사라진 덕분에 공조장치는 자연스럽게 다른 위치를 찾아가게 되었다. 실내공간을 가장 빠른 시간내에 적정온도를 유지하기 위해 루프로 이동하여 마치 집이나 사무실에 설치된 천정형 에어컨의 모습을 하고 있다.

동일한 디멘션 내에서 외형의 볼륨변화, 시트의 종류 등에 따라 익스테리어, 인테리어 각각 세가지 기본 타입 도출 후, 방향을 검토하였다.

근거리에서 저속으로 운행하게될 자율주행 셔틀의 디자인은 기존의 고속 자동차가 가지고 있는 에어로다이나믹, 방향성을 가진 조형에대한 중요도가 낮아질 것이다. 또한 완전 자율주행시대로 점차 돌입하게 되면서 더이상 자동차의 멋진 뒷모습을 바라보며 운전하게될 운전자 또한 사라지게 될 것이라는 예상은 외형디자인에대한 접근을 근본적으로 다시 생각하게 만들었다.

다품종 소량생산 방식과 적정코스트를 고려해 풀플랫 글래스를 적용하였지만, 동시에 박스카, Pod 카들이 시각적 무게중심이 상승함에 따라 가지는 불안정한 이미지를 탈피하기 위해 풍부한 덩어리감과 라운드, 글래스가 플랫해 보이지 않도록 바디와 연결되는 투톤처리와 공차를 흡수하기 위한 중간면, 전체적으로 안정적인 스탠스를 확보할수 있는 최적의 횡단면 처리와 휠아치 볼륨등의 디자인 요소로 균형감을 찾아갔다.

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비자율주행차와 보행자가 혼재하고있는 현재의 과도기적 법규로 인해 불가피하게 양산형 램프모듈을 적용했다. 동시에 이로 인해 생기게 될 표정디자인의 한계를 탈피하기 위해 최적의 램프모듈 조합과 광원의 위치를 선정하였고 이러한 제약조건을 역으로 활용해 위더스만의 아이코닉한 표정을 연출했다.

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기존의 자동차에서 사이드 도어(Side Door)로 불리우던 문을 자율주행 셔틀에서는 정문(Main Gate)으로 재정의하였다. 승하차시 적절한 위치에서 정보제공을 해줄 수 있는 내외장 디스플레이, 최소공간에서 탑승자에게 위협을 주지 않고 최대로 개방되는 슬라이딩도어, 문이 완전하게 개방된 상태에서도 기존의 탑승자의 안락함을 해치지 않는 필러의 위치, 탑승시 고개를 숙여야 하는 시간을 최소화 하기 위해 루프 위를 타고흐르는 오프닝 라인등은 사용자를 배려한 디자인 결과이다.

디자이너로써, 디자인 팀으로써, 디자인 회사로써 새로운 제품의 컨셉을 백지부터 그려낼 수 있다는 것은 큰 즐거움이다.

제대로 된 밑그림을 그린다는 생각은 대단히 중요하다. 제품의 목적에 맞게 레이아웃을 근본적으로 재배치 하고 사용자들과 공감하고 소통하게 될 직관적인 제품언어를 만들어내는 기초가 되기 때문이다. 디자인을 하는 과정에서 상상속의 사용자가되어 제품을 사용해보고 단점은 억제하고, 좋은점을 강화하여 의도한 경험이 잘 전달 될수있도록 직관화 한다. 이것이 실제 사용자에게 잘 전달 된다면 의도된 디자인은 사람들의 삶을 더 나은 방향으로 이끌 수 있다.

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디지털 디자인 프로세스 이노베이션

전통적으로 운송기기 디자인은 인간공학, 스타일링, 기능의 조화 등 고려해야할 제약조건이 상당히 많고 복잡하다. 또한 개발과정에서 최종 디자인을 도출하기 전까지 소형 스케일모델, 시팅벅, 실사이즈 폼모델, 클레이 모델등을 제작한다. 이러한 중간검증 모델을 만드는 이유는, 아무리 모니터상에서 시각적으로 또는 수치상으로 맞추어 놓았다고 해도, 그것을 실제사이즈로 구현을 하는 과정에서 보이지 않았던 오류들이 수십배로 확대되거나, 또는 중요할것이라 생각했던 디테일들이 오히려 축소되면서 전체적인 밸런스가 깨지게 되기 때문이다. 이러한 오류를 줄이기 위한 목적으로 러프한 소재로 실체를 만들어 놓고 이해관계자가 모두 모여 함께 눈으로 보면서 검토한다. 이 과정을 함부로 건너뛸 수 없는 이유는, 중요한 요구사항(requirement)에 대한 검증없이 다음단계로 진행되었다가 잘못되어 돌아가야하는 경우 리턴-비용(Return Cost)이 몇 배로 소요되기 때문이다.

자율주행차는 독립된 한대의 차량이 아닌, 다양한 목적에 맞게 커스터마이제이션이 가능한 시스템을 개발하고 스마트 시티 전체에서 효율적인 솔루션으로서 지속가능한 제품과 서비스를 위한 이동플랫폼으로써의 역할을 해야 한다. 그렇기 때문에 미묘한 스타일링과 디테일의 표현보다는 표준화된 플랫폼과 모듈화, 기성부품들과의 호환을 통한 개품개발의 효율성을 추구해야하는 측면이 더욱 강조된다. 특히 완성차 업체 뿐만 아니라 이와 비교해 리소스가 현저히 부족한 중소중견 기업 및 대학교들과의 협업을 통한 시너지가 매우 중요하기 때문에, 개발 과정에서 저비용 고효율을 추구할 수 있는 지속가능한 프로세스 연구가 필수적이다.

부품부터 패널까지 극단적인 모듈화개념을 적용한 자율주행 모빌리티 디자인 컨셉

(Source : KLIO DESIGN)

실질적인 프로젝트를 수행해 나가면서 규모에 상관없이 시간과 비용과 같은 현실적인 문제에 부딛혔을때, 그것을 가능하게 하는 새로운 방법을 찾아가는 과정, 그 자체가 디자인 프로세스 이노베이션일 것이다. 우리는 한국 과학기술원 (KAIST : 카이스트)의 'SketchLab'에 현재 개발이 진행중인 3D sketching 소프트웨어와 VR과 연동하여 실시간으로 아이디어를 평가함으로써, 중간검증모델들을 대체할 수 있는 디자인 프로세스를 시도 했다.

초기 아이디어 스케치단계에서 승하차시 인간공학적 편의성, 탑승시 공간감, 탑승자세, 섀시부품 및 편의기능 부품등의 배열을 종합적으로 확인하는 매크로 패키지 체크(Macro Package Check), 내외장 디자인의 큰 방향성과 자세를 확인하는 균형과 비례 체크(Balance & Proportion Check), 주요 커브의 디자인 의도와 성향을 확인하는 키 라인 체크(Key Line Check)를 VR을 통해 실시간으로 검증 하였다.

" 3차원 디자인의 마술 : 복잡한 퍼즐을 푸는 최적의 키라인을 도출하는 과정. "

VR로 확인된 3D Sketch Curve를 IGES파일로 추출

선택과 집중

많은 디자인 프로젝트들이 러프한 모델링 단계에서 마지막 결과물 단계까지, 하나의 일관된 디렉션으로 끌고가기 쉽지 않다. 그이유는 크리티컬한 설계요구사항이 처음부터 반영이 되어 있지 않거나, 모델을 만들어보기 전까지 결정할 수 없는 여러가지 감성적인 디자인 요인들, 계속해서 변하는 시장의 트렌드 때문에 항상 방향을 바꾸고 뒤집기 때문이다. 물론 디자인은 정답이 없기 때문에 새로운 아이디어를 무한히 탐색해 나갈수 있다.

프로젝트의 전반부에는 사유와 통찰의 시간, 후반부에는 실행의 시간이 필요하며 이들은 서로 트레이드 오프 관계에 있다. 하지만 예산과 데드라인이 정해져 있는 현실적인 프로젝트의 경우에 방향을 빨리 고정시키지 못하면 퀄리티를 높히는 시간을 줄이게 되어 좋지 않은 결과를 만들수도 있다. 그렇기 때문에 어느 시점에는 하나의 아이디어를 선택해야만 한다.

디자인 방향을 고정해야 하는 시점에서는 주변관계, 예를들어 설계조건, 제작공법 등이 완벽하게 정해져 있지 않다. 이들은 디자인과 상호 보완관계에 있으며 동일한 아이디에이션 단계를 지나고 있기 때문에, 디테일한 설계조건이 완벽히 정해질때까지 또는 제작 공법이 완전히 정해질때까지 수동적으로 기다리다간 자칫 퀄리티를 높혀가는 시간을 줄이는 결과를 낳는 경우도 있다. 따라서 디자이너는 주변의 협업 동료들보다 조금 앞서나가는 페이스를 유지하면서 설계 및 제작관련 아이디어, 또는 마케팅과 관련된 아이디어를 엮으로 제공하는 리더십을 보여야 한다. 또한 수많은 요구사항(requirement)들 중에서도 우선순위를 가려내는 경험과 안목이 필요하다.

주변 요구사항들과 호흡을 맞추면서 균형과 비례, 볼륨을 점진적으로 개선해나가는 과정

프로젝트 전 과정에서 요구되는 팀워크

제작과정에서도 디자인팀, 설계팀, 모델팀과의 많은 팀워크가 요구된다. 모든 부품의 조립공차 해소, 정확한 도색컬러 코드 지정, 신축방향과 정도를 고려한 원단 소재의 지정, 도면에서는 보이지 않는 현장맞춤 프로세스, 설계적 개선사항 파악과 디테일한 디자인 솔루션 제시 등 디자이너가 관여해야하는 업무는 전 과정에 걸쳐있다. 즉 디자이너는 단순히 그림을 그리는 사람이 아닌, 프로젝트의 비전을 설정하고 이를 실체화 시키는 전과정에서 오케스트라의 지휘자로서 역할을 수행한다.

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아이디어와 비전이 실체화되어 사람들에게 공개되는 순간

완전자율주행 셔틀 위더스(WITH:US)는 2019년 3월 28일 킨텍스에서 열린 '2019 서울모터쇼' 프레스데이에 공개되었다.

위더스는 이름 그대로 우리와 늘 함께하는 셔틀이라는 뜻을 가지고 있으며 국내 15개 기업에서 함께 제작(Make WITH:US)하고, 대중교통으로써 많은 사람들이 함께 탈 수 있으며(Ride WITH:US), 탑승한 모든 승객들은 위더스에 탑재된 인공지능 기반 콘텐츠를 함께 즐길 수 있다(Play WITH:US).

위더스의 핵심기술인 자율주행 시스템을 개발한 (주)언맨드솔루션은 2008년 창립 이래로 11년간 국내 자율주행 기술을 이끌고 있는 자율주행 솔루션 전문기업으로, 자율주행 자동차를 시작으로 자율주행 트랙터와 방제기, 자율주행 셔틀, 자율주행 물류로봇까지 다양한 산업에 자율주행 기술을 적용해 왔다. 11년간의 자율주행 기술 개발 경험의 노하우로 공개된 위더스는 단순히 대중교통 발전이라는 의미가 아닌 함께 즐길 수 있는 이동수단의 개념을 만들어 나간다는 점에서 의미가 있다. 지금까지의 자율주행 기술은 연구자를 위한 연구자 중심의 미래기술로 여겨졌지만 위더스의 공개 이후로 자율주행 기술은 우리 실생활 가까이에서 존재하는 생활기술로 편히 여겨지게 될 것이다.

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디자이너가 활용할 수 있는 디지털 시뮬레이션 도구의 발전

시뮬레이션 툴은 전통적으로 엔지니어링의 영역이었다. 디스커버리 라이브는 비전문가들도 직관적으로 디지털 시뮬레이션을 활용하여 자신들의 아이디어를 점검할 수 있도록 문턱을 낮춘 소프트웨어다.

디테일한 모델링단계까지 가기전, 아이디에이션 단계에서도 러프한 개념모델을 빌드해서 더 나은 대안을 탐색 할 수 있다.

실내공간에서 생활공간으로 바뀌면서 레이아웃 변화가 급속하게 변화하고있는 자동차에서 온도, 환기 등과 같이 사용자의 경험과 직접적으로 관련 있는 디자인 구성요소들이 프로젝트 초기에 미리 시뮬레이션 되어야 할 필요가 있다. 많은 디자이너들이 이러한 문제에 대해 상상에 의한 시각적 솔루션을 제공하는 방법에만 매몰되어 온 것이 사실이지만 이러한 디지털 시뮬레이션 툴은 아이디어를 제안할 때 근거를 뒷받침 해줌으로써 보다 설득력있는 디자인을 제안할 수 있게 하고, 그 결과가 실제 엔지니어링 단계에 들어갔을때 디자인 수정범위를 최소화 하여 줄 것이다. 디자인 구체화가 이미 많이 진행 되었거나, 그렇지 않은 경우라도 데이터로부터 공간을 대략적인 형태로 추출하고, 공기의 출입구를 설정하면, 흐름을 시뮬레이션 해볼 수 있고 더 나은 대안을 빠른 시간내에 탐색 할 수 있다.

2019 Ansys Innovation Day 행사에서 소개된 Discovery Live의 디자인 활용 가능성과 디자인 프로세스 혁신의 중요성

표준 자율주행 플랫폼을 활용한 다양한 시나리오 제시

자율주행차는 더이상 자동차 그 자체가 아닌, 물류, 자원, 서비스를 이동시키고 인간의 삶을 연결하는 유기적인 시스템이다. 그렇기 때문에 지금까지 자동차를 만들던 완성차 업체 뿐만아니라, 중소중견기업, 대학교 그리고 정부기관 간에 개방적인 혁신과 지속적인 연구를 통해서만 시너지를 얻을 수 있다.

위더스(WITH:US)는 표준화된 플랫폼을 기반으로, 다양한 서비스를 탑재할 수 있고 커스터마이제이션이 가능하기 때문에, 미래사회의 다양한 수요에 능동적으로 접근할 수 있는 비즈니스 플랫폼이 될 것이다.

표준 자율주행 플랫폼을 기반으로 응용이 가능한 다양한 서비스 모빌리티 (VR영상)

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