50년 전에 이 프로세스는 물리적 프로토타입과 마네킹에 의존했습니다. 1960년대 후반에는 거대한 데이터베이스에 저장된 수백 명의 측정치를 살펴보고 인체의 전형적인 형태와 크기를 정의했는데 이를 바탕으로 사람의 물리적 모형을 제작하여 핸들의 위치와 페달의 접근성 같은 문제의 답을 찾았습니다.
최근 몇 년간 가상 인체공학 기술은 이러한 전통적인 프로세스를 변화시켜왔습니다. 이제 설계자와 엔지니어는 가상 환경에서 실제 사람의 반응을 테스트하여 차량과 인간의 상호작용을 훨씬 더 현실적으로 시뮬레이션할 수 있게 되었습니다.
토요타 자동차(Toyota)의 한 혁신적인 팀은 언리얼 엔진과 VR의 힘을 빌려 보다 빠르고 저렴한 비용으로 설계를 검증하고 있으며 언리얼 엔진의 개방성을 활용하여 업계를 선도하는 소프트웨어와 기술을 접목하고 있습니다.
그 결과 오늘날 토요타 자동차는 인체공학적 설계의 개선을 거듭하며 미래 자율 주행 자동차의 개념을 증명할 수 있는 테스트 기회를 얻었습니다.
인간 공학에 사용되는 리얼타임 기술
초기 설계 단계를 거쳐 완성된 차량을 대리점에서 선보이기까지 평균적으로 3년이라는 시간이 걸립니다. 인체공학적 검증은 설계와 엔지니어링 단계 사이에서 콘셉트와 아이디어를 테스트할 수 있도록 첫해의 프로세스 초기 단계부터 도입됩니다.미키야 마츠모토(Mikiya Matsumoto)는 토요타 자동차의 디지털 엔지니어링 부서 프로토타입 부문의 총괄 책임자입니다. 지금이야 자동차 기업이 전시장에서 리얼타임 기술로 인터랙티브 컨피규레이터를 구현하는 것이 흔해졌지만, 마츠모토의 팀은 훨씬 이전부터 자동차 수명 주기에 언리얼 엔진을 활용하여 자동차 설계의 사용자 친화도를 평가하고 개선이 필요한 부분을 파악해왔습니다.
이 프로세스는 언리얼 엔진으로 구현된 가상 환경에 실물 크기의 3D 모형을 임포트하는 것으로 시작됩니다. 그러면 VR 헤드셋을 착용한 사람이 실제 자동차 좌석에 앉아 차량의 설계와 사용성을 테스트하기 위한 일련의 시뮬레이션 시나리오를 체험합니다.
토요타 자동차 팀이 개발한 이러한 검증 시나리오 중 하나는 차세대 자동차의 리어 쿼터 윈도에서 도로의 다른 사용자들이 얼마나 잘 보이는지 테스트하는 것입니다. "가상의 도시 환경에 보행자와 이륜차를 여럿 구현했습니다."라고 마츠모토는 말합니다. "평가자는 VR 헤드셋을 끼고 운전석에서 앉아 리어 쿼터 윈도를 통해 시뮬레이션된 보행자와 이륜차가 차량 근처를 지나는 것을 볼 수 있었습니다. 이 테스트로 가시성을 향상시킬 수 있었고, 전통적인 기법에 비해 훨씬 낮은 비용으로 매우 빠르게 완료할 수 있었습니다."
또한 이 팀은 다양한 버튼과 제어 시스템을 얼마나 쉽게 사용할 수 있는지 평가하고자 추적 장갑을 사용하여 접근성을 점검합니다. 이때 수행하는 평가에 따라 HTC Vive 헤드셋, 차량 동역학을 위한 CarSim, 손 추적을 위한 Leap Motion 컨트롤러, 그리고 다양한 물리적 프로토타입 부품과 VR 시뮬레이션을 조합하여 사용합니다.
언리얼 엔진은 개방형 플랫폼이기에 마츠모토 팀은 별다른 문제 없이 업계 최고의 타사 도구를 활용할 수 있습니다. 많은 소프트웨어 공급업체가 플러그인으로 자신들의 툴과 시스템을 언리얼 엔진 플랫폼에 연결하고 있기 때문입니다. 이 팀이 사용하는 Mechanical Simulation CarSim 플러그인도 그중 하나입니다.
자동차 모델 데이터의 경우 데이터스미스를 통해 언리얼 엔진으로 임포트됩니다. 데이터스미스는 엔진에 콘텐츠를 가져오는 데 필요한 도구와 플러그인의 모음으로, 이 중 대부분이 자동차 업계에서 사용되는 CAD 및 제품 수명 주기 관리(PLM) 시스템과 상호 운용됩니다. 토요타 자동차 팀은 데이터스미스를 통해 몇 번의 클릭만으로 중간에 타사 소프트웨어를 사용하지 않고도 CAD와 언리얼 엔진을 곧바로 오갈 수 있습니다.
가상 차량과 사람 캐릭터를 포함하는 복잡한 시나리오를 구성할 기능을 갖춘 게임 엔진 툴세트는 가상 환경에서 인체공학 테스트를 실시간으로 수행할 수 있는 최고의 방법입니다. 토요타 자동차 팀은 언리얼 엔진의 블루프린트 비주얼 스크립팅 시스템을 활용하여 각 테스트의 가상 시나리오를 제작합니다.
블루프린트는 프로그래밍에 익숙하지 않은 사람도 프로그래밍 기능을 활용할 수 있는 놀라운 비주얼 코딩 툴세트로, 토요타 자동차의 인체공학적 검증에 필요한 고유 테스트 시뮬레이션처럼 아주 구체적인 요구 사항에 적합한 맞춤형 기능을 구축할 수 있는 유연성을 팀에 제공합니다.
자동차 업계에서 사용되는 여타 인체공학 도구는 일반적으로 VR 기능을 제공하지 않습니다. 따라서 사용자는 VR의 몰입감 넘치는 현실성이 결여된 3인칭 관점에서 인체공학적 작업을 검증해야 합니다. 이러한 시스템은 값비쌀 뿐만 아니라 폐쇄적인 경향이 있어 타사 소프트웨어와 함께 사용하기 어렵습니다.
미래 차량의 리얼타임 인체공학 테스트
오늘날에도 여전히 많은 자동차 인체공학 연구가 실물 크기의 차량 모형으로 수행되고 있습니다. 이러한 연구는 비효율적이며, 비용이 많이 들고, 동시에 상당한 시간이 소요됩니다. 물리적 모형이 준비되었을 때 설계 자체가 변경되어 버리는 경우도 비일비재합니다.마츠모토 팀이 개발한 워크플로는 기존의 인체공학적 평가 방법에 비해 시간과 비용을 아끼고 한층 유연한 개발 과정을 제공합니다.
마츠모토는 "리얼타임 기술로 가상 사용자 경험을 테스트할 수 있습니다. 덕분에 콘셉트 검증에 들이는 비용과 시간이 줄어들어 개발에 박차를 가할 수 있었죠."라고 설명합니다.
마츠모토는 또한 리얼타임 기술이 미래 차량의 개념을 증명하는 데 중추적인 역할을 할 것이라고 생각합니다. "늘 봐왔던 핸들이 앞으로의 차량에는 없을지도 모릅니다. 이동 방향을 제어할 수 있는 완전히 다른 기능이 구현될 수도 있죠. 리얼타임 기술과 VR을 활용하면 어떤 유형의 인간-기계 인터페이스(HMI)와 사용자 환경도 평가할 수 있어요."
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