2017년 한국기초조형학회 Volume 18

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1 투고일 _ 심사기간 _ 게재확정일 _ 퍼스널모빌리티로서마이크로 EV 디자인연구 Research on the Micro EV Design for Personal Mobility 이근, 홍익대학교디자인학부 / 박현제, 클리오디자인 / 곽정환, 클리오디자인 / 허혜령, 포르츠하임실무중심대학 / 윤정채( 교신저자 ), 클리오디자인 Lee, Keun_Division of Design Hongik University / Park, Hyun Je_KLIO Design / Kwak, Jung Hwan_KLIO Design / Hur, Hye Ryung_Pforzheim University of Applied Sciences / Yoon, Jeong Che_Genaral Manager_KLIO Design 차례 1. 서론 2. 1인승전기자동차경향 2.1. 국내외사례 2.2. 타겟모델분석 2.3. 디자인방향성 3. 퍼스널모빌리티디자인개발프로세스 3.1. 개념화(Conception) 단계 3.2. 디벨롭먼트 (Development) 단계 3.3. 검증(Verification) 단계 4. 연구성과 5. 결론및제언 참고문헌

2 퍼스널모빌리티로서마이크로 EV 디자인연구 Research on the Micro EV Design for Personal Mobility 이근, 홍익대학교디자인학부 / 박현제, 클리오디자인 / 곽정환, 클리오디자인 / 허혜령, 포르츠하임실무중심대학 / 윤정채( 교신저자 ), 클리오디자인 Lee, Keun_Division of Design Hongik University / Park, Hyun Je_KLIO Design / Kwak, Jung Hwan_KLIO Design / Hur, Hye Ryung_Pforzheim University of Applied Sciences / Yoon, Jeong Che_Genaral Manager_KLIO Design 요약중심어퍼스널모빌리티오픈플랫폼모듈러디자인스페이스프레임 ICT, IoT 기술의발전과함께공유와연결을근간으로하는미래도시교통환경은다양한유형의개인용이동수단 을요구한다. 도시의집적화, 네트워크화가진행되면이런요구는더욱높아질전망이다. 1인가구증가와고령화사 회로진입함에따라미래형교통수단에대한새로운요구로인해세계각국에서도시대중교통인프라와연계한개 인의이동성의중요성과필요성이주목받고있으며이는삶의질을개선하는복지관점에서도중요한사회적이슈 이다. 이런이유로이미고령사회로진입한일본및구미각국에서는다양한유형의개인용이동수단을연구해왔다. 그러나각국의활발한연구에도불구하고안정성, 법규만족, 시장규모면에서아직본격적인수요가없는실정이다. 마이크로퍼스널모빌리티는도로를주행한다는점에서일반자동차와동등한법규가적용될수있으며크기, 성능, 중량, 속도면에서는다양한제약조건이따른다. 본연구는고령화사회에중소도시및농어촌에서활발하게수요가 늘어날것으로예상되는경량구조의마이크로퍼스널모빌리티 (Personal Mobility) 를제안한다. 내연기관차보다 구조적으로단순한전기자동차는모듈이강조되고역할을나눈회사몇개가분담해전기차를만들수있다. 특히, 성 장한계에직면한국내제조업과전기자동차산업의성장동력원으로서가치가기대된다. 오픈플랫폼(Open Platform), 모듈러디자인(Modular Design), 스페이스프레임(Space Frame) 으로정의되는본연구의 PM은전 통적인자동차설계, 생산방식을탈피하고개발프로세스, 구조, 소재면에서새로운개념을적용한다. PM은대도시 의극심한교통체증및주차문제를해소하고, 대기오염의원인으로지목되는내연기관운송수단을대체할무공해 교통수단으로도의미가있다. 경량소재, 접합, 용접방식등으로프레임만으로소규모조립생산이적합하도록디자 인을단순화하여다양한외판모듈의옵션으로기능별로선택과조합이용이한초소형 4륜 PM 을제안한다. ABSTRACT Keyword Personal Mobility Open Platform Modular Design Space Frame 이논문은 2013년홍익대학교학술연구진흥비에의하여지원되었음 Future urban transportation environment based on sharing and connection requires various types of personal mobility. As urban integration and networking progress, this demand is expected to be higher. In connection with urban public transportation infrastructure, individual mobility problems are becoming important social issues in terms of improving the quality of life and welfare. In Japan and Europe, which have already entered an aging society, various types of personal mobility have been studied. However, in spite of active researches in each country, there is no real demand yet in terms of stability, regulatory satisfaction, and market size. PM can be applied in the same way as ordinary automobiles because it runs on the road. There are various restrictions on size, performance, weight and speed. This study suggests a lightweight structure personal mobility that is expected to actively increase demand in small cities and rural areas in an aging society. The PM of this study, which is defined as Open Platform, Modular Design, and Space Frame, breaks away from traditional automobile design and production methods and applies new concepts in terms of development process, structure, and material. It simplifies the design so that it is suitable for small scale assembly production by frame only by light material, welding method, etc., and proposes PM which is easy to select and combine by function as an option of various outer panel module.

1. 서론 최근 ICT, IoT 기술의 발전과 함께 퍼스널 모빌리티(Personal Mobility : 이하 PM)는 미래의 친환경 이동 수단으로서 미래에 인간과 자동차를 이어줄 새로운 이동수단으로 떠오르고 있다.

따라서 크기, 성능, 중량, 속도 등에서 여러 가지 제약 조건이 따른다. 그동안 세계 각국에 서 다양한 유형의 PM들이 제안 되었으나 안정성, 법규, 시장규모 면에서 본격적인 수요가 부족한 실정이다.

내연기관차보다 구조적으로 단순한 전기자동차는 <그림 1> 1인가구 증가 추이 통계청 모듈이 강조되고 역할을 나눈 회사 몇 개가 분담해 전기차 를 만들 수 있다. 향후 전기자동차의 형태가 다양하고 개념 이 다른 형태로 나올 수 있는 이유이다.

또한 경 량이면서도 강성이 큰 스페이스 프레임이 갖는 특성에 기 초하여 스페이스 프레임 차체 구조를 바디의 기본 개념으 로 다양한 기능과 디자인으로 변형이 가능하고 노약자, 장 애인들도 손쉽게 운전할 수 있는 다목적 PM을 제안한다.

3 1. 서론 최근 ICT, IoT 기술의 발전과 함께 퍼스널 모빌리티(Personal Mobility : 이하 PM)는 미래의 친환경 이동 수단으로서 미래에 인간과 자동차를 이어줄 새로운 이동수단으로 떠오르고 있다. 특 히 1인 가구 증가와 고령화 사회로 진입함에 따라 미래형 교통수 단에 대한 새로운 요구로 인해 세계 각국에서 다양한 PM이 개발 되고 있다. PM은 도로에 주행 한다는 점에서 기존 자동차 (vehicle)와 동등한 법규가 적용된다. 따라서 크기, 성능, 중량, 속도 등에서 여러 가지 제약 조건이 따른다. 그동안 세계 각국에 서 다양한 유형의 PM들이 제안 되었으나 안정성, 법규, 시장규모 면에서 본격적인 수요가 부족한 실정이다. 오픈 플랫폼(Open Platform), 모듈러 디자인(Modular Design), 스페이스 프레임 (Space Frame) 등을 개념적 특성으로 하는 본 연구는 디자인 언 어, 소재, 조립, 부품체계에서 현행 방식과는 다른 개발 프로세스 를 적용한다. 내연기관차보다 구조적으로 단순한 전기자동차는 <그림 1> 1인가구 증가 추이 통계청 모듈이 강조되고 역할을 나눈 회사 몇 개가 분담해 전기차 를 만들 수 있다. 향후 전기자동차의 형태가 다양하고 개념 이 다른 형태로 나올 수 있는 이유이다. 미국에서는 오픈소 스와 온라인 협업 개념을 적용한 3D 프린트 생산방식의 차량이 로컬모터스라는 회사에서 연구 중에 있다. 또한 경 량이면서도 강성이 큰 스페이스 프레임이 갖는 특성에 기 초하여 스페이스 프레임 차체 구조를 바디의 기본 개념으 로 다양한 기능과 디자인으로 변형이 가능하고 노약자, 장 애인들도 손쉽게 운전할 수 있는 다목적 PM을 제안한다. 케이지 구조(Cage Structure)를 채택하여 충돌 안전성을 <그림 2> 케이지 구조 bmw i3 높이고 모듈러 부품 소싱 체계를 통해 다품종 소량 생산이 가능한 초소형 4륜 PM의 디자인을 연구한다. PM은 대도시의 극심한 교통체증 및 주차 문제를 해소하고, 대기오염의 주범으로 인식 되는 내연기관 운송수단을 대체할 무공해 교통수단으로 서 발전가능성을 내포하고 있다. 특히 국내 기존 제조업이 성장의 한계에 직면해 있는 시점에서 중소기업과 전기자동차산업의 성장 동력으로서 가치가 기대되는 차종이다. <그림 3> 퍼스널 모빌리티 유형 기초조형학연구 18권 5호 (통권 83호) 397

2. 퍼스널모빌리티디자인국내외개발동향 2.1. 국내 PM 이일반도로에주행하려면안전기준, 속도, 등기존의자동차와똑같은형식승인기준을 적용한다. 국내자동차관리법상자동차는이륜차, 승용차, 승합차, 화물차, 특수차 5가지로분 류되나 1인용초소형전기차는 5 가지분류중어디에속할지모호하다. 1) 국내는아직초소형 4륜 PM 과관련된제반규정과법규가준비되어있지않다.

도시내근거리이동에최적화 돼있어도시의교통정체나주차공간부족과저탄소주거환경조성에관한과제에부응하는차 세대자동차이다. 초소형 EV는모터출력이 8kW이하로인근지역등의근거리이동을위한 1~2 인승차량으로일반적으로운전면허만있다면운전할수있다. 2013년 1월도로운송차량법에 기초해새로운인정제도가도입돼이에인정받은차량은고속도로를제외한일본도로에서주 행이가능하다.

4 2. 퍼스널모빌리티디자인국내외개발동향 2.1. 국내 PM 이일반도로에주행하려면안전기준, 속도, 등기존의자동차와똑같은형식승인기준을 적용한다. 국내자동차관리법상자동차는이륜차, 승용차, 승합차, 화물차, 특수차 5가지로분 류되나 1인용초소형전기차는 5 가지분류중어디에속할지모호하다. 1) 국내는아직초소형 4륜 PM 과관련된제반규정과법규가준비되어있지않다. 이런문제로최근판매가시작된 르노트위지의경우도현행법규상자동차도로는주행이불가한상태이다. 따라서향후국내의 효율적인 PM 도입을위해서는국내도로사정과특징에맞는효율적인법 제도마련과 PM 도입 과확산에대한중 장기적로드맵이필요하다. < 그림 4> 자동차관리법의차량분류 2.2. 일본 일본은초소형자동차에대한관심이가장많은국가중하나이다. 도시내근거리이동에최적화 돼있어도시의교통정체나주차공간부족과저탄소주거환경조성에관한과제에부응하는차 세대자동차이다. 초소형 EV는모터출력이 8kW이하로인근지역등의근거리이동을위한 1~2 인승차량으로일반적으로운전면허만있다면운전할수있다. 2013년 1월도로운송차량법에 기초해새로운인정제도가도입돼이에인정받은차량은고속도로를제외한일본도로에서주 행이가능하다. 일본국토교통성은 2012년 6 월 초소형자동차도입을위한지침 을발표하여 퍼스널모빌리티에대한기초적인법 제도를구축하였다. 기능적 외관적특성에따라제1종원 동기부착자전거 ( 전기자전거 ) 와경차사이의새로운차종으로분류하여관련된정책을시행하 고있다. 또한퍼스널모빌리티를 도로운송차량의보안기준 에근거하여고속도로주행은 금지하고크기와성능등에대해일정한조건사항을제시하여도심내도로주행이가능하도록 < 그림 5> 토요타의초소형차실증사업하모프로젝트 하는제도를 2013 년에마련하여시행하고있다. 일본국토교통성은 도로운송차량의보안기준 과 도로운송차량법시행규칙 등차량운행과관련된법 제도부분에대해 2011 년 6월부터츠쿠바시등에특구제도를적용하였다. 이와더불어 2020년에열릴도쿄올림픽을목표로세그웨이에대한전국규모의규제완화를추진하기위하여노력하고있다. 1) 자동차관리법제1장총칙제3 조( 자동차의종류) 1 자동차는다음각호와같이구분한다. < 개정 , > 398

2.3. 미국 2009년 GM 과세그웨이 (Segway) 가공동으로진행한 PUMA(Personal Urban Mobility and Accessibility) 프로젝트는세그웨이 PT 기술과 GM의 EN-V (Electric Networked-Vehicle)

또한 2003 년 MIT는 City Car 프로트타입개념을제시하 < 그림 6> Segway 사의 Project PUMA 와 EN-V 컨셉 여미래의도시이동성의대안을제시하였다.

독립적으로제어되는 Robot Wheels 은 0 도회전반경과, 8 피트를조금 넘는시티카의길이가주차할때 5 피트길이로접을수있어서도심주차공간효율성을높였다. 미국의평균주차공간이 20피트인것을고려하면 4대의 City Car가단일주차공간에주차가 가능하다.

5 2.3. 미국 2009년 GM 과세그웨이 (Segway) 가공동으로진행한 PUMA(Personal Urban Mobility and Accessibility) 프로젝트는세그웨이 PT 기술과 GM의 EN-V (Electric Networked-Vehicle) 을접목하여제작한프로트타입이다. 중량이 140kg 로가볍고 2명을태우고시속 35마일속도 로최장 35 마일까지이동이가능하다. 또한 2003 년 MIT는 City Car 프로트타입개념을제시하 < 그림 6> Segway 사의 Project PUMA 와 EN-V 컨셉 여미래의도시이동성의대안을제시하였다. 도시환경내에서사람들을효율적으로움직이는 아이디어를중심으로설계된 City Car는전동식이며기동성이뛰어나접이식구조로도심주차 효율성을높였다. 독립적으로제어되는 Robot Wheels 은 0 도회전반경과, 8 피트를조금 넘는시티카의길이가주차할때 5 피트길이로접을수있어서도심주차공간효율성을높였다. 미국의평균주차공간이 20피트인것을고려하면 4대의 City Car가단일주차공간에주차가 가능하다. 최고시속 50km (30mph), 주행거리 120km (75 마일) 이며 15분만에고속충전이 가능하다.(Clancy, 2010). < 그림 7> MIT media Lab의 City Car 2.4. 유럽 유럽연합은 2020 년승용차이산화탄소 (CO2) 배출목표를 95g/km로설정하여친환경개인 이동수단에대한개발과보급을지속적으로확대할예정이다. 르노-닛산과도요타가출시한 1~2 인용마이크로모빌리티의성공여부도관심이다. 3시간내외의충전으로최고주행거리 100km, 최고속력 81km/h 를낼수있는르노- 닛산의 트위지 는유럽에서이미시판단계에 진입하였다. < 그림 8> Renault Twizy 기초조형학연구 18권 5 호 ( 통권 83 호) 399

2.5. 중국 특허침해이슈에휘말리던중국의나인봇이세그웨이를인수하면서, 퍼스널모빌리티시장을 본격적으로주도하고있다. 배터리, 소재기술의발전과함께실용성이높아졌다. 르노, 혼다, 토요타, GM 등자동차기업, 보쉬, 만도등부품기업에이어다폰등전자업체도퍼스널모빌리 티제품을내놓고있다. < 그림 9> Ninebot 사가 Segway 인수하며초소형퍼스널모빌리티시장주도 2.6.

운전면허가필요없는 L6급의 45모델과 60km/h 이하주행이가능한최고속도 80km/h 의 L7급 80모델을각각 Urban 형과 Cargo형으 로분류하여양산하고있다. 전기구동시스템의경우후륜 In Line 형태로 13kW(80 모델) 의 구동모터와기어박스및종감속장치를통해후륜좌우휠에동력이전달되며, 완속충전에의해 충전되는형태로 Tandem 형태의좌석구조를갖고있다.

6 2.5. 중국 특허침해이슈에휘말리던중국의나인봇이세그웨이를인수하면서, 퍼스널모빌리티시장을 본격적으로주도하고있다. 배터리, 소재기술의발전과함께실용성이높아졌다. 르노, 혼다, 토요타, GM 등자동차기업, 보쉬, 만도등부품기업에이어다폰등전자업체도퍼스널모빌리 티제품을내놓고있다. < 그림 9> Ninebot 사가 Segway 인수하며초소형퍼스널모빌리티시장주도 2.6. 타겟모델분석 Renault Twizy 르노는소형전기차 ZOE, L7/L6 급의초소형이동수단인 Twizy 를개발하였다. 09년프랑푸르 트모터쇼에소개되었고, 프랑스파리외각생캉탱에서카쉐어링서비스를시작으로, 12년 양산을시작으로 14년까지 12,456 대가판매되었다. 운전면허가필요없는 L6급의 45모델과 60km/h 이하주행이가능한최고속도 80km/h 의 L7급 80모델을각각 Urban 형과 Cargo형으 로분류하여양산하고있다. 전기구동시스템의경우후륜 In Line 형태로 13kW(80 모델) 의 구동모터와기어박스및종감속장치를통해후륜좌우휠에동력이전달되며, 완속충전에의해 충전되는형태로 Tandem 형태의좌석구조를갖고있다 Toyota Coms 일본도요타자동차의자회사인 도요타차 체 는자체적으로개발한 1인승초소형전기 자동차(EV) COMS 를개발했으며, 최근 HAMO 프로젝트를통해도요타시에서 3륜 모빌리티인 i-road 와실증을하고있다. 12 년동경모터쇼에출시된 1인용 4륜마이크로 모빌리티이며, 일충전거리에따라 P-COM, B-COM과 T-COM 으로분류된다. 일본은 마이크로모빌리티에대한충돌시험기준이없지만, 교통성에의하면교통사고의 3분의 2가 시속 30km/h 이하에서발생하고, COMS를운전하는시간의 77% 가시속 32km/h 이하인 것을감안하여시속 32km/h 의시험으로안전성을확보할수있고, 32km/h 이하의차량에 대해서는충돌시험및배터리누유시험이면제된다. 최근개발되고있는마이크로모빌리티와 달리 < 그림 10> Toyota Coms 5.2kWh 납산배터리가적용되어있고, 완속충전만가능하다 Honda MC-beta 경차보다작고간편한이동을실현하는 2 인승초소형전기차이다. 에너지소비량이일반휘발 유자동차의 1/6 정도로에너지절약효과가기대된다 년 11 월부터구마모토현, 사이타 마시, 미야코섬도시의 3 개도시에서순차적으로실증실험중이다 디자인방향성 퍼스널모빌리티는모듈러디자인을기반하여다품종소량생산을추구해야한다. 배터리및 구동계등공통핵심플랫폼을기반으로하며, 활용목적에따라변형가능하여야한다. 섀시, 400

파워트레인, 플랫폼, 외판조합에따라도심 용, 농어촌용, 관광레져용, 사회취약자용, 특 수목적용등다양한용도의개인용이동수단 으로활용가능하여야한다. 또한디자인, 기계, 소재, 전자, 통신등다양한분야의기술을집약, 상용화를위한생산전문업체가참여하는공 동연구개발형태로추진되어야한다.

7 파워트레인, 플랫폼, 외판조합에따라도심 용, 농어촌용, 관광레져용, 사회취약자용, 특 수목적용등다양한용도의개인용이동수단 으로활용가능하여야한다. 또한디자인, 기계, 소재, 전자, 통신등다양한분야의기술을집약, 상용화를위한생산전문업체가참여하는공 동연구개발형태로추진되어야한다. 개방형 공용플랫폼을통한핵심부품의표준화는모 듈화를통한조립공정의단순화가가능하게 하여, 부품단가의절감은물론, 주요공정을부품업계에이관하는수평적분업화된생산방식 도출을가능하게할것이다. 중소 중견기업중심의부품사는모듈부품생산, 중견기업인완성차 사는제품조립을통하여가격경쟁력확보가가능토록분업화된생산체계구축이가능하여야 한다. B2G, B2B, B2C 로이어지는단계적시장진입을위해인프라구축은물론, 주요지역에서 의실증사업을통해사용자및운영자간피드백을수집하고보완대책을마련하여제품개발 단계에적용되어야한다. < 그림 11> Honda MC-beta 3. 퍼스널모빌리티디자인개발프로세스 퍼스널모빌리티디자인개발프로세스는총 3 단계로이루어진다. 1 단계개념화(Conception) 단계에서는미래디자인트렌드예측을통해잠재사용자의라이프스타일을정의하고디자인 경향, 경쟁사분석. 기술분석을통해소인승전기구동운송수단사용성에대한시나리오를구성 한다. 운전자및탑승자의인체측정학적요구사항 (Ergonomical Requirement) 및차량의패 키지(Package), 목표치수(Dimension), 제원(Specification) 을규정하고, 이를바탕으로유 사등급차량의제원및목표디자인과비교/ 분석을통해디자인컨셉과아이디어의혁신성및 적합성을동시에검증한다. 2 단계디벨롭먼트 (Development) 단계는목표디자인을구체화하 는과정으로서, 데이터프로세싱으로실시간설계가능성을피드백하고, 엔지니어링및생산 조건, 각종요구사항, 기능에맞게디자인이조화를이루도록발전시키는과정이다. 각부분별 상세디자인개선과정으로컨셉이구현가능하도록분해와조립에대한엔지니어링솔루션 (Solution) 을반영한다. 생산된디자인데이터를바탕으로 3D 프린팅시작품을제작하여세부 기능을물리적환경에서테스트하고평가(Evaluation) 한다. 3 단계검증(Verification) 단계는 디자인최종완성단계로서조형과기능의조화, 컬러와소재의조화등을검증하고, 변종모델 (Variants), 공간가변성, 사용성등을동영상등으로시각화하여제품의전체시나리오를검토 한다. 2~3단계의반복을통해피드백을반영하여제품이보다경쟁력을가질수있도록객관적 인환경에서구체화한다. 본연구에서는앞서언급된각단계별디자인개발프로세스를통해, 오픈플랫폼(Open Platform), 모듈러디자인(Modular Design), 스페이스프레임(Space Frame) 등의특성을갖는새로운개념의 PM 을제안하고자한다. 경량프레임모듈을기반으로 다양한기능과디자인으로변형이가능하며노약자, 장애인들도손쉽게운전할수있는 PM으로 서의마이크로 EV 는타이동수단과의연계를통해개인의이동성을증진시킬것으로기대한다 개념화(Conception) 단계 대기오염과지구온난화등글로벌환경문제와메가시티의가속화로인한교통혼잡문제, 초고 령사회진입의가속화등의미래트렌드예측을통해새로운개념의친환경이동수단에대한 필요성을이해한다. 특히현재의 PM 시장은활성화가되지않은태동단계에있으므로, 사용성 시나리오를통한다양한활용가능성을이해하고, 공동의이동성의질적개선을위한정부차원 의인프라구축및정책개선방향에대한고찰이선행되어야한다. 미래사회의잠재사용자 라이프스타일을정의하고디자인경향, 경쟁사분석, 기술동향분석등을통해소인승운송수 단에대한올바른개념을정의한다. 기초조형학연구 18권 5 호 ( 통권 83 호) 401

< 그림 12> 1단계국내외동향분석 3 륜, 4륜등휠구동방식및레이아웃을자유자재로구성및변형할수있는 PM전용가변형 플랫폼(Variable Platform) 에대한핵심개념정의와각요소기술의최적화에대한연구개발 을진행한다. 또한소인승차량의특성상, 경량화와동시에충돌안정성이매우중요하여가벼우 면서도강한섀시프레임설계기술이중요하다.

퍼스널모빌리티연 구센터의 스마트모빌리티패키지설계의인간공학평가보고서 2) 에따르면운전자및탑승자 의인체측정학적요구사항을이해하고차량의패키지를설정한다. 일반적인패키지단계에서 는 2D manikin 규격으로 SA

8 < 그림 12> 1단계국내외동향분석 3 륜, 4륜등휠구동방식및레이아웃을자유자재로구성및변형할수있는 PM전용가변형 플랫폼(Variable Platform) 에대한핵심개념정의와각요소기술의최적화에대한연구개발 을진행한다. 또한소인승차량의특성상, 경량화와동시에충돌안정성이매우중요하여가벼우 면서도강한섀시프레임설계기술이중요하다. 플랫폼을기반으로한다양한기능확장이가능 하도록조립성(Assembly) 과분해성(Disassembly) 이용이한구조를연구하여변종모델개 발이용이하게한다. 인간공학검토를위한에고벅(Ergonomics buck) 제작으로운전자의자 세, 조작성, 시계성, 거주성등을보다직관적으로평가할수있으며, 이는세부디자인의완성과 상관없이차량의전체적인사이즈와비례정보를바탕으로제작할수있다. 퍼스널모빌리티연 구센터의 스마트모빌리티패키지설계의인간공학평가보고서 2) 에따르면운전자및탑승자 의인체측정학적요구사항을이해하고차량의패키지를설정한다. 일반적인패키지단계에서 는 2D manikin 규격으로 SAE J826 을사용하며, 3D manikin( 인체모형) 의 database 로 ANSUR(Anthropometric Survey U.S. Army, 1988) 과 NHANES(The National Health and Nutrition Examination Survey Ⅲ, 1994) 를제공한다. 국내에서는자동차사용성평가를위해 자동차및자동차부품의성능과기준시행세칙 별첨 3에명시된 2D manikin 규격을따르도록 하고있다. 2D manikin 규격(SAE J826) 과국내규정에따른 2D manikin 규격은매우유사하 며자세한데이터는사이즈코리아 3) 에서확인할수있다. 특히 A-pillar 로인한운전자의시계성 방해는법적으로규제되어있다. < 그림 13> 개방형공용플랫폼 타겟모델분석을통해경쟁차종의패키지를이해하고, PM으로서의목표치수를규정이가장 우선적으로선행되어야한다. 특히인간과차량의관계설정은세가지인체기준점을근거로 설정되어야한다. 인체기준점은운전중비교적잘움직이지않는점으로서, 상반신과하반신의 회전중심에해당하는 H-point, 엑셀레이터페달위에놓은운전자의발뒤꿈치점에해당하는 AHP(Accelerator Heel Point) 와손조작의원점에해당하는 SWC(Steering Wheel Center) 가이에해당된다. 이를바탕으로다양한아이디어탐색, 전개를통해차량의전체주제 (Overall 2) 홍익대학교퍼스널모빌리티연구센터 (PMRC), 스마트모빌리티패키지설계의인간공학평가보고서, ) 402

운전자의사용성및경험극대화 를위한기본적소프트웨어플랫폼을기반으로, 다양화되는추가모듈에따른특화 UI의개발이

가능하고상시차량진단시스템, 교통정보, 안전운행관리, 오락기능등이융합된통합 HMI 시스템구축되어야한다.

9 theme) 을시각화한다. 스케치를통해아이디어를단계적으로시각화할수있으며유사등급 차량의제원과의비교분석을통해단계적으로검토할수있다. 운전자의사용성및경험극대화 를위한기본적소프트웨어플랫폼을기반으로, 다양화되는추가모듈에따른특화 UI의개발이 필요하며, 반복적인인간공학적 UI 평가및개선과정이요구되며운전자와실시간정보교환이 가능하고상시차량진단시스템, 교통정보, 안전운행관리, 오락기능등이융합된통합 HMI 시스템구축되어야한다. 또한공공재로서사용되는특수성과불안정한날씨로부터의내구성 확보등을위한차량덮개구조설계, 다양한주행조건에맞는타이어개발등편의및안전 향상을위한기술개발이필요하다. < 그림 14> 인간공학검토를위한에고벅(Ergonomics buck) 제작 < 그림 15> 패키지설정 < 그림 16> 경쟁차종패키지분석 < 그림 17> 통합 HMI 시스템 < 그림 18> 아이디어스케치 기초조형학연구 18권 5 호 ( 통권 83 호) 403

3.2. 디벨롭먼트(Development) 단계 디벨롭먼트(Development) 단계에서는 목표 디자인의 구체화

받는 다. 엔지니어링 및 생산 조건, 인간공학, 기능 등 각종 요구사항들에 부합 될 수 있는지 검토하고, 디자인과

각 부분별 상세 디자인 작업 과정으로 모듈 컨셉이 가능하도록 분해와 조립에 대한 엔지니어링 솔루션(Solution)

3D프린팅 기술을 도입하여 비용과 사긴을 단축하여 시작품을 제작해 보다 물리적인 환경에서 직관적인 평가를 할 수

스케일모델(Scale model) 제작 <그림 21> 시제품(Prototype) 제작 3.

조화 등을 검증하 고, 변종모델(Variants), 공간 가변성, 사용성 등의 제품 전체 시나리오를 VR환경에서

VR기술을 도입하여 외관 디자인에 대한 형태, 컬러 등을 포괄적으로 가상환경에서 사실적 인 평가를 할 수 있다.

10 3.2. 디벨롭먼트(Development) 단계 디벨롭먼트(Development) 단계에서는 목표 디자인의 구체화 과정으로서, 아이디에이션 각 단계에서 도출된 스케치들이 데이터 프로세싱을 통해 실시간으로 설계 가능성을 피드백을 받는 다. 엔지니어링 및 생산 조건, 인간공학, 기능 등 각종 요구사항들에 부합 될 수 있는지 검토하고, 디자인과 기능이 조화를 이루도록 발전시키는 단계이다. 각 부분별 상세 디자인 작업 과정으로 모듈 컨셉이 가능하도록 분해와 조립에 대한 엔지니어링 솔루션(Solution) 검토와 세부 기능 검토가 이루어진다. 3D프린팅 기술을 도입하여 비용과 사긴을 단축하여 시작품을 제작해 보다 물리적인 환경에서 직관적인 평가를 할 수 있다. <그림 19> Alias Modeling을 통한 디자인 구체화 <그림 20> 3D 프린팅 축소 스케일모델(Scale model) 제작 <그림 21> 시제품(Prototype) 제작 3.3. 검토(Verification) 단계 검토단계에서는 최종 데이터에 기반하여 조형과 기능의 조화, 컬러와 소재의 조화 등을 검증하 고, 변종모델(Variants), 공간 가변성, 사용성 등의 제품 전체 시나리오를 VR환경에서 검토한 다. VR기술을 도입하여 외관 디자인에 대한 형태, 컬러 등을 포괄적으로 가상환경에서 사실적 인 평가를 할 수 있다. 데이터 프로세싱의 마지막 단계에서 도출된 데이터는 보다 실제적인 적합성 검토를 위해 시제품(Prototype)을 제작되며 디지털 프로세싱으로 검토된 세부 기능이 물리적 환경에서 평가(Evaluation) 및 검증(Verification) 된다. 2~3단계의 반복을 통해 피드 백을 반영하여 제품이 보다 경쟁력을 가질 수 있도록 객관적인 환경에서 구체화 한다. <그림 22> 케이지 구조와 모듈러 디자인을 활용하여 차종 다양화 404

1~2인이 탑승하는 작은 차량의 특성을 고려하여 개념화 단계에서 에고벅을 제작 해 탑승조건을 최적화한 후 스타일링을 진행함으로써 개발 과정에서 오류를 최소화시킬 수 있 었다. 개발과정에서 3D모델링과 엔지니어링, 시제품제작과 검증 단계에서 3D프린팅기술과 VR기술을 적극 도입하였다.

11 4. 연구성과 <그림 23> 자동차 디자인 개발 프로세스 5단계 기존 자동차 개발 노하우에만 의존하여 퍼스널모빌리티를 개발하는 것은 무리가 따르며 차량의 형식과 특징, 산업적 배경에서도 적합하지 않다. 일반 신차의 연구 개발에는 최소 2년 내외의 기간과 막대한 비용이 소요 된다. 중소기업이 개발과 생산의 핵심이 되는 마이크로 모빌리티는 일반적인 자동차회사와 동등한 수준의 개발 시간과 비용을 투자하는 것이 어려운 실정이다. 이런 현장 조건을 반영하여 퍼스널 모빌리티에 최적화된 퍼스널 모빌리티 개발 프로세스 3단계 를 적용했다. 1~2인이 탑승하는 작은 차량의 특성을 고려하여 개념화 단계에서 에고벅을 제작 해 탑승조건을 최적화한 후 스타일링을 진행함으로써 개발 과정에서 오류를 최소화시킬 수 있 었다. 개발과정에서 3D모델링과 엔지니어링, 시제품제작과 검증 단계에서 3D프린팅기술과 VR기술을 적극 도입하였다. 즉각적이고 유연한 대응이 가능한 3D 환경에서 제품을 개발함으로 써 비용과 기간을 효과적으로 사용하는 것이 가능하다. <그림 24> 퍼스널모빌리티 개발 프로세스 3단계 5. 결론 및 제언 글로벌 제조 혁명은 소재, 구조, 생산, 유통방식에 많은 변화를 가져 올 것이다. 또한 이동수단은 개별 제품단위 시장을 초월해 이동의 의미와 품질을 개선하는 이동서비스 시장으로 변화 할 것이다. 전자화, 자율주행등 네트워크 기반의 이동체는 개방형 구조를 바탕으로 생산 되어야 하고, 이를 통해 맞춤형 이동수단의 수요를 충족시킬 수 있을 것으로 전망된다. 기초조형학연구 18권 5호 (통권 83호) 405

12 현재국내기존제조업은성장의한계에직면해있다. PM 시장에대한이해또한부족한것이 현실이다. 경찰청자문에따르면전동휠을탈때별도의면허증이필요하고, 자전거도로, 인도, 공원내에서는타는것이금지되어있다. 법규체제가아직정비되어있지도못한상황인것이 다. 이러한점을인식한국회도홍익표의원주체로관련세미나를진행하는등발전적방향을 모색중이다. 19세기말시작된다양한형태의자동차경연은 1908년헨리포드가모델 T(Model T) 를널리보급하면서종지부를찍게된다. 모델 T 의차체, 파워트레인, 조향장치 등이경제성과편의성등보편적가치측면에서우수하여업계의지배적디자인 (Dominant Design) 이되었다. PM 도시간이흐르면서지배적디자인이나오겠지만, 자동차처럼획일화 되지는않을것이다. 자동차와는달리 PM는단일제품을통한규모의경제보다는제품의확장성 을통한시장확보가요구되기때문이다. PM 분야는 IT 기술이발전함에따라다양한발전가능성을내포하고있으며, 친환경적성격에 따른무공해교통수단이될수있다는점, 그리고세계적대도시의극심한교통체증및주차 문제해결수단이될수있다는점에서분명이성장할수있는영역이다. 1인가구의증가등 사회적변화도 PM 의확산에긍정적영향을미칠것이다. 일부얼리어댑터들의전유물이되거 나키덜트(kid+adult) 의장난감으로인식되고있는경향이있어, 아직하나의산업으로평가 받기에는부족한것이사실이다. 하지만일본의후지경제에서분석한자료에의하면 2020년까 지글로벌개인용이동기구시장은 1 억대시장으로성장할것으로전망하고있으며, 직립탑승 형 PM 시장은 2015 년약 0.4조원시장에서 2030 년에 26조원의시장으로성장할것으로예상 하고있다. 또한 Frost&Sullivan 의자료에의하면 2020 년까지 1~2인용 PM 시장규모는 50만 대까지성장하고, 주요 16개완성차업체가 110 개이상의모델을출시할계획이며, 이용자수는 3,500 만명에수준이될것으로전망하고있다. 실제로토요타는스쿠터정도의주차공간만을 차지하면서안전성과즐거움을제공하는아이로드 (i Road) 를개발해일본도쿄(Tokyo) 와프 랑스그르노블 (Grenoble) 의도로에서실증주행함으로써실용성과안전성을검증했다. 이처 럼국내에서도 PM이친환경이동수단으로서미래에인간과자동차를연결하는새로운연결 수단으로성장하고, 나아가자동차를대체하는이동수단으로성장한다면, 국가적으로새로운 성장동력으로도발전해나갈수있을것이다. 사고를예방하는액티브세이프티(Active Safety) 장치들이도입되고, 저속차선등제도적장치가보완된다면퍼스널모빌리티의단점은 줄어들고레저수단을넘어선실용적가치는높아질것으로전망된다. 정부는관련산업에대한 적극적지원을아끼지말고, 스타트업기업및관심기업이많이참여할수있도록유도하고, 사회적관심도적극유도할시점이라판단된다. 참고문헌 김동환, 일본의고령화대책, 한국금융연구원, 2013 김재문, 퍼스널모빌리티, 전자제품이어이동수단도개인화시대, LG 경제연구원, 2015 전황수, 퍼스널모빌리티개발동향, 정보통신사업진흥원, 2013 임이정, Personal Mobility 도입에따란교통혼잡완화효과분석, Agent-basedModel 을중심으로, 도시계 획과교통계획단, 2014 홍익대학교퍼스널모빌리티연구센터 (PMRC), 스마트모빌리티패키지설계의인간공학평가보고서, 2015 IRS 글로벌, 차세대교통수단으로주목받는스마트퍼스널모빌리티신사업전략모색을위한종합분석, IRS 글로벌, 2015 일본국토교통성, hh_ html 세그웨이공식홈페이지, 세그웨이재팬, html Walkcar 공식홈페이지, Toyota 공식홈페이지, 406

Ⅰ. 스마트퍼스널모빌리티 ( 개인형이동수단 ) 주요분야별개발동향과시장전망 1. 스마트퍼스널모빌리티의최근동향과산업현황 1-1. 스마트퍼스널모빌리티개관및최근동향 1-2. 스마트퍼스널모빌리티산업현황 1) 글로벌스마트퍼스널모빌리티시장동향과전망 (1) 전동입식이륜차 (2) 전기

Ⅰ. 스마트퍼스널모빌리티 ( 개인형이동수단 ) 주요분야별개발동향과시장전망 1. 스마트퍼스널모빌리티의최근동향과산업현황 1-1. 스마트퍼스널모빌리티개관및최근동향 1-2. 스마트퍼스널모빌리티산업현황 1) 글로벌스마트퍼스널모빌리티시장동향과전망 (1) 전동입식이륜차 (2) 전기자전거 (3) 초소형전기차 2) 국내스마트퍼스널모빌리티시장및개발동향 3) 스마트퍼스널모빌리티의인증동향