일본산업뉴스요약

가상모델로 차량개발 빠르고 싸게
마쓰다, 연비향상과 자율주행 목표

마쓰다가 컴퓨터 상의 가상 공간에서 설계하는「모델기반설계(Model Based Design, MBD)」를 진화시키고 있다. 설계와 시작(試作)이라는 반복 과정을 생략하고, 개발 속도 향상과 비용 삭감을 양립시킬 수 있는 이점이 있다. 개발진의 규모가 작은 조건을 역으로 활용하여, 선진노하우를 한 발 앞서 개발해 왔다. 마쓰다는 모델기반설계를 변속기나 엔진만이 아니라 차량 전체 설계에 응용해 나갈 계획이다.

모델기반설계에서는 부품의 구조나 전자제어의 움직임을 계산식으로 표시하고, 컴퓨터 상에서 시뮬레이션을 반복한다. 가능한 한 가상 공간에서 설계를 끝내려는 방법이다. 마쓰다의 가나이 회장은 모델기반설계에 대해「어디까지 진화시킬 수 있는가가 기술경쟁의 승패를 좌우할 것이다」고 말한다.

종래의 개발에서도 시뮬레이션은 사용되고 있었다. 그러나 검증 때에는 실제로 시작품을 만들었다. 검증 후에 발견되는 문제도 있어 다시 작업을 해야 하는 경우가 많았다. 이에 대해 모델기반설계는 설계 단계에서 수시로 시뮬레이션을 통해 검증한다. 시작품을 만드는 것은 최종 확인 단계에서다. 재현에 수고가 많이 가는 특수한 환경 하에서의 실험도 가능하며, 개발 효율은 비약적으로 증가한다.

컴퓨터 상에서 가능한 한 개발을 끝내려는 시도는 앞으로 점점 중요하게 될 것이다. 현재 자동차는 환경이나 안전을 둘러싼 규제에 대응하기 위해, 다양한 기기를 컴퓨터로 제어하고 있다. 개발은 복잡하게 되어 있고, 시작(試作)을 반복하게 되면 비용이 커진다.

마쓰다가 모델기반설계를 본격 도입한 것은 2006년 무렵으로 거슬러 올라간다.「SKYACTIV」라 부르는 저연비 기술을 개발하면서, 엔진 등 주요 부분의 설계를 처음부터 재검토했다. 「한정된 인원과 개발비로 자동차 전체를 일신해야 했기 때문에 이 방법에 기댈 수밖에 없었다」. 모델기반설계를 주도하는 통합제어시스템 개발본부의 하라다 본부장은 이렇게 회상했다.

개발진 규모가 작은 마쓰다는 1990년대부터 모델기반설계 방법을 사용해 왔다. 단, 대상은 선행 개발 등 일부에 한정되었다. 그러나 SKYACTIV에서는 가솔린 엔진으로 하이브리드 차량 급의 연비를 실현하기 위해 모델기반설계의 활용을 확장했다.

예를 들면 엔진이다. 개발 당초의 시작(試作) 엔진은 이상연소가 심해 주행 중에 파손할 우려가 있었다. 여러 번 시작품을 만들어 검증할 여유가 없었다. 이상이 발생하는 메커니즘 분석이나 구조의 재검토에 모델기반설계를 활용했다.

주행 시험도 컴퓨터로 가능하게 되었다. 통상 작동까지 많은 조정이 필요한 시작품은 SKYACTIV에서는 한 번에 작동했다. 하라다 씨는「개발 기간을 반으로 줄였고 또한 품질 향상에도 도움이 되었다」고 말한다.

모델기반설계용 컴퓨터와 소프트를 제공하는 DSPACE JAPAN(도쿄)의 미야노 사장은「마쓰다는 모델기반설계 활용 분야에서 국내 선두를 달리고 있다」고 말한다.

그리고 마쓰다의 가나이 회장은「앞으로 자동차 전체를 모델기반설계로 개발하고 싶다」고 한다. 모델기반설계를 자유자재로 다루는 기술자 900명 정도를 육성하기 위해, 히로시마대학과 협력하여 사원들을 위한 강좌를 개설하고 있다. 모든 부품을 모델화하기 위해 부품공급회사와도 협력한다.

이전에는 여러 개의 설계방식이 혼재하여 다양한 부품의 모델을 하나로 연결한 시뮬레이션이 어려웠다. 하라다 씨는「레고 블록과 같이 간단히 접속할 수 있도록 모델의 규칙을 통일하고 싶다」고 말하며, 규격만들기 계획도 구상하고 있다.

’모델기반설계’ 활용 확대
혼다∙도요타도 도입

국내 자동차 제조업체 중에서 마쓰다가 선구적으로 활용했다고 하는 모델기반설계 방법. 현재는 제조업체 전체로 확대되었다. 도요타 자동차는 2015년 말에 발매한 하이브리드 차「프리우스」에 본격 도입했다. 혼다는 2017년 여름에 도치기현에서 전용시설을 가동시킬 계획이다.

자동차 제조업체는 앞으로 가상 공간에서의 개발을 경쟁적으로 추진할 것이다. 지금 자동차 1대 당 50~100개의 전자제어유닛이 탑재되어, 엔진부터 핸들, 에어컨까지 제어하고 있다. 결과적으로「차량 1대의 소프트웨어 코드는 1700만 행에 달해, 지방 은행의 기간시스템 수준이 되었다」. DSPACE JAPAN의 미야노 사장은 이렇게 말하고 있으며, 개발 효율화는 보다 큰 과제가 되었다.

대형 자동차 제조업체에 있어서 최대의 개발 테마는 자율주행 기술이다. 시가지에서의 주행을 실현하기 위해서는 연구개발 시에 방대한 데이터가 필요하게 된다. 그러나 실제로 도로 위에서 검증하는 것은 사실상 불가능하다. 도로 상황이나 다른 차량의 움직임 등 주위 환경도 포함하여 검증할 수 있도록 모델기반설계를 진화시킬 필요가 있다.

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