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Nikkei Computer_2016. 10. 13. 특집 (p44~47)

[Case Study]
준천정위성(QZS)으로 위치 특정
혼다기술연구소 -- 테스트 차량을 찾는 시간 70% 감소

혼다의 연구개발을 담당하는 혼다기술연구소. 그곳에서 4륜 자동차의 설계와 테스트를 담당하는 4륜 R&D센터(Automobile R&D Center)가, 2016년 연내를 목표로 개발 중인 테스트 차량이 일본의 어디에 있는가를 핀 포인트로 특정하는 새로운 시스템을 가동시킨다. 센터가 있는 도치키현과, 테스트 차량을 운행하는 홋카이도, 이바라키현에 위치한 테스트 코스도 대상이다. 테스트 차량이 옥외뿐 아니라 테스트 건물 안에 있어도, 몇 층의 어느 장소에 있는지 까지 특정할 수 있도록 했다. 

4륜 R&D센터의 모든 테스트 차량에는 전용 수신기를 부착한다. 위성으로부터 수신한 자신의 위치정보를, 휴대전화 회선을 경유하여 정기적으로 관리시스템에 송신한다. 관리시스템에서는 수신한 정보를 테스트 차량의 위치정보로서 데이터 베이스에 기록한다. 테스트 담당자는 언제라도 자신의 스마트폰과 태블릿 단말을 이용하여 관리시스템에 액세스하면 자신이 담당하는 테스트 차량이 어디에 있는지, 지도 소프트 위에서 확실히 파악할 수 있는 구조다.

-- 신기술을 재빨리 채용 --
이번에 개발한 시스템에서는 실증 실험 차원의 신기술을 재빨리 채용하고 있다. 구체적으로는 옥외에서는 통상의 GPS 위성과 함께, 정부가 2010년 9월에 쏘아 올린 준천정위성(Quasi-Zenith Satellites, QZS) 1호기인「미치비끼」에서 보내주는 위치 정보를 활용한다. 옥내용에서도 신기술의 힘을 사용한다. 위도, 경도, 층수 등을 GPS호환으로 발신하는「IMES (Indoor Messaging System)」를 이용한다. IMES는, 우주항공연구 개발기구(JAXA)가 중심이 되어 개발한 일본의 독자적인 기술이다.

준천정위성, GPS위성, IMES발신기의 3종류의 전파를 수신하여 옥내와 옥외 모두에서 위치를 파악하려고 시도한 예는 세계적으로도 흔치 않다고 한다. 전파를 수신하는 IoT디바이스로써, 수신기「S-BOX」도 독자적으로 개발하고 있다. 준천정위성에 의한 측위(測位)는 빠르면 10초에 끝난다고 한다. 「정말 거기에 있다!」「어떻게 장소를 알 수 있지?」. 새로운 시스템을 시범 사용한 사람들은 많이 신기해하며 좋은 평가를 했다.

혼다기술연구소는 오랫동안 테스트 차량의 위치를 찾아내기 어려운 상황에서 신차를 개발해 왔다. 그 배경에는 연구개발기관 특유의 사정이다. 4륜 R&D센터에서는,「Civic」이나「Accord」와 같은 차량 마다 팀을 만들어 테스트 차량을 관리하고 있다. 「각 팀은 기밀을 지키는 규칙 속에서 작업을 진행한다. 옆 사람이 무엇을 하고 있는지 알 필요가 없고, 전체를 가시화하고자 하는 목소리는 별로 없었다」. 프로젝트를 주도한 디지털 개발추진실 VMC 전략블록의 시부야 주임연구원은 이렇게 말한다. 

--「Excel관리」의 문제점 --
신차개발은 충돌안전, 진동소음, 강도인내와 같은 테스트마다 기술자와 전용 공간을 구분하여 실시하고 있다. 즉, 여러 테스트 코스나 건물에 분산되어 있는 다양한 시설과 실험 공간을 테스트 차량이 이동하게 된다.
테스트 차량마다 언제부터 어떤 테스트를 받는가와 같은 테스트 계획서를 엑셀로 만들어 공유하는 것이 지금까지의 방법이었다. 단, 현장이 바쁘기 때문에 실적 반영이 늦어지는 경우가 많아, 실제 위치와 차이가 생기는 경우도 있었다.「결국, 테스트를 옮길 때마다 담당자가 다음 담당자에게 테스트 차량의 위치를 메일이나 전화, 말로 지시하고 있었다」(시부야 주임연구원).

문제는 지시에 따라 담당자가 테스트 차량이 있는 장소로 이동해도, 비밀을 지키기 위해 테스트 차량에 덮개를 덮어 둔 것이었다. 매번 대량의 테스트 차량의 덮개를 하나씩 걷어가면서 찾아야 했다. 일년에 한번 있는 차량의 재고 조사에서는「어디에 테스트 차량이 있는지 알 수 없는」(시부야 주임연구원) 경우가 많아, 차량과 테스트 실적을 관리하는 차량 담당자에게는 큰 고민이었다.

-- 계기는 동일본대지진 --
오랫동안의 과제를 해결하고자 생각했던 계기는 동일본대지진이었다. 4륜 R&D센터 역시 지진 피해를 입었다.「천정과 벽이 일부 무너지고, 설비는 가동하지 않고, 차량은 엉망이 되었다」고 시부야 주임연구원은 회상했다. 복구를 하고 싶어도, 차량과 설비가 어디에 어느 정도 있는지 알 수 없고, 각각의 상태나 가동률도 전혀 알 수 없었다. 차량과 설비의 위치나 종류, 가동률 등을 일원적으로 가시화하는 구조가 반드시 필요하다고 생각하는 움직임이 이 때에 높아졌다고 한다.

재 작업을 줄여 개발 효율을 높이는 방법인「모델 베이스 개발(MBD)」구조가 프로젝트를 후원하고 있다. MBD에서는 초기 단계에서 CAE(컴퓨터 지원에 의한 엔지니어링)를 사용하여 시뮬레이션 모델을 통해 완성 차량의 목표를 정하고, 단계적으로 상세화하여 Subsystem이나 Component의 성능을 산출한다. 산출된 성능을 만족시키는 설계와 테스트를 시뮬레이션 모델로 반복 실시한 후에 실물을 제조, 테스트를 시행한다.

「MBD를 통해 선행 개발부터 대량생산 개발까지의 기간을 단축하기 위해서는, 생산준비 차량에서의 테스트 효율화가 반드시 필요하다」(시부야 주임연구원). 사륜R&D센터의 입장에서 테스트의 효율화를 높이기 위한 최선책으로 찾아낸 것이 테스트 차량의 위치를 정확히 파악해야 한다는 것이었다.

개발 프로젝트가 시작된 것은 2014년 여름이다. 처음부터 시스템의 아웃라인은 정해져 있었다. 단, 2년 동안은 실증 실험을 반복하면서 지속적으로 방침을 전환하였다고 한다. 처음에 GPS 수신기는 소프트뱅크의「미마모리GPS」를 사용할 예정이었으나, 일찌감치 단념하게 된다. 그 이유는 차량에 iPhone이나 Feature Phone을 탑재하여 건물 사이를 주행해 보았더니, GPS에 의한 위치 측정으로는 계측할 수 없을 정도로 실제 위치와의 사이에 차이가 생긴다는 것을 알았기 때문이었다.

정밀도를 높이기 위해 다음으로 검토한 것이 준천정위성의 활용이다. 적도 위를 도는 GPS 위성과는 달리, 일본 상공을 타원 궤도로 도는 준천정위성이라면 산간 지역이나 도시에서도 높은 정밀도로 위치를 측정할 수 있다. 개발에 있어서는, 2011년부터「미치비끼」를 사용한 위치 측정의 실증 실험을 계속하고 있었던 소프트뱅크에 협력을 구했다.

GPS와 같은 실험을 실시하였더니, 위치 차이는 70cm에서 1m 40cm정도로 한정되었다. 또한 위치를 보정할 수 있도록 정밀하게 제작하여, 옥외에서 발생하는 오차 문제는 이것으로 해소하였다. 다음으로 검토해야 했던 것이 테스트 차량이 옥내에 있는 경우다. 테스트 차량이 어느 층의 어느 위치에 있는지 까지 알기 위해서는 준천정위성과는 다른 방법에 의지할 수 밖에 없다. 그래서 착안한 것이 히다치제작소 그룹의 IMES기술이다.
IMES 발신기를 사용해 실제로 건물 내에 놓여 있는 테스트 차량의 위치를 측정하였더니, 오차범위는 약 90cm로 한정되었다. 이것으로 옥내에서의 문제도 해결되었다.

3종류의 전파를 수신하는 방침은 정해졌지만, 휴대전화 회선으로 데이터를 송신하는 수신 단말은 없다. 그래서 혼다기술연구소는 소프트뱅크, Kaga Electronics와 손잡고 독자적으로 개발하기로 했다. 스마트폰이나 태블릿에 위치를 표시할 때 사용하는 지도 데이터의 작성도, 지리정보 시스템 벤더인 ESRI재팬에 개발을 의뢰했다. 「Google맵 활용도 생각했지만, 기밀이 많은 연구소나 건물의 도면이 외부로 유출되면 안 되기 때문에 단념했다」(시부야 주임연구원).

-- 배터리 27개나 필요했던 시작기(試作機) --
2015년 봄에 시작기는 완성했지만, 바로 생산을 개시할 수는 없었다. 소비전력에 큰 문제가 있었기 때문이다. 수신기의 전원은 단일 배터리가 27개나 필요했다. 정기적으로 배터리를 교환해야 했고, 현실적인 운용은 어려웠다. 그래서 전원은 테스트 차량에서 USB단자를 통해 직접 얻는 형태로 방침을 전환했다. 또한 소비전력삭감을 위해, 30분에 한 번, 자신의 위치 정보를 서버에 송신하는 사양도 변경했다. 테스트 차량이 동작하고 있는 경우는 30분 간격으로 송신하지만, 정지 중에는 엔진을 on-off한 순간만 위치 정보를 송신하도록 했다. 이에 따라 대기전력을 없앨 수 있어, 생산의 길이 보이기 시작했다.

「결과적으로, 전례가 없는 세계 최초의 프로젝트가 되었다」(디지털 개발추진실 CIS블록의 하마노 연구원). 매월 열린 전체회의 외에도 거의 매주 관계자가 미팅을 갖는 체제가 있었기 때문에 가능했다고 하마노 씨는 말한다. 방침이 정해진 다음의 진행은 빨랐다. 베타판을 거쳐 제품을 완성시켜, 2016년 8월에 시스템을 먼저 가동했다. 지금까지 큰 문제는 없으며, 예정대로 2016년 말까지는 전면 도입할 수 있을 전망이다.

「테스트 차량을 찾을 시간을 70%는 단축할 수 있다」. 시부야 주임연구원은 새로운 시스템 도입효과를 이렇게 계산한다. 시스템 개발에 든 비용은 비공개지만, 비용 대비 효과는 충분하다고 평가하고 있다. 동일본대지진을 계기로 생겨난 새로운 시스템은, 혼다가 목표하는 MBD에 의한 개발 효율 향상을 한 단계 진전시킨 것은 틀림이 없다.

    -- 끝 --