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Nikkei X-TECH_2021.10.1

도요타, 가상 인체 모델 '패권’에 결정타
무상 공개와 차기형 속속 투입, 디팩토 스탠더드를 목표

“유저 수가 8배 이상으로 급증했다”. 도요타자동차가 2021년 1월에 시작한 가상 인체 모델 ‘THUMS(Total Human Model for Safety)’를 무상 공개한 후의 상황에 대해, 도요타자동차 모빌리티성능개발부의 마쓰다(松田) 그룹장은 이렇게 밝혔다.

무상으로 공개한 후에 800을 넘었다. 유저 수의 증가는 안전 연구 추진으로 이어지면서 THUMS의 개량 속도도 가속할 수 있다. 세력 확대를 통해 가상 인체 모델의 디팩토 스탠더드(사실상의 표준)을 목표한다.

THUMS는 도요타와 도요타중앙연구소(아이치현)가 2000년에 공동 개발한 당시 ‘세계 최초’(도요타)의 가상 인체 모델로, 사람의 컴퓨터단층촬영장치(CT) 스캔 이미지를 바탕으로 생성하고 있다.

자동차 업계에서 널리 보급되는 충격∙구조 해석 소프트웨어 ‘LS-DYNA’ 상에서 사용할 수 있다. 반복적인 충돌 테스트에 견딜 수 있는 튼튼한 더미 인형에 비해 가상 인체 모델은 실제 인간에 가까운 취약한 특성을 설정할 수 있다는 점이 강점이다. 세세한 충돌 조건 설정도 간단히 할 수 있다.

THUMS는 세대를 늘릴 때마다 대상 부위를 늘리면서 해석의 신뢰성을 높여 왔다. 2000년에 투입한 ‘Version 1’은 골절까지만 예측할 수 있었지만, 현행의 ‘Version 6’에서는 근육이나 내장의 정밀한 모델화를 통해 사망으로 이어지는 뇌 상해나 내장 손상 등을 고정밀로 예측할 수 있다고 한다.

-- 디팩토 스탠더드로 --
도요타의 THUMS는 미국 자동차회사가 주축이 되어 개발한 가상 인체 모델 ‘GHBMC’와 오랫동안 세계 시장 점유율을 양분해왔다. 독일의 폭스바겐, 다임러, BMW 등은 도요타의 THUMS를 이용하고 있기 때문에 세계 점유율에서는 팽팽한 대항 상태에 있었다고 할 수 있다.

도요타는 가상 인체 모델에 대해 ‘협조 영역’으로 규정하고 있지만, 무상 공개를 통해 사용자를 확대하는 진정한 목적은 디팩토 스탠더드에 있다.

이미 보다 많은 기업이나 연구기관에서의 이용을 촉진하는 활동을 진행하고 있다. 예를 들면, 차량의 충돌 테스트로 대체해서 부분적으로 시뮬레이션을 도입한다는 논의가 세계에서 진행되는 것에 맞춰서, 대표적인 신차 어세스먼트 프로그램인 ‘NCAP’에서 THUMS를 공통 이용할 수 있도록 움직이고 있다.

THUMS도 조정을 통해, 세계 각 지역의 기준마다 모델을 쉽게 개량할 수 있도록 하거나 유저 사이에 모델을 공용하기 쉽도록 했다.

"도요타 단독으로 전세계의 평가에 적합한 인체 모델을 만드는 것은 대단한 작업이 된다. 전세계 기업을 참여시켜 개량해 나가고 싶다”(도요타 모빌리티성능개발부 기타가와(北川) 엔지니어).

앞으로 THUMS의 세력 확대를 좌우하는 것은 중국 기업의 존재다. 세계 최대 자동차시장인 중국은 신흥 전기자동차(EV) 업체들이 급속히 난립하고 있다. 이런 기업들이 무상 공개된 THUMS를 적극 활용하기 시작했다. 실제로 8배 이상으로 증가한 이용 기업이나 연구기관의 상당수는 중국 기업으로 보인다. 중국에서의 풍부한 이용 데이터의 축적은, THUMS로 디펙트 스탠다드를 목표하는 도요타에게는 큰 무기가 된다.

도요타는 앞으로 자동차 이외에도 THUMS의 이용을 확장시켜 강고한 기반을 만들 계획이다. 예를 들면 의료나 스포츠 분야다. THUMS는 CT스캔 이미지를 바탕으로 생성하고 있지만, 흉부나 복부, 팔이나 다리 부분 등 약 70 종류의 응답 특성 항목은, 미국 기관이 실제로 사체를 이용해 검증한 결과를 반영한 귀중한 데이터의 집합체이다.

이런 데이터는 한 기업이 쉽게 입수할 수 있는 것이 아니기 때문에 인공관절이나 스포츠슈즈 등의 연구개발로 수요가 늘어날 것으로 도요타는 예측한다.

게다가 실제 인간에 가까운 취약한 특성을 갖는 THUMS는, 공장이나 건설 현장에서의 사고 원인 분석에 이용할 수 있다. 도요타가 시즈오카현 스소노시에 건설중의 스마트시티 ‘Woven City’ 등 도시 설계에도 활용할 수 있을 가능성이 높다. 게임을 비롯한 콘텐츠 산업에도 잠재적인 수요가 존재할 것이다.

-- 2022년 중에 자율주행에 대응 --
도요타는 앞으로 THUMS의 차기형에서 강력한 자율주행 대응을 추진한다. 좌석의 등받이를 일정한 각도까지 젖히거나 좌석 자체를 앞뒤로 회전시키는 상태를 상정한다. 이러한 자세에서 사고가 발생했을 때, 승차한 사람의 움직임이나 부상의 정도를 예측할 수 있는 새로운 모델을 현행형에 추가하여 자율주행 차량 개발에서 사용할 수 있도록 한다. 시기적으로는 22년 중에 투입할 가능성이 높다.

현행형까지의 THUMS는 성별이나 연령, 체형이라는 모델의 신체 특성은 선택할 수 있지만, 운전 중의 모델에 대해서는 좌석에서 스티어링 휠을 잡고 있는 통상의 자세를 기본으로 하고 있다.

최근의 자율주행 수준의 향상으로 차내 공간에서 다양한 자세로 승차할 수 있는 것에 대한 기대감이 높아지고 있다. 때문에 도요타는 ‘Version 7’에 상당하는 차기형에서 자세의 선택사항을 늘릴 필요가 있다고 판단했다.

승차 중 자세가 바뀌면 안전벨트나 에어백과 같은 안전장비의 보호 성능도 달라질 수 있다. 예를 들면, 자율주행 중에 좌석의 등받이를 크게 젖혀 독서를 하고 있을 때, 급속히 감속한 선행 차량과 충돌했다고 하자. 이때 차에 타고 있는 사람이 어떤 방향으로 움직이느냐에 따라 안전벨트와 에어백에 필요한 성능이 달라진다.

도요타가 22년 중에 투입을 전망하는 차기형 THUMS는, 이러한 기존의 연장선에서는 통용되지 않는 차량이나 부품의 개발을 지원하는 것과 동시에 조사 검토에 필요한 공정 수를 줄이는 효과도 기대할 수 있다.

도요타는 무상 공개와 더불어 수요를 파악한 차기형을 투입해 나감으로써 가상 인체 모델의 ‘패권’ 획득을 위한 기반을 다지겠다는 자세다.

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