자동차 디자인 효율화를 위한 디지털 강화요소 연구 - VR 기반 CAID 시스템을 중심으로 - A Study on Digital Reinforcements for Efficient Automotive Design - With Emphasis on VR based CAID System -원문보기
1980년대 중반이후 디지털 시스템이 자동차 디자인에 도입되면서 기존의 수작업을 통한 디자인 전개와 달리 개발기간을 단축시키는 디지털 프로세스로 급속하게 발전되고 있다. 이는 자동차 수출지역 확대에 따른 글로벌 디자인의 환경변화를 반영한 것이기도 하지만 고품질 다품종 자동차를 개발해야하는 당면 과제를 시간과 경제적인 면에서 효율적으로 활용하고자 함에 있다. 따라서 세계 각 자동차 제조사는 VR(virtual reality)스튜디오의 규모를 확대하여 자동차 실물 크기의 시각화 시스템을 구축하고, 각 지역별 디자인 스튜디오간의 동시간대 품평이 가능한 협업 체제에 주력하고 있다. 질적으로 향상된 품평은 기존의 디자인 검토와는 다른 실제 자동차가 출고되어 보여 지는 효과로 품평함으로써 자동차가 어떻게 보여 지는가를 이해하는 합리적 방법으로 평가받고 있으며, 어드밴스 제품이나 컨셉트카와 같이 빠른 결과를 확인하는 경우 효과적이다. 이외 대표적 장점은 개발기간 단축, 비용 절감, 단순 작업으로부터의 해방, 단기간의 다양한 디자인 제시, 컨셉트의 사실적 시각화 등이다. 자동차와 같이 제품의 크기가 큰 경우는 일반 디지털 하드웨어 시스템과 달리 파워-월을 통하여 실차 크기의 렌더링을 고해상도로 투사하며, 가상현실 공간인 케이브에서 디자인을 검토하기에 디지털 인프라 구축이라는 물리적 기간이 오랜 동안 소요되었다. 향후도 인프라 구축은 시스템 보완과 성능 향상의 지속적인 개선으로 결론을 정의 할 수는 없지만 디지털 디자인의 장점을 활용하고 단점을 보완하는 도약의 시기임은 분명하다. 따라서 디지털 강화요소를 기반으로 하는 디지털 디자인의 중요성을 인식하고 미래 자동차 개발에 효과적으로 적용될 수 있는 디지털의 체계적 활용을 연구하고자 한다.
1980년대 중반이후 디지털 시스템이 자동차 디자인에 도입되면서 기존의 수작업을 통한 디자인 전개와 달리 개발기간을 단축시키는 디지털 프로세스로 급속하게 발전되고 있다. 이는 자동차 수출지역 확대에 따른 글로벌 디자인의 환경변화를 반영한 것이기도 하지만 고품질 다품종 자동차를 개발해야하는 당면 과제를 시간과 경제적인 면에서 효율적으로 활용하고자 함에 있다. 따라서 세계 각 자동차 제조사는 VR(virtual reality)스튜디오의 규모를 확대하여 자동차 실물 크기의 시각화 시스템을 구축하고, 각 지역별 디자인 스튜디오간의 동시간대 품평이 가능한 협업 체제에 주력하고 있다. 질적으로 향상된 품평은 기존의 디자인 검토와는 다른 실제 자동차가 출고되어 보여 지는 효과로 품평함으로써 자동차가 어떻게 보여 지는가를 이해하는 합리적 방법으로 평가받고 있으며, 어드밴스 제품이나 컨셉트카와 같이 빠른 결과를 확인하는 경우 효과적이다. 이외 대표적 장점은 개발기간 단축, 비용 절감, 단순 작업으로부터의 해방, 단기간의 다양한 디자인 제시, 컨셉트의 사실적 시각화 등이다. 자동차와 같이 제품의 크기가 큰 경우는 일반 디지털 하드웨어 시스템과 달리 파워-월을 통하여 실차 크기의 렌더링을 고해상도로 투사하며, 가상현실 공간인 케이브에서 디자인을 검토하기에 디지털 인프라 구축이라는 물리적 기간이 오랜 동안 소요되었다. 향후도 인프라 구축은 시스템 보완과 성능 향상의 지속적인 개선으로 결론을 정의 할 수는 없지만 디지털 디자인의 장점을 활용하고 단점을 보완하는 도약의 시기임은 분명하다. 따라서 디지털 강화요소를 기반으로 하는 디지털 디자인의 중요성을 인식하고 미래 자동차 개발에 효과적으로 적용될 수 있는 디지털의 체계적 활용을 연구하고자 한다.
As digital systems were introduced to automotive design in the mid 1980s, the design process has adopted many digital programs to save time compared to the conventional hand drafting. Digital technology was introduced not only to satisfy the reeds of the global environment, as the number of automobi...
As digital systems were introduced to automotive design in the mid 1980s, the design process has adopted many digital programs to save time compared to the conventional hand drafting. Digital technology was introduced not only to satisfy the reeds of the global environment, as the number of automobiles exported to many different parts of the world has increased, but also to save time and effort in developing several models of quality automobiles. Therefore, every automotive manufacturer in the world has expanded its virtual reality(VR) studio to establish visualization systems that visualize automobiles in the actual size and a co-operation system that enables simultaneous feedback from all of its design studios around the world. Unlike the existing design reviewing methos, the new improved feedback system is assessed as a reasonable method to evaluates and understand how the automobiles are actually manufactured in simulation. It is especially helpful when advanced products and concept cars require fast results. Other strengths of the new system include shorter development period, cost efficiency, no more manual labor, various designs within a short period of time, and realistic visualization of concepts. Large-scale products, including automobiles, need to be projected in the actual size and high clarity through the Power-wall System and are examined in a virtual space called a Cave. Therefore, it took much time to establish digital infrastructure. An infrastructure would constantly require system improvement and performance enhancement, but it is certain that now is the right time for the take-off to utilizing the strengths of digital design and improve the weaknesses. In this respect, this study provided an understanding of the importance of digital design based on digital reinforcements and examined an effective utilization of digital technology for an efficient development of automobiles in the future.
As digital systems were introduced to automotive design in the mid 1980s, the design process has adopted many digital programs to save time compared to the conventional hand drafting. Digital technology was introduced not only to satisfy the reeds of the global environment, as the number of automobiles exported to many different parts of the world has increased, but also to save time and effort in developing several models of quality automobiles. Therefore, every automotive manufacturer in the world has expanded its virtual reality(VR) studio to establish visualization systems that visualize automobiles in the actual size and a co-operation system that enables simultaneous feedback from all of its design studios around the world. Unlike the existing design reviewing methos, the new improved feedback system is assessed as a reasonable method to evaluates and understand how the automobiles are actually manufactured in simulation. It is especially helpful when advanced products and concept cars require fast results. Other strengths of the new system include shorter development period, cost efficiency, no more manual labor, various designs within a short period of time, and realistic visualization of concepts. Large-scale products, including automobiles, need to be projected in the actual size and high clarity through the Power-wall System and are examined in a virtual space called a Cave. Therefore, it took much time to establish digital infrastructure. An infrastructure would constantly require system improvement and performance enhancement, but it is certain that now is the right time for the take-off to utilizing the strengths of digital design and improve the weaknesses. In this respect, this study provided an understanding of the importance of digital design based on digital reinforcements and examined an effective utilization of digital technology for an efficient development of automobiles in the future.
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문제 정의
이는 자동차에 디지털이 도입된 후 파생된 프로그램들로 자동차 디자인 목적에 맞게 점차 세분화되고 있으며, 영상 품평과 관련된 프로그램 개발이 활성화되는 추세이다. 따라서 최신 버전인 알 리아스 13의 보완된 대표적 기능을 살펴봄으로서 향후 전거되는 디지털 디자인의 실현 방향성을 살펴보고자 한다.
나타나는 장 · 단점을 고찰하고자 한다. 또한 장점을 기반으로 향후 변화될 자동차 디자인 프로세스의 방향성에 대하여 연구하고자 한다.
영역으로 구분된다. 본 논문은 디자이너 부분에서 디자인과 모델 영역으로 구분하여 프로세스를 고찰하고자 한다.
본 연구는 디지털 응용의 확대에 따른 자동차 제조사의 디자인 환경 변화에 대하여 조망하고, 기존의 디자인과정과 비교함으로서 나타나는 장 · 단점을 고찰하고자 한다. 또한 장점을 기반으로 향후 변화될 자동차 디자인 프로세스의 방향성에 대하여 연구하고자 한다.
본 연구의 목적은 디지털 정보사회에 기초한 자동차 디자인 효율화를 위한 디지털 강화 요소의 중요성을 인식하여, 최근 디지털 동향과 변화를 연구함으로서 미래 자동차 디자인 개발에 효과적으로 적용될 수 방향을 고찰하고자 한다.
둘째, 디지털 도입에 의한 자동차 개발 프로세스의 변화된 특징을 디자인과 모델 영역으로 구분하고, 각 영역별로 나타나는 장점을 중심으로 분석하였다. 셋째, 글로벌화에 따른 지역별 스튜디오의 연계성 범위와 최근 개발되고 있는 CAID 프로그램의 개선사항을 고찰함으로서 향후 전개되는 디지털디자인의 실현 방향성을 연구하고자 한다.
제안 방법
단, 자동차사의 현황은 대외비와 관련된 내용으로 특정 자동차사의 보고서와 디지털 협력업체의 기술자료를 중심으로 분석하는 한계성이 있다. 둘째, 디지털 도입에 의한 자동차 개발 프로세스의 변화된 특징을 디자인과 모델 영역으로 구분하고, 각 영역별로 나타나는 장점을 중심으로 분석하였다. 셋째, 글로벌화에 따른 지역별 스튜디오의 연계성 범위와 최근 개발되고 있는 CAID 프로그램의 개선사항을 고찰함으로서 향후 전개되는 디지털디자인의 실현 방향성을 연구하고자 한다.
매스 상태의 3D 데이터는 워크스테이션인 PDM(product data management) 과정을 통하여 데이터를 NC 자동모델로 완성하며, 수치제어 (CNC : computerizes numerical control) 가공기를 이용하여 모델을 제작한다. 특히 모든 면이 곡선인 자동차의 표면 작업은 현재 3 또는 5축 NC를 이용하여 3차원 모델로 제작하고 있으며, 완성 후는 부분적인 수정작업이 불가피한 수준에 있다.
연구 방법은 첫째, 현재 진행되고 있는 각 선진 자동차사의 디지털 사용 범위와 인프라 현황을 중심으로 조사하며, 디지털 전개를 위한 필요 구성 요소를 고찰하였다. 단, 자동차사의 현황은 대외비와 관련된 내용으로 특정 자동차사의 보고서와 디지털 협력업체의 기술자료를 중심으로 분석하는 한계성이 있다.
이상과 같이 디지털 디자인 프로세스를 자동차 개발 과정별로 살펴본 결과 기간 단축, 인력관리용이, 비용 절감이라는 단편적인 장점 외에 진보적인 데이터 구축, 시각화 데이터 관리에 따른 기술 향상, 다품종 고품질 자동차 개발 확대, 가상의 배경 처리 가능 등 디자인 측면의 효율적인 장점을 확인하였으며 대표적 특징을 아래와 같이 정리하였다.
대상 데이터
파워-월은 실차 크기나 그 이상의 크기로 디자인을 품평하는 경우 렌더링이고해상도로 투사되는 스크린이며, 자동차사에 따라 곡면 또는 평면 스크린 가운데 선택하고 있다. 예로 현대자동차사는 오익스2에서 1280X1024 크기의 고해상도 이미지를 6×4.5(m)크기의 평면 스크린에 바코(Barco) CRT/LCD 프로젝터 5대를 통하여 투사되는 시스템을 설치하였다. 영상 프로세스는 [그림1] 하드웨어 구성도에 따라 실행된다.
성능/효과
멀티플 서 페이스 드래프트(multiple surface draft)는 하나의 긴 표면을 작은 면으로 세분화하는 면 분할 기능으로서 작은 면의 부분적 수정으로도 전체 면이 자동 업데이트 되도록 개선하였다. 또한 2D와 3D 화면에 주석 추가 기능을 보완하여 다른 지역 스튜디오와의 정확한 의사전달이 가능하다. 셋째, 산업 표준 데이터 지원에 따라 3D CAD 모델과 포맷 데이터 전송이 가능하다.
또한 2D와 3D 화면에 주석 추가 기능을 보완하여 다른 지역 스튜디오와의 정확한 의사전달이 가능하다. 셋째, 산업 표준 데이터 지원에 따라 3D CAD 모델과 포맷 데이터 전송이 가능하다. 즉, 호환의 폭이 넓어져 각 프로그램의 렌더링 효과를 활용할 수 있으며, 디자이너의 작업을 현실적으로 표현하도록 도와주는 장점이 있다.
예로 프로젝트 스케치-인(sketch in) 기능은 3D 모델로 스케치하면 스케치가 3D 공간에서 입체화되는 기능이다. 즉, 입체로 만들기 어려운 것을 스케치하고 스케치하기 어려운 것을 입체를 만드는 상호 보완된 기능으로 3D 모델로 변형하는 속도를 빠르게 개선하였다. 아티스트-센트릭(artistventric) 기능도 비트맵 (bitmap) 스케치를 3D로 생성하는 효과가 있으나 단점은 표면이 거칠어 일시적인 검토 수준이라는 점이다.
그러나 VR 품평은 모델이 완료되기 전에 실차 효과로 품평하기에 시간 단축뿐만 아니라 모델품평의 수정 단계를 최소화하여 불필요한 디자인 단계를 줄일 수 있다. 즉, 진보된 시각화와 영상 시스템을 이용하여 질적으로 향상된 품평이 가능하며, 자동차 모델이 일상적인 생활을 배경으로 시각화되어 기존의 디자인 검토와는 다른 실제 자동차가 출고되어 보여지는 효과로 품평이 가능하다. 따라서 디자이너는 자동차가 어떻게 보여지는가에 대한 확인과 소비자의 사용 현황을 이해하는 좋은 방법으로도 평가받고 있어 어드밴스 제품이나 컨셉트카와 같이 빠른 결과를 확인하는데 매우 효과적인 방법이다.
첫째, 2D와 3D 환경의 통합으로 신속성이 증가하였다. 예로 프로젝트 스케치-인(sketch in) 기능은 3D 모델로 스케치하면 스케치가 3D 공간에서 입체화되는 기능이다.
따라서 자동차 디자인 프로세스가[그림7]의 발전 방향과 같이 변화되기 까지는 충분한 시간과 여러 가지 해결되어야 할 단계가 존재함을 예측할 수 있다. 해결 과제도 실행평가에 따라 다르게 나타겠지만 현재 자동차사의 여러 기술보고서와 현황을 기반으로 전망하면 그림과 같이 클레이 모델 중심 개발에서 디지털 마스터 모델 중심으로 점차 변화되고 있음을 확인할 수 있다. 이는 실차와 같은 재질, 컬러, 빛의 조절 기능이 세분화되고 보완됨으로서 디자이너의 컨셉트를 설득력 있게 시각화로 표현되도록 개선되고 있기 때문이다.
후속연구
않다. 그러나 다품종 컨셉트카를 개발해야하는 자동차사의 현실을 미래지향적 개념으로 본다면 모델과정 없이 문제점을 발견하는 모의실험의 활용도는 높아질 것이다. 예로 현대자동차사는 2003년 컨셉트카 'OLV'를 모델 품평 없이 모의실험으로 진행하였으며, 디트로이트 쇼에 출품하여 성공을 거둔바 있다.
또한 시각화 시스템을 통하여 디자이너와 모델러 그리고 설계자의 협력이 효과적으로 이루어짐으로써 여러 측면의 부정적인 커뮤니케이션 요소를 축소하는 방향으로 전개되어야 할 것이다. 디자이너는 기능주의 관점으로부터 새로운 디지털 사용 패턴과 창조적인 디자인 가치를 추구하는 방법적 연구를 지속하며, 이러한 디자이너의 의도를 지원하는 프로그램의 발전만이 디지털 사용의 가치를 높일 수 있는 이상적인 자동차디자인 도구로 정착될 것이다.
즉, 변경하고자 하는 디자이너 의도를 부분적인 수정으로도 용이하게 면이 자동 업데이트 되도록 개선되어 최고경영자 품평 과정에서의 유연성을 제공하여야 한다. 또한 대형화 프레젠테이션을 간소화하여 원격의사 결정권자 간의 시각적 협업 단순화를 추구하는 방향으로 보완되어야 할 것이다.
즉, 디자이너에게 필요한 디지털 사용의 의미를 직시하고 장점을 발전시키는 것이 관건으로 디자이너의 육체적 노동감소를 통하여 더 많은 아이디어를 포착하고 형상화함으로서 빠르게 아이디어를 창출하도록 개선되어야 한다. 또한 시각화 시스템을 통하여 디자이너와 모델러 그리고 설계자의 협력이 효과적으로 이루어짐으로써 여러 측면의 부정적인 커뮤니케이션 요소를 축소하는 방향으로 전개되어야 할 것이다. 디자이너는 기능주의 관점으로부터 새로운 디지털 사용 패턴과 창조적인 디자인 가치를 추구하는 방법적 연구를 지속하며, 이러한 디자이너의 의도를 지원하는 프로그램의 발전만이 디지털 사용의 가치를 높일 수 있는 이상적인 자동차디자인 도구로 정착될 것이다.
모의실험에 의한 검토는 현재 도입 초기 단계이지만 트래킹이나 스위치를 조작하는 사이버글로브 등 감지 기능이 보완된다면 보이는 검토에서 만질 수 있는 (tangible) 체험형으로 발전될 것이다. 특히 많은 단품의 조합으로 구성된 인테리어는 공학적 측면의 검토 활용도가 높아 응용이 확대될 것이다.
예로 'spGate' 3D 커넥터 (connector)는 다른 프로그램에서도 우수한 도구를 활용하도록 3D CAD 모델과 포맷을 호환시키는 프로세스 커넥터의 역할을 한다. 이는 그래픽 카드의 지속 족인 업그레이드에 따라 다르겠지만 호환성의 범위가 확대됨은 통합적 데이터곤리 체계가 가능하며, 진보적으로 개발되고 있는 다양한 프로그램의 기능을 폭넓게 활용하고 도형 단순화와 오류 수정을 용이하게 할 것이다.
예로 현대자동차사는 2003년 컨셉트카 'OLV'를 모델 품평 없이 모의실험으로 진행하였으며, 디트로이트 쇼에 출품하여 성공을 거둔바 있다. 이는 모의실험 과정만으로도 다양한 컨셉트카를 개발할 수 있음을 보여준 좋은 사례로서 정해진 일정 기간 내에 많은 디자인 시안을 제안하게 될 것이다.
향후 디지털 디자인의 방향성은 본론에서 살펴본 바와 같이 개념 예측으로 구체적인 결론을 정의할 수는 없지만, 디지털 연구 비중의 증가 추세를 확인하였기에 앞으로는 장점을 활용하고 단점을 보완하는 도약의 시기로 발전되어야 함을 인식할 수 있다. 세계적으로 기술적 노하우가 평준화되고 있는 자동차 시장에서 이러한 중요성 인식은 시장을 리드할 수 있는 산업디자인의 경쟁력을 만드는 요소로서 표면적으로 가시화된 디지털 인프라 확대의 중요성만을 강조함이 아닌 디자이너 스스로 활용함으로서 만들어가는 방법적 도구개발을 위한 대안체계가 요구된다.
향후 디지털 품평의 개선점으로는 품평 중에도 디자인 변경이 용이 하도록 기능이 세분화되어야 할 것이다. 즉, 변경하고자 하는 디자이너 의도를 부분적인 수정으로도 용이하게 면이 자동 업데이트 되도록 개선되어 최고경영자 품평 과정에서의 유연성을 제공하여야 한다.
이는 디지털의 도입과정에서 나타나는 과도기 현상으로 작업자의 활용 습득 기간 소요, 높은 용량의 효율적인 데이터 관리의 문제점 개선, 고해상도의 VR영상 등에서 발생되는 보완이 필요하기 때문이다. 향후는 각 자동차사의 투자 규모와 디자이너의 역량에 따라 다르게 전개되겠지만, 선진 자동차사의 자료를 기반으로 하고 안정된 시스템으로의 개선이 가속화되고 있는 시점에서 점차 고해상도의 시각화를 통한 형상적 검토로 변화됨을 인식 할 수 있다. 따라서 한 개 이상을 제작해야 하는 클레이모델 중심 개발에서 디지털 마스터 모델 프로세스 중심으로 이동할 것이며, 최소한의 DMU(digital mock-up) 모델로도 자동차를 개발하는 수준으로 향상되고 있다.
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