차량 내 터치 스크린, 시뮬레이션으로 더욱 효율적으로 개발

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1986년 뷰익 리비에라 (Buick Riviera)에 처음 도입된 차량 내 터치 스크린 또는 HMI (Human-Machine Interface)는 새로운 기술이 아닙니다. 터치 스크린은 기존의 기계식 컨트롤을 대체하여 자동차 HMI의 새로운 표준이 되었습니다.

터치 스크린의 인기가 높아짐에도 불구하고, 자동차 산업 시장에서는 터치 스크린의 사용을 강력하게 반대하는 입장이 있습니다.

올해 초 Mazda는 터치 스크린이 운전자에게 안전 위험을 초래한다고 주장하면서 차량에서 터치 스크린을 제거하겠다는 의사를 발표한 것이 대표적입니다.

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주장의 기본 전제는 다음과 같습니다. 터치 스크린은 기계식 컨트롤에 비해 운전자의 인지 부하가 더 크므로 운전자의 주의를 산만하게 할 가능성이 높다는 것입니다.

운전자의 부주의가 도로 사고의 주요 원인 중 하나인 경우 (EU 추정에 따르면 도로 사고의 10~30%는 운전자 부주의로 인한 것임), 이는 미래 차량용 인포테인먼트 솔루션을 개발할 때 모든 자동차 제조업체에게 심각한 문제가 될 수 있습니다.

터치 스크린에 의해 생성된 인지 부하는 성질과 관련이 있습니다.

기계식 버튼과 달리 터치 스크린은 운전자의 햅틱 인식을 유발하지 않습니다. 터치 과학이라고도 하는 햅틱은 두 가지 범주로 나눌 수 있습니다.

촉각적 인식 : 피부에서 나오는 정보 (예 : 우리가 만지는 재료의 느낌)
운동 감각 인식 : 관절의 움직임과 위치에 의해 얻어진 정보 (예 : 무언가를 움직일 때)

기계식 버튼은 촉각 및 운동 감각 인식을 모두 필요로 합니다. 예를 들어, 운전자는 운전자의 운동 인식을 통해 전달될 때 기계식 버튼이 사실상 “눌려서” 운전자가 제대로 눌렀는지를 곧바로 알아차릴 수 있습니다.

기계식 버튼의 고정된 위치 또한 운전자가 근육 기억을 발달시키고 그것을 보지 않고도 누를 수 있게 합니다.

반면에 터치 스크린은 움직이는 부분이 없으므로 운전자의 운동 인식을 유발하지 못하며 운전자의 동작에 대한 피드백을 즉각적으로 얻을 수 없습니다.

이를 해결하기 위해 엔지니어는 간단한 (예: 소리 경보)에서 더 복잡한 (예: 진동이 있는 햅틱 피드백)에 이르는 피드백 루프를 개발했습니다.

또한 화면 전체 표면이 동일하게 느껴지기 때문에 터치 스크린에서는 근육 기억력을 얻기가 더 어렵습니다. 따라서 운전자는 화면을 한 눈에 보고 정확히 터치해야 하는 위치를 확인해야합니다.

터치 스크린의 단점을 면밀히 살펴보면 패턴이 나타납니다. 실제 터치 스크린이나 하드웨어가 문제를 비난하는 것은 아닙니다. 자동차의 터치 스크린에 문제가 있는 것으로 보이는 소프트웨어 및 UI (사용자 인터페이스)입니다.

터치 스크린이 기계식 제어에 비해 많은 이점 중 하나는 소프트웨어가 무선(OTA) 업데이트를 통해 변경할 수 있다는 것 입니다.

기계식 버튼은 버튼 위치가 운전자에게 불편해도 변경할 수 없지만 터치 스크린에서는 가능합니다. 따라서 인터페이스의 모든 문제는 운전자 편의에 맞게 변경할 수 있습니다. 이런 식으로 근육 기억이 발달 될 수 있고 인지 부하를 ​​최소화할 수 있습니다.

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운전자를 비롯한 승객은 터치 스크린의 하드웨어에 대해 거의 불평하지 않지만, 차량의 터치 컨트롤을 설계하고 검증하는 것은 쉬운 일이 아닙니다.

자동차의 터치 컨트롤을 통해 수행되는 많은 작업이 운전자와 승객의 안전에 매우 중요하므로 IEC 61000-4 요구 사항과 같은 엄격한 표준이 산업에서 시행되고 있습니다.

터치 센서가 산업 요구 사항을 충족시키기 위해 일반적으로 여러 프로토 타입을 만들고 테스트하는 굉장히 반복적인 설계 프로세스가 수행됩니다. 이 과정은 비용이 많이들 뿐만 아니라 발생하는 근본적인 물리적 현상에 대한 통찰력도 제공하지 않습니다.

프로토 타이핑의 더 나은 대안은 시뮬레이션입니다. Fieldscale SENSE는 엔지니어가 시뮬레이션에 익숙하지 않더라도 자동차 산업에서 사용되는 것과 같은 정전식 터치 센서를 쉽게 시뮬레이션 할 수 있는 시뮬레이션 도구를 제공합니다.

귀중한 통찰력 시뮬레이션 결과를 통해 하드웨어 엔지니어는 설계에 대한 정보에 입각한 결정을 내리고, 극한 조건에서 어떻게 동작하는지에 대한 통찰력을 얻고, 다양한 제조 공차로 동작을 테스트하고, 자동차 산업의 엄격한 표준을 충족하는지 확인할 수 있습니다.

자동차의 HMI인 터치 스크린은 향후 몇 년 안에 완전히 성숙해질 비교적 새로운 기술입니다. UI를 실험할 공간이 있지만 하드웨어에 대해서도 마찬가지입니다.

터치 스크린의 하드웨어는 차량을 제어하기 위한 주요 플랫폼 역할을 하므로 최대한 신뢰할 수 있고 정확하며 빨라야 합니다.

하드웨어 엔지니어는 차량 작동을 용이하게하기 위해 최고의 하드웨어를 제공해야 합니다.

이를 달성하기 위한 가장 효율적인 방법은 시뮬레이션을 통하는 것입니다. Altair Partner Alliance를 통해 제공되는 Fieldscale SENSE를 사용하여 터치 스크린 시뮬레이션을 경험해보세요.

원문은 (여기)에서 확인하실 수 있습니다.

감사합니다.
한국알테어

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