클러스터 (자동차)

클러스터(cluster)는 자동차의 인스트루먼트 패널에 설치되어 있는 각종 계기판과 버튼 등의 집합을 말한다. 컨트롤패널, 대시보드, 계기판 등을 포함하고 있다. 클러스트는 기존에 아날로그 방식의 계기판을 많이 사용하였으나, 이후 디지털 차량 계기판을 많이 적용하고 있다.

개요

클러스터는 차량 내에서 주행에 필요한 정보를 보여주는 장치를 가리킨다. 통상적으로 연비, 속도, 요소수 충족 현황, 운행 거리, 하이브리드 운행 정보, 내비게이션 정보 등 다양한 주행 정보가 제공된다.

기존에는 아날로그 방식으로 속도, 엔진회전속도(RPM), 엔진 온도, 유량, 적산거리 등을 보여주었으며, 중간의 하이브리드 방식을 거쳐 지금은 대부분의 차종에서 디지털 차량 계기판을 적용하고 있다. 디지털 차량 계기판은 기존의 아날로그 방식 또는 하이브리드 방식대비 안전성, 편안감, 경쾌감 등 면에서 많이 향상되었으며 운전에 필요한 2D/3D 그래픽 정보들을 제공한다. 속도, 연료 또는 배터리 잔량 수준, 주행 거리 등의 주행 정보를 제공하고 실외 온도, 시계, 통풍구 제어 등의 편의에 관련 된 정보도 제공하며 최근에 제공되는 커낵티드 디지털 클러스트는 자동차에 탑재된 인포테인먼트 시스템을 사용하여 인터넷을 통한 멀티미디어 접속과 제어를 추진하고 위성통신을 활용하여 도로 교통 상황 모니터링 데이터의 접수와 주행중인 자동차의 이동 위치 데이터 클라우드 전송도 추진한다. 적정한 시점에 운전자한테 간단명료한 자동차 상황을 보여주어 사고 발생 확율이 대폭도로 낮아졌다.

디지털 클러스트는 1976년에 영국의 애스턴마틴 라곤다(Aston Martin Lagonda) 모델에 처음으로 적용되었으며 1980년대 말과 1990년대 초에 GM에서 터치 스크린 CRT를 개발하여 올즈모빌 토로나도(Oldsmobile Toronado), 뷰익 리비에라(Buick Riviera), 뷰익 레아타(Buick Reatta) 등 모델에 적용하였다.

시장의 주요 제품공급 업자로는 독일의 컨티넨탈(Continental), 일본의 덴소(DENSO), 미국의 비스테온(Visteon), 일본의 닛폰세이키(Nippon Seiki), 이탈리아의 마그네티 마렐리(Magneti Marelli), 영국의 앱티브(Aptiv), 일본의 칼소닉 칸세이(Calsonic Kansei), 인도의 프리콜(Pricol), 독일의 로봇 보쉬(Robert Bosch), 일본의 야자키(Yazaki) 등이 있다.

미국의 시장조사 업체 Markets and Markets가 2018년 1월에 발표한 '디지털 클러스트 마켓 보고서'에 따르면 2016년에 디지털 클러스트의 마켓 규모는 14.4억 달러 수준이고 2025년 경에 66억 달러의 규모로 연 평균 성장율이 19.15% 될거로 예상하였다.

디지털 클러스터 역사

1976년에 영국의 자동차 제조사 애스턴 마틴(Aston Martin)이 세계 처음으로 라곤다(Lagonda) 모델에 디지털 클러스트를 적용하였으며 1978년에 미국의 캐딜락이 미국 처음으로 모델 스빌(Seville)에 캐딜락 트립 컴퓨터(Cadillac Trip Computer)를 적용하였다.

1980년대와 1990년대에 디지털 클러스트는 미국의 여러 제조사들에서 옵션으로 제공되었으며 캐딜락, 크라이슬러, 링컨 등 제조사들은 럭셔리 모델에 제품 표준사양으로 설정하였다. 1980년대 말과 1990년대 초에 GM에서 터치 스크린 CRT를 개발하여 올즈모빌 토로나도(Oldsmobile Toronado), 뷰익 리비에라(Buick Riviera), 뷰익 레아타(Buick Reatta) 등 모델에 적용하였으나 디지털 클러스트가 안고 있는 여러 문제점으로 인해 1990년대에 점차적으로 자동차 제조에서 사라졌으며 다시 전통적인 아날로그 기기로 돌아갔다.

2000년에 토요타 프리우스(Toyota Prius )와 혼다의 시빅(Civic)이 디지털 스피도미터를 적용하였으며 2003년에 독일의 BMW가 헤드업 디스플레이(Head-Up Display) 기술의 대폭적인 개선을 추진한 뒤 이의 2003 E60 5 Series 모델에 적용하기 시작하였. 2009년에 렉사스 LFA 모델에 처음으로 LCD 디스플레이 스크린이 적용되었으며 2011년에 주행 트립 컴퓨터를 적용한 대시보드가 크라이슬러의 전 제품 라인에 적용되기 시작하였다.

2010년대 중반부터 2020년대 초반에 주문방식의 디지털 클러스터가 보편화되었으며 2014년에 가상 조정석(virtual cockpit)이 아오디 모델 아오디 TT에 적용된 뒤 기타 모델로 확장되었다.

클러스터 소개

디지털 클러스터 구성

디지털 클러스터는 LCD 디스플레이에 마이크로프로세서와 그래픽 컨트롤러로 구동되는 가상 게이지로 기계식 게이지를 대체하였다. 직관적이고 바로 인식이 가능한 방식으로 자동차의 실시간 상황을 보여준다는 취지에서 개발이 추진되었으며 다른 한 편으로는 전통 방식 대비 원가가 많이 낮다는 점 역시 개발을 촉진하는 요인으로 되었다.

전자정보 기술이 나날이 발전함에 따라 기존에 자동차 시스템에 적용되었던 기계식 장치는 대부분 전자식 장치로 대체되었으며 기계식 계기판은 전자식 디스플레이 방식에 대체되었다. 오늘 날 상당수의 게이지는 자동차 센서에서 전송되는 데이터를 취급하는 내장 프로세서의 제어하에 스태핑 모터로 작동하며 LCD 디스플레이에 마이크로프로세서와 그래픽 컨트롤러로 구동되는 2D/3D 방식의 가상 게이지로 정보를 보여준다. 디지털 클러스트는 개발이 한번 완료된 뒤 간단한 그래픽-디자인 레이아웃과 스타일 작업을 통해 전반 라인업에 적용이 가능하며 전통적인 고정 기능의 게이지 제작에 필요한 금형도구의 재 제작이 필요없어 원가 절감과 생산 효율에 유리하다. 복잡한 하이브리드 또는 전기 드라이브트레인을 소지한 차량들은 여러 개의 주행 모드를 가지고 있으며 디지털 클러스터는 한 모드에서 다른 모드로 전환하는 상황에서 필요에 따라 동적으로 디스플레이에 정보를 변경하여 보여줄 수 있다. 주어진 공간에서 디지털 디스플레이 팩은 원가를 들이지 않고 더 많은 기능을 추가할 수 있으며 적용된 그래픽 기술은 기존의 고정식 게이지 대비 사람들에게 차량 브랜드의 좋은 인상을 남겨줄 수 있다. 안전성 방면에서 운전자에게 필요한 정보만 전달하여 운전자의 주의력을 집중시키고 안전운전 확율을 향상시킨다.

디지털 클러스터는 통상적으로 LCD, 커버렌즈(cover lens), 터치 스크린(touch screen), 백라이트(back light) 및 기타 전자 부품으로 구성된다. 2000년에 미국의 포드에서 분사하여 독립한 글로벌 자동차 전장품 업체 비스테온 코퍼레이션(Visteon Corporation)의 DICore 디지털 클러스터는 프론트 렌즈(Front lens)&코스매틱스(Cosmetics), 디스플레이 모듈(Display Module), 적외선 카메라(Infrared Camera), 적외선 조명기(infrared illuminator), 열 매니지먼트(Thermal Management), 클러스터 메인 보드 어셈블리(Cluster Main board assembly), 백 커버(Back cover)/스피커(Audio speaker) 등으로 구성되었다.

최근 한국시장의 동향

□ 디지털 클러스터 & ADAS 시스템

2015년 말에 제네시스 EQ900에 7인치 급의 클러스트가 장착된 뒤 한국 시장에서 7인차 이상급의 클러스터는 대세를 형성하였다. 첨단 운전자 주행보조 시스템(ADAS)이 자동차에 적용되면서 7인치 이하급의 클러스터는 앞차와의 간격, 차선 유지 보조 실행 여부 등을 그래픽으로 보여주지만 클라스터 크기의 한계로 주변에 위치한 장애물, 통행 차량들을 제대로 보여주기가 어려웠다.

현재 ADAS 강화 클러스터를 탑재하고 있는 대표적인 모델로는 제네시스 GV80과 테슬라 모델 S·모델 X 등이 있으며 전부 12.3 인치 풀 디지털 클러스터를 탑재하여 주변 차선, 통행 차량 등에 관한 정보를 효과적으로 보여준다. 테슬라 모델은 클러스터에 자전거 주행자나 트럭과 버스 등의 형상을 보여주며 실선과 점선을 스스로 구분하여 보여준다. 방향지시등 작동 시 차량의 좌우측 화면을 보여주며 사이드 미러 카메라 화면도 보여준다.

ADAS 중요도가 향상되면서 클러스터의 크기도 커지고 운전자 개성에 맞춘 다양한 클러스터 디자인과 차별화된 기술도 하나 둘 나오고 있다.

앞으로 미래형 자동차는 풀 디지털 클러스터뿐만 아니라, 도로에 가상 그래픽을 입히는 증강현실형 헤드업 디스플레이까지 등장할 것으로 보고 있다. 풀 디지털 클러스터도 소형차량 뿐만 아니라 초소형 전기차 등 다양한 차종으로 확대될 가능성이 높다.

참고자료

• "Electronic instrument cluster", Wikipedia
• 조재환 기자, 〈개성 넘치는 車 클러스터 시대 왔다〉, 《씨넷코리아》, 2020-03-13

같이 보기

• 인스트루먼트 패널
• 컨트롤패널
• 대시보드
• 계기판
• 디지털 차량 계기판
• 클러스터

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