내비게이션은 이제 자동차 운전자들에게 있어서 없어서는 안 될 필수용품 중 하나가 됐다. 하지만 전방 주시가 필수적인 운전자의 시야에서 약간 벗어난 자리에 위치해 있기 때문에 주행 시에 운전자는 가끔씩 한 눈을 팔아야 되고, 또한 제품에 따라 제공되는 정보가 다르다는 점 등이 내비게이션의 문제점으로 지적되어 왔다.

때문에 최근에는 내비게이션 대신 헤드업디스플레이(HUD, Head UP Display)를 사용하는 운전자들이 늘어나고 있다. 헤드업디스플레이란 내비게이션의 어지러운 화면 대신에 자동차 전면 유리에 부착된 반사필름이나 전용 반사렌즈를 이용하여 운전자가 집중력이 높아질 수 있도록 운전을 진행하고 있는 시야에 운행과 관련한 모든 정보가 제공되는 시스템을 말한다.

항공기술에서 착안한 HUD 시스템

HUD 시스템은 항공기술에서 처음 시작됐다. 자동차를 운전할 때 운전자들은 전방을 주시하다가도 사이드미러나 내비게이션을 확인하기 위해서는 수시로 고개를 돌리곤 하는데,  자동차보다 복잡한 시스템을 가진 항공기 조종사들은 훨씬 더 자주 주변을 확인해야 한다.

과거 HUD 시스템이 없던 시절에는 전투기 조종석 전면에 조준경 정도만이 장착되어 있었다. 이 때문에, 조종사들은 운항 중에 조종석 하단 또는 좌우측에 장착된 복잡한 계기판을 통해 속도와 고도, 그리고 항로 등 비행에 관한 여러 가지 정보들을 파악하느라 고개를 바쁘게 움직여야 했다.

특히 전투기 안은 매우 비좁기 때문에 조종사는 머리의 각도를 마음대로 움직이는 것 조차 쉽지 않은데, 그런 상태에서 적기의 출현과 같이 긴박한 상황이 발생한다면 고개를 돌리는 행동은 비록 순간적이지만 조종사의 안전을 위협하는 경우로도 바뀔 수 있다. 따라서 HUD 시스템은 조종사의 전방 시야 확보라는 가장 기본적인 목적을 만족시키기 위해 개발됐다.

HUD 시스템은 조종사가 외부 물체 또는 바깥세상을 관찰하면서, 조종석의 아래 부분에 위치한 계기판과 사격 조준판의 정보를 동시에 볼 수 있도록 조종사의 시야에 갖가지 정보를 시현해주도록 설계되었다.


항공기의 정보를 실시간 조종석 전면에 디스플레이해주고 깜깜한 야간에도 지형지물을 투시해서 보여주는 역할을 담당하고 있어, 항공기는 물론 최첨단 전투기에 있어서 반드시 장착해야 할 필수품이라 할 수 있다.

HUD 시스템은 구현되는 원리에 따라 굴절식(Conventional)과 회절식(Holographic)으로 나뉜다. 굴절식의 경우는 소형 모니터(CRT)위에 대형 렌즈를 놓고 그 광선을 굴절시킨 화면이 다시 투명판에 반사되도록 개발되었다.

반면에 회절식 시스템은 굴절식 시스템에서 렌즈가 하던 역할을 레이저가 대신하는 방식으로서, 홀로그램(Hologram)에 의해 빛의 회절을 조절하여 반사판에 상이 맺히도록 한다. 회절식 시스템은 화면이 굴절식보다 밝고, 또한 넓은 화면을 제공하면서도 무게까지 가볍다는 장점을 갖고 있다.

이와 같이 공군 전투기나 민간 항공기에 적용되던 HUD가 최근에는 자동차에 장착할 수 있도록 진화하여 운전의 안전성과 편리성이 증대되고 있다. 특히 운전자가 전면 유리창을 통해 각종 정보를 실시간으로 확인할 수 있기 때문에 시야 이탈로 발생할 수 있는 사고를 미연에 방지하여 사고율을 낮추는 데 크게 기여할 것으로 보인다.

쌍방향 HUD 인터페이스 시스템으로 발전 중

최근 개발되고 있는 HUD 시스템의 경우는 운전자의 전방 시야 확보 용도에 머무르던 단방향 인터페이스 기술에서 벗어나 운전자의 전방 주의 태만 등 운전 부주의에 대한 위험을 줄여주도록 하는 쌍방향 인터페이스 기술로까지 진화하고 있다.

자동차 기술 전문 매체인 Thinkinghighways는 지난 1월에 개최된 국제전자전(CES)에서 한 자동차 메이커가 HUD 시스템과 관련되어 정보와 다양한 콘텐츠를 함께 제공하는 새로운 인포테인먼트(Infortainment) 기술을 선보였다고 보도하면서, 이런 신기술들이 자동차 회사에 공통적으로 직면한 과제 중 하나인 사용자 인터페이스의 환경을 개선할 것이라고 전망했다.

Thinkinghighways의 보도에 따르면 미국의 가민(Garmin)사가 개발한 이 자동차 인포테인먼트 기술은, 주행 시 운전자가 전방을 제대로 주시하지 않거나 불필요한 행동을 하는 등의 부주의한 운전 상황을 최소화하도록 운전자와 차량과의 상호 연결성을 긴밀하게 유지하도록 개발된 것으로 나타났다.

또한 쌍방향 HUD 인터페이스 시스템에 적용된 핵심 기술은 운전자의 시야를 감지하는 카메라 기반의 눈동자 움직임 추적 기술과 추적 후의 결과를 판단하는 실시간 인지 기술이다.


다시 말해, HUD 시스템은 운전자의 조작 행태인 핸들 조작에 의한 휠 상태와 전방을 주시하는 눈동자를 감지하여, 운전자가 순간적인 부주의나 연속적인 부주의 상태를 지속할 때 HUD 시스템이 운전자에게 경고를 하여 부주의한 상황을 벗어나도록 한다는 것이다.

가민의 관계자는 “보다 혁신적인 인터페이스 기술은 운전자의 손동작이나 시야각 등을 감지하여 적절한 정보를 적절한 타이밍에 정보를 제공하는 개념으로 발전시키는 것”이라며 “일례로 운전자가 목적지까지의 경로를 설정하면, 이동하는 경로에 따라 라디오 주파수가 자동으로 변환하듯이 운전자가 주행 중에 불필요한 조작 행위를 줄일 수 있도록 해주는 것”이라고 강조했다. 

이 관계자는 “쌍방향 HUD 인터페이스 기술은 현재 양산 준비 단계 수준으로 개발되고 있으며, 보다 직관적인 인터페이스 기능을 탑재할 예정”이라며 “향후 자동차는 디지털 계기판을 탑재한 대시보드 형태로 발전하면서 운전자의 안전을 유지함과 동시에 자동차 조작에 있어 훨씬 더 직관적인 방법으로 자동차를 제어할 것”이라고 예상했다.

한편 가민의 연구진은 앞으로 스마트폰 기반의 기능을 추가해 스마트 폰으로 모든 기능을 접근하고 제어할 수 있도록 상호 접속성을 강화할 것으로 알려졌다.