스마트키를 물리적으로 삭제하는 신제품
VoP와 VoC — 제품과 고객의 목소리
와이에스제너럴은 분실, 망각, 배터리 교체 이슈가 있는 차량용 스마트키를 물리적으로 삭제할 수 있는 신제품 개발을 목표로 알앤비디파트너스에 컨설팅을 의뢰했습니다. VoP(Voice of Product)는 스마트키의 기능을 상위 시스템으로 이전하는 것이었고, VoC(Voice of Customer)는 "스마트키 없이도 차량 소유자만이 문을 열고 시동을 걸 수 있었으면 좋겠다"는 것이었습니다.
현재 유사 제품들이 이미 프로토타입 형태로 시장에 나오기 시작하는 상황이었습니다. 와이에스제너럴은 기존 시도된 제품들과 차별성이 높은 제품을 개발하고자 4가지 개선 요구사항을 정의했습니다. A) 양산성 및 원가 경쟁력이 높은 제품, B) 설치 및 관리가 쉬운 제품, C) 설계적 모순 상황(Pogo-Pin 활용 문제)이 해결된 제품, D) 자동차에 어울리는 외관 디자인이었습니다.
개선 전 기존 시제품 — 외관과 내부 구조 모두 개선이 필요한 상태
글로벌 대기업도 착수한 디지털 키 표준
국내외 경쟁 현황과 틈새시장 기회
국내 경쟁 제품으로 아이키프리, 키프리터치(비밀번호 방식, 10~20만원), 매직카모바일 T Car(원격 시동·도어 오픈, 50만원 이상+월 사용료), 현대자동차 블루링크(5년 무료 후 유료)가 있었습니다. 각 제품은 시공 필요, 초기비용, 월 사용료, 특정 차종만 적용 가능 등의 단점이 있었습니다.
글로벌에서는 자동차 연계 컨소시엄(CCC)이 삼성, 애플, 현대자동차, 아우디, 폴크스바겐, GM 등 70여개사 합의로 '디지털 키 1.0' 표준을 발표했습니다. 1~2년 내에 스마트폰으로 차문을 열고 시동을 거는 것이 일반화될 전망이었습니다. 와이에스제너럴의 기회는 구형 차량의 소유주나 해킹을 염려하는 차주들을 대상으로 하는 틈새시장을 빠르게 선점하는 것이었습니다.
포고핀의 위치가 차종마다 다르다는 구조적 모순
핵심 구성요소 분석과 설계적 모순 정의
기존 시제품의 핵심 구성요소는 메인 PCB 기판, 인터페이스 기판(Pogo Pin + Wire), 스마트키 메인 기판의 3계층 구조였습니다. 인터페이스 기판은 Pogo Pin과 전선을 사용하여 스마트키와 메인 기판 간 통신을 담당했습니다.
핵심 문제는 스마트키 기판의 테스트 단자 위치가 차종별·연식별로 모두 달라, 인터페이스 기판의 포고핀 삽입 위치를 차종에 따라 각각 다르게 뚫어 제조해야 한다는 것이었습니다. 예를 들어 연식이 다른 K7 스마트키의 테스트 단자 위치가 달랐습니다. 이는 원가 상승, 제조 난이도 증가, 재고 관리 복잡화를 야기했습니다.
개선이 필요한 7가지 해결 방향이 정의됐습니다. 1) 스마트키별 인터페이스 기판 설계 문제 해결, 2) 스마트키 기판 Hold 브라켓 구조 고안, 3) 케이스 사이즈 축소 및 외관 디자인 개선, 4) 전원 연결 단자 제거 및 배터리 사용, 5) 최소 전력 사용, 6) 배터리 충전 알림, 7) 국내 판매 상위 10차종 스마트키 구입 및 테스트 단자 위치 측정이었습니다.
산타페(좌)와 소나타(우) — 차종별로 테스트 단자 위치가 다른 스마트키 PCB
TRIZ 40가지 발명원리로 모순을 돌파하다
Solution 1~4 — 4가지 해결 방향 탐색
Solution 1(기업 초기 솔루션): 차종별로 다른 Middle 기판을 각각 설계하는 방법. 관리 부담이 크고 재고 비용이 높다는 한계가 있었습니다. Solution 2(TRIZ 발명원리 - 역동성 부여): 기판 및 포고핀의 위치가 항상 고정되어 있기 때문에 문제가 발생하므로, 포고핀에 이동성을 부여하는 슬라이드형 단자를 탑재한 PCB 기판 아이디어. 특허 및 기술 검색 결과 관련 기술 없음이 확인됐습니다.
Solution 3(TRIZ - 과부족 조치): PCB에 포고핀이 들어갈 수많은 구멍을 뚫어 각 차종에 따라 알맞은 번호의 홀에 포고핀을 삽입하는 방법. 회로 프린팅 문제로 현실적으로 반영 불가. Solution 4(TRIZ - 역동성 + 통합 시스템): 메인기판, 포고핀, 스마트키 기판 중 일부를 유연한 재료로 바꾸는 방향. 브라켓이 인터페이스 기판의 기능을 동시에 수행하는 통합 컨셉으로 발전됐습니다.
브라켓이 인터페이스 기판을 대체하다
Solution 5 — 확정 컨셉: 브라켓 + 인터페이스 기판 통합
Solution 5가 최종 확정 컨셉이 됐습니다. 인터페이스 기판을 삭제하고, 브라켓에 포고핀 삽입용 홀을 생성하는 방식입니다. 차종별로 홀 위치가 다른 전용 브라켓(사출 성형)을 제작합니다. 전선으로 포고핀과 메인 기판을 연결합니다. 고객은 스마트키 기판을 얹어 눌러 끼우기만 하면 되는 구조로 브라켓이 설계됐습니다.
이 솔루션의 핵심 장점은 인터페이스 기판(PCB)을 저렴한 사출 부품으로 대체함으로써 부품 원가와 조립 원가를 대폭 낮출 수 있다는 것이었습니다. 차종별로 다른 테스트 단자 위치는 브라켓의 홀 위치로 대응하며, Main PCB 이외 모두 사출물로 구성됩니다.
배터리는 범용적으로 가장 많이 쓰이는 18650 리튬이온(2600mAh, 3.7V) 또는 18500(1300~1800mAh)이 검토됐으며, 최종적으로 18500이 원가와 크기를 고려하여 확정됐습니다. 전원 연결부를 삭제하고 배터리를 사용함으로써 초기 설치 비용이 0이 됐습니다. 유리창에 쉽게 부착할 수 있게 되어 NFC 태그 및 통신의 원활성도 확보됐습니다.
차종별 전용 브라켓으로 인터페이스 기판을 대체
대시보드에 어울리는, 있는 듯 없는 듯한 디자인
디자인 제약과 3가지 시안
NFC 통신 거리 특성상 전면 유리창에 가깝게 항상 거치해야 하는 제품의 디자인 조건이 도출됐습니다. 운전에 방해를 줄 수 있는 점등부 금지(배터리 부족 시에만 점등 또는 경고음), 콕핏 모듈(대시보드)과 어울리는 색상과 형상(90% 이상 반사방지 무광 검정), 전면 유리 하단 부착으로 케이블이 시야를 방해하지 않아야 했습니다. 제품의 존재감이 지나치면 오히려 기능을 저해할 가능성이 있었습니다.
3가지 디자인 시안이 제안됐습니다. 시안 1: 신뢰감과 단단한 이미지를 강조한 직선적이고 다소 남성적인 디자인. 시안 2: 통신 기능을 강조한 선의 중첩을 컨셉으로 한 디자인. 시안 3: 엣지를 남기지 않아 눈에 거슬리지 않으면서도 익숙한 '잡고 돌리는' 기능이 있을 것 같은 곡면을 상부에 형상화한 컨셉. 최종적으로 시안 3 방향이 채택됐습니다.
외관 디자인 시안 — 대시보드와 어울리는 무광 곡면 디자인
PCB, 브라켓, 배터리, 하우징의 통합 설계
전 부품 통합 상세 설계
상세 설계의 핵심 포인트는 PCB 고정, 스마트키 PCB 전용 브라켓, 리튬이온 배터리, 충전 단자, 앞유리 부착부, 배터리 잔량 표시등(LED), 상표 부착부, 상/하부 하우징 디자인, 체결부였습니다. 미들 하우징은 PCB 보호, 배터리 고정, 스마트키 브라켓 고정 등의 기능을 동시에 수행하는 다기능 부품으로 설계됐습니다.
스마트키 PCB 고정용 브라켓(K5 기준)은 스마트키의 PCB를 고정하기 위해 최소화된 홀더로 설계됐습니다. 진동 등에 의하여 탈거되지 않도록 6개의 포인트에서 구속하는 구조입니다. Pogo Pin 결합부는 Main PCB와 Smart Key PCB를 연결하는 역할을 합니다. 포고핀은 최소 길이, 전선 연결 가능, 기판에 걸릴 수 있는 날개가 적절히 위치하는 사양으로 국내 업체에 주문 제작됐습니다.
국내 판매 상위 차종(현대/기아 위주) 스마트키들의 테스트 단자 위치를 ㈜올링테크코리아에서 고정밀 비전 측정으로 파악하여 브라켓의 홀 위치 설계에 활용했습니다. 향후 모듈러 설계를 통해 하나의 브라켓으로 여러 종류의 기판에 대응 가능한 방향도 검토됐습니다.
내부 구조 설계 — PCB, 브라켓, 배터리의 통합 배치
시제품 제작 — 설계를 실물로 확인하다
상세 설계를 바탕으로 시제품을 제작하여 기구 조립성, 부품 간 간섭, 외관 마감 품질을 검증했습니다. 브라켓과 포고핀의 결합 상태, 배터리 탈착 편의성, 하우징 체결부의 밀착도를 실물로 확인했습니다.
시제품 제작 — 설계를 실물로 검증
목표를 모두 초과 달성
기존 시제품 대비 개선 결과
시제품 제작 후 기존 시제품과 비교 평가가 진행됐습니다. 미려해진 외관, 설치 편의성, 낮아진 제조 원가, 사용의 편의성 모든 항목에서 개선이 확인됐습니다. 특히 브라켓+포고핀 통합, 전선 제거로 내부 구조가 크게 단순화됐습니다.
기술적 목표에서는 인터페이스 기판 당 스마트키 대응 수가 기존 1대에서 향후 무한 대응 가능으로 개선됐습니다(목표 초과 달성). 스마트키 기판의 새로운 마운트 설계에서 Middle Housing 및 전용 Bracket 개발로 제조원가, 사용자 편의성, 조립 편의성이 대폭 개선됐습니다. 추가 달성 항목으로는 전원 연결부 삭제로 초기 설치 비용 Zero화, 리튬이온 배터리 사용으로 NFC 태그 원활성 확보, 인터페이스 기판을 사출물로 대체하여 원가 대폭 감소(Main PCB 외 모두 사출물)가 있었습니다.
완성품 — 미려해진 외관과 단순화된 내부 구조
정성적 목표에서는 외관 디자인 만족도가 5점에서 9점으로 향상됐습니다(기업 관계자 평가, 목표 초과 달성).