자동차용 센서

디지털타임스 / 2008-06-25 08:00

달리는 순간순간… 차는 느·낀·다… 어려운 주차 도와주고 앞차와 거리 자동유지도…
차량 구석구석 100여개 설치돼 상황감지·전달

최근 출시되는 자동차는 다양한 센서를 탑재해 전자적으로 차를 제어 또는 운행을 보조해주는 기능을 적용하고 있습니다. 각 자동차 업체들이 채택을 늘리고 있는 후방주차감지 시스템이나 앞차와의 거리를 자동으로 유지해주는 크루즈 컨트롤이 센서를 활용한 대표적인 기능입니다. 하지만 실제 운전자가 느끼지 못하는 곳에서도 다양한 센서들이 자동차 움직임을 제어하고 있습니다. 자동차가 만들어진 초기에는 기계적인 장치가 움직여 작동했지만, 최근에 대부분 장치들은 전자식으로 바뀌고 있습니다. 전자식 작동을 하기 위해서 자동차는 다양한 센서를 내장하고 있습니다.

◇ 전자식 자동차 센서들

센서는 특정한 대상물을 나타내는 물리량이나 화학량을 감지해 전기신호를 발생시키는 역할을 합니다. 사람의 감각기관처럼 센서는 변화를 느끼고 전압, 저항, 스위치 등을 통해 전기신호를 발생시킵니다. 센서는 인조 감각기관이라고 볼 수 있으며 흔히 인간의 오감과 비교됩니다. 센서는 인간의 시각, 청각, 촉각, 후각, 미각과 같은 역할을 합니다. 이 센서는 자동차 곳곳에 내장돼 외부와 내부에서 벌어지는 변화를 판단하고 다른 기관에 전달하는 역할을 합니다. 자동차에 들어가는 센서는 각종 제어시스템과 연결돼 차량을 작동 또는 정지시킵니다. 대표적인 제어시스템은 엔진, 스티어링, 브레이크, 계기 및 경보, 트랜스미션, 공조 등으로 볼 수 있습니다. 여기에 최근에는 안전, 서스펜션, 내비게이션 등 기능들이 중요해지는 추세입니다. 예를 들면 엔진 경우 대기압력, 연소실압력, 배기압력, 연소압력, 흡기온도, 연소가스온도, 실린더 벽 온도, 냉매온도 등 엔진과 관련된 각종 상황을 센서로 체크합니다. 센서를 통해 얻어진 정보는 트랜스미션 제어장치에 전달됩니다. 트랜스미션은 엔진회전, 출력, 엔진토크, 제어유압 등 정보를 받아들이는 센서를 통해 기어 수를 조절합니다. 또 운전을 하다보면 다양한 속도, 지면에 따라 바퀴 높이, 차체 방향이 달라지게 되는데 이런 변화에 큰 영향을 받지 않고 운전을 할 수 있도록 노면압력, 서스펜션 높이, 전방 노면상황, 차속 및 차고 등을 평가해 바퀴 위치와 방향 등을 조절합니다. 안전부문 관련 센서기술은 아직 초기 도입되는 단계이기 때문에 업체들마다 차이가 많습니다. 또 운전에 직접적으로 영향을 미치지는 않지만 운전에 있어 안전은 빼놓을 수 없는 부분이기 때문에 각 자동차 업체들은 안전띠, 자체 고장감지 부문에 센서를 활용하고 있으며, 나아가 해외업체들은 운전자의 피로도, 음주운전 여부 등까지 판단할 수 있는 센서를 적용하고 있습니다.

◇ 지능형 센서 기술로의 발전

최근 자동차 센서 기술은 주요 기능이 통합화, 지능화, 초소형화 되는 추세입니다. 1세대 기계식 센서에서 2세대 반도체 센서를 거쳐 지능형 센서로 바뀌고 있습니다. 이는 자동차 활용성 및 효율성, 환경문제 등을 이유로 연비제어, 안전성 등을 상황에 맞게 조절해야 하나 기존 기계식 센서 제어방식으로는 한계가 있기 때문입니다. 최근 출시되는 센서들은 초미세 가공기술을 적용해 시스템온칩화 되는 추세며, 다기능 칩 적층 기술을 적용해 하나의 칩이 많은 기능을 할 수 있게 진화되고 있습니다. 1980년대에는 자동차 1대당 평균센서 수가 42개였지만 1990년대에는 55개, 2000년에는 87개, 오는 2010년에는 160개를 넘어설 것으로 예상됩니다. 특히 앞으로 주행과 관련해 자동차 업체간 기술력 차이가 줄어들 것으로 예상돼 얼마나 많은 센서를 내장했는가, 얼마나 지능화된 센서가 들어가 있느냐가 자동차 업체들 경쟁력을 좌우할 것으로 예상됩니다.