자동차가 전자화 되어가는 까닭은
2007년 08월호 지면기사  / 자료출처│월간 조사보고서 No.90 2007, A&D Consultants

세계 자동차 시장은 각종 규제와 가치창출을 동시에 만족시킬 수 있는 새로운 글로벌 경쟁력을 요구하고 있다. 글로벌 경쟁력의 기본은 기술력이다. 오늘날 자동차의 기술력을 좌우하는 전자장치는 연비 향상, 쾌적성 및 안전성 향상, 지능을 구현하는 핵심 기술이다.

연비 향상
세계 각국의 자동차 배출가스 차기 규제(2009년)에서는 그 수위가 한층 강화될 것으로 예상된다. 가솔린·LPG 차량(승용차)에 대해서는 일산화탄소(CO), 비 메탄탄화수소(NMHC), 질소산화물(NOx)에 관해서 각각 현행 규제치(평균치. 단위는 g/km)의 1.15, 0.05, 0.05를 규제하고 있으며 새롭게 입자상 물질(Particulate Matter, PM)에 대해서도 0.005의 규제치를 설정하고 있다(대상은 흡장형 NOx 환원 촉매를 장착한 린번 직접분사차).
디젤차도 CO와 NMHC의 경우 현행 규제치와 같은 0.63과 0.024이지만, NOx는 현행 소형 0.14, 중형 0.15가 2009년에는 모두 0.08로 강화된다. PM도 소형 0.013, 중형 0.014가 0.005로 강화된다.
이러한 배출가스 규제와 연비 향상에 전자기술의 역할이 대단히 중요하다. 대표적인 예 중 하나가 센서 추가에 의한 엔진 제어 방식의 개량이다. 한 자동차 제조업체에서는 배터리의 전류 센서를 추가하고 얼터네이터(Alternator)와 배터리의 충방전 제어 기능을 개선해 1.5L차의 10·15모드 연비를 약 1.7% 향상시켰다.
기존의 자동차는 늘 배터리가 완전 충전이 되도록 제어했으며 그대로는 회생 에너지를 축적할 수 없다. 따라서 홀 소자를 사용한 전류 센서로 충방전량을 체크하고, 통상은 충전량이 95% 정도가 되도록 해 연비를 개선시킨 셈이다. 공연비(Air Fuel Ratio, A/F) 센서를 사용해서 피드백 제어를 함으로써 배출가스의 클린화에 대처하는 경우도 드물지 않다. 3원 촉매의 상류 측에 A/F센서, 하류 측에 O2센서를 설치해 공연비(혼합기에서의 공기 질량을 연비 질량으로 나눈 값)를 보다 정확하게 측정하고 목표로 하는 공연비에서의 차이를 줄일 수 있다는 것이 특징이다.
이외에도 연비나 배출가스 개선에는 이온 전류 검출에 의한 배출가스의 클린화도 있다. 이것은 점화 플러그의 전극 간에 고전압을 가해 불꽃 속의 이온을 측정해 연소 상태를 판단하는 방법이다. 기존의 점화 시스템을 이용, 여기에 새로운 회로를 추가해 점화 플러그를 하나의 센서로 이용해 촉매가 활성화 될 때까지의 시간을 단축한다.

안전성 향상
자동차의 안전은 환경문제 다음으로 각국에서 기준이 강화되고 있다. 이와 관련해서는 차량의 구조 등에 대한 기준 설정이 강화되고 있으며 자동차 제조업체는 이 새로운 기준에 적합해야 함은 물론, 각사에서 보다 높은 안전성에 대처하고 있다.
안전의 대표적인 사례로는 패시브 세이프티(Passive Safety), 프리 크래시 세이프티(Free Crash Safety), 액티브 세이프티(Active Safety)가 있다.
패시브 세이프티(충돌 안전)는 만일의 경우 사고가 발생했을 때, 탑승자의 피해를 경감시키기 위한 수동적인 안전 대책이다. 이는 탑승자의 몸을 확실히 고정하는 좌석벨트나 목부상을 방지하는 헤드레스트, 충격을 완화시켜 주는 에어백 등이 대표적이다.
에어백이나 좌석벨트 시스템에는 가속도 센서로 대표되는 전자기술이 사용되는데, 최근에는 탑승자의 체격이나 자세를 초음파 센서로 감지해 에어백의 펼침 방법을 바꿔 보다 효과적으로 탑승자의 안전을 지켜준다.
이외에 탑승자를 사고로부터 지키는 데는 차체 구조도 중요 시 되고 있다. 충격을 효율적으로 흡수하는 차체, 생존공간을 확보할 수 있는 견고한 객실, 측면 충돌 시 탑승자의 충격을 방지하는 도어 내부의 사이드 임팩트 바 등도 필수적이다. 또한 보행자의 장해를 경감하는 차체 채용도 진행되고 있다.
프리 크래시 세이프티는 충돌을 피할 수 없는 경우에 강제적으로 브레이크를 걸거나, 안전벨트를 감거나 하는 안전 대책이다. 고정물의 판단이나 충돌 위험성 판단 등 고도의 해석이 필요하기 때문에 각종 센서를 중심으로 한 전자기술이 위력을 발휘하고 있다. 그러나 사고가 일어난 후의 안전대책에는 한계가 있다. 따라서 자동차 제조사들이 보다 적극적으로 대처하고 있는 기술이 미끄럼 방지 시스템(VSC) 등으로 대표되는 액티브 세이프티(예방 안전)이다. 이 안전 대책에 탑재되는 안전기술은 여러 가지가 있다.

예를 들면,
-엔진의 노킹 검지의 압전 세라믹스
-타이어 압력 모니터링 시스템(TPMS)의 가속도 센서
-헤드라이트의 배광 가변을 하는 어댑티브 프론트 라이팅 시스템(AFS)의 로터리 포지션  센서
-자동차의 전방, 후방, 주변 감시에 사용되는 밀리파 레이더, 적외선 센서, 이미지 센서, 초음파 센서
-카 내비게이션에 사용되는 각속도 센서
-주차 지원 시스템에 사용되는 초음파 센서
-카 에어컨에 탑재되는 온도 센서
등이 있다.

지능화 가속
자동차의 전자화는 엔진, 브레이크, 전동 도어 개개의 부분에 전자 제어 장치(ECU)를 탑재하는 것에서 시작되었다. ECU는 연평균 10~20%로 신장하고 있으며 2010년에는 자동차 총비용의 35%를 차지할 전망이다.
ECU의 증가는 엔진과 브레이크의 연동을 비롯해 개개의 기능을 연결한 통합적인 제어로 진화하고 있다. 이 때 배선이 증가하는 것을 피하고 보다 섬세한 제어를 위해 도입된 기술이 차량용 LAN이다.
CAN(Controller Area Network)를 표준 규격으로 서브 네트워크의 LIN(Local Interconnect Network), 정보계의 MOST나 IDB-1394, 최대 전송속도가 1Mbps인 CAN을 대체하게 될 차세대 고속 대용량 차량용 통신 프로토콜인 FlexRay(10Mbps) 등이 신경망처럼 퍼져 자동차는 지능화의 시대로 접어들고 있다.
차량용 LAN은 보디계의 경우 현재의 LIN Rev. 1.2/1.3에서 이미 LIN Rev. 2.0으로 이행이 시작되었으며, CAN 2.0A/B도 수년 후에는 TT CAN(레벨 1)으로의 이행이 시작될 전망이다.
안전계는 2007년부터 서브 네트워크로써 ASRB가 채용될 예정이다. 파워트레인계나 새시계는 2007년부터 FlexRay나 TT CAN(레벨 1 또는 레벨 2)이 탑재될 전망이다. 차내에서 뿐만 아니라, 지능형 교통 시스템(ITS)과 연계해 노차 간이나 차차 간 통신 시스템 구축도 활발하게 진행되고 있다.



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