스마트 자동차용 최신 센서 동향
자율주행이 목표 … 안전성 제고가 과제
오준남 만도 상무
스마트카는 기계화되어 있는 자동차에 전자 및 IT 기술을 융합시켜 안전하고 편리하게 자율주행이 가능하도록 한 자동차를 의미한다.
1950년대부터 에어백, ABS 장착을 시도해 현재 자동차의 전자장치는 35% 정도인데, 2020년에 이르면 45%까지 전자화가 이뤄질 것으로 전망되고 있다.
이러한 안전장치는 차량 판매와 사고 증가에 비해 인사 사고를 줄이고 있지만 아직까지는 부족한 게 사실이다. 향후에는 주행 속도와 자동차 대수가 늘면서 어떻게 안전성을 높이고 편안하게 이용할 수 있도록 하는 지원 솔루션을 찾는 것이 화두이다.
미국 교통성에서 최근 다양한 상황별 원인 분석을 통해 어떠한 센서를 장착한 전자장치가 이용자들에게 어떤 안전을 제공할 수 있는지 조사한 적이 있다. 운전자에게 정확한 정보 제공과 가이드를 어떻게 줄 것인가, 그리고 제공 받은 정보를 갖고 어떻게 반응하는지에 대한 조사를 통해 안전하고 편리한 스마트 센서를 찾기 위해 조사한 것이다.
스마트카는 주변 환경, 내부 환경, 공간 환경으로부터 정보를 수집해 주행을 판단하는, 즉 시스템 제어로 엑추에이터를 제어하고, 차량에 대한 모든 정보를 감지해 운전자에게 정보를 전달해 주는 구조로 되어 있다.
주변이나 내부 환경을 이용해 주행을 판단하는 방향으로 센서가 개발되고 있으며, 앞에서 설명한 것처럼 안전성 향상을 위한 연구가 활발하게 이루어지고 있다.
스마트 센서는 또한 정보 제공에 그쳐서는 안 된다. 예를 들어 차량 사고 후에도 수집된 정보가 살아남아 있어야 진정한 스마트 센서라 할 수 있다.
최근 에어백과 ESP 시스템이 사망자 수를 감소시키고 있지만 아직까지는 절대적으로 안전성을 위한 전자장치가 부족한 실정이다.
이러한 동향에 맞춰 유럽과 일본은 3.5톤 이상의 자동차에는 AEBS(Advance Emergency Breaking System)을 적용하고 있으며, 2016년을 기점으로 미국과 유럽에서는 장착을 의무화하는 정책을 추진하고 있다.
자동차에 사용되고 있는 스마트 센서 중에 Vehicle Dynamic Sensor가 있다. ESP라는 제품은 스티어링을 어떻게 하더라도 자동차의 자세를 잡아 주는 역할을 한다.
그리고 G센서는 정밀하고 사이즈가 적어 좋지만 가격도 좋은 편입니다. 스티어링 센서는 엔진의 연비 때문에 중요한 역할을 하고 있으며 2014년부터는 전동식 파워 스티어링 센서로 전환될 예정이다.
스마트 센서의 역할은 이처럼 안전성 향상뿐만 아니라 센서만의 성능 그리고 다양한 정보를 제공해 줄 수 있는 스마트 센서로 진화하고 있다.
정보들을 제공해 주는 요소는 Environment Sensors, Vehicle Dynamic Sensors, Communication이다.
Environment Sensors 중 Radar 센서는 타깃을 가장 멀리 넓게 볼 수 있다는 장점이 있으나 가격이 비싸다는 것이 단점이며, Target Classification이 좋지 않아 카메라와 함께 사용하고 있다.
그리고 겨울에 앞차에서 나오는 수증기에 영향을 받아 원활한 작동이 되지 않을 때가 있어 안전용으로는 적당하지 않다. Radar는 환경에 좋지 않기 때문에 새로운 방향으로 감지 능력을 향상시킨 설계로 바뀌고 있다.
향후 최대의 과제는 어떻게 하면 Dynamic Range를 넓힐 것인가와 기능을 향상시킬 것인지이다.
이렇게 보면 무인 자동차 상용화의 길은 아직까지는 멀게 느껴진다. 스마트 센서의 가격을 낮추고 신뢰성을 향상 시킨 센서를 많이 생산하여 실용화 시키는 것이 우리가 시급히 풀어야할 숙제이다.
