자동차에서 인간의 오감 역할을 하는 게 바로 센서다. 센서는 차륜 속도, 압력을 비롯해 엔진 및 주행 상태, 충돌 여부 등 차량의 거동 상태와 위치, 장애물 등을 감지한다. 전자제어장치(ECU)가 전자적으로 시스템을 제어할 수 있도록 전기신호로 변환하는 장치다.
센서 역할이 중요한 것 중의 하나가 에어백이다. 에어백 센서에는 여러 종류가 있다. 우선 충돌감지 센서는 차량 충돌을 잘 감지할 수 있는 곳에 한 개 또는 여러 개가 장착돼 차량 충돌 시 전기적인 충돌신호를 에어백 ECU로 전달하는 역할을 한다. 승객감지 센서는 승객의 탑승 여부 및 몸무게 등을 감지해 조수석 에어백의 작동 여부 및 에어백이 터지는 속도를 조절한다. 휠스피드 센서도 빼놓을 수 없는 차량용 센서다. 휠스피드 센서는 차량의 휠이나 변속기에 장착돼 속도를 감지, 속도를 이용하는 다른 전장품에 전기적인 신호를 보내는 역할을 한다.
최근 차량용 반도체의 기술 발전과 차량시스템의 전자화가 가속화하면서 자율주행 기능 구현을 위한 다양한 기능의 센서들이 적용되고 있다. 자율주행의 요소 기술에서 위치를 측정하기 위해 센서 기술은 필수적이다.
자동차 전방의 물체가 사람인지 아니면 다른 물체인지를 인식하게 하는 기능은 카메라뿐이다. 렌즈가 하나인 싱글 타입 카메라에서 최근에는 3차원 위치 검출능력이 뛰어난 스테레오 타입 카메라가 개발되고 있다. 주행환경을 인지하는 카메라는 이미지 센서를 이용해 상대 차량, 보행자, 차선 및 상대 차량의 램프 배광, 속도표지판 및 방지턱 등을 통합적으로 인식한다.
군사적 목적으로 주로 사용됐던 레이다 기술도 자동차의 안전 주행을 위해 사용되고 있다. 레이다는 날이 어둡거나 빛이 없더라도 물체를 인지해 중거리·원거리 상황을 인식하는 데 사용된다.
레이다에서 한 단계 발전한 것이 레이저 적외선을 측정하는 라이다(lidar) 기술이다. 전파가 아닌 레이저 적외선을 측정하면 보다 정확한 방향과 거리 계산을 할 수 있다. 자동차에 적용되는 라이다는 레이다가 측정하기 어려운 연석, 가드레일 등의 장애물을 측정할 수 있다.
초음파 센서는 가습기·식기세척기·어군탐지기 등 다양한 분야에서 응용되고 있다. 차량의 뒷범퍼에 장착된 후방감지 센서도 초음파 센서다. 초음파 센서는 압전 소자라는 물질로, 전기를 흘리면 초음파(20㎑ 이상 주파수)가 발생하는 데 이를 이용한 것이다. 장애물 등에 음파를 발생하면 반사돼 돌아올 때까지의 시간을 측정해 장애물과의 거리를 산출한다. 이처럼 초음파 발생 및 반사돼 돌아오는 반사신호를 검출해 차량후방감지 ECU에 전기적인 신호를 전달하고, 후방감지 ECU는 음파발생 및 반사신호를 비교 분석해 장애물과의 거리를 산출한다.
최근 차량용 반도체의 기술 발전과 차량시스템의 전자화 가속화로 차량 내 곳곳에 다양한 기능의 센서들이 적용되고 있으며, 더욱 더 진화된 센서 개발을 위한 관련 업체들의 경쟁도 치열해지고 있다.
현대모비스 기술연구소
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