자동차에는 수많은 센서들이 장착되어 있습니다. 하지만 이 센서들이 얼마나, 어디에 장착되어 있는지는 주의를 기울이지 않으면 알아채기 어려운데요. 차량의 디자인을 해치지 않기 위해 곳곳에 센서를 숨겨두었기 때문입니다. 차량의 프레임(주로 범퍼 모서리)에 둥근 단추 같은 형태나 그릴 안, 사이드미러 뒷편 등을 잘 들여다보면 다양한 센서들을 발견할 수 있습니다.
오늘은 이 센서들이 어떤 기능을 위해 존재하고, 어떻게 작동하는지 궁금하신 분들을 위해 센서에 관한 이야기를 준비했습니다.
자동차의 눈, 센서
센서는 ‘자동차의 눈’입니다. 차량 곳곳에 장착된 다양한 센서들이 자동차의 눈과 귀가 되어 정보를 모으고, 이를 토대로 자동차의 뇌인 전자제어장치에서 상황을 인식하고 판단해 주행, 제동, 조향 제어 명령을 내립니다.
센서들을 통해 완성하는 ADAS(Advanced Driver Assistance System), 자율주행 기능의 핵심은 결국 사고를 방지해 탑승자의 안전을 지키고, 운전자의 피로를 줄이는 데에 있습니다. 운전자가 미처 인지하지 못한 사각지대의 장애물을 파악하고, 운전자보다 먼저 돌발 상황을 파악해 선제조치를 취하기 위해서는 차량에 장착된 센서들이 정확하게 작동하고, 센서가 수집한 정보로 적절한 상황 판단을 내리는 것이 중요합니다.
자동차에 장착된 각각의 센서는 서로 유기적으로 작동해 기능을 완성합니다. 예를 들어 장애물과의 추돌을 방지하는 자동긴급제동장치(AEB)는 전방 레이더와 전방 카메라를 기반으로 구성할 수 있습니다. 카메라와 레이더가 각자 장애물을 감지해 정보를 전달하고, 충돌 위험 거리까지 접근해도 운전자가 조치를 취하지 않거나 제동이 늦게 걸리는 경우 자율주행 통합 제어기가 제동 명령을 내려 충돌을 막거나 피해를 최소화합니다.
이 밖에도 가감속을 자동으로 제공하는 스마트 크루즈 컨트롤은 전방 레이더, 카메라, 내비게이션이, 고속도로 주행 보조(Highway Driving Assist)시스템에는 레이더(차간 거리 유지)와 카메라(차로 유지) 등이 작동하며 각자의 기능을 수행합니다.
이렇듯 자동차 센서는 ADAS기능, 자율주행 기능을 개발하는 데 있어 중요한 핵심 기술이며, 모빌리티 기업들이 심혈을 기울여 기술력을 개발하는 분야입니다. 자율주행 전문 기업인 HL클레무브는 독자적인 기술력을 바탕으로 자율주행 관련 특허를 2,200개 이상 보유하고 있으며, 이를 토대로 전 세계 약 13개사에 2천만 개 이상의 ADAS 부품을 공급하고 있습니다.
그렇다면 각각의 센서들은 어떤 원리로 작동하고, 어떤 차이가 있을까요?
우리에게 가장 익숙한 센서는 아마 카메라와 초음파 센서, GPS가 아닐까 싶은데요. 이들 센서는 충돌감지, 주차보조 등 운전자를 보조하고 탑승객의 안전을 지키기 위해 장착되어 있습니다.
우리가 익히 알고 있는 카메라는 렌즈에 들어온 빛을 통해 주변 물체를 식별합니다. 주변 물체의 형태를 자세하게 식별할 수 있기 때문에 개별 물체의 식별이 어려운 레이더를 보조하는 데 쓰이기도 합니다. 카메라만으로 주행 환경을 인식하는 자율주행 기술의 개발도 활발히 이뤄지고 있죠. 하지만 어둡거나 악천후 상황에는 촬영에 제약이 생기며 역광이나 먼지 등으로 렌즈가 가려지는 경우에는 제기능을 하기 어렵다는 단점이 있습니다.
초음파 센서는 자동차에 장착된 센서 중 우리가 가장 익히 알고 있는 센서라고 할 수 있습니다. 차량의 전·후·측면에 장착되어 충돌을 감지하거나 주차 조향 보조 시스템에 활용되는데요. 후진 시 장애물이 가까워지면 ‘삐-‘하는 경고음을 내는 주차 보조 시스템에 이 초음파 센서가 사용됩니다. 하지만 초음파 센서는 다른 차량용 센서에 비해서 상대적으로 측정 범위가 짧고, 환경의 영향을 많이 받는다는 단점이 있습니다. 때문에 자율주행 시스템에서는 골목길과 같은 좁은 길에서의 저속 주행이나 자동 주차 등의 기능 개발에 활용됩니다.
‘레이더(Radio Detection And Ranging)’는 전자기파를 통해 물체를 식별하는 센서입니다. 전자파를 쏘아 돌아오는 신호를 통해 주변 물체와의 거리, 방향, 속도 등의 정보를 알아낼 수 있습니다. 근거리부터 중거리, 장거리 모두 감지할 수 있고, 날씨나 시간 등 주변 환경에 크게 구애받지 않고 제 성능을 낼 수 있습니다. 때문에 차량용 레이더는 자동긴급제동장치(AEB), 스마트 크루즈 컨트롤과 같은 ADAS기능 뿐 아니라 자율주행을 위한 핵심 부품으로 꼽히는데요.
HL클레무브는 근거리와 장거리를 아우르는 레이더 풀 라인업을 구축해 차량의 전면, 측면(코너)과 실내에 레이더를 장착할 수 있게 해 차량 안팎으로 탑승자의 안전을 지키고 있습니다.
하지만 레이더는 사물의 구체적인 형태를 식별하는 능력은 상대적으로 낮기 때문에 개별 물체를 정확하게 식별하는 고해상 감지 능력이 레이더의 중요한 경쟁력이라고 할 수 있습니다.
이러한 레이더의 단점을 보완할 수 있는 센서로는 전자파 대신 빛을 이용하는 라이다(Light Detection And Ranging)가 있습니다. 고출력의 펄스 레이저를 쏘아 보내 물체에 반사되어 돌아오는 정보를 분석해 주변 정보를 3D로 인식하는데요. 레이더와 기본 원리는 같지만 사물의 위치와 각도, 거리는 물론 구체적인 형태까지 정밀하게 측정할 수 있다는 점이 가장 큰 장점입니다.
아직은 라이다가 장착된 차량을 찾아보긴 쉽지 않은데요. 라이다는 자율주행 센서로 각광받고 있지만 레이더에 비해 고가의 장비이기 때문에 비용 부담이 크고 악천후 시에는 성능이 저하된다는 단점이 있기 때문입니다.
하지만 많은 기업들이 라이다 상용화를 위해 노력 중이며, 라이다를 장착한 자율주행 3단계 차량들이 속속 공개되고 있어 머지않아 라이다를 장착한 양산차량들을 길에서 마주칠 수 있을 것으로 기대됩니다.
지금까지 자동차에 장착되는 다양한 센서들과 이들이 어떤 역할을 하는지 살펴보았습니다. 각각의 센서들이 서로의 단점을 보완하고, 장점은 극대화해 유기적으로 차량의 시스템을 구성하고 있음을 알 수 있는데요.
차량용 센서는 우리들의 편안하고 안전한 이동을 위한 방패입니다. 자동차에 센서가 있는 건 알고 있었지만 어디에 달려 있는지, 또 어떤 일을 하는 지 몰랐다면 차량 탑승 전, 내 차에는 장착된 센서들을 한 번 찾아보는 건 어떨까요?
