(자동차소식) ‘스스로 피하는’ 충돌예방시스템

[제나]

교통사고로 한 해 목숨을 잃는 사람이 전 세계적으로 130만명(2009년)에 달한다. 부상자는 5000만명에 이른다. 자동차 오너들이 차량의 안전성능에 관심을 기울일 수 밖에 없는 현실이다. 이에 발맞춰 자동차 업체들도 알아서 충돌을 피하는 ‘똑똑한 자동차’ 만들기에 여념이 없다.

흔히 미래형 자동차의 핵심 요소로 ‘친환경’과 함께 ‘안전’을 꼽는다. 친환경이 전 지구적인 관심의 대상이라면 안전은 개인의 생명과 재산에 직결된다는 관점에서 관심도는 크게 차이가 난다.

최근 몇 년 전까지 안전벨트와 에어백, 안전벨트 프리텐셔너 등이 안전장치로서 역할을 해왔다면 지금은 전자동 시스템을 갖춘 지능형 자동차의 등장으로 인명피해를 획기적으로 줄일 수 있게 됐다.

스스로 피하는 똑똑한 자동차가 대세

대표적인 기술이 바로 차량의 ‘충돌예방시스템’(Collision Avoidance System·CAS)이다. 이 시스템은 차량 여러 곳에 장착된 센서와 카메라에서 레이더나 초음파를 보내 전방의 거리와 장애물을 감지, 수집된 정보를 분석해 운전자에게 경고를 주거나 브레이크와 조향장치 등을 직접 제어한다. 보통 초음파는 주차보조에 많이 활용되고 있으며, 레이더는 충돌 예방이나 주행지원 용도의 센서로 사용된다. 브레이크와 엔진 등의 통제는 기본적으로 지능화를 위한 컨트롤 기능인 ‘전자제어장치’(ECU)가 핵심 역할을 맡는다.

충돌예방시스템 유형으로는 먼저 레이더로 전방 차량과의 안전거리를 유지하면서 자동으로 주행할 수 있도록 하는 ‘차간거리제어시스템’이 있다. 독일의 컨티넨털과 보쉬가 세계시장 점유율을 양분하고 있으며, 주로 벤츠나 BMW, 아우디 등의 고급차종에 옵션으로 장착되고 있다.

또 전방의 장애물을 감지해 충돌 위험성에 따라 운전자에게 경고하고 충돌이 불가피한 경우 모터로 안전벨트를 최적의 위치로 제어해 에어백에 의한 운전자의 충돌상해를 경감할 수 있는 ‘충돌피해경감시스템’이 있다.

후방 차량의 운전자가 선행 차량의 급제동 등 상황을 늦게 인지한 경우 충돌사고의 위험성을 운전자에게 통보하는 ‘긴급제동통보시스템’도 있다. 또한 교차로의 주행상황을 다양한 센서로 여러 각도의 상황을 인식하고 교차로에 접근하는 차량의 운전자에게 위험 상황을 실시간으로 통보하는 ‘교차로충돌경보시스템’ 등이 있다.

닛산자동차가 ‘전면 추돌 방지 시스템’을 실험하는 장면. 차량이 전방에 장애물을 감지하고 서서히 속도를 줄이고 모습(왼쪽)과 완전히 정차한 모습.

업체별로 보면 고속에서도 작동 가능한 닛산의 ‘전면 추돌 방지 시스템’(FCAA)은 무리하게 차량을 정지시키기보다 운전자가 취할 수 있는 행동을 유도하는데 초점을 맞췄다. 단계별로 시청각 경고, 페달의 움직임, 브레이크 강도의 조절이 진행된다.

작동 원리를 설명하자면, 먼저 레이더 센서가 앞 차와의 거리와 상대 속도를 측정한다. 60㎞/h 고속 주행에서 추돌 위험이 있어 감속이 필요하다고 판단될 경우 시청각 신호를 통해 운전자에게 경고 메시지를 보내고 동시에 엑셀 페달이 위로 올라간다. 또 부드럽게 브레이크를 작동시켜 차량의 감속을 돕는다. 이후에도 추돌의 위험이 있다고 판단되는 경우에는 긴급 브레이크를 작동시켜 차량을 정지시킨다. 동시에 운전자의 안전벨트를 자동적으로 강하게 조여준다.

이러한 과정을 거쳐 장애물과 5거리에서는 35㎞/h로 속력이 줄어들고, 장애물과 70㎝ 떨어진 거리에서 차량은 완전히 정지한다. 따라서 부드러운 감속효과로 앞 차와의 추돌사고 예방뿐 아니라 급제동으로 인한 후방 추돌의 위험을 최소화할 수 있다.

해외 기술력에 국내 부품업체 경쟁 가세

메르세데스-벤츠가 2005년 선보인 ‘통합 안전시스템 프로 세이프’(Pro-Safe)는 주파수가 24㎓인 레이더를 이용해 앞 차량이나 장애물을 감지한다. 충돌이 예상되면 등받이와 앞 뒤 좌석 받침을 똑바로 세우고 안전벨트를 조여 운전자를 최대한 보호한다. 또한 브레이크를 밟지 않아도 자동으로 제동을 하면서 최대한 충돌을 예방한다.

아우디의 ‘적응형 크루즈 컨트롤’(ACC)은 시속 210㎞의 고속 주행에서도 전방 250까지 앞서 있는 차량의 속도와 접근거리를 조절한다. 앞 차가 멈추면 멈추고 앞 차가 움직이면 자동으로 움직이는 원리다. 정차한 뒤에는 액셀러레이터나 크루즈 컨트롤 레버를 두드려주면 재작동한다.

볼보가 세계 최초로 개발한 ‘보행자 추돌방지 시스템’. 전방의 보행자 위치를 감지할 수 있다.

볼보의 ‘시티 세이프티’(City Safety)는 시속 30㎞ 이하 주행 도중 앞 차와의 간격이 추돌 위험까지 좁혀지는 상황에서 운전자가 브레이크를 작동하지 않으면 차량의 속도를 자동으로 줄이거나 완전히 멈춰서게 한다.

볼보는 또 자율주행이 가능한 크루즈 컨트롤(Cruise Control)을 통해 30㎞/h부터 200㎞/h까지의 속도구간 내 주행 시 원하는 속도와 앞 차와의 최소 간격을 설정하면, 차량 그릴에 위치한 레이더 센서가 차량전방의 도로상황을 감지해 주행속도를 자동으로 조절해 줘 도심 정체구간에서 편안한 주행을 가능케 해준다.

국내에서는 현대차가 가속 페달을 밟지 않아도 자동차가 일정한 속도로 운행이 가능한 ‘스마트 크루즈 컨트롤’(SCC)을 적용해 판매 중이다. 마찬가지로 자동 속도 조절이 가능하고 전방의 목표 차량과 간격을 자동으로 유지해준다. 최근엔 현대모비스가 기술 개선에 성공해 시속 10㎞ 이하의 정체구간에서 기능이 자동 해제되던 단점도 보완했다.

현대모비스가 자체 개발한 ‘첨단 브레이크 시스템’(MEB)은 커브길이나 장애물 등 갑작스런 위험상황에서 바퀴의 미끄러짐과 차체 선회각을 감지해 자동으로 제어해 안전한 조향을 가능케 하는 기능을 포함했다.

보행자 안전 생각하는 기술에 주목

이제는 운전자 안전을 넘어 보행자 안전을 고려한 기술이 각광받고 있다. 가장 눈에 띄는 기술은 자동차 안전의 대명사로 꼽히는 볼보가 세계 최초로 개발한 ‘보행자 추돌방지 시스템’(pedestrian detection with full auto brake)이다. 차량에 부착된 장치가 레이더를 쏜 뒤 반사돼 돌아오는 속도로 보행자가 감지할 수 있다. 1차 경고 후 운전자가 반응하지 못하면 자동으로 차량을 정지시킨다. 주행속도 시속 35㎞ 이내, 보행자 신장 80㎝ 이상에서 안전시스템이 작동한다.

리콜사태 이후 차량 안전에 사활을 걸고 있는 도요타의 ‘사고 전 안전 확보’(PCS) 기능은 주행 중에 운전자가 보행자를 감지하지 못하더라도 차량 스스로 발견해 멈추는 시스템이다. 이 기능은 도요타와 벤츠가 상용화에 성공했으며, 지능형 안전시스템 중에서 가장 활발하게 활용되고 있다.

반면 해결해야 할 난제도 제시되고 있다. 제어시스템이 오작동을 일으킬 경우도 대비해야 한다. 따라서 원론적이지만 제어시스템에 운전자가 무작정 의존하면서 발생할 수 있는 부작용을 없애기 위해 운전자의 조작이 차량 제어보다 우선화 되도록 하는 설계도 적절하게 이뤄져야 할 것이다.

[강태공]

감사합니다.~!!~

[의지맨]

좋은정보 고맙습니다./행복하게 한 주를 시작하세요.

[영감영]

좋은정보 감사합니다...즐거운 하루 되세요~

[탱자]

볼보차 이 시스템 기자들 앞에서 시연하다 작동 안했죠,,,