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달리는 인공두뇌라고 자부하며 일본의 자동차 업계가 내어놓은 뉴모델카의 여러가지 센서들.

자동차의 센서(Sensor·감지장치)는 인간의 오감(五感)과 같다. 보고 듣고 냄새를 맡고 진동을 느끼는 등이 오감인데 이 인간의 감각기능을 인공적으로 만들어낸 것이 이 센서라 할수 있다. 인간의 오감으로는 도저히 감지할 수 없는 자기(磁氣)나 초음파조차 이 센서는 그대로 알아낸다.
 

센서가 감각이면 컴퓨터는 뇌이며 지령을 받아 실제로 움직이는 기계는 근육이나 뼈와 같다. 아무리 정밀한 기계일지라도 먼저 센서가 아무것도 느끼지 않으면 컴퓨터는 작동하지 않으며 기계장치는 움직이지 않는다.
 

자동차의 안전성을 추구해가면 개인차가 있는 인간의 감각을 어느정도 기계화 할수 있는가를 알게된다. 그리고 센서나 컴퓨터가 많은 자동차일수록 안정성이 높다고 할수 있다.
 

일본에는 신형차가 계속하여 나오고 있는데 각 차종에 쓰이고 있는 센서를 모두 합치면 이미 1백여가지가 넘는다. 이런 사실을 보면 센서가 인간을 대신하여 어떻게 활동하고 있는가를 알수 있다. 지금이야말로 자동차는 달리는 컴퓨터, 달리는 센서라 하여도 과언이 아닐 것이다.

1천분의 1백1초로 에어백 작동
 

만약 앞차와 충돌하거나 전주에 부딪쳤을 때 최악의 사태를 피하는 방법은 없을까. 시트벨트와는 다른 어떤 간편한 방법으로.
 

이런 운전자의 희망을 해결하여 주는 장치로서 등장한 것이 '에어 백'(Air bag)이다. 벤츠차에는 일찌기 채용되었으나 일본에서는 87년부터 혼다의 리젠드에 옵션으로 달았다.
 

에어백에서도 각종 센서가 작용한다. 리젠드의 경우 전방으로부터의 충격(시속 약 16km)을 받으면 롤러가 회전하여 스위치가 들어온다는 극히 단순한 센서를 채용하고 있다.
 

프런트의 센서는 약12.3G(중력의 가속도)이상에서, 실내에 있는 센서는 약 2.3G에서 작동하도록 설정되어 있다. 실내의 경우 충격이 전해지는 시간이 어느정도 걸리는가와 충돌시 동체의 변형등으로 충격이 완화되므로 좀 적게 되어 있다.
 

충격을 받아 롤러가 움직여 스위치가 들어오면 인플레이터(질소가스발생장치)가 작동한다. 인플레이터는 핸들의 중앙부 스티어링패드 속에 붙어있어 충격신호가 가면 먼저 히터가 가열되어 지르코늄 과염소산칼륨에 착화, 열과 압력을 발생시켜 착화제를 연소시킨다. 그리고 질소가스 발생제의 질화나트륨에 착화하여 질소가스를 발생시켜 에어백을 팽창 시킨다는 구조다.
 

신호를 보내고 부터 에어백이 부풀어지기까지의 시간은 불과 1천분의 30초. 센서가 작동하여 인플레이터에 신호를 보내는 시간도 그정도이므로 충격을 받도 에어백이 충분히 부풀어지기 까지는 1천분의 60초다. 수자로 표시하면 그런대로의 시간이 걸리는 것처럼 보이지만 실제로는 충돌과 동시에 에어백이 부푸는 느낌이다.
 

그렇지 않으면 에어백 기능이 의미가 없어진다. 이 에어백은 인간의 가장 중요한 부분인 머리 얼굴 가슴을 보호하기 위한 것이다. 그러나 에어 백이 얼굴을 덮어버리게 되므로 운전자가 앞을 볼수 없게 된다. 그래서 리젠드에는 에어백이 팽창함과 동시에 백에서 급격히 가스가 배출되게 되어 있다. 끝나기까지는 불과 1천분의 50초라는 짧은 시간 밖에 걸리지 않으며 운전자는 시계를 확보할 수 있게 된다. 즉 충돌→부풀음→인명보호→시계확보의 경과에 1천분의 1백10초밖에 걸리지 않는다. 거의 순간적이라 할 정도다.
 

위험회피장치로서는 이밖에 컴퓨터에 의한 졸음방지장치도 연구되고 있는데 이것은 패턴이 너무 복잡하여 실용단계까지는 아직 먼 상태이다. 앞으로의 위험회피장치로서는 기대할 만한것이다.

5가지 센서가 전가동
 

미츠비시 개런에는 권위있는 자동차상을 수상한 액티브 서스펜션이 채용되어 있다. 이 획기적인 서스펜션에는 5종류의 센서(차속센서, 스티어링각 속도센서, 드로틀포지션센서, 하이트센서, G센서)가 쓰였다.
 

먼저 주행상태와 노면의 상태를 검출하여 차체옆의 가속도를 검출하는 G센서와 뒤쪽의 공기용수철 압력을 검출하는 리어플레셔센서가 가동하여 항상 노면에 평행인 차체 자세를 갖게 되도록 되어 있다. 그때문에 모두 솔레노이드 밸브를 컴퓨터로 구동시켜 에어스프링의 내부압력을 제어하고 있다.
 

자동차는 노면의 상태나 핸들을 꺾었을때나 브레이크를 밟았을 때에 전후좌우로 기울어지게 되어있는데 그것을 언제나 평행상태로 유지하여 타이어 성능을 마음껏 발휘하게 하려는 것이 액티브 서스펜션이 노리는 것이다.
 

또 4WS(4륜조향)도 큰 화제를 불러모으고 있다. 지금까지의 전륜만의 조향으로는 도는 각도가 커지고 후륜의 저항도 커지므로 이것을 해소하기 위한 것이 이 장치이다.
 

그 방법은 자동차 메이커에 따라 각사가 조금씩 다르나 마츠다 카페라의 경우 속도 센서의 판단에 따라 시속 35km이하에서는 역위상(逆位相·전륜을 오른쪽으로 꺾으면 후륜은 왼쪽으로)으로, 그 이상의 속도가 되면 동위상(同位相)이 되는 것이다. 카페라와는 달리 혼다의 프렐류드는 센서가 아니고 메커니칼 하게 한것으로 핸들을 조금 꺾으면 동위상, 좀더 깊이 꺾으면 역위상이 되는 것이고 또 미츠비시 개런은 동위상 만인것이다. 이렇게 각사마다 다른 방식을 채택하고 있다.
 

어떤 방식이 운전하기 쉬운가는 어느정도 시간이 지나야 결론이 나올것이라 생각된다.
 

서스펜션, 4WS와 함께 최근에 주목을 받기 시작한 것이 안티로크브레이크다. 그 이름대로 브레이크를 로크시키지 않는 시스팀이다. 얼핏 로크시키는 쪽이 자동차가 잘 정지한다고 생각하기 쉬우나 결코 그렇지 않다. 로크되어 컨트롤 할수 없게 되어 사고가 나게 되는 것을 생각하면 앞으로의 안전차에는 반드시 필요한 것이다. 특히 눈길이나 비올때 등 미끄러지기 쉬운 노면에서는 이 효과가 크고 능숙한 운전사가 흔히 쓰는 펌핑브레이크 사용법을 센서가 감지하여 자동적으로 해내는 것이다.
 

액티브 서스펜션도 4WS도 코너링할때의 자동차의 불안정을 해소하는 시스팀으로 이에 의하여 안정되게 빨리 코너를 돌수가 있다. 여기에 브레이크를 더한 3가지는 끊을래야 끊을 수 없는 관계에 있다. 개런의 경우 4WS 4WD(4륜구동)의 차종과 액티브 서스펜션차종의 2종류가 있으나 욕심대로라면 이 양쪽을 겸비한 차가 있으면 더욱 좋을 것이다.

비주얼 정보자동차 시대로
 

하이테크의 정수를 갖춘 정보화시대에 걸맞는 자동차도 속속 등장하고 있다. 토요다가 87년에 내어놓은 뉴크라운은 세계에서도 앞선 하이테크 카로서 주목되고 있다. 그 중에서도 운전 패널에 설치되어있는 멀티비전을 통한 정보제공은 일반 텔리비전 방송을 비롯 오디오의 선택, 자동차전화의 다이얼, CD를 이용한 길안내(내비게이션 시스팀), 마그네틱 필드센서로 확인하는 방위표시, 그리고 각종의 체크 기구등 모든 종류의 정보를 망라하여 활용할수 있다.
 

그리고 화면은 모두 터치스위치로 되어있어 알고싶은 부분을 손가락으로 누르면 즉시 그 정보를 얻을 수 있다.
 

이 내비게이션시스팀은 CD에 의한 지도표시를 터치스위치로 자신이 알고싶은 부분을 확대하여 가는 시스팀으로 운전하면서도 지도를 볼 수가 있다.
 

그러나 첨단의 내비게이션 시스팀은 지도상에 자신의 위치가 표시되고 행선지의 혼잡상태를 알아내 붐비지 않는 길을 선택할 수 있을 정도의 것이 되어야 할 것이다. 현재 그 단계에까지 도달하지 못한 것은 자동차에 장치하는 센서나 컴퓨터의 문제가 아니고 도로에 설치된 센서나 이상적으로는 인공위성같은 외부로부터의 정보를 어떻게 얻어내는가에 달려있다. 만약 자동차전용위성이 발사되면 지도상에 자신의 위치가 확실히 표시되고 그 오차도 몇m정도 일뿐이게 될것이다.
 

지금은 좀 낡은 얘기가 되었지만 닛산 스카이라인에도 이미 내비게이션 시스팀이 채택되어있다. 뒤쪽 트렁크 리트에 설치된 방위센서로 위치를 측정하여 운전자에게 알리는 것인데 이것은 외부로부터 정보를 받는것과 비교하면 불만도가 높은 정도의 것이다.
 

현재 일본에서는 정보제공용 외부시스팀 개발이 활발히 진행되고 있어 앞으로 본격적인 내비게이션 카 시대가 올것으로 기대된다. 통산성 산하 자동차전자기술협회에서 그 모델시스팀을 이미 완성시키고 있는 것이다.
 

하이테크 시대라고는 하지만 아직 개발과정에 있는 센서도 있다. 인간의 소리에 반응하여 스위치가 자동적으로 바뀌면서 차의 각 기기가 작동하여 주는 보이스센서의 개발이 그것이다. 닛산이 82년 형의 실비아와 세드릭 등의 한정대수 2백대에 채택한 음성감지방식은 파워윈도와 라디오를 운전자의 소리로 작동시키는 것이었다. 그러나 오작동이 많고 인간의 소리를 확실히 감지하여 입력하다는 것이 대단히 어려워 실제로는 그 한정대수 2백대로서 끝나버렸다.
 

특정인의 소리를 정확히 감지하는 센서가 완성되면 그것만큼 좋은 일은 없을 것이다. "열려라 참깨"하고 소리치면 도어가 열리는 자동차가 언젠가 출현할 것이라는 것은 상상만 해도 즐거운 일이다. 그리고 자기차는 자신의 소리에만 반응하므로 그야말로 마이카라는 실감을 느끼게 될 것이다.

와이퍼나 점등도 자동으로
 

인간의 변덕스러운 판단이 개입하지 않게 하면서 현대의 자동차는 자동화 방향으로 향하고 있다. 비가 오면 자동와이퍼, 어두워지면 자동점등으로 직접 편리함이 늘어나갈 것이다.
 

빗방울 센서는 와이퍼 스위치를 넣지 않아도 비의 양을 감지하여 시간 간격을 판정하여 와이퍼를 작동시키는 것으로 닛산의 고급차종에 채택되어 있다. 이것은 압전소자(圧電素子·piezo-electric de-vice)를 이용한 것으로 빗방울의 진동을 감지하여 전기신호를 보내 빗방울의 에너지를 판정하는 것이다.
 

마찬가지로 오토라이트도 있다. 헤드라이트스위치를 오토포지션으로 하여 놓으면 조도(照度)센서가 작동하여 밝기에 따라 스몰라이트와 헤드라이트를 자동적으로 점등하고 소등한다. 포토다이오드를 사용한 센서인데 고속도로에서 터널 속으로 들어갔을 때 켜는 것과 나왔을 때 라이트를 끄는 것을 잊었을 때 편리한 우수한 성능이다.
 

재미있는 것은 닛산 스카이라인에 장치되어 있는 오토스포일러이다. GT오토스포일러라는 것인데 차속센서로 주행속도를 감지하여 시속 70km 이상이 되면 모터가 작동하여 프런트스포일러가 에어댐스커트 안쪽에서 밀려나와 차체 아래로의 공기유입을 막아 양력(揚力) 발생을 방지한다.
 

'달리는 인공두뇌'라고 할 정도로 개발경쟁이 심한 신형차들. 다음에는 어떤 센서를 달고 나타날 것인가.

차간거리를 유지하지 않으면 자동감속
 

87년 도쿄 모터쇼에 출품된 토요다의 컨셉트 카 'FXV-Ⅱ'는 추돌방지장치가 붙은 것이다. 이것은 차간거리를 펄스발광의 반도체레이저를 이용한 센서가 측정하여 앞차와의 거리가 일정한 거리이내로 접근하면 자동적으로 드로틀이 닫혀 감속되는 것으로 차간거리제어 오토드라이브라 부른다.
 

충돌사고는 앞차와의 거리가 너무 좁아 브레이크를 걸 사이가 없었거나 브레이크를 걸 시간이 늦어 일어나는 것이다. 이 장치는 그런 의미에서 대단히 유익한 장치이다.
 

이것을 본격적으로 실용화 하기 위해서는 속도감지센서도 병용하여 속도를 맞춰 차간거리를 유지하도록 하지 않으면 안 된다.
 

이것과 비슷한 것으로 이미 토요다의 카리나와 코로나에 장치되어 있는 백소너가 있다. 이것은 후진할 때 후부장해물과의 거리를 초음파센서로 측정하여 운전자에게 버저로 알리는 것이다. 장해물이 멀면 버저가 울리는 간격이 길고 가까와지면 간격이 짧아지는것이다.

담배연기도 배기가스도 차단
 

담배연기공해문제가 차츰 거세게 거론되고 있는데 자동차에도 이것을 해결하는 시스팀이 도입되었다.
 

신형 크라운의 천정에 달린 스모그센서는 담배를 1~2개비 피운 정도의 연기도 감지하여 자동적으로 에어퓨리화이어를 작동시킨다. 감지의 원리는 발광소자가 눈에 보이지 않는 적외광을 간헐적으로 펄스발광하고 있어 연기가 없는 상태에서는 이 빛이 수광소자(受光素子)에 들어가지 않고 연기가 있으면 간헐펄스가 연기의 입자로 난반사(乱反射)하여 수광소자에 입사(入射)한다. 이때 센서가 연기가 있다고 판단하고 모터를 회전시켜 연기를 빨아내 버리는 구조다. (사진 오른쪽아래)
 

실내에 배기가스가 들어오는 것을 차단시켜 버리는 차도 등장했다. 메르세데스 벤츠의 튠업 메이커인 로린저사가 개발한 것이다. 보디 앞부분의 공기흡입구에 센서를 붙여 인간에 해로운 공기가 침입하는 것을 감지하여 공기유입구를 막고 동시에 후부 트렁크 안에 설치되어 있는 공기청정장치(사진왼쪽)가 작동하여 신선도 100%의 공기를 실내에 보내는 시스템이다.