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자동차의 눈과 귀가 되는 센서시스템

글. 이승용 편집장(월간 모터매거진)
안전 철학을 차 곳곳에, 능동 안전시스템
메르세데스-벤츠 S 클래스에 적용된 능동적 안전장비는 위험 요소를 미리 인식해 사고에 한발 앞서 운전자와 탑승자를 보호하는 놀라운 기술의 혁신을 보여줬다.
세상을 놀라게 한 능동 안전시스템은 카메라 혹은 레이더같이 자동차의 눈과 귀가 되는 자동차 센서 시스템과 자동차의 두뇌인 자동차용 컴퓨터 기술의 발전을 토대로 진화되었고, 자연스레 자율주행자동차의 핵심 기술로 이어졌다. 미래 자동차의 기술적 혁신은 결국 운전자의 부주의로 발생하는 교통사고로 인한 사망자가 더는 발생하지 않는 세상을 만들겠다는 안전 철학에서 시작된 셈이다. 엔진과 변속기, 제동장치 등 자동차 곳곳에 수많은 센서가 장착된다. 그중에서 능동적 안전기술 관련 자동차 센서시스템은 스테레오 카메라와 다단계 레이더 센서의 결합으로 사고 없는 미래에 한발 다가서고 있다.
자동차의 눈, 카메라
주변을 탐색하는 센서 기반의 카메라는 사람의 눈과 같은 역할을 한다. 두 개의 스테레오 다기능 카메라는 가능한 넓은 시야로 전방을 감시하기 위해 대부분 전면 유리의 룸미러 앞쪽에 장착된다. 전방 스테레오 카메라의 각도는 45도로, 교차로에서 움직이는 자동차와 사람의 위치 및 물체의 진행 방향까지 감지할 수 있다. 최대 500m 앞까지 감지가 가능하며, 전방 50m까지 사물과 사람을 3차원 영상으로 인식할 수 있다. 야간 주행 시 안전을 위해 룸미러 쪽 두 개의 카메라 중 하나를 단거리 적외선 감지 기능이 추가된 카메라로 대체하고, 라디에이터 그릴 뒤쪽에 장거리 적외선 카메라를 장착해 야간 주행 시 발생할 수 있는 돌발 사고를 대비할 수 있다. 실내의 모니터나 디지털 계기반을 통해 적외선 나이트 뷰 영상을 볼 수도 있다. 전방 카메라 외에도 수평 촬영 각도 130도, 수직 촬영 각도 180도의 카메라가 양쪽 사이드미러 아래에 장착된다. 후방 카메라까지 차체에 붙어있는 총 6대의 카메라는 사방을 감시하며 차체의 위치와 사물의 움직임을 정확히 인식해낸다.
자동차의 귀, 레이더센서
카메라만으로 확인할 수 없는 다양한 주변 정보는 레이더로 감지한다. 앞 범퍼에 장착된 2개의 단거리 레이더는 80도 각도로 30m의 사물을 인지하고, 라디에이터 그릴 뒤에 장착된 1개의 장거리 레이더는 18도, 200m 범위의 물체를 파악할 수 있다. 뒤쪽에도 30m 거리를 80도의 각도로 감지하는 단거리 레이더가 2개 달려있고 최대 80m를 16도의 폭으로 감시하는 장거리 레이더 1개가 탑재된다. 그밖에도 차체 앞뒤와 범퍼에 총 12개의 초음파 센서가 장착된다. 레이더 센서를 통해 후방 추돌 가능성이 감지되면 충격으로 차체가 앞으로 밀리지 않게 브레이크의 제동력을 높이고 비상등을 빠르게 점등시켜 뒤차에 위험상황을 전달한다. 뿐만 아니라 충돌 직전 안전띠를 강하게 조여 탑승자의 부상을 줄이기 위한 예방 조치를 한다.
끊임없는 예방 안전 기술의 발전
센서가 위험을 감지하면 안전벨트를 당겨주고 최적의 위치로 운전자의 시트를 조정하며, 모든 창문을 닫아주는 ‘예방 안전 기술’은 이미 2002년부터 양산차에 적용되어왔다. 교차로를 가로지르며 움직이는 물체가 사람인지 자동차나 다른 사물인지 인식하고 판단하는 카메라 인지 기술은 2005년에 프로토타입을 선보였다. 정교한 카메라와 사물 식별 장치 등 자동차 센서시스템 덕분에 운전자가 미처 보지 못한 위험상황을 자동차가 먼저 감지하고 충돌 위치와 충격을 최소화하는 능동적인 대응을 자동차 스스로 해낼 수 있게 됐다.
안전을 위한 자동차 업체의 연구는 여전히 계속되고 있다. 다양한 센서시스템의 발전은 브레이크 어시스트, 차선이탈방지, 사각지대 어시스트, 교통표지 인식장치와 같은 다양한 안전 시스템을 개발하는데 밑거름이 됐다. 자동차 센서시스템은 자동차의 안전을 지켜주는 든든한 동아줄이다.
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