자동차의 전장품 분류

전장장치의 분류
자동차의 구성요소로서 전장품을 구분하여 보면 크게 나누어 엔진(Engine) 전장, 섀시(Chassis) 전장, 보디(Body) 전장으로 나누어 볼 수 있다.



엔진 전장에는 사용 연료에 따라 엔진 전장은 다소 차이는 있지만 기능상으로 분류하면 엔진을 시동하기 위한 시동장치(Starting System)와 전력을 공급하기 위한 충전장치(Charging System), 가솔린 엔진의 경우에는 혼합 가스를 착화하기 위한 점화장치(Ignition System), 엔진을 냉각하기 위한 냉각장치(Cooling System) 및 연료를 공급하기 위한 연료공급장치(Fuel Feed System)로 분류할 수 있다. 또한 엔진의 동력 성능, 배출가스 성능, 연비 성능을 향상시키기 위한 EMS(Engine Management System), 디젤 엔진(Diesel Engine)의 경우에는 연료의 특성 상 시동성과 점화효율을 향상하기 위해 흡입 공기를 데워 주는 예열장치(Heating System) 등을 설치하고 있다.
또한 섀시 전장에는 기능상 분류하면 엔진으로부터의 동력을 구동륜에 자동으로 전달하는 전자제어 변속장치의 ECT(Electronic Control Transmission) 시스템, 변속기와 구동축을 자동으로 제어하는 TACS(Trans-axle Control System) 시스템, 노면의 슬립(slip)에 의한 운전자의 조향 안전성을 확보하기 위한 ABS 시스템, 전방 차량의 차간 거리를 검출하여 자동으로 속도를 제어하는 ACS(Adaptive Cruise Control System), 노면과 차량의 주행상태에 따라 차체의 자세 및 감쇄력을 제어하기 위한 전자제어 현가장치(ECS 시스템), 운전자의 주행 안전성을 향상시키기 위한 전자제어 조향장치(EPS 시스템) 등으로 구분해 볼 수 있다. 
 
보디 전장은 차량의 성능과 신체의 안전을 보호하기 위한 엔진 전장이나 섀시 전장과 달리 주로 편의성과 쾌적성을 목적으로 추구하는 장치들이 많아 다양한 제품들이 발매되고 있다. 보디 전장을 기능상으로 분류하면 주행에 필요한 등화, 조명장치(Lighting System), 주행 및 운행에 필요한 정보를 종합 제공하는 계기장치(Cluster), 충돌 시 탑승자의 신체를 보호하는 에어백 시스템, 운전자에게 각종 운행 편의성과 정보를 제공하는 BCS(Body Control System), 차량의 실내 공기를 자동으로 정화하는 AQS 시스템, 차량 실내의 온습도 조절을 자동으로 제어하는 자동 공조제어 시스템, 후진 시 후방 물체를 식별하여 경보하는 BWS(Back Warning System) 등을 들 수 있다. 이밖에도 차량 도난을 방지하기 위한 보안 시스템이나 차량의 상태를 검출하여 운전자에게 예방 정비 정보를 제공하는 BSWS(Before Service Warning System) 등 다양한 전장품을 예로 들 수 있다.
 

전장장치의 기능과 발전방향
자동차 전장장치를 기능상 동일 계열로 분류해 보면 다음과 같이 분류해 볼 수 있다.

▶ 기능상 동일 계열로 분류한 전장 시스템
① 전력공급 시스템
② 주행제어 시스템
③ 운행제어 시스템
④ 보안제어 시스템
⑤ 통신 라인 제어 시스템
⑥ 편의장치 제어 시스템
⑦ 공조 시스템
⑧ IT & GPS 시스템
⑨ AV 시스템

자동차의 전력 공급 시스템의 경우는 배터리와 발전기(Generator)로부터 차량의 주행상태에 따라 충방전하는 기본 구조를 가지고 있다. 그러나 자동차의 발전기는 엔진의 동력으로 발전하고 있어 주행상태에 따라 발전기의 출력 전류는 3배 이상 차이가 발생하게 돼 차량의 고부하 시 아이들(idle) 상태나 저속 상태에서는 출력 저하 및 배출 가스가 증가하게 된다. 고부하 가속 시에도 배출가스가 증가하게 돼, 이에 대한 전력 공급 제어 필요성이 대두 된다. 또한 자동차의 전력을 공급하는 와이어 하네스(Wire Harness)에는 병렬로 각종 코일류(Inductor)가 작동하고 내외부적인 환경이 최악의 조건에 있어, 이에 대한 노이즈 대책이 요구되고 있다. 자동차의 주행, 운행, 보안제어 시스템의 기본 구성은 동작조건을 검출하기 위한 센서류와 같은 입력 요소와 센서로부터 검출된 정보를 처리하기 위한 ECU(Electronic Control Unit), 그리고 ECU로부터 동작조건을 제어하기 위해 명령을 수행하기 위한 액추에이터(Actuator)로 구성되어 있다. 여기에 적용하는 센서 및 액추에이터는 주로 차량의 주행이나 보안(保安) 부품으로 차량의 주행성능이나 주행 안전성을 확보하기 위한 전장 부품으로 충분한 신뢰성이 확보되어야 한다. 자동차의 통신 라인 제어 시스템은 크게 나누어 보면 모듈과 모듈 간 정보를 처리하기 위한 정보 처리 능력과 차량 와이어 하네스를 감소시키기 위한 목적으로 이용되고 있다.

특히, 통신 라인 제어 시스템은 모듈과 모듈 간 정보처리 접속 능력은 물론 와이어 하네스를 대폭 감속할 수 있는 유일한 방안이기도 하여 신속한 적용이 요구되고 있다. 한편 와이어 하네스의 기존 장치별 색상 분류도 현재에는 실용성이 다소 떨어져 앞으로 새로운 기술을 감안하여 생산성과 정비성을 고려한 연구가 요구되고 있다. 또한 운행 제어 시스템과 편의장치 시스템 등이 제조생산성을 향상하기 위한 모듈화가 급격히 진행되고 있어 정비성을 고려한 요구도 한층 증가하고 있다.

공조 시스템의 경우에는 기존의 자동 냉난방 장치는 물론, 차량의 실내 공기를 자동으로 정화하는 AQS(Air Quality Control System)이 적용되고 있다. 차량 실내 공간은 작고 밀폐되어 있어 흡연 시 발생되는 스모그나 이산화탄소가 보통 실내 공간보다 쉽게 허용치를 넘어 장거리 운전자의 졸음운전에 직접적인 영향을 주기도 하고, 전방 차량으로부터 배출되는 배출가스가 차량의 공기 토출구를 통해 흡입되어 실내 공기는 쉽게 오염에 노출되어 차량 실내 공기정화 시스템은 보급이 증가하고 있다. 

      
                                       [사진 5] 도어 스위치 모듈


                               [사진 6] 시트 조절 스위치 모듈

IT & GPS(Global Positioning System) 시스템의 경우에는 차량용 OA(Office Automation) 시스템 및 보안 시스템의 접목으로 한층 더 다양한 기능을 제공할 수 있게 되었다. 특히, 자동차라는 특수한 공간은 다른 생활공간과 달리 자동화의 원천으로 발전해 갈 수 있는 메카트로닉스의 다양한 조건을 갖추고 있어 한층 더 진화된 기능을 제공하리라 판단된다. 따라서 이제 자동차의 공간은 안전하게 이동하는 교통수단뿐만 아니라 또 하나의 생활과 문화공간으로 자리매김하며 인간의 이상을 추구하는 공간으로 진화해 가고 있어, 이에 따른 자동차 전장품은 한층 더 발전해 갈 것으로 쉽게 예상할 수 있다.

금회에는 자동차 전장품의 분류와 기능상 향후 발전방향에 대해 살펴보았다. 다음 호에는 엔진 전장에 기본이 되는 시동장치에 대해 구조와 원리에 대해 하나씩 알아보는 시간을 갖도록 하겠다.

한편, 이들 전장품을 사용 목적상으로 분류하면 크게 나누어 표 2와 같이 주행장치 전장, 안전장치 전장, 편의장치 전장 및 IT(Information Technology) 제품 등으로 나누어 볼 수 있다. 이 중 편의장치 전장의 경우에는 차량 내의 시스템 통신(In Vehicle Network)의 접목에 따라 현재 보다 훨씬 다양하고 무한한 잠제 개발 능력을 가지고 있어 각 전장 메이커들이 개발을 가속화하고 있는 부분이기도 하다. 이와 같이 자동차 전장품은 구조상, 적용 목적상 다양한 기능과 특성을 가지고 있어 다양한 기술을 집약할 수 있는 실험 모델이라 할 수 있다.


                              [사진 4] 바디 제어 모듈(BCM)



자동차를 움직이기 위한 기본 구성요소는 기계적인 메커니즘(mechanism)에 의해 이루어지지만, 이 기계적인 구성요소를 효율적으로 움직이기 위해서는 전기적인 구성요소 없이는 불가능하다. 실제 자동차를 만들기 위해서는 기계적인 구성요소뿐만 아니라 전기적인 구성장치도 그 중요성이 날로 높아지고 있는 게 현실이다. 예컨대 자동차 기관에 해당하는 엔진의 경우에도 동력성능, 연비성능, 배출가스, 소음 및 진동 성능 등을 향상하기 위해 이제는 전기적인 구성장치 없이는 생각할 수 없게 되었다. 특히, 자동차라는 특수 공간은 일반적인 생활공간과 달리 이동하기 위해 필요한 기계적인 요소들을 가지고 있어서 여러 가지 다양한 자동화를 고려해야 하는 요소들을 가지고 있다. 또한 인간이 추구하는 무한한 욕구에 따라 자동차는 이제 이동하는 공간뿐만 아니라 안전하고 쾌적한 하나의 생활공간으로 급속히 진화해가고 있다.

이와 같은 자동차의 급격한 진화의 원인에는 자동차가 갖고 있는 특수한 환경뿐만 아니라 차량의 양산에 따른 대량생산이 가능하다는 것에 기인한 것으로 자동차 부품 메이커들과 완성차 업체들은 개발을 게을리 하지 않고 있다. 최근에는 이에 대응하여 정보통신업체들이 자동차의 생활공간을 하나의 사무자동화(OA) 공간으로 다양한 인간의 욕구를 충족시키기 위해 노력을 경주하고 있다.
이와 같이 자동차라는 공간은 움직이는 기계적인 메커니즘 요소와 쾌적한 생활공간으로서 자동차 전장품의 아이디어를 상품화 할 수 있는 보고(普庫)라 할 수 있다. 이러한 전장품을 자동차 구성요소와 기능상으로 분류하면 표 1과 같다. <끝>

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