자동차 시스템의 발전방향
시스템의 정의와 자동차 시스템의 발전방향 및 엔지니어의 자세
1.시스템의 정의
시스템이란 체계, 조직, 제도 등 요소의 집합이나 요소와 요소 간의 집합을 의미하며 제가 처음에 생각했던 시스템의 정의는 정보를 처리하는데 이용되는 프로그램들, 절차들, 데이터 및 기기들의 집합이었습니다. 시스템의 포괄적 의미는 필요한 기능을 실현하기 위하여 관련 요소를 어떤 법칙에 따라 조합한 집합체를 지칭합니다.
2.자동차의 구조
① 프레임(Frame):자동차의 뼈대
② 동력발생장치 · 엔진(Engine):동력발생
③ 동력전달장치(Power Train):전달장치
④ 조향장치(Steering):앞바퀴의 회전축 방향조절
⑤ 제동장치 · 브레이크(Brake):속도를 조절 및 제어
⑥ 현가장치 · 서스펜션(Suspension)
프레임에 바퀴를 고정해 노면의 충격이 차체나 탑승자에게 직접적으로 전해지지 않도록 하는 완충장치. 승차감에 중요한 역할
⓵배터리:시동 및 기타 전기장치에 전력을 공급
⓶냉각팬:라디에이터와 엔진주변에 공기를 넣어 냉각
⓷라디에이터(냉각기):수냉식의 경우 물이 가득 찬 라디에이터가 연소과정에서 발생된 열을 발산
⓸브레이크디스크:주행시 바퀴와 함께 회전하며, 유압으로 바퀴에 압착하여 제동력을 발휘
⓹에어백:운전자와 탑승자 앞에 장착된 보호용 백. 충돌 사고 시에 자동으로 팽창
⓺점화플러그:실린더 내부 연료를 점화시키는 불꽃을 발생
⓻기어박스(변속기):엔진의 고속 회전운동을 저속이나 강력한 회전력으로 바꿔 바퀴를 움직이게 함
⓼안전벨트:충돌사고 시 자동차 탑승자를 보호
⓽디퍼렌셜(차동기어):코너를 돌 때 안쪽 바퀴 회전수를 줄이고,바깥쪽 바퀴 회전수를 늘려 매끄럽게 돌게 함
⓾머플러 : 배기 장치의 소음을 감소
⑪구동축 : 엔진의 회전운동을 기어박스에서 디퍼렌셜로 이어주는 장치
⑫배기 장치 : 엔진에서 나오는 가스가 촉매 변환 장치를 거쳐 머플러를 통과해 배출
⑬촉매변환장치 : 엔진에서 나오는 가스 중 유해성분을 처리
⑭사이드브레이크(주차용 보조브레이크) : 뒷브레이크를 기계적으로 작동시키는 장치
❶엔진
자동차가 주행하는데 필요한 동력을 발생하는 장치로써 사용연료에 따라 가솔린 엔진. 디젤 엔진. LPG엔진, 천연가스엔진 등이 사용된다. 본체와 부수장치인 연료장치, 냉각장치, 윤활장치, 흡.배기장치 및 시동,점화, 충전 장치 등으로 구성된다.
❷전장 (뜻:전기 및 전자장치를 포괄적으로 일컫는 말)
자동차의 운행에 필요한 전기제어장치인 ECU와 각종제어장치, 각종 전자제어장치에 전기를 공급해주는 배터리 및 모터, 모터와 각종제어장치를 연결해주는 회로장치 등으로 구성된다.
❸샤시
자동차의 차체를 뺀 나머지 부분으로써 주행의 원동력이 되는 엔진을 비롯하여 엔진의 동력을 구동바퀴에 전달하는 동력전달장치,주행방향을 조정하는 조향장치,충격이나 진동을 완화하는 현가장치,정차 및 주차 등을 위한 제동장치와 프레임 등으로 구성으로 된다.
❹안전장치
1.안전띠:동차 운전 중에 생기는 충격과 앞으로 튕겨져 나가는 것을 방지하기 위한 장치이다.
2.TCS(Traction Control System)
길이나 빗길 등 미끄러지기 쉬운 노면에서 차량을 출발하거나 가속 할 때, 과잉의 구동력이 발생하여 타이어가 공회전하지 않도록 자동차의 구동력을 제어하는 시스템이다.
3.긴급제동시스템
자동차에 부착된 센서를 통해 앞 차량의 급제동 또는 보행자가 감지되면 운전자의 반응이 없어도 긴급제동을 하는 장치이다.
4.차선이탈경보시스템
자동차 앞 유리에 설치된 카메라의 정보를 기반으로 주행중인 자동차가 방향 지시등 없이 차선을 넘으면 경고음을 발생하여 운전자에게 상황을 알려주는 시스템이다.
5.지능형순향제어장치
앞차와의 간격을 차 스스로가 인지하고 상황에 맞게 가속과 감속을 하는 지능형 차간거리 제어장치(SCC)시스템의 진보된 안전장치이다.
3.자동차 시스템의 발전방향과 그에 따른 엔지니어의 자세
제가 생각하는 자동차 시스템의 발전방향은 자율 주행 자동차입니다. 그렇게 생각하는 이유는 현재 자동차의 발전흐름이 나날이 사용자의 편의 및 안전을 추구하도록 발전해나가기 떄문입니다. 자율 주행 자동차는 다양한 센서를 통해 주위의 환경을 인식 후 목적지를 지정하여 자율적으로 주행하며 반복정지를 피해 연료효율이 좋다는 것과 운전을 할 수 없는 이들도 이용할 수 있다는 점,조향 알고리즘을 통해 교통 흐름이 빨라지고 교통 혼잡을 줄일 수 있다는 점에서 높은 가치를 가지며 이 자동차의 핵심사항은 다음과 같습니다.
1.장치의 제어
구동장치인 가속기, 감속기 및 조향장치 등을 무인화 운행에 맞도록 구현 및 무인자동차에 장착된 컴퓨터, 소프트웨어 그리고 하드웨어를 이용하여 제어를 할 수 있어야합니다.
2.비전, 센서를 이용하여 시각정보를 입력받고 처리
무인화 운행을 위한 자율 주행의 기본이 되며, 영상정보를 받아들이고 이 영상 중에서 필요한 정보를 추출해내는 기술이 필요하다. 다양한 센서를 사용하여 거리와 주행에 필요한 정보를 융합하여 분석 및 처리를 통해 장애물 회피와 돌발상황에 대처와 밀접합니다.
3.통합관제 시스템과 운행감시 고장진단체계 기술
차량의 운행을 감시하고 수시로 바뀌는 상황에 따라 적절한 명령을 내리는 운행감시체계를 구축하고, 개별적 프로세서 및 센서에서 발생되는 여러 상황을 분석하여 시스템의 고장을 진단하여 조작에 대한 적절한 정보를 제공하거나 경보를 알리는 기능을 수행합니다.
4.지능제어 및 지능운행 장치
이 기술은 무인운행기법으로 실제 차량모델을 이용한 수학적인 해석에 근거하여 제어명령을 생성하는 것이 아닌 신경회로망을 사용하여 숙련된 운전자의 운전방식을 학습함으로써 복잡한 모델링 없이 실시간으로 제어명령을 내릴 수 있는 기술입니다.
5.무인화 운행에 적합한 조향 알고리즘의 개발
차량의 운행경로를 최종적으로 결정하는 요소인 조향은 차량의 동적 거동 및 특성과도 밀접한 연관이 있기 때문에 무인자동차가 주어진 경로를 안정적으로 주행하면서 경로 오차를 최소화 하기 위해 필요하다. 예를 들면 사전에 탑재된 지도와 실제 길이 다를 때 무인자동차는 혼란을 겪을 수 있다. 운전 중 사람이 자의적으로 판단해야 할 경우의 수가 대부분 무인 자동차에 기술적 난제로 꼽힙니다.
이와 같은 핵심사항을 만족하기 위해서 필요로 하는 엔지니어의 자세는 소프트웨어 그리고 하드웨어를 제어할 수 있는 능력과 안전을 위한 다양한 센서 계발,학습형 프로그래밍 및 알고리즘에 대한 깊은 관심이라고 생각합니다.