최근 자동차에서 안전을 위해 의무적으로 장착되어야 할 여러 장치 중의 하나로서 상시로 자동차 타이어의 공기압을 모니터링하고 문제 발생 시 경고해 주는 '타이어 공기압 모니터링 시스템(TPMS)'이 있습니다. 적정한 타이어 공기압은 안전뿐만 아니라 주행 연비 그리고 타이어의 수명까지도 영향이 있을 수 있습니다. 이번 시간에는 타이어 공기압 모니터링 시스템(TPMS)에 대한 간단한 역사, 기능, 작동원리, 발전 과정, 또한 중요한 부품 중에 하나인 TPMS 센서의 수명 등등에 대해서 알아보는 시간을 갖도록 하겠습니다.
목차
- TPMS의 간단한 역사
- TPMS 구성 요소
- TPMS의 분류 및 작동 원리
- TPMS 기능
- TPMS 발전 과정
- 마치며
TPMS의 간단한 역사
1986년 프랑스 르노가 자동차의 안전을 위해 TPMS를 양산차에 최초로 도입하면서 2000년대 초반 미국에서 타이어 관련 사고가 빈번히 발생하자 이를 해결하기 위해 2007년 미국 교통안전국 (NHTSA)은 모든 신차에 TPMS를 의무 장착하는 법안을 마련하였습니다. 유럽 또한 2000년대 중반 유럽 연합 (EU)도 TPMS의 장착을 의무화했으며, 우리나라도 타이어 관련 사고와 연료 절감을 위한 목적으로 2013년 이후부터 제작된 승용차에 대하여 TPMS 장착을 의무화하고 있습니다.
TPMS 구성 요소
타이어 교체시기, 마모 확인 방법 및 위치 교환, 공기압 확인 바로가기
타이어 내부 TPMS 센서
휠과 타이어 내부에 보통 공기 주입 밸브와 어셈블리로 조립되며, 타이어 공기압과 온도를 측정하고 무선 신호로 자동차 ECU에 테이터 전송
TPMS 센서 전원 공급
일반적으로 타이어 내부 센서에 내장된 배터리를 통해 전원 공급
TPMS 센서 수명 및 교환 주기
타이어 교체시기, 마모 확인 방법 및 위치 교환, 공기압 확인 바로가기
일반적으로 약 5년에서 10년으로 수명이 다하면 센서 전체를 교체해야 하는 경우가 대부분입니다.
일부 센서 모델에서 배터리 교체가 가능한 경우도 있지만 이런 방식은 매우 드물며 교체 작업이 복잡해질 수 있습니다.
수신 장치
차량 내 ECU와 연결되어 센서로부터 받은 데이터를 수신하고 처리하는 기능을 합니다.
경고 시스템
타이어 공기압 이상 발생 시 차량 ECU에서 계기판에 경고등을 점등시키는 기능을 합니다.
TPMS의 분류 및 작동 원리
직접식 TPMS
타이어 교체시기, 마모 확인 방법 및 위치 교환, 공기압 확인 바로가기
휠과 타이어 내부의 센서를 통해 타이어의 공기압과 온도를 측정하고 무선 신호로 보내진 데이터는 자동차 내 수신 장치를 통하여 ECU에 전달되고 처리됩니다. 이때 타이어 공기압에 이상이 감지되었을 때 운전자에게 맬펑크션(Malfunction) 신호로 경고하게 됩니다.
직접식 TPMS는 매우 정확한 공기압과 온도를 측정할 수 있으며, 빠른 반응 시간의 장점이 있으나, 배터리의 수명이 5년에서 10년으로 제한적이고 초기 설치 비용이 상대적으로 높다는 단점이 있습니다.
간접식 TPMS
간접식 TPMS는 타이어의 공기압을 직접 측정하지 않고, 자동차의 ABS 시스템 또는 ESC 시스템의 휠 스피드 센서를 활용하여 각각의 타이어의 회전 속도에 대한 데이터를 비교 분석하여 타이어의 공기압의 이상 여부를 판단하고 이상 발생 시 운전자에게 경고해 주는 시스템입니다.
TPMS의 기능
타이어 교체시기, 마모 확인 방법 및 위치 교환, 공기압 확인 바로가기
- 타이어 공기압 및 온도를 실시간으로 모니터링
- 타이어 공기압 이상 시 대시 보드의 경고등을 통하여 운전자에게 알림
- 적정 공기압 유지로 연비 향상
- 적정 공기압으로 인한 타이어 수명 연장
TPMS 발전 과정
타이어 교체시기, 마모 확인 방법 및 위치 교환, 공기압 확인 바로가기
초기 시스템
초기 TPMS는 기술적인 한계로 고가 차량에만 적용되었으며, 데이터 전송 및 경고 시스템이 단순해 기능이 극히 제한적이었습니다
무선 기술 도입
무선 기술의 발전으로 TPMS 센서로부터 ECU로 데이터를 전송하는 방식이 단순화되어, TPMS 적용이 쉬워졌으며 내구성이 크게 향상되었습니다.
스마트 TPMS
기존의 TPMS에 사물인터넷(IoT) 기술이 결합하여 아래 설명하는 내용과 같이 기존 대비 더 많은 기능과 편의성을 제공할 수 있습니다.
- 블루투스나 와이파이를 통해 스마트폰과 연동하여 타이어 공기압, 온도, 이상 경고등을 실시간으로 확인
- 클라우드 기반 데이터 분석 기술을 활용하여 타이어의 마모 상태, 수명, 교체 시기까지 예측하고 진단하고 서비스 센터와의 연계를 용이하게 함
- 특정 지역의 기온 변화나 도로 상태에 따라 타이어 공기압 조정을 추천하는 기능
통합 시스템
타이어 교체시기, 마모 확인 방법 및 위치 교환, 공기압 확인 바로가기
TPMS를 다른 안전 관리 시스템과 결합하여 다양한 데이터를 통합적으로 활용할 수 있습니다.
- ADAS와 연동하여 타이어 상태와 주행 조건을 실시간으로 분석
- 차량 간 통신(V2V) 또는 차량 대 인프라 통신(V2I)을 통해 TPMS 데이터가 다른 차량 또는 도로 인프라와 공유가 가능
- 차량 전체의 상태를 종합적으로 분석하여 타이어뿐 아니라 다른 부품의 유지 보수 시기를 자동으로 알려줍니다.
- TPMS 데이터를 통해 자율 주행 알고리즘이 주행 조건을 수정할 수 있습니다.
마치며
지금까지 자동차 타이어 공기압 모니터링 시스템인 TPMS에 대한 구성 요소 및 작동 원리 등등에 대하여 알아보았습니다. 타이어의 상태는 자동차 주행 안전에 큰 역할을 담당하고 있으며, 평소 타이어 공기압 관리는 매우 중요합니다. 타이어의 상태를 상시 모니터링하고 운전자에게 알리는 TPMS는 1986년 최초 양산차에 적용을 시작으로 이후 지금까지 많은 발전을 해왔으며 앞으로도 자율 주행과 연계되어 보다 큰 역할을 할 것으로 기대합니다.
타이어 교체 시기, 마모 확인방법 및 위치교환, 공기압 확인 방법
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