[카&테크]전기 신호로 조향을 '스티어 바이 와이어'

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조향장치는 차량 진로를 변경하는 장치다. 차량이 개발되면서부터 100여년간 함꼐 발전해왔다. 운전자가 힘들이지 않고 원하는대로 방향을 전환하는 데 초점이 맞춰져 기술이 개선돼왔다. 차량 전동화, 자율주행 시대 등을 고려할 때도 자동차 설계를 단순화하기 위해 고려해야 할 부분이다.

초기 조향장치는 순수하게 운전자 힘만으로 조향해야 했다. 논파워 스티어링(NPS) 차량의 방향을 바꾸기 위해선 운전자가 수고로움을 감수해야 했다. 국내에서도 1990년대까지 1종보통 운전면허를 취득할 때 논파워 스티어링 차량이 활용됐다.

운전자 편의를 위해 개발된 건 유압식 파워 스티어링(HPS)이다. 1951년 미국 완성차 크라이슬러가 차량에 최초로 적용했다. 엔진에서 발생한 유압을 활용해 피스톤을 밀어내는 방식이다. 운전자는 차량 조향이 쉬워지지만 엔진 동력 일부가 계속 손실된다는 단점이 있다.

이를 대체해 나온 게 전기 유압식 파워스티어링(E-HPS)이다. 엔진 대신 전기모터를 활용한다. 모터 자체가 조향을 보조하는 방식의 전동식 조향장치(EPS)도 개발됐다.

스티어링과 바퀴가 물리적으로 연결되지 않은 형태의 스티어 바이 와이어(SBW) 기술도 등장했다. 항공기에서 사용하는 플라이 바이 와이어(FBW)의 차량 버전이다.

스티어 바이 와이어는 전기신호를 바퀴에 전달해 조향하는 방식이다. 전자제어장치가 스티어링 휠에서 보낸 전기신호를 입력받아 모터 출력을 결정한다. 기계적 연결이 없어 부품수가 줄어든다. 차량 경량화, 생산 시 조립 간소화, 조향 시 불필요한 에너지 소모 축소에 따른 연비 향상 등을 기대할 수 있다.

다만 기계적 연결이 없기에 노면에서 바퀴의 마찰, 걸림 등의 무게감이 운전자에 전달되지 않는다. 운전자의 조향감이 저하되는 문제점이 있다는 설명이다. 또 바퀴 최대 회전각 이상으로 스티어링 회전이 가능한 점도 문제다. 바퀴 회전이 최대점에 이른 경우 더 이상 스티어링 회전이 되지 않도록 제한하는 장치가 필요하다.

미국 전기차 스타트업 카누 차량의 인테리어

국내에선 만도 등이 스티어 바이 와이어 기술을 보유하고 있다. 만도는 지난해 미국 전기차 스타트업 '카누'에 50만대 분량에 이르는 스티어 바이 와이어 부품 공급 계약을 체결했다.

완성차는 스티어 바이 와이어 기술을 활용하면 차량 내 공간을 효율적으로 구성이 가능하다. 자율주행 시대에는 차량 내 공간을 탑승자에 맞게 커스터마이징할 수 있다. 단순한 이동수단을 넘어 휴식공간, 사무공간 등으로 꾸밀 수 있다는 설명이다. 스티어 바이 와이어 기술이 접목되면 완성차가 차량 레이아웃을 짜는 데 효율적이다. 이 기술에 업체들이 관심을 갖는 이유다.

기계적 부품 연결이 없기에 스티어링을 숨겨둘 수도 있다. 자율주행은 총 6단계(0~5단계) 중 5단계를 제외하면 운전자 개입이 필요하다. 4단계에서도 위험상황에는 탑승자가 운전을 맡아야 한다. 다만 평상 시에는 필요가 없다. 디자인 측면에선 스티어링을 숨겨 공간 활용도를 높이는 데 스티어 바이 와이어 기술이 유용하다는 설명이다.

박진형기자 jin@etnews.com