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미래차 지배하는 핵심 기술, '차량용 센서' 기능 어디까지?

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헬로티 서재창 기자 |

 

 

운전자의 편의를 개선하기 위한 차량용 센서 개발이 활발하다. 

 

크레딧 스위스 조사에 따르면, 차량용 반도체 시장은 2020년 기준 약 380억 달러(약 42조3500억 원)에 달한다. 전기차를 포함한 친환경차 수요가 지속해서 증가할 것이라는 전망에 힘이 실리는 가운데, 차량용 반도체 수요 역시 높아질 것으로 보인다. 

 

차량 내 삽입되는 센서는 차량 내·외부 환경 특성을 감지하고 디지털화해 마이크로컨트롤러유닛(MCU)이 디지털화된 데이터를 토대로 상황을 계산하고 판단하도록 정보를 제공한다. 

 

한 예로, 최근 현대모비스는 운전자의 뇌파를 측정해 건강 및 심리, 졸음 여부 등을 확인하는 기술 개발에 성공한 바 있다. 여기서 센서는 뇌파를 감지해내는 주된 역할을 해낸다. 

 

이처럼 센서가 차량 내에서 감지하는 정보량은 실로 방대하다. 특히 차량용 반도체를 생산하는 기업들은 운전자에게 편의를 제공하기 위해 전기차, 자율주행 등 미래차에 탑재될 센서를 지속해서 연구 중이다. 

 

인피니언, 탑승객 안전 위한 모니터링 시스템

 

인피니언 테크놀로지스(이하 인피니언)는 인캐빈(In-cabin) 센서 시장을 주목했다. 특히 인피니언은 차량용 인캐빈 모니터링 시스템(ICMS)을 구축해 탑승자의 안전을 향상하겠다고 밝혔다. 

 

차량 내부 공간을 의미하는 인캐빈은 운전자를 포함한 탑승자의 움직임 등을 감지해 편의 기능을 제공하는 시스템으로 구성되고 있다. 이에 운전자 및 탑승자 감지 등의 여러 애플리케이션이 도입되며, 움직임과 생체 반응을 감지하는 레이더가 핵심 기술로 사용되고 있다. 

 

인피니언은 XENSIV BGT60ATR24C AEC-Q100 레이더 센서, AURIX MCU, OPTIREG PMIC의 제품 구성으로, 안정성과 효율을 높인 ICMS 서브 시스템 아키텍처를 제공하고 있다. 

 

구성품목 중 하나인 XENSIV BGT60ATR24C 레이더 센서는 가상 어레이 구성을 위한 다중 송·수신, 민첩한 변조 생성 메커니즘, 자동 전력 모드 구성, RF와 프로세싱 간의 단순화된 인터페이스가 특징이다. 

 

AURIX TC3xx MCU 제품군은 높은 성능과 안전 아키텍처가 결합됐으며, 처리 속도가 빠른 레이더 신호 프로세싱 유닛을 포함하고 2세대 하드웨어 보안 모듈을 채택해 보안을 향상시킨다. 또한, 비대칭 암호화 가속화기와 Full EVITA 지원을 포함한다. 

 

인피니언 관계자는 “이 두 가지 조합으로, 인피니언 60GHz 차량용 제품 포트폴리오는 ICMS 애플리케이션에 적합하다”고 평가했다. 

 

맥심·ST, 음성 및 행동 감지로 안전 운행 완성하다

 

맥심 인터그레이티드 코리아(이하 맥심)이 발표한 ‘MAX25405’는 적외선 기반 광학 동작 센서다. MAX25405는 차내 음성 인식을 정교하게 해 운전자가 도로주행에 집중하도록 돕는다. 통합형 광학소자와 6x10인치 적외선 센서 어레이가 탑재됐으며, 글래스 렌즈를 채용해 감도를 높이고 신호 대 잡음비도 낮췄다. 

 

MAX25405의 장점 중 하나는 높은 수준의 통합성이다. 소형 20핀, 4mm x 4mm x 1.35mm QFN 패키지는 스와이프, 회전을 포함한 중요한 동작을 ToF 카메라보다 낮은 비용으로 감지하며, 4개의 LED를 포함해도 ToF 카메라 기반 솔루션보다 크기가 최대 75%까지 작다. 

 

또한, 이전 세대 제품에 비해 근접 영역이 넓어졌고 애플리케이션 감지 거리도 40cm로 두 배 증가해 운전자는 물론 탑승자 좌석에서도 동작 감지로 엔터테인먼트 디스플레이를 조작하도록 한다. 

 

ST마이크로일렉트로닉스(이하 ST)도 맥심과 마찬가지로 카메라 센서를 활용해 운전자를 비롯한 탑승자의 편의를 높이기 위한 개발에 매진하고 있다. 

 

ST는 차량 센서 융합 기술을 갖춘 아이리스와 협력해 글로벌-셔터 센서 솔루션을 차량 내 센싱 애플리케이션으로 확장하기로 했다. 

 

양사가 협력하는 첨단 인식 기능은 운전자 모니터링 시스템(DMS), 탑승자 모니터링 시스템(OMS), 아동 감지, 물체 인식, 제스처 제어, 활동 예측 등 안전 및 편의 기능을 지원한다. 

 

ST의 2.3Mp VG5761 글로벌-셔터 센서는 선명한 이미지를 위해 최대 98dB의 높은 선형 동적 범위를 제공한다. 모든 조명과 환경 조건에서 차량 내부 이미지를 캡처한다. 

 

아이리스의 차량 내 센싱 기술과 결합된 이 센서는 특히 백미러, 오버헤드 콘솔, 센터 스택 영역과 같은 비전방 카메라 위치에서 정확한 시선 추적 기능을 제공하는 아이리스 DMS에 사용한다. 

 

신체 주요 부위와 높이, 너비, 크기, 자세, 움직임, 방향을 정확하게 추적하는 아이리스 OMS도 지원한다. 또한, 광범위한 조명 조건에서 어린이를 정확하게 감지하고, 일반 차량 내부의 물체를 인식한다. 

 

TI, 차량 성능 좌우하는 ‘습도’ 제어 나서다

 

텍사스 인스트루먼트(이하 TI)는 자동차 시스템 성능 및 수명에 영향을 주는 습도를 주목해 관련 센서 제품군의 디바이스를 발표했다. 

 

TI가 개발한 HDC3020과 HDC3020-Q1은 엔지니어에게 습기나 수증기로 인한 잠재적인 손상에 견디거나 시간이 지나면서 변화하는 조건에서 제대로 작동하는 차량용 시스템을 개발하도록 지원하는 센서다. 

 

기존 상대습도(RH) 센서와 비교했을 때 HDC3020 및 HDC3020-Q1은 장기적인 오류 감소와 RH 측정의 정확도를 제공하며, 열악한 조건에서 데이터 무결성을 보존한다. 

 

또한, 업계 최초로 자연적 노후, 환경적 요건 또는 오염물질 등으로 인해 발생되는 드리프트에 최적화된 통합 보정 기능을 제공한다. 이에 연간 0.21% 미만의 RH 정확도 드리프트와 온도 및 습도 스트레스로부터 5% 미만의 RH 드리프트를 달성한다. 

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