자동차의 스티어링 시스템은 일명 핸들 시스템은 자동차가 처음 등장한 이후로 많은 발전을 거쳤다. 우리나라나 일본 쪽에선 핸들이라 부르지만 정확히는 조향장치라 불리는 스티어링 휠은 steering은 조종장치, 조향 장치 wheel은 바퀴를 합쳐 조향 바퀴정도의 이름이라는 의미를 가지고있다.
스티어링 휠에서 시작해, 오늘날의 첨단 전자식 파워스티어링(EPS)과 자율주행 시스템까지, 자동차의 스티어링 기술은 큰 변화를 겪어왔으며 점점 발전하고 있다.
스티어링 휠이란?
스티어링 휠은 운전자가 차량의 방향을 제어하는 장치다. 가장 기본적인 역할은 앞바퀴의 각도를 조절해 차량이 원하는 방향으로 움직이게 하는 것이다. 초기의 스티어링 시스템은 단순한 기계식 구조로 선박의 키형태로 좌우를 조작했지만 1984년 프랑스의 파나르 르바소가 동그란 형태의 조향자치를 개발했다. 초기의 스티어링 휠은 운전자가 직접 힘을 가해 바퀴를 돌려야 했으며 파워핸들이라는 보조장치를 사용해야 할 만큼 큰 힘이 요구되었고, 특히 저속에서나 주차 시에는 더욱 어려운 일이었다. 타이어의 마찰저항을 오직 팔힘으로 견디는 무식한 구조였기에 기술이 들어간 파워 스티어링이 등장했다 정도로 이해하자
파워스티어링의 등장
파워스티어링은 이러한 문제를 해결하기 위해 등장했다. 파워스티어링 시스템은 운전자가 스티어링 휠을 돌리는 데 필요한 힘을 줄여주는 역할을 하며, 초기 파워스티어링 시스템은 유압식이 주를 이루었다. 유압식 파워스티어링은 엔진의 동력을 이용해 유압 펌프를 구동시키고, 이를 통해 생성된 유압이 스티어링 기어에 전달되어 운전자가 스티어링 휠을 돌리는 데 필요한 힘을 보조하여 훨씬 편해졌지만 이제는 전자식 까지 합친 ESP가 대세화 되었다.
전자식 파워스티어링(EPS)의 개념과 장점
전자식 파워스티어링(EPS)은 기존의 유압식 파워스티어링을 대체하며 등장한 기술이다. EPS는 전기 모터를 사용하여 스티어링을 보조하는 시스템으로, 유압 시스템이 필요 없어져 더 가볍고 효율적이다. 또한, 전자제어가 가능해 다양한 주행 조건에 맞춰 스티어링 보조를 최적화할 수 있으며 이는 자율주행과 직접 연결된다.
- 연비 향상: 유압 펌프가 필요 없어 엔진 부하가 줄어들어 연비가 개선
- 정밀 제어: 전자제어를 통해 더 정밀한 스티어링 보조가 가능
- 경량화: 유압 시스템이 없어 차량의 무게가 줄어듬
자율주행과 EPS
자율주행 기술이 대중화되며 EPS와의 상호 발전은 필수적이었다. 자율주행 시스템은 차량이 스스로 주행할 수 있도록 다양한 센서와 제어 시스템을 사용하는데, EPS는 이러한 자율주행 시스템의 중요한 구성 요소로, 전자제어를 통해 차량의 방향을 정밀하게 제어할 수 있게 한다. 이것이 순수 물리적일 경우 조향자체에 들어가는 제어가 불가능에 가까울 정도고 결국 자율주행을 활용하기 위해서는, 차량은 주행 상황에 따라 스티어링을 자동으로 조작해야 하므로, 전자식 스티어링 시스템인 EPS가 필수적이다.