TPMS (타이어 공기압 센서)에서 나오는 타이어 공기압, 온도 그리고 자동차스캐너 정보!?

몬스터게이지 0 1,227

 

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자동차를 운행하시는 분들에게 타이어의 중요성은 아무리 강조해도 지나치지 않습니다. 타이어의 관리 부실은 제동능력 및 조종능력의 손실로 이어지고, 이는 대형사고로 직결되기 때문입니다. 차량의 무게를 지면에 유일하게 떠받는 매개체 타이어. 이 타이어를 관리하는 것은 여러 면에서 유의미합니다. 

이러한 타이어를 관리하는데 가장 큰 요소로 여겨지는 것이 바로 타이어 공기압입니다. 타이어 공기압을 모니터링하기 위해 전 세계 주요 국가에서는 TPMS (타이어 공기압 센서) 장착을 의무화하고 있습니다. 자동차 스캐너 몬스터게이지 어플리케이션에도 TPMS 정보를 받아 고객들에게 실시간으로 모니터링할 수 있게 해줍니다. 

그런데.. 종종 TPMS 센서 정보를 받지 못하는 차량도 많죠? 왜 그런지 몬스터게이지와 함께 정리해볼까요!? 

타이어 공기압 센서 (TPMS) 장착 의무화
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타이어 공기압 센서의 장착(이하 TPMS)의무화는 미국과 유럽 선진국에서 시작되었습니다. 미국은 타이어 공기압을 안전성 측면으로 접근하였습니다. 2000년대 초반, 포드 익스플로러 차량의 전복사고 유달리 많이 일어났습니다. 이를 조사하다 보니 파이어스톤 타이어를 장착했다는 공통점이 발견되었고 미국 도로교통안전국은 이 원인을 공기압으로 결론 내렸습니다. 그 후 2007년 9월부터 모든 차량에 TPMS 장착을 의무화시켰죠. 

반면 유럽은 환경문제의 일환으로 TPMS 도입을 선언했습니다. 환경문제???? 적정 공기압을 유지하면 타이어 회전효율이 증가하고, 그만큼 연비가 개선됩니다. 연비가 개선되면 연료소모량이 줄어들겠죠? 그만큼 화석연료 사용량이 줄어들 것입니다. 하지만 핵심은 적정 공기압 때문에 연소 이후 배출되는 배출가스 량 자체가 줄어든다는 사실! EU의 경우 이 TPMS 센서 장착 의무화를 2012년부터 의무화였습니다. 

한국의 타이어 공기압 센서(TPMS) 장착의무화는 2013년
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우리나라는 2013년 부분 의무화를 시작하였고 (개발되는 신차에 장착의무화), 2015년에 모든 신차(이전에 개발되었지만 생산 중에 있는 차량을 포함)에 TPMS장착을 의무화하였습니다.  TPMS는 센서와 전자제어장치 등을 활용하여 타이어 공기압을 측정하고, 이상 시 운전자에게 경고하는 장치입니다. 타이어가 미치는 영역이 안전뿐만 아니라, 자동차의 가속, 핸들링, 브레이크, 운전 능력 등에도 미친다는 점을 고려했을 때 당연한 결정입니다. 

통계에 따르면 타이어 파손으로 인한 국내 사건 사고는 연간 140여 건이라고 합니다. 타이어 불량으로 인한 사고는 전체 교통사고보다 사망 확률이 약 4배 높다고 합니다. 

타이어 공기압은 오늘날 (과거가 아닙니다) 승용차를 기준으로 매달 5%가량 감소합니다. 공기압이 부족하면 옆면이 수축과 압축을 반복하여 주행하게 되고, 그만큼 공기압이 낮은 부분이 지면에 닿지 않아 측면이 닮습니다. 이는 타이어 트레드 수명을 최대 25%가량 감소시킬 위험한 상황이죠. 그 이외에도 배출가스량 증가, 연비 악화, 제동능력 악화 등이 있습니다. 

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승용차 기준으로 공기압이 20%가량 부족하면, 연비는 10% 감소하고 타이어 수명은 30%가량 감소한다고 합니다. 2000cc 준형차가 타이어 공기압이 30% 낮은 상태로 운행한다면 연료를 5%가량 더 소모한다는 연구도 있습니다. 2000년대 중반 자료긴 하지만 공기압 부족에 따라 늘어나는 운전자의 연료비 부담이 당시 유가 기준으로 2700억 원이라는 연구결과도 있습니다. 

타이어 공기압 경고 센서(TPMS)의 직접방식과 간접방식?
?src=%22https%3A%2F%2Fblogfiles.pstatic.TPMS 센서 위치

위에서 언급했지만 TPMS 장착의무화는 유럽과 미국에서 시작하였습니다. 시작점이 달랐다보니 두 대륙의 TPMS 정책이 조금 차이를 보입니다. 미국의 경우 타이어 공기압 이상 유무를 운행 30분 이내에 확인할 수 있어야 합니다. 반면 유럽은 1시간 이내에 확인할 수 있어야 합니다. 

여기서 바로 직접방식과 간접방식이 등장합니다. 
직접방식은 각각의 타이어 내부 밸브 부위에 압력센서+온도센서가 합쳐진 센서를 설치합니다. 개별 타이어에서 측정된 데이터는 차량의 전자기 플랫폼(전자제어장치, ECU)에 전달되고, ECU는 센서로부터 신호를 받아 타이어의 공기압이 75% 이상 낮아지거나, 온도가 100도 이상 올라가면 계기판의 경고 표시 등을 키우거나 경고음을 울립니다.  

반면, 간접방식은 브레이크의 차속센서가 각각 바퀴 휠의 회전속도를 측정합니다. 4개의 바퀴 중 한 개의 바퀴 회전속도가 빨라지는 것을 활용하는 방식입니다. 바퀴 1개의 공기압이 낮아진다면, 유효반경이 줄어들게 되고, 이에 따라 회전속도가 빨라지는 원리. 

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직접방식의 TPMS는 장점은 온도와 공기압을 모두 측정할 수 있다는 점입니다. 하지만 그만큼 센서의 내구성이 뛰어나야 합니다. 타이어 내부는 영하 40도~영상 125도에 이르는 가혹조건에 달합니다. 이러한 환경속에서 센서의 교환주기인 7~10년을 견뎌야 할 정도로 튼튼해야 합니다. 더불어 각종 계측 정보를 ECU에 전달하는데 어떠한 전자파에 의한 간섭이 일어나도 버틸 수 있는 내성과 높은 수준의 수신성공율을 보여야 합니다. 센서라는 장비가 얼마나 민감한지를 고려해보면... 상당한 수준의 하드웨어 스펙을 요구함을 알 수 있습니다. 

반면, 간접방식은 직접방식과 달리 별도의 센서모듈이 없고 소프트웨어적인 접근을 한 것이기 때문에 구성이 단순하고, 제조사 입장에서 비용이 저렴합니다. 

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몬스터게이지의 경우, TPMS 센서값을 ECU에서 읽어내는 방식입니다. 자동차 휠의 속도를 측정하여 공기압 이상 유무를 판단하는 방식, 즉 간접방식은 아직 알고리즘에 반영하지 못했습니다. 직사실 이 부분이 알고리즘 반영이 가능할지는 조금 더 연구를 해봐야 할 것 같은데.. 머리로는 가능할지 모르지만 제조사마다 소프트웨어 방식이 다르다보니.. 단말기 1개, 소프트웨어 1개, 클라우드 1개로 1000종 이상의 차량을 지원하는 몬스터게이지가 한번에 이해할 수 있게끔 통일된 함수를 구성할지는 별개의 문제다보니 ㅠㅠ 

TPMS 직접방식에 나타나는 적정공기압와 온도는?
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적정 공기압력은 최대하중에서 권장 냉간 공기압으로 측정됩니다. 일반적으로 앞 좌석 도어를 열면 좌측 또는 우측 하단에 공기압이 표시되어 있습니다. 차종별로 다르다 보니, 제조사에서 추천해주는 공기압을 지키는 것이 가장 합리적입니다. 일반적으로 승용차 타이어를 기준으로 놓고 보면 30~35psi 내외 정도입니다. 

실험에 따르면 외부 온도가 10도 떨어질 때마다 타이어 공기압은 1psi씩 떨어진다고 합니다. 간혹 공기압을 넣으실 때 외기 온도에 따라 공기압을 어느 수준으로 넣어야 하는지 헷갈려 하시는 분들이 있습니다. 기준온도가 20도라고 되어있고, 온도가 떨어질 때 공기압이 떨어지니 간 추우면 추울수록 공기압을 더 넣어야 하는 것 아니냐는 논리인데요.  

?src=%22https%3A%2F%2Fblogfiles.pstatic.K5 차량 메뉴얼

이때 꼭 확인하셔야 하는 것이 바로 오너스 메뉴얼입니다. 메뉴얼에 보면 위 그림과 같이 추천공기압과 함께 *주의 사항이 붙어있습니다. 2018년식 K5를 참고해보면, 고산지대의 경우 얼마나 더 보충하여야 하는지 나와있습니다. 더불어 아래와 같이 공기압 주입의 기준 온도도 제시되어 있습니다. 

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그러면 추운 겨울에도 K5차량은 기준치인 34psi만 넣으면 될까요? 주행을 하다보면 하루에 온도 변화가 나타나고 그만큼 공기압의 체적에도 변화가 있을 것 입니다. 자동차가 주행하면 타이어 공기압 센서의 온도는 올라갈 수 밖에 없습니다. 정차하면 또 떨어지기도 합니다. 온도가 급격히 높아지면 공기압이 과다해지지는데요. 이 상태가 유지되면 트레드 안쪽이 파열되고, 비드부가 파열되면서 미끄러짐을 유도할 수 있습니다. 

정리해보자면.. 타이어 공기압은 온도에 따라 변화가 있을테지만 제조사에서 추천해주는 수준만 계절에 상관없이 넣으시면 됩니다. 제조사에서 추천하는 수준은 위에서 언급한 모든 상황을 고려한 수치이기 때문이죠. 다만, K5 메뉴얼에 나와있듯 별도의 상황은 꼭 적어두고 있습니다.  

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