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아정 봉
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1 전자통신동향분석제 24 권제 5 호 2009 년 10 월 Stop-Start 시스템기술동향 The Technology Trend of Stop-Start Systems IT 융합기술동향및전망특집 손명희 (M.H. Son) 박종현 (J.H. Park) 손승원 (S.W. Sohn) 공간정보연구팀선임연구원텔레매틱스연구부부장융합기술연구부문소장 목차 Ⅰ. Stop-Start 시스템개요 Ⅱ. Stop-Start 시스템기술동향 Ⅲ. IT 융합 Stop-Start 시스템개발 Ⅳ. 결론 * 본연구는지식경제부및한국산업기술평가관리원의 IT신성장동력핵심기술개발사업의일환으로수행하였음. [2008-S039, Pro-active Idle-stop을위한가상센서기반 Situation-aware 기술개발 ] 교토의정서에의한지구온난화의규제및방지를위하여자동차에환경관련규제가강화되고있으나재생에너지가전체에너지에서차지하는부분은 2020년에약 1%( 현재는약 0.4%) 정도로예측되어대체에너지개발이전에에너지저감기술에대한필요성이대두되어차량의공회전상태시엔진구동을정지시키는 Stop-Start 시스템에대한연구가자동차제조사중심으로연구되어왔으며불필요한공회전으로소모되는연료손실중 5~8% 이상회수가능함이입증되고있다. 본고에서는 Stop-Start 시스템기술에대하여소개하고, 국 / 내외시장동향을분석하여그필요성에대하여고찰하며, 한국전자통신연구원에서개발중인 IT 융합 Stop-Start 시스템개발현황에대하여기술한후결론을맺는다. 52 C 2009 한국전자통신연구원 52

손명희외 / Stop-Start 시스템기술동향 Ⅰ. Stop-Start 시스템개요 DoE 및 EPA 자료에따르면엔진에서소모되는연료중약 12.6% 만이차량운행에직접사용되고나머지는모두차량의구동과는관계가없다고한다 [1]. ( 그림 1) 에서 [1] 보는바와같이차량투입에너지 100% 에대하여공회전으로인한에너지낭비는도심에서 17.2% 에달하고있다.

2 손명희외 / Stop-Start 시스템기술동향 Ⅰ. Stop-Start 시스템개요 DoE 및 EPA 자료에따르면엔진에서소모되는연료중약 12.6% 만이차량운행에직접사용되고나머지는모두차량의구동과는관계가없다고한다 [1]. ( 그림 1) 에서 [1] 보는바와같이차량투입에너지 100% 에대하여공회전으로인한에너지낭비는도심에서 17.2% 에달하고있다. Stop-Start 시스템은내연기관차량이일정시간공회전할때엔진을자동으로꺼지도록동작한다. 예를들면, ( 그림 2) 에서 [2] 보여주는것처럼차량이신호대기 / 교통혼잡 / 차고지등에서엔진은켜있으나연비가 0km/l 인상태의경우에너지와환경을고려하여엔진에서의연소가발생하지않도록하는것이다. 물론, 출발을위해클러치를밟거나브레이크또는가스페달을밟는순간자동으로시동이걸린다. Stop-Start 시스템기술은 ISG, 공회전자동제어 시스템, 마이크로하이브리드기술등다양하게불리고있다. Stop-Start 시스템은혼다 accord와같은하이브리드차량에서는필수기능으로동작하고있으며일반내연기관차량에서도 BMW 1시리즈와 3시리즈에적용된것처럼점차확대적용되고있는추세이다. 이기술은이미폭스바겐에의해 1990년대에처음소개되어실용화될수있었음에도재시동시출발지연문제와사회 / 환경측면에서등한시되었다. 하지만최근지구온난화와고연비에대한필요성이강조되는환경속에서선보이고있는 Stop-Start 시스템은이러한단점이대폭개선되었고, 작동원리에있어연료절약과배출가스저감을위해엔진을자동정지시키는하이브리드시스템과비슷한기능을갖고있으면서기술추가비용이 100만원을넘지않기때문에 ( 하이브리드시스템에비해 5분의 1 에서 10분의 1 수준 ) 인기가급상승중이다 [3]. Standby/Idle 17.2(3.6)% Accessories 2.2(1.5)% Aero 2.6(10.9)% Ⅱ. Stop-Start 시스템기술동향 100% Engine 18.2% (25.6%) D/L 12.6% (20.2%) Rolling 4.2(7.1)% Kinetic 1. 자동차연비규제동향 유럽연합, 미국, 일본을중심으로강화되는자동차연비규제동향은다음과같다 [4]. Engine Losses 62.4(69.2)% Driveline Losses 5.6(5.4)% Braking 5.8(2.2)% < 자료 >: PNGV ( 그림 1) 중형승용차에서의에너지흐름 Diagram Outlining AT Idling Stop D range Brake pressure is maintained while the engine is stopped, controlling slippage on sloping roads. Automatic idling stop Taking one s foot off the brake pedal automatically initiates restarting of the engine Driving Vehicle stops Engine stops Engine restarts ( 그림 2) Stop-Start 시스템작동원리 - 유럽연합 (EU) 에서는집행위가 2007년 2월 7일, 자동차에서의 CO 2 의배출량을 2012년까지 EU 역내에서판매하는신차에대해평균 120g/km 이하로대폭삭감하는것을의무화하는문서를발표하였다. 이협정에서유럽차의경우 2008 년까지, 일본차와한국차의경우 2009년까지 CO 2 배출량을평균 140g/km 이하로억제하도록요구하고있다. - 미국에서는 2007년 1월하순, 미국의대기업톱10사가대통령에게 2050년까지 CO 2 의배출량을현재보다 60~80% 삭감한다는목표를설정하고이를의무화할것을제안하였으며, 또한 2007년부터 10년간가솔린의소비량을 20% 삭감한다는목표를내걸고자동차연비개선을 C 2009 한국전자통신연구원 53

3 전자통신동향분석제 24 권제 5 호 2009 년 10 월 강하게요구하고있다. - 일본에서는경제산업성과국토교통성이 2006 년 12월중순에목표달성을 2015년도로하는 승용차등을대상으로한새로운연비기준 을발표, 규제가강화될전망된다. 이것이결정되면 2015년에는 2004년도출하대수기준과의비교에서 23.5% 의연비개선이필요하다. 2. Stop-Start 시스템도입배경가. 국제유가추이및한국의수송분야석유소비 2005년 /2006년을정점으로현재세계석유생산량은약 2년간감소추세에있으며, 특히석유수출기구 (OPEC) 회원국에해당하는산유국들과신흥산업국인브릭스 (BRICs) 의석유소비가급증함에따라국제유가가계속급등하고있다. 2005년이후전세계석유소비량증가율은 1% 대였으나, 중국은 5~6% 대, 중동은 4% 대, 아프리카도 4~6% 대의증가율을보이고있다. 한국은석유수입량세계 4위, 석유소비량세계 7위를차지하고있으며, 2004년수송부문은 23.5% 이며, 수송부문소비중자가용차량의비중은 56.4% 였고, 운수업은 43.6% 를차지하고있다. 최근 1~2년전부터의세계경기침체로국제유가 가잠시주춤하는모습을보이고있으나이는일시적인현상이므로이럴때일수록우리나라는수송분야에서의에너지효율화를통한저탄소ㆍ녹색성장을실천하여에너지자립을해야한다. 나. 자동차공회전이야기시키는사회 / 환경적영향승용차 1대가하루 10분동안공회전을안하면승용차의경우연간 94,100원, 경유차는 89,490원을절약할수있으며휘발유차는연간 126g, 경유차는 3,600g 의대기오염물질배출을억제할수있다 [5]. 또한자동차공회전시에는배출가스온도가낮아 ( 약 200~300 C) 자동차에부착되어있는정화장치 ( 삼원촉매장치 ) 효율이 10% 이하로떨어져주행시와비교하여일산화탄소는 6.5배, 탄화수소는 2.5배더많이배출시키며, 윤활유의유막형성기능을약화시킴으로써엔진오일의수명을최대 75% 까지감소시키고, 점화플러그와실린더벽에기름찌꺼기를만들어엔진체계를손상시킬수있다. 3. 국내 / 외 Stop-Start 시스템동향 < 표 1> 은 Stop-Start 시스템을장착한차량의부품현황과차량의생산현황을보여주고있는데, 2006년 517천대에서 2015년 16,782천대로 47.2% < 표 1> Stop-Start 시스템을장착한차량및부품시장현황 Region CAGR 06~ 15 North America Western Europe Japan China Units(k) Fitment Rate Units(k) Fitment Rate Units(k) Fitment Rate Units(k) Fitment Rate Rest of the World Units(k) Fitment Rate Units(k) Worldwide Fitment Rate Year-on-Year Growth Rate < 자료 >: IMS Research, % % % % 5 0.0% % % % % % 7 0.0% % 67.1% % % % % % 1, % 33.2% % % % % % 1, % 41.4% % % % % % 2, % 64.1% 1, % 1, % 1, % % % 4, % 71.0% 1, % 2, % 1, % % 1, % 7, % 59.7% 2, % 3, % 1, % % 1, % 10, % 41.6% 3, % 4, % 2, % % 2, % 13, % 32.1% 3, % 5, % 2, % 1, % 52.6% 91.3% 23.4% 67.7% 3, % 16.2% 16, % 23.0% 47.2% 54 C 2009 한국전자통신연구원 54

4 손명희외 / Stop-Start 시스템기술동향 의커다란성장이예상되며그린카산업분야에서가장큰성장잠재력을가지고있다 [6]. 최근급속한유가상승으로인한연비효율측면에전세계의관심이집중되고있다. 특히유럽의자동차시장은자동차회사로하여금소비자들의가격하락요구와함께지속적으로연비를개선하도록엄청난압력을가하고있다. 유럽의자동차회사들은유럽자동차공업협회 (ACEA) 를통해작년 (2008년) 까지배출량을 25% 까지감축하도록합의를하였다. 이러한도전에대응하기위해서자동차회사들은여러가지기술개발을시도하고있는데, Stop-Start 시스템기술은이중가장확실한기술중의하나로인정되어 42V 하이브리드자동차용은물론기존 14V용으로도제품이개발되어 Bosch, Siemens, Valeo, Visteon, Delphi, Denso 등세계굴지의전장품제조회사들이제각기개발품을소개하면서자동차업 체들간치열한개발전쟁을벌이고있다. 그이유는 Stop-Start 시스템기술은하이브리드카보다구조가단순해개발비용이크게낮고 ( 그예로하이브리드카의가격이동급일반엔진차량보다 300~500만원이상비싼것과비교할때 Stop- Start 시스템기술을탑재한차량은도요타위트의경우, 일반모델보다약 100만원이비싼수준 ), 연비는상황에따라서다르지만신호대기가많은시내주행시연비개선효과가 < 표 2> 에서보여주는것처럼 5~20% 까지가능하기때문에, 노선버스등에서큰효력을발휘할것으로예상된다. 그러나일단멈춘엔진의재시동에몇초나걸리는문제와재시동시발생하는진동에대한거부반응을해결하는것이문제이다. 일본마쯔다자동차는정지중인엔진에연료를직접분사, 순간적으로재시동되는세계최초의엔진점화방식을개발중이라 < 표 2> 국내 / 외 Stop-Start 시스템개발현황 기관 / 기업명현대자동차대우자동차기아자동차보쉬르노발레오컨티넨탈마쯔다도요타미쯔비시 년내수시장에선보일예정 - 하이브리드카기술개발과 idling stop & go 시스템개발 년서울모터쇼에 BC211M Royal Hi-City HEV 버스모델에 idling stop & go 모듈을장착한버스출품 특징 - 하이브리드카기술개발과 idling stop and go 시스템개발 - 가솔린 전기버전의하이브리드 Rio 세단을개발중 - eco cee d(oem): 2009 년유럽판매예정, new idle stop & go system 채택 년엔진정지시스템을생산하기시작, 50 만개를 BMW 와미니 ( 쿠퍼 ) 에공급, 다른세개완성차업체들이보쉬시스템을채택할예정 - 엔진정지기능이유럽기준 (New European Driving Cycle; NEDC) 으로 5% 의유류소비절감및 CO 2 배출감축효과가있으며, 도심주행에서는최대 8% 효과를발휘하는것으로추정 - 유가급등과친환경차량에대한선호확대에따라새로운기술의적용을적극적으로추진 - 보쉬, 발레오마그네티마렐리를포함한주요부품업체들의엔진정지기능을검토하고있으며, 500~600 유로의추가비용부담이있을것으로전망 - 엔진정지기능을활용함으로써 1km 당 5~6g 의 CO 2 를감축시킬수있으며, 도심주행중에는 15~20% 의연료소비를감소시킬수있을것으로예상 년까지 100 만대분량의엔진정지시스템을 PSA 푸조시트로엥차량에공급할계획 - 엔진정지기능을통해전체주행시간의 1/3 을정차하여엔진작동이불필요한도심주행시연료소비와 CO 2 배출량을최대 15% 까지감축시킬수있을것으로전망 - 발레오의엔진정지시스템은기존의교류발전기와시동모터를대체하는것이며, 시트로엥의 C2 와 C3 에는이미실용화 년부터엔진정지시스템시장에진입할예정 - 정지중인엔진에연료를직접분사, 순간적으로재시동되는세계최초의엔진점화방식을개발중 - 지금까지의엔진재시동은모터에의한보조가반드시필요했지만, 이방식은모터를사용하지않는것으로초기시동시에엔진음도발생하지않아차체진동도대폭줄일수있음 - 이방식을탑재한승용차를 2009 년초부터시판할예정 - 정차시엔진이자동으로꺼지는장치가탑재된소형차위트를이미시판 - 시동용모터를항상엔진과연계해재빨리재시동시킬수있는신기술을개발 - 가을부터유럽에서판매하는신형차부터적용 - 작년가을에 idle stop & go 기능을가진소형차를유럽에서시판 C 2009 한국전자통신연구원 55

5 전자통신동향분석제 24 권제 5 호 2009 년 10 월 고한다. 지금까지의엔진재시동은모터에의한보조가반드시필요했지만, 이방식은모터를사용하지않는것으로초기시동시에엔진음도발생하지않아차체진동도대폭줄일수있는것으로알려져있다. 정차시엔진이자동으로꺼지는장치가탑재된소형차위트를이미시판하고있는도요타는시동용모터를항상엔진과연계해재빨리재시동시킬수있는신기술을개발해서가을부터유럽에서판매하는신형차부터적용한다고한다. 국산차의경우, 기아자동차가유럽전용모델인씨드 (Cee d) 에아이들스톱앤고 (idle stop & go) 시스템을 2009년 1월에이미출시하였으며, 외산차중국내최초로 Stop-Start 시스템을탑재한차량은메르세데스-벤츠상용차인아테고이다 년 6월출시된이차량은 MSS라고불리는 Stop- Start 시스템을탑재하여미장착차량대비최대 5% 의연비개선효과를내고있으며, 특히우리나라처럼서울도심의극심한도로정체구간이나명절이나연휴의심각한도로정체상황에서는훨씬높은연비개선효과를발휘할것으로예상된다. 또한환경부는 2008년시범부착사업결과 ( 최소 7% 이상의연료비절감효과와함께질소산화물등오염물질배출저감효과입증 ) 를토대로향후제작차와운행차에공회전제한장치를부착하는방안을마련할계획이다 [7]. Stop-Start 시스템기술에편리성이추가된다면수요가크게늘어날것으로예상되며, IT 기술을접목시킴으로써쉽게구현이가능할것으로예상되며 Ⅲ장에서우리나라의 IT 기술이융합된 Stop-Start 시스템개발현황에대하여기술한다. 하는것으로나타나고있다 [8]. 주행중사용실태가저조한이유는운행중인공회전방지제어장치의작동원리가정지후 3초뒤엔진정지, 운전자가브레이크나클러치에서발을떼는순간에재시동을함으로써출발지연문제와운전자의직감에의존하기때문에공회전방지제어의실효성 ( 연비 5% 이상향상 ) 에대하여불확실성이크게발생하는한계를갖는다. 그러나 IT 기술을이용하여공회전을유발시킨상황 ( 신호대기, 교통체증, 하역시, 운전자고의등 ) 을능동적이고정확하게검지함으로써공회전방지를통한실효성의불확실성을해결하고출발지연및운전자에게는지속적인신호변화에대하여주시해야하는스트레스를감소시킬수있으며출고시 Stop-Start 시스템을장착하지않은차량에대하여쉽게설치및관리를용이하게하기위하여자동차기술과 IT 기술의융합이필요하다. 또한자동차제조사가개발하는마이크로하이브리드장치의경우일정시간 (2~5초) 동안정차한차의경우자동으로시동이꺼지게하는데, 공회전시의연비는평균 0.28cc/sec이고, 1회재시동시의연비는 1.85cc 가소요되는것으로 1회재시동에소모되는연료는공회전 6.6초동안소비되는연료와동일하다는연구결과가있다 ( 출처 : 기계연구원 ). 현재의자동차제조사에서연구하는공회전제어장치는공회전지속시간을파악할수없기때문에공회전제어를통한연비향상의실효성을안정적으로운전자에게제공할수없으나 IT 융합 Stop-Start 시스템은연비향상을보장할수있어, 향후 UNFCCC 로부터수송분야에서 CDM 사업인증이가능하다는장점이있다 [9]. Ⅲ. IT 융합 Stop-Start 시스템개발 1. IT 융합 Stop-Start 시스템개발필요성 일본의경우기존 Stop-Start 시스템을탑재한차량의이용실태조사결과약 80% 가주차시에만아이들스톱을사용하고주행중에는약 4% 만사용 2. IT 융합 Stop-Start 시스템개발현황가. 기술개발현황및추진방향이기술은자동차를운전하다신호등에걸려어쩔수없이엔진을공회전해야할때, 상황에맞춰자동으로엔진을정지함으로써엔진공회전을막고연료를아낄수있는기술이다. ( 그림 3) 에소개한한국전 56 C 2009 한국전자통신연구원 56

손명희외 / Stop-Start 시스템기술동향 RF Tx 적색신호정보 나. 세부기술소개 1) PR V2.0 PISCU 플랫폼 PR 은 PISCU Relay 로 IT 융합 Stop-Start 시스 엔진 RF Rx 차량상태정보 USB 시동제어정보 PISCU 릴레이 57 초공회전스톱경제지수 : 연료 19.9cc 절약환경지수 : CO248.

신호대기중공회전스톱 일정시간정차중공회전스톱 ( 그림 3) IT 융합 Stop-Start 시스템 RF 수신기 V1.0 자통신연구원에서개발한 IT 융합 Stop-Start 시스템기술을탑재한자동차가신호등에걸리면신호등과무선통신을통해얼마만큼정차하고있어야하는지를파악한뒤, 시동을끄고다시켤때와시동을끄지않고그냥서있을때의연료절감효과를자동으로예측상황인식기술을통하여계산한다.

6 손명희외 / Stop-Start 시스템기술동향 RF Tx 적색신호정보 나. 세부기술소개 1) PR V2.0 PISCU 플랫폼 PR 은 PISCU Relay 로 IT 융합 Stop-Start 시스 엔진 RF Rx 차량상태정보 USB 시동제어정보 PISCU 릴레이 57 초공회전스톱경제지수 : 연료 19.9cc 절약환경지수 : CO248.1g 저감 템을차량의엔진과연결하기위한장치이다 년에제작된 PR V1.0에이어 2009년은 RF 수신기와엔진액추에이터를 PR V1.0에통합하여하나의장치로구성되는것이 PR V2.0의특징이다. ( 그림 4) 에서 PR V1.0 과 PR V2.0 의제품비교를나타낸다. 신호대기중공회전스톱 일정시간정차중공회전스톱 ( 그림 3) IT 융합 Stop-Start 시스템 RF 수신기 V1.0 자통신연구원에서개발한 IT 융합 Stop-Start 시스템기술을탑재한자동차가신호등에걸리면신호등과무선통신을통해얼마만큼정차하고있어야하는지를파악한뒤, 시동을끄고다시켤때와시동을끄지않고그냥서있을때의연료절감효과를자동으로예측상황인식기술을통하여계산한다. 만약연료절감효과가있으면시동을자동으로끄지만그렇지않으면그대로둔다. 자동차에이장치를장착하고실험한결과국내의모든차에이장치를장착하면연간약 600만배럴의기름을절약할수있고, 약 300만톤의이산화탄소를배출하지않을수있을것으로추산했다 [10]. 이기술의상용화를위하여도로에이기술을탑재한자동차와무선통신이가능한장치가신호등에설치되어야한다. 기술보급을위하여한국전자통신연구원은 2009년수도권에파일럿시험을통하여기술을현장에서안정화시킨후 2010년에본격적으로전국으로확산할계획이다. 또한심한교통체증에의한공회전시잦은시동정지및재시동은운전자에게불편을야기할뿐아니라, 에너지절감효과도없기때문에한국전자통신연구원에서는이에대한연구를한국과학기술원과함께수행하고있다. 실제도로의혼잡상황을예측하는것은매우어려우며이를해결하기위하여많은현장시험을통하여얻은데이터기반의시뮬레이션을통한로직설계를통하여향후 5년이내에기술개발이가능하도록연구하고있다. PR V1.0 EA V1.0 ( 그림 4) 2008 PR V1.0 과 2009 PR V2.0 비교 중고차에적용이쉽도록하기위하여 2009년 WPR V1.0(Wireless PR) 을공동연구기관과함께공동으로제작하여, 원격시동제어기가장착된경우또는차량내에 GPS 내장스마트폰을가지는상황에서쉽게상용화가될수있도록추가로기술개발을하고있다. 2) TVC V1.0 RF 수신기시작품 PR V2.0 TVC는 traffic light와 vehicle 간의무선통신기술을나타내는서브시스템으로, 경찰청에서도로상에설치한신호제어기와쉽게연동가능하도록하는것이특징이다. 또한교차로에송신기를하나만설치하는만큼신호제어기로부터수신하는현시정보를주행중인차량의교차로위치와상관없이적용할수있도록설계및구현하고있다. 또한교통신호정보가무선통신으로실리는만큼그정보의악용을최소화하기위하여교통신호데이터에대하여암호화를하는연구를진행하고하고있다. 현재는 MHz와 MHz 2개의채널을사용하고있으나, 향후아파트밀집지역의경우인접한교차로수가많 C 2009 한국전자통신연구원 57

전자통신동향분석제 24 권제 5 호 2009 년 10 월 은경우무선송출데이터에대한간섭이우려되며이를위해제한된무선자원에서 TDM을사용하는방법에대하여설계하고있으며경찰청에서주관하는 UTIS( 도시교통정보시스템 ) 사업에서사용하는무선 LAN

3) PISCU V2.0 PISCU는 Proactive Idle Stop Control Unit으로내비게이션과같이차량에 GPS를내장한 IT 장치로공회전스톱을위한상황인식판단컴퓨팅기능을수행한다.

0 2008 송신기 2009 송신기 (130mm 90mm 40mm) (57mm 42mm 9mm) ( 그림 5) 2008 송신기와 2009 송신기비교 ( 그림 6) 2008 PISCU V1.0 과 2009 PISCU V2.0 비교 상황인식및판단컴퓨팅 V2.0(SA V2.

7 전자통신동향분석제 24 권제 5 호 2009 년 10 월 은경우무선송출데이터에대한간섭이우려되며이를위해제한된무선자원에서 TDM을사용하는방법에대하여설계하고있으며경찰청에서주관하는 UTIS( 도시교통정보시스템 ) 사업에서사용하는무선 LAN 채널을사용하는방안에대하여향후적용가능성을분석하고있다. ( 그림 5) 에서는 2008년에만들어진시작품과비교하여 2009년처음출시되는 TVC V1.0 송신기서브시스템을비교하고있다. 무선송신기와수신기의통신거리는 500미터까지가능하며국내교차로환경을고려하여통신거리를조정가능하다. 3) PISCU V2.0 PISCU는 Proactive Idle Stop Control Unit으로내비게이션과같이차량에 GPS를내장한 IT 장치로공회전스톱을위한상황인식판단컴퓨팅기능을수행한다. 특히상황인식판단컴퓨팅의정확성을높이기위하여지능형가상센서라는소프트웨어에서센서가인식한데이터의정확성을 1차높이고노이즈가있는데이터를필터링하여상황인식판단컴퓨팅부에전달하기때문에상황인식판단 2009 PISCU V PISCU V 송신기 2009 송신기 (130mm 90mm 40mm) (57mm 42mm 9mm) ( 그림 5) 2008 송신기와 2009 송신기비교 ( 그림 6) 2008 PISCU V1.0 과 2009 PISCU V2.0 비교 상황인식및판단컴퓨팅 V2.0(SA V2.0) IVS2 주행방향에대한적신호정보 Proactive Idle Stop 재시동연료소모량예측 상황판단기능 시동 On/Off 판단 Active Idle Stop 공회전판단정보 경사도정보 IVS1 경제지수 / 환경지수주행거리 / 연료소모량 배터리상태정보 IVS3 방향정보데이터 공회전스톱정보 현시데이터 Data Process 차량데이터 시동 On/Off 제어정보 PISCU PISCU 릴레이 V2.0 ( 그림 7) 상황인식및판단컴퓨팅 V2.0 구조 경사도센서 58 C 2009 한국전자통신연구원 58

배터리노후로시동을켜지못하는문제가도로에서발생하지않도록하였다. 다. 주행중공회전스톱을위한경감로직연구 한국과같이휴가철이나명절에고속도로정체가심각한경우와수도권대부분구간에서상시교통정체가심각한경우차량은 가다서다 를한없이반복하는상황에놓이게된다. 특히 2008년 11월 23 일일요일오후 14:40분부터강남구청역부근의강남대로를 9.8km 통과하는데 65분이소요되었다.

8 손명희외 / Stop-Start 시스템기술동향 컴퓨팅의계산결과는보다정확하다. ( 그림 6) 에서는 2008년대비 2009년보다편리해진사용자인터페이스화면과 IT 융합 Stop-Start 시스템의결과화면을보여준다. ( 그림 7) 에서는상황인식및판단컴퓨팅 V2.0 의소프트웨어구성도를나타내며, 2008년에비하여 2009년은경사로에서의엔진이꺼짐과더불어브레이크유압이없어져서제동이되지않는상황발생시그위험을운전자에게알리기위하여경사도정보가지능형가상센서1(IVS1) 로융합되어공회전판단시운전자에게안전하게엔진을끄도록설계를추가하였으며, 또한지능형가상센서 3(IVS3) 을추가로설계및구현하여중고차에서공회전스톱으로시동을껐으나, 배터리노후로시동을켜지못하는문제가도로에서발생하지않도록하였다. 다. 주행중공회전스톱을위한경감로직연구 한국과같이휴가철이나명절에고속도로정체가심각한경우와수도권대부분구간에서상시교통정체가심각한경우차량은 가다서다 를한없이반복하는상황에놓이게된다. 특히 2008년 11월 23 일일요일오후 14:40분부터강남구청역부근의강남대로를 9.8km 통과하는데 65분이소요되었다. 그구간에서소비된연료는 cc였으며, 구간에서의 15초이상정차하는상황에대하여엔진을끔으로써연비는 15.64% 향상되는결과를얻을수있었다. ( 그림 9) 에서는실제시험에사용된시험장치구성도이다. Forward vehicle Ultrasonic sensor - sonar Subject vehicle Velocity sensor 4) IM V1.0 IM은 Idle stop Manager로 IT 융합 Stop-Start 시스템이차량에설치되어운용될때인터넷을통하여원격에서연비개선효과및이산화탄소저감효과를모니터링하여시내버스나택시의경우유류비보조와연계하거나저탄소효과를국가차원에서수집하여기후변화대응을위한수송분야에서의배출권확보사업으로추진가능하다. 2009년처음설계에반영되어구현되는 IM V1.0은차내에 PISCU V1.0이스마트폰에탑재된 PISCU V1.0+ 장치와 TCP/IP로연결되어 ( 그림 8) 과같이서비스를계획하고있다. PISCU V1.0 + Wi-Fi TCP/IP IM V1.0 공회전원격모니터링서버 Video camera Brake sensor Yaw sensor dspace dspace & data gathering ( 그림 9) 강남대로주행시 Stop-Start 시험구성장치 한국전자통신연구원에서는한국과학기술원과함께주행중공회전스톱을위한원천연구를수행하고있으며앞차와의속도변화에대한상황인식을위하여초음파센서와레이더센서를사용하여인식률을높이기위한노력을하고있다. 또한향후 ITS 정보를융합하여교통정체를유발한상황에대하여상황판단컴퓨팅에추가함으로써주행중 Stop-Start 를능동적으로구현할수있을것으로기대하고있다. 차량정보시동 On/Off 제어 공회전스톱정보연료소모량정보차량운행거리정보 Ⅳ. 결론 WPR V1.0 ( 그림 8) IM V1.0 서비스시나리오 산업혁명이후화석연료사용증가로온실가스농도가증가하고석유소비증대로국제적으로최우선 C 2009 한국전자통신연구원 59

9 전자통신동향분석제 24 권제 5 호 2009 년 10 월 의제로대두되는것이기후변화대응이며이러한사회환경속에서최근자동차업계에서는연비규제에대응하기위한고연비ㆍ저탄소차량보급을위한그린카개발에전력을쏟고있다. 그린카를위한다양한기술중에최근인기가급상승하고있는 Stop- Start 시스템에대하여기술동향을분석하였다. 이미 1990년대에상용화가능했던이기술이최근다시부각되는이유는하이브리드기술에비하여연비대비가격경쟁력이 1/5~1/10까지우수하기때문으로평가되고있고, 또한제작차뿐아니라운행차에까지적용이확대되고있기때문이다. 실제내연기관차에서에너지효율이 12.6% 밖에되지않는상황에서도심에서공회전으로인해낭비되는에너지가 17.2% 에달하고있다는분석결과디젤엔진, 가솔린직접분사기술, 하이브리드카, 연료전지카등의유수의그린카기술중에향후시장점유가능성을가장높게평가받은기술이 Stop-Start 시스템이다. 한국전자통신연구원에서는 IT 기술과 Stop-Start 시스템기술을융합시킴으로써융합기술분야에서의특허를개척하고있으며, Stop-Start 시스템을대중화하기위하여기술의실효성을보장하고운전자에게편리함을제공하기위한노력을 IT 기술을 용어해설 Stop-Start 시스템 : 내연기관차량이일정시간공회전할때엔진을자동으로꺼지도록동작하는시스템으로차량이신호대기 / 교통혼잡 / 차고지등에서엔진은켜있으나연비가 0km/l 인상태의경우에너지와환경을고려하여엔진에서의연소가발생하지않도록함. Stop-Start 시스템기술은 ISG(Idle Stop and Go), 공회전자동제어시스템, 마이크로하이브리드기술, 공회전스톱등다양하게불림 PISCU(Proactive Idle Stop Control Unit): IT 융합 Stop- Start 제어시스템으로차량으로공회전상태정보를, 교통신호등으로부터적신호주기정보를수신하여공회전시엔진 Stop 과 Start 에대한판단을수행하는제어시스템 IVS(Intelligent Virtual Sensor): 다수의동종및이종의센서로부터감지된데이터들을융합하여센싱정확성을높이기위한지능형가상센서 통하여실현해가고있다. 이러한노력으로예상되는기대효과는국내운행차에 IT 융합 Stop-Start 시스템을보급할경우연간약 600만배럴의기름을절약할수있고, 약 300만톤의이산화탄소를배출하지않을수있으며, UNFCCC로부터연간 40만톤이상의기후변화대응을위한배출권확보가가능할것으로전망하고있다. ACEA CDM DOE EPA IT ISG MSS TDM UTIS 약어정리 The Association Des Constructures Europeans d Automobiles Clean Development Mechanism U.S. Department of Energy U.S. Environmental Protection Agency Information Technology Idle Stop and Go Motor Stop and Go Time Division Multiplexing Urban Traffic Information System 참고문헌 [1] Seminar: Iiyama, Direct Injection Gasoline Engines, Wayne University, Feb. 26, [2] 03/kaihatu02.html. [3] Lindsay Brooke, High-valve Hybrids, aei(available from aei-online.org), Apr. 2008, pp [4] Automotive Electronics Magazine, June-July [5] 손명희외, Pro-active Idle-stop을위한가상센서기반 Situation-aware 기술개발, 지식경제기술혁신사업계획서, [6] Jon Cropley, The Green Car 2008 Edition, IMS, Dec [7] 환경부환경전략실기후대기정책관실교통환경과, 온실가스도줄이고연료도절약하는 자동차공회전제한장치, 시범부착사업추진, 한국개발연구원경제정보센터, C 2009 한국전자통신연구원 60

10 손명희외 / Stop-Start 시스템기술동향 [8] Yoshitaka MOTODA and Masaaki TANIGUCHI, A Study on Saving Fuel by Idling Stops While Driving Vehicles, Proc. of the Eastern Asia Society for Transportation Studies, Vol.4, Oct [9] 박종현, 손명희외, Automotive CDM 사업을위한그린상황인식기반 M&V 시스템기술개발, 산업기술연구회, [10] 류시훈기자, 車 -신호등무선통신공회전줄인다, 한국경제, C 2009 한국전자통신연구원 61

ICT EXPERT INTERVIEW ITS/ ICT? 차량과 인프라 간 통신(V2I) Nomadic 단말 통신(V2P) 차량 간 통신(V2V) IVN IVN [ 1] ITS/ ICT TTA Journal Vol.160 l 9

ICT EXPERT INTERVIEW ITS/ ICT? 차량과 인프라 간 통신(V2I) Nomadic 단말 통신(V2P) 차량 간 통신(V2V) IVN IVN [ 1] ITS/ ICT TTA Journal Vol.160 l 9 오늘날 자동차와 도로는 ICT 기술과 융합되어 눈부시게 발전하고 있습니다. 자동차는 ICT 기술과 접목되어 스마트 자동차로 변화하며 안전하고 편리하며 CO 2 방출을 줄이는 방향으로 기술개발을 추진하고 있으며 2020년경에는 자율 주행 서비스가 도입될 것으로 전망하고 있습니다. 또한, 도로도 ICT 기술과 접목되어 스마트 도로로 변화하며 안전하고 편리하며 연료