지금 세계는 치열하게 전개되는 정보 전쟁 속에서 자국의 이익을
확보하기 위해 산업재산권 보호 노력을 급속히 강화하고 있다. 이러한
특허전쟁의 시대에서는 기술 경쟁력이 없이는 미래를 보장받을 수 없으며,
이를 위해 가장 기본이 되는 것은 특허기술 정보의 효율적인 활용이다.
이번 호에서는 스티어링 바이 와이어(Steering By Wire)의 기술동향과
특허동향을 소개한다

이태현 「한국특허정보원(KIPI) 조사분석 1팀」

조향기술의 발전 과정

조향기술의
발전은 ① 노멀 파워 스티어링(NPS) ② 전자제어 파워 스티어링(ECPS:
Electronically Controlled Power Steering, 엔진의 회전력으로 유압
펌프를 움직여 유압을 랙 바-Rack Bar-로 보내 제어함) ③ 전자 하이브리드
파워 스티어링(EHPS: Electronical Hybrid Power Steering, 핸들의 회전을
감지한 모터에 의해 발생된 유압으로 랙 바 제어) ④ 전기 파워 스티어링(EPS:
Electric Power Steering, 유압 펌프를 없애고 모터의 회전력으로 직접
제어 - 모터의 설치 위치에 따라 컬럼 마운티드, 랙 마운티드로 구분됨)
⑤ 스티어 바이 와이어(Steer By Wire, 컬럼 및 IMS 없이 랙 바에 직접
모터가 있어 조향 제어)의 단계를 거쳐왔다.

최근의 스티어 바이 와이어(Steer-by-wire)는 오늘날 활발히 연구개발이
이루어지고 있는 드라이브 바이 와이어(Drive-By-Wire) 기술의 하나로
자동차의 조향에 “바이 와이어(By-Wire)” 기술을 접목시켜 전혀
기계적인 링크를 가지지 않고 전기신호만으로 유압 또는 전동 보조력에
의해 조향을 제어한다는 개념이다.

즉, 바이 와이어 개념은 ① 패키징 향상 ② 승차감과 핸들링의 튜닝성
향상 ③ 부품수의 삭감, 그리고 ④ 모듈화의 촉진뿐만 아니라 부품의
일체화, 경량화 및 소비에너지의 억제 및 연비개선의 효과를 가져 올
수 있다.

※ 스티어 바이 와이어(Steer-by-wire)의 원리

플라이
바이 와이어(FBW: Fly-By-Wire) 시스템은 항공기기술의 발전과 함께
급속도로 발전해 왔고 그러한 이론을 자동차에 접목한 스티어 바이 와이어는
원리적으로 <그림 2>와 같은 구성을 가지며 핸들 측에는 조향각을
검출하는 조향각 센서와 운전자에게 조향감을 느낄 수 있도록 해주는
유사반력기구를 가지고, 출력측에는 타이어의 회전각을 검출할 수 있는
센서와 보조력을 발생시켜 타이어를 회전할 수 있는 액츄에이터로 구성된다.

이와 같이 구성하면 조향 핸들의 회전량만큼 타이어를 회전시킴과
동시에 출력의 일부를 반력으로 운전자에게 전달할 수 있다. 또한 타이어의
자가 정렬 토크로부터 핸들 복원력을 얻고 타이어의 킥 백(Kick Back)력도
핸들에서 감지할 수 있다.

항공기나 선박에서는 이미 이와 같은 시스템이 사용되고 있으나 운전자에게
피드백(feed-back)이 없다. 그러나 자동차의 경우, 이와 같은 타이어의
반력을 실시간으로 운전자에게 전달되는 것이 운전자가 노면 상황이나
환경여건을 정확하게 판단할 수 있어 대단히 중요하다.

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