[표준이 힘이다] (11) 자동차와 온도센서

자동차는 수많은 센서가 집합된 최신 기계ㆍ전자기술의 결정체다. 일반 자동차에는 10개 정도의 센서가 사용되지만 최신 고급차종에서는 100개까지 늘어난다. 온도센서는 자동차의 구성에서 없어서는 특히 안 되는 핵심소자다. 보통 5~16개 정도가 사용된다. 자동차에서 온도센서가 사용되는 부분은 동력 발생ㆍ전달계통의 온도측정과 실내 및 외부 온도측정으로 나눠진다. 동력발생부란 자동차의 엔진에서 바퀴까지의 부품 및 시스템을 말한다. 엔진자체의 온도, 윤활유의 온도, 엔진룸 내의 연료와 공기의 혼합체의 폭발온도 및 흡기온도는 자동차 엔진의 출력ㆍ연비를 결정하는 요소다. 엔진블럭은 보통 알루미늄합금으로 제작되며 자동차 운행시 70∼150도를 유지한다. 온도유지를 위해 냉각수가 순환되며 가열된 냉각수는 라디에이터(radiator)나 전동팬을 이용, 외부로 열을 방출하고 있다. 냉각수의 순환량 및 전동팬 회전수는 엔진블럭에 설치된 온도센서에서 측정된 온도값을 이용해 제어된다. 연료로 사용되는 휘발유는 고온에서의 폭발 위험성 때문에 연료통에는 온도센서가 부착돼 있다. 정상적인 값보다 온도가 상승하면 솔레노이드 밸브로 구성된 차단장치가 작동되도록 안전장치가 설치돼 있다. 엔진룸으로 흡입되는 공기의 온도는 공기량을 계산하는데 중요한 인자로서 자동차 컴퓨터는 연속적으로 흡기온도를 이용해 적정한 휘발유와 공기의 배합을 계산하도록 한다. 엔진룸 내부의 윤활유는 엔진을 보호하기 위하여 사용되며 보통 1만km 정도 사용한 후 교체한다. 보통의 경우 육안으로 점도나 색상을 확인하면 되며 더 정확한 판단을 위해서는 엔진오일의 전기적 특성을 측정, 교체유무를 결정하기도 한다. 동력전달 계통의 경우 변속기 내부의 오일 및 배기가스의 온도측정 등으로 나눠 생각해 볼 수 있다. 특히 엔진서 방출되는 배기가스는 백금촉매를 통과하면서 질소산화물(NOx) 및 일산화탄소(CO) 등 인체에 유해한 가스가 제거되며 이때 백금촉매의 성능은 온도에 크게 의존한다. 보통 백금촉매에는 고온용 서미스터(thermistor) 온도센서가 장착되어 있어 촉매의 동작이 가장 잘 일어나는 온도로 유지하는데 사용된다. 자동차의 실내 및 외부온도는 실내의 쾌적한 온ㆍ습도 유지를 위하여 필요한 데이터 인데 서미스터가 주로 이들 온도측정에 사용되고 있다. 자동차의 성능향상에 따라 미세한 온도측정이 필요해짐에 따라 자동차용 온도센서도 기존 서미스터에서 산업용 백금저항온도센서로 교체되는 중이다. 전자기잡음에 영향을 받지 않는 광섬유 온도센서도 주목을 받고 있다.