급발진이 왜 생기는가.

2007. 7. 18일  KBS부산 방송국의 저녁 9시 뉴스에  외제차가 급발진이 생겼다고 크게 보도 되었다.

1. 급발진의 현주소

 급발진은 외국차 뿐 아니라 국내 차에서도 자주 발생 되었지만 법적으로도 모두가 운전자 과실로 결론이 나고 있지만 정말로 급발진이 운전자 과실인지 현상을 재현 할 수가 없기 때문에 어느 나라 메이커나 자동차 전문가도 반론하거나 증명을 하지 못하고 있는 실정이다.

하지만 13년간 급발진을 연구한 모터파워회사에서는 급발진은 전기? 전자회로 시스템이 애초부터 설계상의 결함 때문에 여건만 조성되면 언제든지 나타날 수 있는 현상이라고 추론하고 있다.

2. 급발진이 왜 생기는가 ?

가. 제어기능의 안정도

    연효형자동차의 제어방식이 초기에는 기계식제어방식 이었으나 성능과 기능을 향상시키기 위해 개량화 된 것이 전자제어방식이고 전자제어방식이 발전 되면서 기어변속도 수동방식에서 자동방식으로 바뀔 수 있는 계기가 되었다.

그래서 시동의 걸기와 끄기부터 시작하여, 출력가변, 기어변속, 속도조절 등 모든 기능이 전자제어의 통제를 받고 있으며 자동차를 편리하게 사용하기 위하여 기능이 추가 되면서 전자제어방식에의 의존도가 갈수록 증가 심화되고 있다.

그런데 전자제어방식에서는 간과해서는 안 되는 것이 제어기능의 안정도이다.

안정도가 떨어지면 시동 꺼짐과 잘 안 걸림 RPM흔들림 등이 흔하게 발생하고 나아가 연비와 배출가스가 나빠지고 소음 진동 노킹 등이 증가하고 예상치도 못하는 급발진이 생기는 등 자동차 성능이 기계식제어방식보다 못한 결과를 낳게 된다.

 나. 급발진 발생 원인

    자동차가 동작을 하면 전기와 제어신호를 생성 공급하는 과정에 3차전기라는 불필요한 전기신호가 발생하게 된다.

마치 우리들은 음식과 물을 마시고 숨을 쉬지만 몸속에는 각종 기생충이 생겨 몸속에서 공생하다가 체력이 악화되거나 여건이 조성되면 질병의 근원으로 작용하는 것과 같다.

그 종류를 열거하면 다음과 같다

  - 잡음전기 : 선로 또는 도체 간에 생기는 전기

  - 유도전기 : 선로 간 또는 코일에서 생기는 유도성 전기

  - 용량전기 : 선로 간 또는 차체 등에서 생기는 용량성 전기

  - 역기(逆寄)전기 : 인젝터 등 유도성 부하가 복구하는 순간 배터리

             전기 보다 20~30배의 높은 역방향 전기

  - 맥동(脈動)전기 : 배터리전기(12V)에 파장이 생기는 전기(맥류분)

  - 접지(接地)전기 : 차체와 배터리마이너스단자 사이에 생기는 전기

  - 고조파(高調波)전기 : 특히 유도성 부품이 동작할 때 기존 주파수의

              제2 제3 배수의 주파수로 생기는 전기

이 3차전기는 제어신호의 파형을 왜곡 지연 또는 파형수를 가감시켜 전기의 생성과 공급 그리고 제어를 방해하게 된다.

 다. 3차전기가 왜 생기는가.

    전기 선로에는 저항(R), 코일(L), 콘덴샤(C)라는 분포정수가 있는데 이들에 전하가 생기면 불필요한 전기신호(간섭전기,기생전기)가 발생하여 기존의 전기가 감쇄 되고 전기신호가 변형을 일으키게 되는데 이는 비록 선로 에서 뿐만 아니라 전기를 사용하는 모든 장치나 차체에도 존재 하고 있다.

또한 알테네이터가 만들어내는 최초의 전기는 AC이기 때문에 이를 정류하여 DC로 만들지만 여기에는 맥류라는 AC성분이 항상 존재하므로 자동차의 분포정수와 부품들의 특성(부품특성, 조립특성)에 따라 미치는 강도가 다르게 나타날 뿐이다.

예를 들어 급발진이 발생 될 수 있는 가정을 추론 하면 4개의 피스톤이 있는 휘발유 자동차의 경우 ECU가 만분의 1초라도 4개의 인젝터 간에 제어펄스의 주기에 편차가 생긴다면 비록 시동은 꺼졌지만 피스톤 안에는 완전 연소 하지 못한 극소량의 연료가 엔진열에 의해 최대로 팽창하여 대기 상태로 남아 있을 수 있다(가정).

이런 줄도 모르고 얼마 시간 후 운전자는 무심코 키를 ON하게 되면 마치 까스 폭발 하듯이 피스톤이 폭발하므로 제어불능 상태가 될 수 있다.

이러한 현상은 아무리 엔진이 정교하고 인젝터가 완벽하더라도 최종적으로 연료를 조절하는 제어신호에 문제가 생기면 오동작은 물론 급발진과 같은 안전사고가 생길 수 있다고 본다.

또한 현재의 연료형자동차는 3차전기를 억제 및 제거 할 수 있는 폐회로가 없다.

이러한 원인 때문에 평상시에도 시동 RPM흔들림 연비 소음 진동 출력 배출가스 노킹 순발력 공회전 등으로 자동차성능이 쉽게 나빠지지만 이러한 현상을 전기적인 원인으로 보지 않고 기계적인 문제로 해석하고 해결 하려는 고정관념으로 자동차기술이 고착화 되어 있다.

3. 해결방안은 없는가 ?

  도체에 전기를 흘리면 R, C, L이라는 분포정수에 의해 전기 및 제어신호의 생성과 흐름을 방해하는 3차전기가 발생하게 된다.

그러므로 1,2차전기회로 간에 전기적인 3차 폐회로(VAD)를 만들어 주어 3차전기를 억제 및 제거시켜 주고, ECU가 각 센서로부터 받아드리는 신호와 내어 보내는 신호(제어신호)가 온 습도와 엔진열 등에 의해 간섭을 받지 않도록 제어신호를 보정하여 "제어기능을 안정 및 강화”시켜 주어야 한다.

<제공=모터파워/www.motorpower.co.kr >