115장. 차량 자세제어 장치(VDC)개요 및 종류
1. 개요
자동차의 운전은 스트레스와 긴장의 연속으로 특히 위험 상황에서 차량 통제권을 잃
게 되면 예상치 못할 사고로 이어져 인명피해는 물론 사회, 경제적으로도 막대한 손실이
발생할 수 있다. 미국 고속도로 교통 안전국의 조사에 따르면 차체 자세제어 시스템인
VDC(Vehicle Dynamic Control)를 장착한 승용차량의 사고율이 미 장착 차량보다 35%
더 낮고, 사망률 또한 30%정도 낮다고 한다. 따라서 북미와 유럽을 포함한 세계 각국
은 승용차량에 VDC 시스템의 의무적용을 법규화 하고 있다. VDC는 안전벨트 이후 가
장 효과적인 주행 안전 기술로 평가되고 있으며 사고 발생 뒤에 작동하여 탑승자의 안
전을 꾀하는 수동적 안전 시스템(passive safety system)과 달리 사고 발생 전에 작동
해 사고를 미연에 방지하는 능동적 안전 시스템(active safety system)이라 할 수 있다.
VDC는 ABS, EBD, TCS 제어 기능을 포함하고 있을 뿐만 아니라 사고로 이어질 만한
상황을 사전에 탐지해 차량의 움직임을 안정시키는 요 모멘트 제어와 자동감속 기능을
포함하고 있어 보다 안정된 차량의 주행성능을 확보할 수 있다. VDC는 ESP(Electronic
Stability Program) 또는 ESC(Electronic Stability Control)라고도 한다.
2. VDC 제어 종류
VDC는 코너링 및 가속, 제동 시 각각의 구동륜을 제어하여 차량의 미끄러짐을 방지
하고, 스티어링 휠의 상태를 분석하여 운전자가 가고자 하는 진행 방향과 차량의 실제
진행 방향을 비교한 뒤 일치하지 않을 때 차량의 진행 방향을 조정한다. 즉, 차량의 슬
립을 감지하면 운전자가 제동을 하지 않아도 자동으로 각 차륜의 브레이크 압력과 엔진
출력을 제어하여 차량의 자세를 제어함으로서 사고를 미연에 방지한다.
가. 요 모멘트 제어
자동차가 선회 주행 시에는 내륜 측 또는 외륜 측으로 무게중심이 이동하여 오버 스
티어와 언더 스티어와 같은 옆방향 미끄러짐(요잉 : yawing 또는 횡력 : drift out) 등
이 발생하여 주행 시와 선회 시에 주행 안전성이 저하된다. 요 모멘트 제어(active yaw
control)란 이러한 옆방향 미끄림등에 대한 차량의 자세제어 말한다. 차량의 자세제어
는 요 모멘트가 발생하면 제동 제어로 반대방향의 요 모멘트를 발생시켜 차량의 주행안
전성 및 선회 안전성을 향상시킨다. 즉 주행중인 자동차에서 우측 뒷바퀴에만 제동을
가하면 차량의 앞은 우측으로 회전을 하게 되고 반대로 좌측 뒷바퀴에만 제동을 가하면
차량의 앞부분은 좌측으로 회전하게 되는데 이러한 원리를 이용하여 차량의 자세제어
를 통해 차량의 스핀 또는 언더. 오버스티어 등의 발생을 억제하여 운전자가 원하는 방
향으로 차량을 운전이 가능하도록 하고 있다.
즉 차속, 조향각, 브레이크 페달 압력센서와 차량의 거동을 판단하는 요 레이트 센서
의 정보를 분석한 후 차량이 목표 궤적에 따라 진행하는지를 판단한다. 만약 차량의 진
행방향이 목표 궤적과 차이가 발생하면 각 바퀴의 제동력을 독립적으로 제어함과 동시
에 엔진출력을 제어한다.
나. 오버스티어 제어
오버스티어(over steer)는 [그림 17-22]의 (a)와 갗이 선회 시 차량이 운전자가 의도
한 목표 궤도보다 안쪽으로 선회하는 것을 말한다. 뒷바퀴에 원심력이 작용하는 것이
원인으로, 일정한 조향각도로 회전하는 중에 뒷바퀴가 바깥쪽으로 미끄러져 나가 접지
력을 잃었을 때 일어난다. 뒷바퀴가 미끄러진 상태이므로 스핀 현상으로 이어지기 쉽고
가속 시에 동력이 노면에 충분히 전달되지 않아 출력도 떨어진다. 특히 후륜 구동 차량
에서는 오버스티어 경향을 잘 나타난다.
주행 중인 자동차에서 전륜 대비 후륜의 타이어와 노면사이의 접지력이 한계 상황에
도달하면, 차량에 시계 방향 요모 멘트가 발생하게 되어 오버스티어가 발생하게 된다.
이때 VDC는 [그림 17-22]의 (b)와 같이 전륜 외측 차륜에 제동을 가해 반 시계 방향의
요 모멘트를 발생시켜 주면 서로 상쇄하게 된다. 결국 차량의 자세를 제어함으로써 차
량을 안정된 상태로 유지시켜 준다.
다. 언더스티어 제어
언더스티어(under steer)는 [그림 17-23]의 (a)와 같이 선회 시 차량이 운전자가 의
도한 목표 궤도보다 바깥쪽으로 벗어나는 경향을 말한다. 스티어링 휠을 지나치게 꺽거
나 과속, 브레이크 잠김 등이 원인이 되어 앞바퀴에 원심력이 작용하면, 일정한 조향각
도로 회전을 하려해도 앞바퀴가 접지력을 잃고 바깥쪽으로 미끄러져 나간다. 언더스티
어가 심하면 코너를 돌지 못하고 도로 밖으로 튀어나갈 수도 있다. 특히 전륜 구동 차
량에서는 언더스티어의 경향이 잘 나타나며, 차량은 보통 직진성을 향상시키기 위해 약
간 언더스티어로 설정되어 있다.
주행 중인 자동차가 후륜 대비 전륜의 타이어와 노면사이의 접지력이 한계 상황에 도
달하면 언더스티어가 발생하게 되어 차량에 반 시계 방향의 요 모멘트가 발생하게 된다.
이때 VDC는 [그림 17-23]의 (b)와 같이 후륜 안쪽 차륜에 제동을 가해 시계 방향의 요
모멘트를 발생시켜 서로 상쇄되게 하여 차량의 자세를 제어함으로써 이로 인한 차량의
안정된 상태를 유지시켜 준다.
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