• 전자통신동향분석
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• 제20권6호통권96호
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• pp.166-177
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• 2005

차량 운전자의 안전을 보장하고 운전의 편의를 돕기 위한 기술로는 차량용 레이더, 타이어 공기압 감지 장치, 원격시동 장치, 지리정보시스템 등이 있다. 그중 타이어는 차량의 수많은 부품들 중 도로와 직접 접촉하는 부품으로 타이어의 상태는 운전자의 안전에 직접적인 관련이 있다. 과거 포드 자동차에서는 파이어스톤에서 납품한 타이어 전량을 리콜하는 대규모 교체사례가 있었다. 초기 타이어 공기압 감지 장치는 일부 고급차종에만 적용되었는데 최근 압력 및 온도 측정용 센서의 높은 신뢰성과 양산비용의절감 및 국가의 정책적 요소가 복합적으로 작용하여 일반 차량에도 보급화가 진행중이다. 본 논문에서는 오늘날 타이어 공기압 감지 장치를 양산하는 업체들의 기술 동향을 분석하여 타이어 공기압 감지 시스템의 도입 배경, 국내외 기술기준 현황, 타이어 공기압 감지 시스템을 형성하는 기본 구조, 높은 정밀도를 가지는 반도체 센서 및 관련 기술에 대해 살펴본다.

• 문화기술의 융합
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• 제6권4호
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• pp.825-831
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• 2020

현대 사회에서 자동차는 필수 이동수단이 되었다. 자동차 부품 중 유일하게 지면에 맞닿아 사용되어 마모되는 소모품이다. 만약 타이어가 마모가 심한 경우 타이어가 파손되어 운전자에게 큰 사고의 위험이 제공될 수 있다. 이런 위험을 방지하기 위해 운전자는 자동차를 주행하기 전에 타이어의 공기압과 트레드의 상태를 확인해야 한다. 타이어 공기압은 TPMS가 있는 자동차에서는 손쉽게 측정할 수 있지만, 타이어 트레드 상태 같은 경우 동전 또는 버니어 캘리퍼스를 이용해 운전자가 직접 측정해 번거로울 수 있다. 이런 번거로움은 운전자가 타이어 트레드 상태 측정을 등한시하여 타이어 파손으로 인한 교통사고에 노출될 수 있다. 본 논문에서는 자동차 타이어를 자동으로 측정할 수 있는 IoT 서비스 기반의 시스템을 설계하기 위한 연구 내용을 소개하며, 해당 시스템의 일부 구성요소를 실제로 구현하고 테스트하여 시스템 구현에 대한 가능성을 확인하였다.

• 전기전자학회논문지
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• 제24권1호
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• pp.33-39
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• 2020

본 논문에서는 타이어의 물리적인 요소 중 하나인 압력정보를 이용해서 자동차의 하중 표출이 가능한 타이어 공기압 측정 기술을 사용한 차량의 적재중량 측정시스템 설계 기법을 제안한다. 제안된 기법은 하중 및 진동에 의한 노이즈 보정, 기체유량 보정, 데이터 믹서, 중량 환산 등의 4가지 과정으로 구성된다. 하중 및 진동에 의한 노이즈 보정에서는 외부충격 및 차량이 주행 중 발생하는 진동 등에 의해 타이어의 내부 압력이 상승하는 노이즈를 제거한다. 기체유량 보정 과정에서는 하중 및 진동에 의한 노이즈 보정 과정을 거친 데이터에 대하여 지면의 온도상승에 의해 타이어의 내부 압력이 상승하는 노이즈를 제거한다. 데이터 믹서 과정에서는 화물적재 시 타이어에 수직으로 전달이 되어 타이어의 압력변화에 따른 공차, 중차, 만차에 대한 하중과 압력 등을 분류하게 된다. 중량 환산 과정에서는 하중 및 진동에 의한 노이즈 보정 및 기체유량 보정을 거친 데이터를 사용하여 중량 환산 알고리즘을 통해 중량으로 표출된다. 중량 환산 알고리즘은 하중과 압력변화에 대한 선형 함수의 기울기인 중량 환산 Factor를 구하여 중량을 환산한다. 본 논문에서 제안된 타이어 공기압 측정 기술을 사용한 차량의 적재중량 측정 시스템의 정밀도를 평가하기 위해 자체적으로 테스트 베드를 구축하여 평가하였다. 하중 및 진동에 의한 노이즈 보정 결과와 기체 유량 데이터 보정 결과는 신뢰성 있는 결과를 나타내었다. 또한 중량 정밀도 반복 실험도 국내 업체 기준치인 90% 보다 우수한 중량 정밀도를 나타내었다.

• 디지털융복합연구
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• 제17권12호
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• pp.203-210
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• 2019

오늘날 대부분의 자동차는 전자제어를 통하여 엔진의 상태를 제어하여 최적의 성능을 얻을 수 있도록 하고 있다. 본 연구는 캔통신을 이용하여 자동차의 엔진의 정보를 운전자에게 실시간으로 화면에 표시하여 고장진단과 최적의 자동차 상태를 유지하는 장치를 개발하였다. 이 시스템은 엔진에서 발생되는 정보를 OBD2 소켓을 통하여 엔진의 흡배기온도, 현재 배터리 전압, 타이어 공기압, RPM, DPF 포집량, 토크, 마력 등의 정보를 실시간으로 운전자에게 표시하여 운전자가 차량의 상태를 즉시 확인이 가능하다. 타이어의 공기압을 측정하여 화면에 표시하여 안전운행에 도움을 줄 수 있으며, 자신의 취향에 맞도록 변속타이밍을 설정할 수 있는 모드를 제공한다. 특히 디젤엔진 자동차의 경우 매연으로 인한 문제는 자동차 성능과 환경오염에 악영향을 미칠 수 있으므로 시스템 화면에 DPF 포집량을 표시하여 환경오염 방지와 효율적인 자동차 관리를 할 수 있도록 시스템을 개발하였다.

• 한국정밀공학회지
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• 제30권12호
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• pp.1341-1347
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• 2013

Energy harvesting is a clean technology to obtain energy from the surrounding environment such as wind, sun, vibration and so on. In particular, the current TPMS (Tire Pressure Monitoring Device) is very small and attached to the outside of a vehicle and power supply of the TPMS is limited. Therefore, energy harvesting using vibration energy of piezoelectric materials is important to the TPMS. In this paper, we analyzed several models using ANSYS which is one of the FEA (Finite Element Analysis) package and compared corresponding strain frequency response functions of the TPMS. In addition, we confirmed that dynamic characteristics variations according to geometry changes have effects on the performance of the TPMS.

• 한국정보전자통신기술학회논문지
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• 제10권5호
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• pp.364-371
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• 2017

본 TPMS는 타이어의 공기압을 측정하여 운전자에게 현재 타이어의 상태를 알려주는 차량용 전장 시스템이다. TPMS 센서는 소형화, 경량화, 저가격성, 저전력을 위해서 단방향 통신을 사용한다. TPMS 센서 정보의 전송 주기는 운전자에게 제공하는 서비스의 질을 나타내는데, 최적의 전송 주기를 결정하기 위해서 프레임 충돌 확률과 생존 시간(Life time)에 대해서 분석하여야 한다. 본 논문에서는 정상모드와 경고모드가 존재하는 저전력 운영 TPMS에서 벤 다이어그램을 이용한 충돌 확률 모델을 설계하였고, 정상모드 전송 주기 대 경고모드 전송 주기에 대한 비율(n)에 따라 생존 시간과 충돌 확률을 분석하였다. 타이어 교체 시기를 5년, 7년으로 가정하고, 생존시간과 충동 확률을 이용하여 최적화하였을 때, 5년에서 $T_{nP}=31$ 초, $T_{wP}$는 2.4초이고, 7년에서 $T_{nP}=71$초, $T_{wP}$는 2.5초가 된다.

• 대한전자공학회논문지SD
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• 제49권2호
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• pp.1-8
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• 2012

본 논문은 자동차용 타이어 공기압 모니터링 시스템(TPMS)의 핵심 부품인 가속도센서에 관한 연구이다. 일반적으로 압저항형 가속도센서는 정전용량형 가속도센서에 비하여 제조 비용이 적고 출력 특성이 선형적이며 주변 잡음에 면역성이 강한 장점을 갖는다. 그래서 TPMS용으로 압저항형을 선택하였고, ANSYS 프로그램을 이용하여 3가지 타입의 구조를 설계하여 공진주파수 특성을 비교하여 가장 안정적인 구조인 질량체 가장자리의 가운데에 있는 4개의 빔에 의하여 지지되는 브릿지 타입의 실리콘압저항형 가속도센서를 선택하였다. 그리고 센서 크기를 고려하여 빔의 길이는 $200{\mu}m$로 정하였으며, 빔 길이에 따른 최대응력과 최대변위를 시뮬레이션하여 센서를 설계하였다. TPMS용 4 빔 실리콘 미세 압저항형 가속도센서의 크기는 $3.0mm{\times}3.0mm{\times}0.4mm$의 크기로 제작 되었다. 휠 각도에 따른 출력 특성과 온도 특성을 측정하여 센서의 특성을 분석 하였다. 그 결과 가속도센서의 옵셋 전압은 43.2 mV 이고 감도는 $42.5{\mu}V/V/g$ 이다. 센서의 특징으로 내충격성은 1500 g 이고, 측정 범위는 0 ~ 60 g, 사용온도는 $-40^{\circ}C{\sim}125^{\circ}C$ 를 갖는다.