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본내용은 국민신문고를 통하여 국토교통부에 접수되었습니다. ◆ 접수번호 : 2AB-2210-0010209 ◆ 제안제목 : ECU5V접지를 규제해야 하는 이유 ◆ 신 청 일 : 2022.10.13./ 처리기한 : 2022.11.23 ◆ 기 관 명 : 국토교통부 자동차정책과 ------------------------------- ECU5V접지를 규제해야 하는 이유 1. ECU 5V 생성 원리 자동차 전기는 제어전기와 동력전기로 구분됩니다. <내연기관차의 경우> 제어전기 5V는 ECU 안에 내장된 IC를 이용한 DC-DC컨버터방식에 의해 동력전기(12V,24V)를 5V로 변환시켜 ECU자체와 각종센서들의 공급전원으로 사용되고 있습니다. 이 방식은 5V 마이너스(-)가 별도로 발생하므로 동력전기 마이너스(-)와 직접 연결(접지)을 해주어야 하는데 “비접지로 제작”하고 있습니다. * 참고 : 동력전기 마이너스(-)는 차체를 이용하므로 일명 접지라고 칭함 다음은 동력전기(1st circuit)와 제어전기(2nd circuit)의 기본 흐름도 입니다. 
2. 문제점 전기접지를 토목. 건축에 비유하면 동력전기(12V/24V)접지는 토목의 지반(땅)에 해당하고, 5V접지는 건축의 주축 돌에 해당합니다. 가. 접지 간에 전압(V).전류(A)가 발생 DC-DC컨버터란 IC를 이용한 반도체방식이므로 고유의 내부저항이 발생합니다. 그래서 ECU 5V를 비접지로 제작하면 두전기의 집지 간에는 접지전압(Vg/mV)이 발생하고 접지전류(Ig/mA)까지 흐른다는 것입니다. 이런 현상은 차 년식이 늘어나고 ECU의 데이터처리량이 증가할수록 접지전압(mV)과 접지전류(mA)도 등달아 증가합니다.
나. 접지전압 변화가 성능에 미치는 관계 (인젝터를 예로 들면) 인젝터를 동작시키려면 스위칭 TR(Transistor)의 베이스(Base)에 ECU가 만드는 펄스신호가 공급되어야 합니다. 스위칭TR의 동작원리를 간략히 설명하면, TR의 콜렉터(Collector)에는 인젝터를 통하여 12/24V가 항상 공급되어 있고, 에미터(Emitter)는 접지(12/24V마이너스)에 연결되어 있지만 베이스에 입력신호가 공급되지 않으면 콜렉터와 에미터 간에는 전기적으로 OFF(차단)되어 있습니다. 그래서 ECU에 의해 만들어진 펄스신호가 베이스에 공급되면 콜렉터와 에미터가 ON(동작)되므로 인젝터가 동작을 하게 됩니다. 그런데 문제는 5V마이너스(-)를 비접지로 제작하므로 베이스의 마이너스(-)와 ECU가 만드는 데이터의 마이너스(-)간에는 전압차가 생긴다는 것입니다. 따라서 두 전기 간에 접지전압차가 생기면 생길수록 인젝터는 동작오차가 많이 발생하므로 고장율이 증가한다는 것입니다. 다음은 접지 간 전압변화에 따라 고장률 변화를 개념적으로 열거하여 보았습니다. * 1~2mV : 거의 정상이지만 성능. 연비저하, 시동꺼짐 등에 영향을 줌 * 10mV : 성능. 연비저하, 배출가스 증가, 시동꺼짐 등이 증가 함 * 20mV : 성능. 연비저하 , 배출가스 증가가 심하며, 시동꺼짐 등이 잦음 * 30mV이상 : 자동차가 정상적인 운행이 거의 불가능함 ◆ 기타 접지 간 전압차가 발생하면 배터리방전의 요인이 되기도 하고, 오토바이의 경우는 시동꺼짐의 주 원인이 되기도 하며, 하이브리드차나 전기차 등에도 직간접적으로 다양한 나쁜 영향을 주고 있습니다.
다. 역기전압이 통제 불능 원인 제공 자동차는 시동이 걸리면 전기장치들이 동작하는 과정에 동력전압의 20~30배에 달하는 역기전압이 발생 합니다. 그래서 5V회로를 비접지로 제작하면 동력장치에서 발생한 역기전압이 5V마이너스(-)를 거쳐 ECU로 유입되어 ECU와 각종센서들의 동작 전체를 방해(간섭)하기도 하고 또한 경우에 따라서는 ECU의 입력IC를 전자적으로 마비시켜 5V전압이 입력신호로 둔갑케 되어 통제가 불가능한 최대의 펄스를 생성. 송출 할 수가 있습니다. 【정리를 하면 5V를 비접지방식으로 제작하면 내연기관차의 경우 성능. 연비. 배출가스 등에 나쁜 영향을 주고 있고, 심지어는 원인을 모를 시동꺼짐, 오동작 및 통제 불능 등을 유발 시킬 수 있으며, 전기차의 경우 통제불능과 배터리화재의 원인이 될 수도 있습니다】 3. 해결방안 DC-DC컨버터방식은 내부저항이 존재하므로 비접지로 제작하면 접지전압이 발생하고, 또한 차 년식과 ECU의 데이터처리량 증가 등으로 접지전압은 점점 증가합니다. 이를 개선하기 위해서는 “접지전압 차 허용범위를 (자동차 제작사의 설계역량에 맡기지 말고) 제도적으로 정하여 통제해야 한다고 제안”합니다. 4. 개선효과 자동차의 제어전기와 동력전기 간의 마이너스(-) 전압차의 허용범위를 제도적으로 규제함으로써 * 자동차의 “전기. 제어분야에 대한 우수한 기술자 양성(인프라 구축)” * “고품질 자동차의 생산과 정비” * “원인을 모르는 시동꺼짐. 오동작. 제어불능 등을 미연에 방지” 할 수 있으므로 “에너지절감과 환경개선은 물론 소중한 운전자 및 탑승자들의 생명까지 보호” 할 수가 있습니다.
5. 결론 전기적인 결함 때문에 하드웨어적으로 결함이 없어도 소프트웨어적으로 결함이 존재하면 모든 자동차는 제대로 동작을 못합니다. (내연기관차의 경우는) 년식이 증가 할수록 연비가 나빠지면서 배출가스를 많이 방출하게 되며, 또한 운전자의 생명을 위협까지 하는 지경에 이르게 되고 있습니다. 그러므로 하드위어분야에만 집중되어 있는 자동차규칙을 ECU5V접지만이라도 제정하여 에너지절약과 탄소중립실천을 공고히 하고 운전자들의 안전을 위협하는 요소가 근절되도록 제도적으로 개선해주어야 한다고 봅니다. |
