<국민제안 : 1AB-2304-000067/2023년4월1일>    

               『운전 과실로 차가 날 수 있나요』

● 현황

    강릉의 급발진 증상 사건 영상을 보면 아무리 운전을 잘못했다고 해도 자동차가 비행기처럼 날아 갈 수 있는가 하는 것입니다

그런데 사고 차가 비행을 하려면 엔진이 얼마큼 회전(RPM)해야 할까에 대한 기술적 해석이 전혀 보이지 않는다는 것입니다.

여기서 엔진이 정상적으로 동작할 때의 RPM과 전기신호 관계를 공학적으로 계산하면 다음과 같습니다.

자동차는 엔진회전수(RPM)를 만드는 TPS(Throttle Position Sensor)의 전기신호 동작범위는 통상 0.3V~4.5V이고, 아이들 시의 RPM은 700~800RPM으로 봅니다.

그래서 0.3V를 가지고 ECU(연산IC)가 700 ~ 800RPM펄스를 만들려면 1RPM에 대한 TPS의 아날로그신호 크기는 0.375mV(375μV) ~ 0.428mV(428μV)가 됩니다.

           * 0.3V ÷ (700 ~ 800RPM) = 0.375mV(375μV) ~ 0.428mV(428μV)

그리고 악셀패달을 최대로 밟는다 해도 자동차가 정상적으로 만들 수 있는 최대 RPM은 10,514RPM ~ 12,000RPM 입니다.

            * 4.5V ÷ (0.375mV ~ 0.428mV) = 10,514RPM ~ 12,000RPM

● 문제점

   1. 급발진 증상이 생기려면

     그런데 악셀패달을 최대로 밟았다고 해도 순식간에 12,000RPM으로 증가하지 않는데 차는 날 수가 있겠습니까.

앞의 현황내용에서 밝힌 정상적인 RPM생성 근거를 기준하여, 만일에 ECU의 연산(양자화)IC가 전자적으로 마비(LOCK)가 되면 연산(양자화)IC는 TPS신호와 무관하게 ECU의 동작전원인 5V를 TPS신호로 인식(착각)하여 11,682RPM ~ 13,333RPM을 만들 수 있습니다.

        * 5V ÷ 0.375mV(375μV) ~ 0.428mV(428μV) = 11,682RPM ~ 13,333RPM

그래서 급발진 증상이 생기려면 시동을 거는 순간 (ECU가 오동작으로) 아이들시 700~800RPM이 순간적으로 11,682 ~ 13,333RPM으로 변해야 합니다.

이때 자동차는 상상을 초월한 순간적인 가속도와 관성 힘이 크게 작용하므로 날 수 있을 것이요, 반대로 브레이크의 배력장치는 기능을 상실 할 수가 있다고 봅니다.

2. 연산(양자화)IC가 전자적으로 마비(LOCK)되는 이유

   ECU5V를 만드는 회로는 DC-DC컨버터를 이용한 반도체방식이므로 반도체의 내부저항으로 인하여 별도의 5V마이너스(-)가 생겨나는데, 전기 배선도를 보면 모든 차를 비접지(non-ground)로 설계하고 있습니다.

그런데 자동차는 전기장치들이 동작을 하게 되면 역기전압, 전자파전압, 분포정수전압 등의 기생전기(parasitic electricity)가 생겨나는데 특히 역기전압은 5V마이너스(-)를 통하여 ECU로 유입되어 연산(양자화)IC를 전자적으로 마비(LOCK)시킬 수 있습니다.

       * 역기전압은 동력전압(12/24V)의 20~30배에 달하는 순간적인 반대전압을 뜻함

3. 기타 5V마이너스(-)로 인하 성능 저하

   다음은 년식이 늘어날수록 5V마이너스(-) 접지전압도 증가하여 성능에 미치는 관계를 개략적으로 열거하여 보았습니다.

       * 1~2mV까지 : 신차의 경우로 거의 정상에 속함

       * 10mV까지 : 출력. 소음. 진동. RPM. 연비. 배출가스. 시동꺼짐 등에 영향

       * 20mV까지 : 출력. 소음. 진동. RPM. 연비. 배출가스 등에 미치는 영향 

                   심각하고 시동꺼짐 발생

       * 30mV이상 : 정상적인 운행이 거의 불가능함

 다만 접지전류(mA)는 변화가 너무 다양하여 예시하기가 어려워 생략합니다.

● 개선방안

   자동차의 동력전기(12/24V)접지는 토목의 지반에 해당하고, 제어전기(5V)접지는 건축물의 주축 돌에 해당하므로 두 전기 간의 접지전압은 “0”V가 되어야 합니다.

그런데 시중에 유통되는 ECU전기회로 도면이나 차들을 실사해보면 하나 같이 ECU 5V마이너스(-)를 비접지(non-ground)로 설계하여 접지전압(mV)과 접지전류(mA)가 발생하므로, 자동차의 동작과 성능 전반에 걸쳐 나쁜 영향을 주고 있습니다.

이러한 결점을 해결하기 위해서는 두 전기 간에 <“제3의 전기적인 폐회로망과 전기적인 접지회로를 구성”>시켜

   * 5V전압을 안정시키고

   * 두 접지 간의 접지전압(mV)과 접지전류(mA)를 일정범위 이하로 억제”시키며

   * 연산(양자화)IC의 전자적인 마비(LOCK)현상을 없애 주어야만

ECU의 데이터 생성과 전송을 안정시켜 줄 수 있습니다.

 ▶ 다만 개선기술 소개는 본질의 제안질의를 폄하시킬 수 있으므로 생략함

● 개선효과

    1. 급발진 증상과 시동꺼짐 방지

    2. 자동차 성능 개선

        * 시동성. 출력. 진동. 소음. 변속충격. 노킹. 전압변동. 승차감 등

    3. 내연기관차는 연비와 배출가스를 개선

● 결론 정리

    ECU5V의 비접지(non-ground) 설계는 자동차의 근본적인 성능을 방해하여 연비와 배출가스를 나쁘게 함은 물론 ECU의 연산(양자화)IC를 마비시켜 급발진 증상을 일으키게 하는 요인이 되므로 절대적으로 개선시켜 주어야 합니다.

 이러한 문제는 비단 내연기관차에만 국한된 것이 아니라 하이브리드차. 전기차 등에서도 발생하고 있고 나아가 수소전기차 및 자율주행차등에도 생겨 날 수 있다고 봅니다.

 따라서, 급발진 의심 증상 사고에 대한 법적인 조사와는 별개로 “국토교통부 주관하에 심도 있게 기술적으로 분석”하여 대책을 강구해야 한다고 생각되므로 (민원이 아닌) 국민제안으로 검토 해주기를 간곡히 청원 합니다.

<제공 =VAD>