주간기술동향 통권 1400호 2009. 6. 10.

12

차량용 센서 시장 및 개발 동향

허필선*

교통 상황을 검지하여 운전자에게 올바른 정보(경고)를 알려주거나 제어기에 정확한 상황 정보를 알려주

는 센서 기술은 고안전 지능형 자동차 기술의 시작이면서 가장 중요한 핵심 부품이다. 차량용 센서 시장은

차량 생산 및 판매의 정체에도 불구하고 지속적으로 성장할 것으로 전망되며, 차량안전 분야가 정부규제,

소비자 및 차량제조업자의 인식 증가 등으로 인해 차량용 센서 시장의 가장 성장성이 크고 안정적인 분야가

될 것이다. ▨

I. 서 론

차량의 친환경성, 안전성, 편의성 요구 증대에 따

른 전자시스템의 적용이 급증하고 있고, 자동차의

상품성 및 브랜드 경쟁력에서 전장품의 비중이 확대

되고 있다. 메카트로닉스 및 인포테인먼트 적용 확

대로 시스템의 지능화, 다양화가 가속화되고 있으며,

센서 적용이 확대되고 있다[1]. 최근 출시되는 신형

자동차는 첨단 전자부품의 전시장이다. 내비게이션

은 물론이고 엔진제어, 사고방지를 위한 타이어 압

력 감지 센서, 일정하게 앞차와의 거리와 속도를 유

지하는 오토크루즈, 탑승자의 위치에 맞게 에어백이

팽창하는 센서, 무인자동차 등이 대표적이다[2].

1980년대 차량 가격의 1% 정도였던 전자부품 비중

이 현재 20%로 증가했다. 동시에 차량 한 대 생산

에 사용되는 반도체의 수도 현재 약 250 여 개에서

목 차

* ETRI 기술경제 1 팀/연구원

I. 서 론

II. 차량용 센서

III. 시장 동향

IV. 국내업체들의 개발 동향

V. 결 론

포커스

포커스

13

오는 2010 년에는 400 여 개로 늘어날 전망이다. 자동차용 전자부품의 시장 규모는 2005 년

130억 달러에서 2015년에는 400억 달러로 증가할 것으로 전망된다[2].

센서는 특정한 대상물을 나타내는 물리량이나 화학량을 감지해 전기신호를 발생시키는 역할

을 한다. 사람의 감각기관처럼 센서는 변화를 느끼고 전압, 저항, 스위치 등을 통해 전기신호를

발생시킨다. 센서는 인조 감각기관이라고 볼 수 있으며 흔히 인간의 오감과 비교된다. 센서는 인

간의 시각, 청각, 촉각, 후각, 미각과 같은 역할을 한다. 이 센서는 자동차 곳곳에 내장되어 외부

와 내부에서 벌어지는 변화를 판단하고 다른 기관에 전달하는 역할을 한다[3]. 차량용 센서는

주행, 정지, 회전, 안전, 쾌적, 환경, 정보통신 부문의 온도, 압력, 가속도, 위치, 각도, 회전, 유량,

가스 등을 검출하기 위해 사용되며, Si 에 MEMS 기술을 적용해 초소형화하고 있다. 센서 신호

의 증폭, 신호처리, ECU와의 통신을 위해서도 역시 반도체가 사용된다. 앞으로 환경에 대한 대

책, 자동차의 안전 및 쾌적성의 요구가 더욱 커질 것으로 예상되며, 이를 위해 차량용 전장 시스

템의 증가는 필연적이다. 각 자동차 업체들이 채택을 늘리고 있는 후방주차감지 시스템이나 앞

차와의 거리를 자동으로 유지해주는 크루즈 컨트롤이 센서를 활용한 대표적인 기능이다. 하지만

실제 운전자가 느끼지 못하는 곳에서도 다양한 센서들이 자동차 움직임을 제어하고 있다. 자동

차가 만들어진 초기에는 기계적인 장치가 움직여 작동하였지만, 최근에 대부분 장치들은 전자식

으로 바뀌고 있다. 전자식 작동을 하기 위해서 자동차는 다양한 센서를 내장하고 있다[3].

이에 본 고에서는 자동차 전장부문의 미래 유망품목인 차량용 센서의 개요 및 기술, 시장 동

향, 국내외 개발 동향을 중심으로 살펴보고 결론에서 정책적 시사점을 도출하고자 한다.

II. 차량용 센서

교통 상황을 검지하여 운전자에게 올바른 정보(경고)를 알려주거나 제어기에 정확한 상황 정

보를 알려주는 센서 기술은 고안전 지능형 자동차 기술의 시작이면서 가장 중요한 핵심 부품이

다. 센서의 정보가 정확하지 못할 경우 이후 모든 부품 또는 시스템들은 올바른 동작을 할 수가

없기 때문이다. 자동차에 들어가는 센서는 각종 제어시스템과 연결되어 차량을 작동 또는 정지

시킨다. 대표적인 제어시스템은 엔진, 스티어링, 브레이크, 계기 및 경보, 트랜스미션, 공조 등이

다. 여기에 최근에는 안전, 서스펜션, 내비게이션 등 기능들이 중요해지는 추세이다[3]. 차량용

센서의 기술개발 동향을 살펴보면 제어시스템의 증가, 장착 자유도 제한, 각종 제어의 정밀화가

다기능 센서(압력+온도, 압력+TPS, 압력+가속도)의 발전을 유도하고, 자체진단 기능, 측정 정

확성 향상이 스마트센서(CPU+센서+통신 Diagnosis Logic)의 발전을 이끌어낸다[1].

주간기술동향 통권 1400호 2009. 6. 10.

14

엔진의 경우 대기압력, 연소실압력, 배기압력, 연소압력, 흡기온도, 연소가스온도, 실린더 벽

온도, 냉매온도 등 엔진과 관련된 각종 상황을 센서로 체크한다. 센서를 통해 얻어진 정보는 트

랜스미션 제어장치에 전달된다. 트랜스미션은 엔진회전, 출력, 엔진토크, 제어유압 등 정보를 받

아들이는 센서를 통해 기어 수를 조절한다. 또 운전을 하다보면 다양한 속도, 지면에 따라 바퀴

높이, 차체 방향이 달라지게 되는데 이런 변화에 큰 영향을 받지 않고 운전을 할 수 있도록 노면

압력, 서스펜션 높이, 전방 노면상황, 차속 및 차고 등을 평가해 바퀴 위치와 방향 등을 조절한

다. 안전부문 관련 센서기술은 아직 초기 도입되는 단계이기 때문에 업체들마다 차이가 많다. 또

운전에 직접적으로 영향을 미치지는 않지만 운전에 있어 안전은 빼놓을 수 없는 부분이기 때문

에 각 자동차 업체들은 안전벨트, 자체 고장감지 부문에 센서를 활용하고 있으며, 나아가 해외

업체들은 운전자의 피로도, 음주운전 여부 등까지 판단할 수 있는 센서를 적용하고 있다[3].

최근 출시되는 자동차는 다양한 센서를 탑재해 전자적으로 차를 제어 또는 운행을 보조해주

는 기능을 적용하고 있다. 차량용 전장 시스템은 반도체와 센서가 핵심이며, 사용되는 반도체로

는 μ c, custom IC, 범용 IC 등 monolithic IC, hybrid IC, discrete device 등으로 구성되며,

ECU 나 스마트 액추에이터에는 디지털 회로, 아날로그 회로, 파워 디바이스를 혼재한 복합 IC,

microcomputer, discrete 등이 있다. 차량용 센서의 필요 기술은 Small size/Light weight/Low

Cost, 측정 정확도 확보 및 사양변경에 따른 신속한 대응을 위한 특성 조정기술[Trimming 기

술], 센서 패키징 기술, 빠른 응답성, 온도 특성[-40~140℃], 高신뢰성, EMC[전자파 노이즈]

특성(10kHz~2GHz에서 200V/m)을 만족해야 한다[1].

이전까지만 해도 소비자들이 자동차 구입시 중요하게 작용한 요소는 차종과 디자인 또 주행

면에서 배기량, 출력 등 기계적인 부분이었다. 하지만 최근에는 각 자동차 업체 기술력 차이가

줄어드는 추세이며 주행성능 못지않게 안전, 편의성과 관련한 기능이 중요해지고 있다. 새로 출

시되는 차량은 안전운전에 필요한 다양한 기능을 탑재하고 있는데 차량 곳곳에 차량 외부 및 내

부에서 벌어지는 상황을 인식하고 조정하는 센서가 장착되었기 때문이다[6]. 최근 출시되는 센

서들은 초미세 가공기술을 적용해 시스템 온칩화 되는 추세며, 다기능 칩 적층 기술을 적용해

하나의 칩이 많은 기능을 할 수 있게 진화되고 있다[3]. 최근 자동차 센서 기술은 주요 기능이

통합화, 지능화, 초소형화되는 추세인데, 1세대 기계식 센서에서 2세대 반도체 센서를 거쳐 지

능형 센서로 바뀌고 있다[6].

비즈니스 모델 관점에서 시스템 공급업체들은 그들의 시스템 사업을 위해 센서를 개발하고

제조하며, 맞춤식 센서가 해당 시스템에 기술적/기능적 차별화의 바탕이 된다. 하지만, 시스템

사업에서의 강한 저가격화 압력은 센서분야가 매력적인 사업기회로 인식하게 한다. 몇몇 시스템

포커스

15

사업자들은 제품을 컴포넌트화하여 차량용 시장뿐만 아니라 비차량용 시장에도 진출하였다. 반

도체 전문회사에게 차량용 센서 시장은 새로운 사업분야로서 확대되고 있으며, 이는 전통적인

반도체 회사에 비해 안정적이고, 경기에 방어적이게 된다. 반면, 센서 전문회사의 전략은 보유하

고 있는 센서 관련 특정 기술이나 응용지식이 필요한 분야를 모두 사업기회로 활용한다.

차량용 센서 시장에서의 중요한 성공요인으로는 ① 다양한 기술을 사용한 기계 및 전자시스

템 결합하는 능력, ② 응용 노하우, ③ 장기적 전략: 새로운 기술이 필요할 때 3~5 년 혹은 그

이상의 개발 시간, ④ R&D 및 제조환경에의 상당한 투자를 할 수 있는 능력, ⑤ 훌륭한 품질관

리 등이다. 전기적 및 비전기적 기능을 하나의 시스템에 결합한 센서는 보통 MEMS 혹은 MST

라 불리며, 이런 마이크로시스템 기술의 트렌드는 소형화(Miniaturization), 비용 절감(Cost

Reduction), 향상된 기능(Increased Functionality), 품질(Quality) 등이다.

차량용 센서 시장에 영향을 미치는 3 가지 주요 트렌드는 첫째, MEMS(MicroElectro

Mechanical System) 사용의 증가로 센서를 소형화 할뿐만 아니라, 센싱 구성요소를 통합한다.

둘째, 지능형 센서의 개발로 지능형 센서는 센서의 신뢰성과 내구성을 향상시키며, 새로운 기능

과 조건에 쉽게 적응한다. 셋째, 네트워크나 통제시스템과의 데이터 교환을 가능하게 하는 통신

특성의 발달이다.

현황으로는 이미 압력 센서, 가속도 센서, 자이로 센서 등 많은 종류의 센서가 자동차에 사용

되고 있으며, 향후 차세대 전장시스템의 등장에 따라 고성능, 고신뢰, 다기능, 저가격화된 센서

에 대한 요구가 증가하고 있다. 미래형 자동차의 등장에 따라 엔진, 구동에서부터 차량진단 및

모니터링, 안전, 편의, 보안 등에 이르기까지 다양한 분야에서 자동차의 전자제어화가 이루어지

고 있고, 차량용 센서는 전장시스템의 출현 및 완제품 성능을 결정한다. 기존의 재래식 센서는

이러한 새로운 전장시스템의 요구에 더 이상 부합되지 못하고 있으며, 따라서 반도체나 MEMS

등의 기술을 이용한 차세대 지능형 센서 개발이 이루어지고 있다.

최근 자동차 활용성 및 효율성, 환경문제 등을 이유로 연비제어, 안전성 등을 상황에 맞게 섬

세하게 조절해야 하는 일이 많아지고 있는데 이는 기존 기계식 센서 제어 방식으로는 한계가 있

어 지능형 센서가 부각되고 있다. 지능형 센서는 자동차 여러 가지 부문에서 사용되고 있는데,

운전자가 안전벨트를 메었는지 확인하는 안전벨트 센서부터 타이어 압력이 낮을 경우 운전자에

게 상황을 알려주는 타이어 압력 센서, 배기가스량을 측정하는 배기가스 센서, 노면에 따라 차량

축의 높이를 조절하는 서스펜션 센서 등 다양하다[9]. 특히 각 센서는 용도에 따라 연동되어 이

전 기계식 차량에서는 제공하지 않는 고도화된 기능을 제공한다. 예를 들면 충돌 상황이 발생했

을 경우 충돌감지 센서가 에어백 센서에 충돌에 따른 작동 신호를 보내면 에어백 센서는 충돌 수

주간기술동향 통권 1400호 2009. 6. 10.

16

<표 1> 차량용 센서의 적용 현황

구분 제품명 적용시스템 측정 대상 측정범위[kPa] Type

MAP 센서 엔진콘트롤 흡기관 압력 10~115 Absolute

BPS 엔진콘트롤 대기압 측정 80~110 Absolute

FTPS 엔진콘트롤 연료탱크 증발가스 압력 ±6 Differential

Boost 센서 엔진콘트롤 Boost압력 측정(Diesel) 50~300 Absolute

EGR 센서 엔진콘트롤 배기가스 순환 모니터링 10~115 Absolute

Pressure 센서 연료전지 Air, Water, Hydrogen 10~300 Absolute

Differential 센서 연료전지 수소가스 재순환로 양단압력 차이 측정

±30 Differential

DPF 센서 디젤시스템 DPF 양단압력 측정 ±50 Differential

Low Pressure Sensor

타이어 압력 센서 TPMS Tire 압력 측정 10~500 Absolute

Air-con 센서 Air-con제어 냉매 압력 30~50

Brake 센서 ABS ABS 유압 압력 200

Oil Pressure Sensor 유압 제어 미션오일 압력 외 50

High Pressure Sensor

Fuel Pressure Sensor Diesel Common rail 연료압력 측정 1,800

Absolute Gauge

Misfire용 센서 엔진콘트롤 차체 진동 ±5

Front/Rear ±150

Lateral ±100 충돌 센서 Air bag

Center ±50

ABS 용 센서 ABS 가속도 ±1~±2

Tilt sensor ECS, TMS 차체 기울기 ±1~±2

Suspension용 센서 ECS 차체 진동 ±1~±2

±2 CDC용 센서 CDC 차체 진동

±13

Angular rate sensor TCS, VDC Yaw, Roll, Pitch 180°/s ~360°/s

Surface Bulk

Crankshaft 포지션 센서 엔진제어 #1 cylinder 검출 0~4,000rpm Hall IC

Camshaft 포지션 센서 엔진제어 엔진 회전 수 검출 0~9,000rpm Hall IC

Throttle 포지션 센서 엔진제어 T/Valve 개도 검출 0~96°

petentiometer Hall IC

온도센서 엔진제어 온도 측정 -50~200℃ NTC

O2 센서 엔진제어 공연비 측정 λ=1 세라믹

Speed Sensor 엔진제어 A/T 제어용 0~9,000pm Hall IC

Acceleration Sensor

Knock Sensor 엔진제어 엔진 노킹 검출 30g. 24kHz 압전식

포커스

17

<표 2> 응용분야에 따른 차량용 센서

응용분야 센서

압력 센서: 엔진룸 내의 서지탱크에 장착되어 압력을 측정하여 ECU에 전달하고, 엔진제어장치는 맵센서 신호와 엔진 회전 수를 이용하여 공기 흡입량 측정하여 엔진 분사되는 연료의 양을 결정

유량 센서: 측정된 공기량을 ECU 에 전달하여 엔진제어장치가 전송된 정보에 대응하는 연료를 분사하도록 인젝트를 제어

가속도 센서: 출력신호를 처리하여 자동차의 가속도, 진동, 충격 등의 동적 힘을 측정

온도센서: 엔진오일의 열화를 감시하고 엔진의 온도를 ECU에 전달하여 주행중 적정온도를 지속적으로 유지하게 함

자이로 센서: 차체의 각도가 수평을 잃으면 감지하여 미끄럼방지장치(DTSC)에 전달

엔진 및 변속기: 엔진제어시스템은 엔진 구동력 및 가속성을 극대화시키고, 연료소비율을 극대화하며, 최근의 환경 규제 추세에 따라 배기가스의 유독성을 극소화시키고, 안락한 운행을 위한 엔진소음 및 진동을 저감시키는 것이 목적 조향각센서: 주행중인 차량의 핸들 각도를 계산하여 정보를 ECU 에 전달하여 주행 중의

안전성을 보장해 주며, 스핀혹은 언더 스티어(under steer) 등의 위험 상황을 미리 감지하여 방지해줌

배기가스 센서: 배기가스를 감지하여 ECU에 전달

매연감지 센서: 매연을 감지하여 전달함으로써 매연발생을 방지 친환경: 센서를 이용하여 자동차의 배기가스 및 매연을 감지/방지하여 환경친화성을 제고

산소 센서: 배기가스 중 함유된 산소의 양을 측정하여 ECU에 전달함으로써 주행시 일정한 이론공연비를 유지하도록 피드백해줌

빛감지 센서: 야간주행 중 상대차선 차량의 빛을 감지

적외선 센서: 야간운전에서도 물체의식별을 할 수 있음

우적 센서: 비가 올 경우 자동으로 와이퍼가 작동하도록 해줌

편의성: 최근 고급차종을 중심으로 각종 편의를 위한 시스템이 증가

이미지 센서: 피사체 정보를 검지하여 영상신호로 변환

온도/습도 센서: 자도차 실내의 온도와 습도를 감지

가스 센서: 이산화탄소 및 유해가스를 감지

실내환경: 자도차를 운전하는데 있어 쾌적한 환경속에서 쉽고 편리하게 운전하려는 욕구 증대

Air Quality 센서: 공기오염도가 높은 지역을 지나갈 때, 별도의 스위치 조작을 않더라도 외부공기 유입을 자동으로 차단하는 장치

위성항법장치(GPS): 위도ㆍ경도ㆍ고도의 위치뿐만 아니라 3차원의 속도정보와 함께 정확한 시간까지 얻을 수 있음

내비게이션: 자동차에 사용하도록 고안된 범지구위성항법시스템으로 지리정보를 제공

텔레매틱스: IT기술과의 접목을 통해 도로상황과 지리정보를 쉽게 파악

무선통신: 자동차간 신호를 담당하는 무선통신

충돌방지 센서: 타 차량이나 장애물을 사전에 감지하여 경고해줌

이미지 센서: 전후방 감시 및 차선 이탈여부를 경고

초음파 센서: 초음파를 이용하여 상대차량의 속도나 거리를 측정

레이저 레이더 센서: 충돌방지를 위해 77GHz 대역의 고주파를 이용한 레이더 센서가 사용

에어백 센서: 승객의 상태를 파악하기 위한 승객근접/거동 센서, 무게센서, 시트위치센서 등이 있음

예방/안전: 타 차량이나 장애물을 사전에 검지하고, 차선 이탈여부를 경고하여 충돌을 예방하고 충돌시에어백 작통을 통해 피해를 최소화함

TPMS: 타이어 내부에 센서를 부착해 타이어의 온도 및 공기압을 실시간으로 감시하여 이상여부를 운전자에게 경고

가속도센서:출력신호를 처리하여 자동차의 가속도, 진동, 충격 등의 동적 힘을 측정

차고 센서: 전자제어서스펜션(ECS)의 핵심요소로 현재의 차고 높이를 측정해 목표차고보다 낮으면 저장 탱크의 압축공기를 공기 스프링에 공급해 차체를 상승시키고, 목표차고보다 높으면 압축공기를 대기로 방출시켜 차고를 낮추어 항상 일정한 높이를 유지

조향각 센서: 주행주인 차량의 핸들각도를 계산하여 그 정보를 ECU에 전달하여 주행 중의 안전성 보장

각속도 센서:

중력 센서(G sensor)

조향/현가장치: 자동차의 조향장치(steering system)와 현가장치(suspension system)에 사용되는 센서는 주행 중에 도로상태에 따라 자동차에 가해지는 외부환경에 대한 정보를 제공하여 노면에서 받는 충격을 완화하고 운전자가 편안하고 안락한 상태에서 운전을 할 수 있도록 도와줌 토크 센서

<자료>: EIC, 자동차용 센서산업 동향, 2006.2 를 재구성

주간기술동향 통권 1400호 2009. 6. 10.

18

준을 감안해 에어백을 사용할 것인지 말 것인지, 사용한다면 얼마나 팽창해야 하는지를 결정한

다[6]. 중력 센서(G센서)는 전자기기에 탑재되어 중력이 어느 방향으로 작용하는지를 탐지하고

그 상황에 맞춰 기기 사용자 편의를 돕는 부품이다. 중력 센서가 휴대전화에 탑재되면 기기를

세로로 길게 들고 있을 때는 세로로 긴 화면을 사용자가 보고 있으므로 긴 목록을 보여주고, 가

로로 길게 들고 있을 때는 화면을 자동으로 90도 회전시켜 넓은 화면을 보여 줄 수 있게 된다.

또한 동영상을 시청할 때는 사용자가 기기를 들고 있는 방향에 따라 화면을 회전시켜 사용자가

편하게 영상을 시청하도록 한다. 휴대전화나 MP4 재생기 등 IT 가전에 주요 적용되던 이 부품은

최근에는 자동차용 운행기록장치(블랙박스)에도 탑재되어 차량 충돌시 충돌 방향을 기록한다[5].

1980 년대에는 자동차 1 대 당 평균 센서 수가 42 개였지만 1990 년대에는 55 개, 2000 년

에는 87개, 오는 2010년에는 160개를 넘어설 것으로 예상된다. 하지만 업계 관계자들은 자동

차 내에서 센서의 역할이 갈수록 중요해지고 있기 때문에 더 많은 센서가 필요할 것으로 보고

있다[6].

1. ECU

자동차가 전자제어 장치 집합체로 탈바꿈하면서 ECU(Electronic Control Unit)가 가치결정

인자로 등장하였다. ECU는 자동차의 엔진ㆍ트랜스미션ㆍ브레이크 등 각종 부품을 제어하는 전

자장치를 말한다. PC 로 치면 CPU 에 해당하는 시스템 반도체로 각종 첨단 기능을 컨트롤하며

자동차의 지능화를 결정짓는다. ESC 는 ABS 와 TCS, YawControl 을 합친 것으로 미끄러지지

않고 부드럽게 출발이 가능하며, 자동차를 더욱 안전하게 도로 위에 머물게 해주며 제동하면서

<표 3> MEMS 의 시스템별 애플리케이션

MEMS 기타 센서

자이로 센서 가속도 센서 구 분

X Y Z X Y Z

압력센서

Wheel Speed 센서

Steering angle 센서

GPS

Electronic Stability Control(ESC) O O O O O

Navigation O O O O

Adaptive Cruise Control(ACC) O O O O O

Hill Start Assist(HSA) O O

Roll Stability Control(RSC) O O O O O O

RollOver Sensing(RoSe) O O O O O O

스마트 에어백 O O O

블랙박스 O O O O O O O O O

<자료>: 현대오토넷, MEMS 센서기술의 자동차 산업 응용, 2008. 12.

포커스

19

주행방향을 조절하고 제동거리를 단출하게 해준다. ESC 는 지능형 주행 안전성 제어장치로

1995 년 독일 보쉬가 처음으로 ESC 의 양산을 시작했으며, 만도도 2003 년부터 국내 최초, 해

외 4번째로 양산을 개시하였다[7].

ECS를 위한 MEMS 센서는 전자 서스펜션이 네 바퀴에 전달되는 진동을 감지하여, 매 순간

자동차의 댐핑 스토로크를 최적으로 자동 조절해주는 장치로 Ride Control Logic, Anti-Roll

Control, Anti-Drive Control Logic, Anti-Squat Control Logic, Speed Sensitive Control Logic

등의 기능을 갖는다. 능동형 현가장치의 증가로 소형 차량까지 확대 적용이 예상된다. 현재는 중

형 자동차에 양상화가 적용 중이다. 자동차에 적용되는 MEMS 센서는 저렴한 가격, 높은 기능,

글로벌 스탠다드, 높은 신뢰성의 조건들을 만족시켜야 한다[7].

자동차의 전자화가 진전되면서 한 대의 자동차에 탑재되는 ECU의 수도 매년 늘고 있다. 현

재 자동차 한 대당 평균 25 개의 ECU 가 사용된다. 하지만 최근 출시되는 고급차와 신차의

ECU 수는 이를 훨씬 넘어선다. 렉서스의 LS 시리즈는 무려 100 개의 ECU 가 탑재되었다.

2008 년 1 월 출시된 현대자동차의 제네시스는 현대차의 첨단 자동차 기술이 총동원된 차량이

다. 운전자정보시스템(DIS) 뿐만 아니라 스마트 크루즈 컨트롤 시스템, 적응형 헤드램프 등 각종

첨단 전장 기술이 그것이다. 제네시스의 이 같은 기능을 컨트롤할 ECU는 70개에 이른다. 쌍용

자동차의 체어맨 W 도 39 개의 ECU 로 각종 장치를 컨트롤 한다. 벤츠의 S 클래스에는 80 개,

BMW 7 시리즈 역시 이 수준의 ECU가 내장되어 있다.

최근 선도 자동차업체들 사이에서는 ECU의 통합을 추진하는 곳도 있다. ECU 간 상호작용

의 효과를 높이기 위해서이다. 도요타자동차는 렉서스 시리즈에 탑재된 전자제어식 브레이크 시

스템용 ECU, 차량 운동 제어 시스템용 ECU, 차량 내부통신 게이트웨이용 ECU를 하나로 통합

<표 4> 기존 재래식 센서와 MEMS 센서의 비교

구분 기존 재래식 센서 자동차용 MEMS 센서

생산기술 소재, 가공, 조립 기술 반도체/MEMS 기술

생산장비 기계 가공, 조립 장비 반도체 장비

생산공정 단위공정의 결합 조립 공정 일괄 공정

크기 큼(~cm) 작음(~mm)

가격 대 성능 비 낮음 높음

생산업체 소규모 중소기업, 대기업 반도체 라인을 갖고 있는 일정규모 이상의 업체

신호처리 별도 외장 회로 2 chip 혹은 집적화

타 센서와의 제조공정 호환성 매우 낮음 상당부분 동일함

<자료>: 전자부품연구원, 2008. 9.

주간기술동향 통권 1400호 2009. 6. 10.

20

해 전체 ECU의 수를 줄여가고 있다. BMW 역시 최근 출시된 신형 7시리즈의 ECU 수를 전체

60 개 정도로 줄였다. BMW 는 도로 상황 등에 따라 브레이크ㆍ전조등ㆍ엔진ㆍ에어컨ㆍ와이퍼

등 각 장치를 제어하는 ECU 간 상호작용이 중요해져서 새로 나온 7 시리즈는 ECU 를 통합해

많은 배선으로 인한 커뮤니케이션 불량을 줄이는 한편 용량과 처리 속도를 높였다.

자동차가 안락하고 편안한 이동공간으로 인식되면서 전자화는 빠른 속도로 이루어지고 있다.

이미 음성인식이나 액티브 스티어링, 전후방 차선 감지 오토파킹 등이 가능해졌다. 자동 운행이

가능한 자동차까지 독일에서 시험되고 있다. 앞으로 자동차의 발전 가능성이 큰 분야는 안전과

인포테인먼트 분야며 이를 제어하는 ECU가 자동차의 가치를 결정하게 될 것이기 때문에 독자

적 전자장치 기술을 개발하려는 움직임도 활발하다[2].

2007년 3월 현대기아차가 자동차용 반도체 분야 세계 2위 업체인 독일 인피니언테크놀로

지스 AG 와 자동차용 전장 기술 연구개발 분야에 대한 전략적 제휴를 했다. 이 업체가 보유한

파워 반도체, MCU 및 센서 등 칩세트 솔루션과 기술을 자동차 전장 분야의 개발에 적용하기로

한 것이다. 이와 함께 자체 기술 확보와 선진업체와의 제휴를 통한 차량 선진화 작업을 진행중

이다. BMW 는 헤드업 디스플레이와 I-드라이브 등의 지능형 자동차를 개발한 데 이어 고음질

오디오를 개발, 신차에 적용하기 시작하였다. 도요타는 전장부품뿐만 아니라 소프트웨어까지 자

체 개발하는 작업을 추진 중이다[8].

ECU 는 현재와 같이 이들을 독립적으로 동작시키기보다는 서로 연계시키는 것이 효율적이

기 때문에 네트워크의 필요성이 대두하고 있으며, 여기에 방대한 소프트웨어가 필요하게 된다.

특히 ECU 상호 간의 통신을 병렬로 배선할 경우 배선수가 방대하여 차량의 중량을 증가시키기

때문에 배선수를 감소할 수 있는 시리얼 신호 네트워크(LAN)를 통해 정보를 전달해야 한다. 이

들 자동차용 전장제품의 대부분은 ECU 를 내장하고 이를 중심으로 센서 등으로부터의 입력을

처리하며, 모터 등 액추에이터를 구동하고, 차내 LAN(local area network)으로 ECU 간에 정보

교환을 하고 있다. 일반적으로 ECU는 센서나 스위치의 입력을 처리하는 입력처리회로, A/D 변

환회로, μ c, 전원, 출력처리회로, 파워 디바이스, 각 ECU와의 정보교환 수단으로서 통신회로를

가지며, 구성부품의 거의 모두가 반도체로 구성된다.

전장부품 관련 법률로 주목받는 것은 미국의 ESC 의무화 계획인데, 2008년 9월부터 신차

에 ESC 장착이 부분적으로 의무화되고, 2012년 모델부터 ESC의 의무장착을 NHTSA-2007-

27662 에서 요구하고 있다[7]. 미국의 ESC 장착 의무화에 따라 ESC 보급률은 지속적으로 성

장할 것으로 전망되는데, 독일 보쉬사의 예측에 의하면, 2012 년 ESC 장착비중은 미국과 독일

이 99%, 유럽 전체 77%, 일본 50%에 이를 것으로 나타났다. 대수 기준으로 북미가 2007년 700

포커스

21

만 대에서 2012년 1,600만 대로, 유럽은 2007년 1,000만 대에서 2012년 1,700만 대로 연

평균 15% 이상씩 늘어날 전망이다. ESC에는 각종 센서와 이를 제어하는 ECU가 필요한데, 이

들 센서와 ECU에 소요되는 차량용 반도체 수요도 큰 폭으로 증가할 것으로 예상된다. 중형 자

동차 1개에 장착된 반도체는 430개 정도, 하이브리드 차량의 경우 730개에 이른다.

III. 시장 동향

차량용 센서 시장은 차량 생산 및 판매의 정체에도 불구하고, 지속적으로 성장할 것으로 전

망된다. 차량안전 분야가 정부규제, 소비자 및 차량제조업자의 인식 증가 등으로 인해 차량용 센

서 시장의 가장 성장성이 크고 안정적인 분야가 될 것이다. 센서 유형별 분포를 보면 위치/속도/

산소 센서의 시장 규모가 상대적으로 크며, 성장률은 위치/속도 센서 분야 및 가속도 분야가 크

다. 차량 전자시스템의 가치가 1970년대 Zero에서 2005년에 중급차량에서 약 30%의 비중을

차지하게 되어 급속한 성장세를 나타내었다. 이런 비중은 고급차량에서 더욱 커지며, 차량 전자

시스템의 혁신이 차량혁신을 대변할 정도의 중요성을 지니게 되고 경쟁자와의 차별화 전략에 기

여하는 바가 크다. 엔진관리시스템, 안전시스템 및 편의시스템 등 모든 차량내 전자시스템은 기

본적으로 하나 이상의 센서신호를 입력신호로 받아들이고 있으며, 100가지 이상의 센서가 존재

한다. 따라서, 차량용 센서 시장은 전자시스템 시장 중에서 가장 높은 성장세를 보여왔고, 미래

에도 성장세가 지속될 전망이다.

차량용 센서가 소비자 전자제품 등 다른 분야에 비해 저가격화되는 경향을 고려하더라고, 생

산량을 보면, 시장 규모가 상당하다. 차량용 센서는 전형적인 OEM 사업 분야로, AM(After

Market) 수요가 없다. 차량 제조업체 및 Tier 1 공급자들이 차량용 센서의 수요기반을 형성하고

있으며, 센서 공급자는 3 가지 그룹(시스템공급업체, 반도체제조업체, 센서전문업체)으로 구분된

다. 세계 차량용 센서 시장은 2005년 66.3억 달러, 2007년 80.4억 달러를 기록하고 2012년

까지 연평균 11% 성장한 135억 달러 규모에 달할 것으로 전망된다[9].

전통적으로 미국시장은 차량용 센서 개발을 위한 추진력일 뿐만 아니라 가장 큰 시장이기도 하

<표 5> 미국의 ESC 의무화 계획

기간 ESC 장착비중

2008.9~2009.8 미국 신차 생산의 55%

2009.9~2010.8 미국 신차 생산의 75%

2010.9~2011.8 미국 신차 생산의 95%

2011.9 이후 미국 신차 생산의 100%

<자료>: 첨단 전장부품의 기술트렌드와 전망, IT SoC magazine, Vol 24, 2008.

주간기술동향 통권 1400호 2009. 6. 10.

22

다. 이는 배기가스 배출 감소를 위한 규제가 많은 영향을 미쳤고, 따라서 차량 구동렬(drivetrain)

관련 센서가 중요한 역할을 하게 된다. 향후에는 탑승자 감지가 수동적 안전시스템에서 중요한

이슈가 될 것이며, 관련 규제는 탑승자를 분류하고 적절한 안전조치를 취하도록 요구하고 있는

데, 여기에 무게 센서, 적외선 센서, 비디오감지 등 다양한 센서가 필요하다. 미국시장에서 요구

되는 또 다른 센서들에는 관련 규제가 마련된 타이어 압력 센서와 각도 센서를 이용한 전복감지

센서 등이 존재한다.

최근에는 유럽의 차량용 센서 시장이 미국시장과 비견될 정도로 급성장하였으며, 배기가스

배출 감소에 관한 규제가 미국과 동등한 수준에까지 이르렀다. 유럽의 소비자들은 ABS 및 에어

백 등 안전시스템을 기본으로 요구하고 있다. ESP 가 성공적으로 소개되었으며, 확산율이 점차

증가할 것으로 전망되어, yaw rate 센서의 성장이 예상된다. 유럽 시장에서의 또 다른 이슈는

고압력 센서 및 공기흐름 센서를 이용하는 direct-injection 디젤엔진이며, 여기에 적용되는 압

력, CO2, 공기품질 센서를 이용하는 HVAC 시스템의 장착 트랜드이다.

국내 차량차용 센서 시장 규모는 2001년 4,323억 원에서 2005년 4,967억 원을 기록하였

고, 2007 년에는 5,325 억 원을 기록한 것으로 추정된다. 연도별로 점차 증가하고 있는 추세를

보이고 있고, 대다수 센서를 해외로부터의 수입에 의존하고 있어 국내 시장 규모가 커질수록 수

입 규모가 증가하고 있다. 센서의 수요와 첨단기능에 대한 요구가 늘어나는데 비해, 국내 기술은

이를 뒷받침하지 못한다는 사실을 보여준다[7].

<표 7> 국내 자동차용 센서 시장 규모 (단위: 억 원)

연도 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007

시장 4,323 4,503 4,659 4,813 4,967 5,012 5,325

<자료>: 현대오토넷, 2007.

<표 6> 세계 자동차용 센서 시장 전망 (단위: 백만 달러)

분류 2005 2006 2007 2012 CAGR

(2007~2012)

Powe train sensors 3,847 4,246 4,667 7,691 10.5%

Chassis sensors 1,724 1,903 2,091 3,529 11.0%

Body sensors 1,063 1,172 1,287 2,238 11.7%

총 계 6,634 7,321 8,045 13,458 10.8%

<자료>: BCC Research, 2007. 9.

포커스

23

IV. 국내업체들의 개발 동향

안전과 주행 이외에도 자동차 안에서 엔터테인먼트 부문이 중요해지고 있기 때문에 이 부문

에 더 많은 센서가 필요하다. 이 때문에 차량용 센서 전문업체 외에 다른 반도체 업체들도 자동

차용 센서에 관심을 갖고 있다. PC CPU 업체 인텔도 최근 차량용 센서에 높은 관심을 갖고 자

동차용 칩셋을 개발 중이다[6].

차량용 센서 시장은 각 센서별로 해외 선진업체들이 세계 시장을 거의 독점하고 있어 열악한

환경의 국내 중소기업들이 센서 시장에 진입하기는 매우 어려운 상황이다. 국내 센서업계는 기

술력 부족으로 현재 상용화된 대부분의 센서를 해외로부터 수입하고 있는 실정이며, 몇몇 센서

에 대해서는 칩을 수입하여 모듈을 제작하는 수준에 불과하다[4].

국내 센서산업은 국내 기업과의 협력보다는 주로 해외 선진업체와의 기술 제휴를 통하여 생

산하고 있으며, 현재는 능동형 장치 이외의 수동형 장치는 각 개별부품 및 시스템을 대부분 설

계, 제작한다. 국내 능동형 현가장치를 개발하고 있는 업체는 만도, 카스코, 모비스 등으로 성능

향상을 위한 연구가 계속 진행되고 있으며, 기술력 수준의 차이로 기술 제휴를 통한 기술도입이

추진되고 있다. 현재 국내에는 차고 센서는 에쿠스, 체어맨, 제너시스 등 고급차종 위주로 적용

되고 있으나, 점차 확대될 전망이며, 시장 규모는 자동차 생산 증대에 함께 늘어날 것으로 예상

된다.

국내의 차량용 센서 개발 동향을 살펴보면 지식경제부는 향후 미래자동차 시장에서의 우리

경쟁력을 제고하기 위한 방향으로 크게 △자동차용 반도체 △임베디드 소프트웨어(SW) △차량

용 네트워크(VN) △인간교감형 인터페이스(HMI) 4 개 분야에 집중하기로 하였다. 우선 자동차

<표 8> 차량용 센서의 국내외 제조업체 현황

구분 해외업체 국내업체 비고

압력 센서 모토롤라, 덴소 보쉬, 델파이, TI, 나가노 케피코 칩 수입, 센서모듈 제작

가속도 센서 TI, VTI, 보쉬, 덴소, 모토로라, 아날로그 디바이스 현대오토넷, 케피코 칩 수입, 센서모듈 제작

자이로 센서 보쉬, 실리콘 센싱시스템, 지멘스 현대오토넷 Proto 개발 중

토크 센서 보쉬, BITech, TRW, SSI Tech, Valeo, Hella,

Koyo, NSK, Showa - -

차고 센서 Hella, 아이신, WABCO 현대오토넷 Proto 개발 중

유량/유속 센서 보쉬, 델파이, 히타치, TRW 케피콘 칩 수입, 센서모듈 제작

온도 센서 보쉬, 덴소, 지멘스, TI - -

가스 센서 MicroChemical system, Novar 오토전자, 센텍코리아 Proto 개발 중

<자료>: 전자부품연구원, 2006. 2.

주간기술동향 통권 1400호 2009. 6. 10.

24

용 반도체 육성에 적극 나설 방침인데, 레이더 센서, 자동차용 카메라, 자이로 센서 등 미래 지

능형 자동차에 필요한 요소 반도체 기술 개발에 총력을 쏟고 있다.

2008년 9월 이미지 센서 전문 설계업체 클레어픽셀은 30만화소(VGA)급 WDR 이미지 센

서를 국내에서 최초로 개발하였으며, 현재 자동차용 애프터 마켓과 보안 시장에 제품 공급을 꾸

준히 확대하고 있다. 클레어픽셀은 이와 별개로 WDR 이미지 센서의 신호를 분석하고 처리하는

지능형 프로세서도 자동차 부품업체의 의뢰로 개발해 국산화 하였다[10].

2008년 10월 엠텍비전은 자동차용 프로세서와 광역보정기능(WRD)을 갖춘 이미지 센서를

출품하였다. 2008년 10월 하이닉스반도체는 자동차용 이미지 센서 시장에 뛰어들었다. 하이닉

스반도체는 미 캘리포니아주 세너제이에 위치한 하이닉스미국법인(HSA) 디자인하우스에서 자

동차용 CIS(CMOS 이미지 센서)를 개발 중이라고 밝혔다. 하이닉스 측은 선행기술 연구 차원에

서 차량용 CIS가 필요로 하는 사양을 산정하기 위해 현재 자동차 업계로부터 요구 사양을 받는

등 시장 조사 단계에 있다. 하이닉스는 향후 시장 상황에 따라 제품 상용화 여부가 결정되겠지

만 현재 계획에는 2010년 이후 상용화를 목표로 하고 있다. 자동차 애플리케이션의 경우 사람

생명과 관련되므로 안전성과 작동 환경에 대한 안정성 확보에 중점을 주고 있으며, 야간 운행

또한 고려해 저조도 환경에서 원활한 작동이 되도록 고려하고 있다[11].

2008년 12월 삼성전자는 WDR 이미지 센서 개발에 가세하였다. 자동차용 애플리케이션과

영상보안 시장에서 주목받고 있는 광역보정기능(Wide Dynamic Range) CMOS 이미지 센서의

국산화가 지속적으로 진행되고 있다. 특히 국내 중소 팹리스 업체가 2008 년 하반기 처음으로

국산화한데 이어 삼성전자도 국책과제로 WDR 이미지 센서를 개발 중이다. 삼성전자는 지식경

제부의 성장동력기술개발사업으로 진행중인 지능형 자동차(Smart Car)용 시스템 IC개발과제(주

관 현대오토넷)로 광역보정 기능 CMOS 이미지 센서를 개발하고 있다. 현재 CMOS 이미지 센

서 시장은 삼성전자와 미국 옴니비젼과 앱티나(구 마이크론 CIS 사업부)가 치열한 경쟁을 벌이

고 있는데, 삼성전자는 WDR 이미지 센서 시장에 뛰어들 전망이다[12].

2009년 4월 전자부품연구원은 대성전기와 3년간의 공동개발을 통해 첨단 자동차 핵심 부

품인 자동차 제어시스템에 사용되는 0.1°급 고정밀 조향각 센서를 자체 개발하여, 현대자동차와

쌍용자동차에 공급하기로 하였다. 조향각 센서는 자동차 조향시스템의 주요 핵심부품으로 운전

자가 핸들에 가하는 회전각도, 방향 및 회전속도를 감지해 필요한 보조 동력의 크기와 방향을

차량의 다기능 제어 소프트웨어가 판단하게 함으로써 수시로 변하는 주행 환경에 맞춰 최적의

핸들 조작을 제공하고 서스펜션 및 헤드라이트의 방향을 조정하는 센서이다. 이번에 개발된 조

향각 센서는 자동차 운행 시 핸들의 회전각을 절대각 방식으로 0.1°급까지 측정하여 자동차 국

포커스

25

제표준 통신 프로토콜인 CAN(Control Area Network) 통신 방식으로 출력한다. 또 크기가 지

름 60mm, 두께 10mm 의 초소형으로 기존 콤비네이션 스위치(전조등, 방향지시등, 와이퍼)와

결합이 가능해 차량 전자장치 시스템에 대한 호환성과 가격 경쟁력이 높다[13].

V. 결 론

자동차에서 안전과 편의성, 환경문제가 중요해지면서 차량용 센서의 채택은 크게 증가할 것

이다. 국가경제에서 핵심역할을 수행하고 있는 국내 자동차산업은 차량용 센서의 취약한 기술

기반으로 인해 대다수 센서를 해외로부터의 수입에 의존하고 있다. 그동안 국내 자동차 제조업

체들은 글로벌 경쟁에서 살아남기 위해 생산기술 우선 확보를 통한 완성품 공급에 치중하고 원

가절감 및 신차개발 등에 주력했기 때문에 차량용 센서 등 핵심 부품의 국산화 및 기술 개발에

소홀해 왔다. 한편, 모바일 기기 및 스마트홈, USN/RFID 등 각종 산업 분야에서 센서의 역할이

중요해지면서 차세대 지능형 센서 개발에 대한 관심이 증대되고 있다. 또 차량용 센서 개발이

기존 재래식 센서에서 MEMS 센서로 교체되고 있는 시점에서 중소부품업체가 기술 개발을 추

진하기는 많은 어려움이 있어 차량용 MEMS 센서의 국산화 및 핵심 기술개발에 정부의 지원이

절실히 필요하다. 국제 경쟁력을 구비한 국내 반도체 산업을 기반으로 산ㆍ학ㆍ연 협력을 통해

차세대 자동차용 MEMS 센서 개발을 추진하여 기술 경쟁력을 확보하고 향후 자동차뿐만 아니

라 모바일기기, 스마트홈, USN/RFID 등에 적용한다면 현재 취약한 국내 센서산업을 활성화시킬

기회가 마련될 것이다[4].

<참 고 문 헌>

[1] KEFICO, 전장용 센서의 개발동향, 2008. 10.

[2] 전자신문, 2008. 10. 14

[3] 디지털타임스, 2009. 6. 24.

[4] 전자부품연구원, 자동차용 센서 산업동향, 2006. 2.

[5] 전자신문, 2008. 12. 22.

[6] 디지털타임스, 2009. 2. 4.

[7] 현대오토넷, MEMS 센서기술의 자동차 산업 응용, 2008. 12.

[8] 전자신문, 2008. 1. 15.

[9] BCC Research, 2007. 9.

[10] 전자신문, 2008. 9. 18.

주간기술동향 통권 1400호 2009. 6. 10.

26

[11] 디지털타임스, 2008.10. 22

[12] 디지털타임스, 2008.12. 29.

[13] 디지털타임스, 2009.4. 3.

* 본 내용은 필자의 주관적인 의견이며 IITA의 공식적인 입장이 아님을 밝힙니다.