VDC

ESC(Electronic Stability Control)/ESP(Electronic Stability Program)

전자적 차체 자세 제어장치

보쉬가 메르세데스-벤츠와 합작으로 1995년 세계 최초로 개발한 ESP라는 프로그램을 기반으로, ESP, ESC라는 명칭을 주로 사용하며, 완성차 회사마다 이름이 다르다. (ESP, VDC, S-ESC, ESC, VSA, AFS, MSP, PSM, DSC) 현대자동차와 기아자동차는 과거엔 VDC(상위형 기술은 VSM)라 불렀고, 지금은 ESP라 부른다. 토요타는 VDIM, GM은 S-ESC, 르노는 ESC, 쌍용자동차는 ESP로 부른다. 오토바이에도 장착되는데, 보통은 MSC라고 부른다. 이것도 보쉬가 개발한 ESP가 기반이다.

이하 분문에서는 세계 최초 개발, 적용, 상용화라는 상징성을 지닌 보쉬의 ESP란 용어로 통일하여 서술한다.

달리고 있는 자동차의 속도와 회전, 미끄러짐 등을 수십분의 1초 단위로 계산하여 실제 값과 운전자가 의도한 값을 비교, 계산하여 차이가 나는 경우, 브레이크와 엔진출력 등을 운전자가 의도한 만큼 제어할 수 있도록 스스로 개입해 사고를 미연에 방지하는 기술.

기존의 수동적 안전장치인 사고가 난 이후에 운전자를 보호하는 안전벨트, 에어백 등과는 달리 능동적인 안전장치의 범주에 들어가며 사고를 미연에 예방하는 기술로, 기존의 단순 ABS(Anti-lock Brake System)와 TCS(Traction Control System) 등 모든 전자장비의 유기적인 총 집약기술이라고 볼 수 있다.

국내 자동차법에 의해 자세 제어 장치가 의무화되어있다. 정확히는 2012년 신차부터, 연식변경차는 2015년 1월 1일부터 의무화 대상이다. 관련 법령

첨단 전자기술인만큼 그 역사는 내연기관의 역사에 비해 그리 길지는 않은편이다.

보쉬 5축 가속도 센서

바로 이럴 때 필요하다. 9초부터 보면 포터는 ESP가 없는지 미끄러져 전복됐으나[3] 체어맨은 ESP 덕에 적절하게 회피해서 지나갔다.[4]


이륜차의 최신 ESP 시스템이 개입하는 순간. 이륜차의 경우 타이어가 2개뿐이라 노면상에 이물질이 존재할 경우 순식간에 미끄러진다. 전륜이 자갈을 밟는 순간 ECU가 개입해 엔진 출력을 내리고(TCS) 전륜 핸들링 댐핑값을 제어[5], 가스 분사장치에 의해 차체방향 제어와 전륜 접지력 확보, 후륜이 자갈을 밟을 때 전륜과 동일한 속도로 후륜선속도를 제어[6], 동시에 전륜에 제동력을 미약하게 넣어 차체 뱅크각을 유지한다.

숙련된 운전자라면 ESP가 없어도 괜찮지만 그건 프로 카레이서나 주말마다 서킷을 드나드는 소수의 스포츠 드라이빙 마니아에 한한 경우고, 일반적인 운전자라면 수십분의 1초마다 차량의 상태를 감지하여 도움을 주는 ESP의 역할을 실력으로 커버할 수 없다. 일반적인 운전자의 반응속도가 전자장비를 따라갈 수 없을뿐더러, 그런 초인적인 감각을 지녔다고 해도 ESP의 동작 일부는 아예 사람이 따라할 수가 없다. 왼쪽 앞바퀴 한 개에 따로 제동력을 가하는 것 등.

물론 ESP가 만능은 아니다. 아무리 진보한 최첨단 ESP 시스템이라도 허용되는 물리적 한계를 뛰어넘을 수는 없으니 안전운전만이 답이다. #[7]

레이싱 업계에서는 전통적으로 ESP를 선호하지 않는 경향이 많이 보이는데, 이는 ESP가 기본적으로 사고예방을 목적으로 하며 레이싱 머신의 성능보다는 일반적인 양산차, 일반적인 운전자들의 운전 실력에 기준을 맞춰서 세팅되는 경향을 보이기 때문에 일반 공공도로 위에서라면 몰라도 적어도 서킷 위에서는 일률적으로 꺼져있는것이 무조건 유리하기 때문이다. 제조사 마다 차이는 있지만 예를 들어 대부분의 국내 양산차에 탑재된 자세제어 시스템의 경우 발동조건이 되면 쓰로틀을 강제로 닫아버리는 식[8]으로 동작하며 외제차의 경우에는 일부 바퀴에 브레이크를 걸어 속도를 줄이는 방법을 사용하며, 이는 당연히 엄청난 랩타임 손실로 이어지기에, 서킷주행이나 격한 와인딩, 드리프트 주행 등을 행할 시에는 ESP를 아예 꺼버려야 하며, 레이싱 경기에는 아예 규정으로 'ESP 사용불가 규정'이 있기에 양산차량으로 레이싱 경기를 펼친다 해도 프로그램으로 ESP가 완전 해제된 차량만을 사용한다. 일반차량의 경우 ECU튠으로 ESP를 완전 해제하면 무상보증이 무효화된다. 또한 일반 차량을 가지고 서킷에 진입해 레이싱을 할 수는 있으나 서킷에서는 자동차 보험이 적용되지 않는다.

간혹 눈길운전시 ESP를 끄고 주행하라고 주장하는 사람들이 있는데, 눈길 등 미끄러운 노면에서 ESP를 끄고 주행하는 것은 절대금물이다. 애초에 ESP가 존재하는 이유 중 큰 부분이 미끄러운 노면에서의 주행시 안전성을 확보하려는 목적에 있다.

다만, 아래 예외 문단에 적혀있듯 차량이 눈에 빠져 오도가도 못하는 경우에는 일시적으로 ESP를 해제하여 탈출할 수 있다. 이때에도 탈출 후 즉시 ESP를 작동시켜야한다. 이는 거의 모든 자동차의 매뉴얼북에 적혀있는 사항이기도 하다.

모두 브레이크와 구동력 제어와 관계가 있는 전자장비이다. 차체 자세 제어장치는 위 전자장비의 단순한 합이 아니며, ESP 개입이 필요한 상황에서 위 전자장비의 일부 또는 전부를 사용하여 사고를 미연에 방지한다. ABS, EBD, TCS등으로 사고를 막았다면 선수의 개인기로 위기를 극복한 것이고, ESP가 개입했다면 감독이나 코치가 선수에게 지시를 내려서 위기를 극복한 것이라 할 수 있다. 따라서, 사고를 적극적으로 예방하기 위해서는 위 전자장비와 ESP가 모두 필요하다.

차량의 오른쪽 바퀴 두 개만 빙판을 밟아서 차가 오른쪽으로 돌게 생긴 상황에서 ABS, EBD, TCS는 단독적으로 할 수 있는 게 없다. ABS, EBD, TCS에게는 '차가 빙판을 밟아서 돌게 생겼다'는 상황을 파악할 능력이 없기 때문이다. 이런 상황에서는 제동력이 필요한 바퀴에는 제동력을 보내고 스핀을 막아야 하는 바퀴에는 스핀하지 않도록 제동력을 조정하거나 토크를 보내는 등의 처리를 해야 위기를 극복할 수 있다. 이는 ESP만 할 수 있는 동작으로, 다른 전자장비로 대신할 수 없다.

ESP가 상황 파악 후 개입해서 ABS, EBD 등이 작동하는 것과, ESP 없이 ABS, EBD가 제각각 개인기를 부리는 것에는 차이가 있다. 각 전자장비만 가지고 위기를 극복할 수 있다면 ESP가 자동차법에 의해 의무화되지도 않았을 것이다.

과거에는 제어력이 미세하고 섬세하지 못한 ESP가 장착된 차량들을 경험한 사람들은 'ESP가 켜져있으면 차가 안 나간다' '운전하는데 갑갑하다' '누가 뒤에서 잡아끄는 것 같다' 'ESP가 켜져있으면 연비가 나빠진다'라는 주장을 하는 경우가 있었다.[10]

때문에, 최근에는 여러가지 모드(스포츠, 스포츠 플러스, 스노우 등등)로, 개입강도나 개입민감도를 조절할수 있는 다프로그램 ESP가 장착되는 추세이다. 실제로 스포츠모드 등에서는, 일반모드 대비 개입 민감도를 크게 낮추고, 대신에 운전자의 제어범위가 넘어간 상황에서는 개입강도를 극대화시켜, 필연적으로 어느정도 스키드음+슬립이 일어나야 빨리 달릴 수 있는 일반 양산 레디얼 타이어의 특성[11]과, 스포츠 드라이빙을 즐기는 드라이버들의 취향 또한 만족시켜주고 있는 추세이다.

단, 스포츠 드라이빙과 전혀 관계가 없는 일반적인 운전자의 경우엔, ESP는 동작하는 순간을 제외하면 상시 모니터링 외에는 개입을 하지 않으며, ESP가 개입을 하는 순간에는 오히려 차량의 정상적인 운행(접지력 및 조향력 확보)을 돕기 때문에 차량이 나아가는데 도움을 준다. ESP를 켜고 빗길에서 정차해 있다가 출발시 일정 이상 가속페달을 밟으면 ESP가 열심히 작동하여(TCS) 접지력을 회복한 후 가속이 되지만, ESP를 끈 상태에서 가속페달을 밟으면 휠스핀이 나며 차량이 잘 진행되지 않는 것을 알 수 있다. 물론 접지력을 살리는 상태로 휠스핀이 나지 않도록 서서히 가속하는게 가장 좋은 방법이다.

모래사장이나 각종 진흙 등에 파묻힌 경우같이 일반적인 주행상황이 아닌 특수한 상황에서, 자동변속기 차량일 경우, TCS가 정지 상태에서의 험지 탈출을 방해한다. ESP는 일부 TCS와 맞물려 있기 때문에 ESP를 잠시 해제하는 게 오히려 험로 탈출에 도움이 된다. ESP를 끄면 TCS도 같이 꺼지면서 험로탈출이 가능해지는 것. 일반적인 주행조건(포장도로)을 전제로 프로그래밍된 적극적인 전자개입이 오히려 탈출하는 데 방해가 되는 경우이다. 그 외에 구동축 바퀴의 공기압을 빼는 것도 탈출하는데 큰 도움이 된다. [12]

수동변속기의 경우는, 엔진의 회전수를 지나치게 낮추면 시동이 꺼지는 문제가 발생할수 있으므로, 제작사에서 어느정도 구동 슬립을 허용하는 편이다. 때문에 수동변속기 모델에서 TCS 작동 여부는 험로 탈출력에는 차이가 없다.

양산차량 중 ESP에 관련된 경고등은 일반적으로 2가지가 있다. ESP 경고등[13] 및 ESP OFF상태등[14]이 있다. ESP OFF등은 말 그대로 현재 ESP가 OFF된 상태를 나타내는 등으로 상기한 특수한 상황(모래사장, 진흙 및 한쪽 바퀴가 뜬 상황 등 험로 탈출)을 제외한다면 ESP OFF등이 꺼져 있는 상태로 유지해야 한다.

ESP 경고등은 ESP를 비롯한 브레이크 계통에 문제가 생겼을 때 점등하고, ESP가 정상적으로 개입, 작동시에는 점멸한다. 물론 상세하게는 메이커마다 달라서 빠른 점멸 느린 점멸 숨쉬기 점멸 등 다양한 종류가 있으니 꼭 설명서를 읽어보아야 한다.

몇몇 수입차의 경우, 자동차가 방전된 후에 점프로 재충전을 하면 재 시동 이후 ESP 경고등이 뜬다. 이 경우 당황하지 말고 매뉴얼에 나온대로 약 수십미터 정도를 주행하면 자동으로 사라진다. ESP에 저장된 데이터가 날아가면 차량의 상태를 파악할 수 없기 때문인데, 정차-가속-감속-정차 와 조향 동작을 통해서 센서를 체크함과 동시에 ESP 컨트롤러에 차량을 조작시 어느정도 차량이 움직이는 지에 대한 통계값을 저장하도록 해야 하기 때문이다. Bosch ESP 유압 조정기 및 데이터 프로세서 내에는 일정 용량의 SRAM 이 있어 여기에 데이터가 저장된다. 용량은 최신 ESP 9일때 2,048KB. 1996년 최초로 나온 건 64KB. 또한 차량에서 시동 후 아무 이유 없이 ESP 경고등이 뜬다면 십중팔구는 브레이크 스위치의 결함이니 얼른 사업소로 가도록 하자. 브레이크 스위치의 결함일 경우 브레이크등 미점등 및 상시점등, 자동변속기의 쉬프트락 릴리즈 불가, ESP 미작동 등 사소한 결함치고는 치명적인 결과를 낳게 되므로 보이는 즉시 수리해야 한다.

오토바이에 장착되는 ESP, 주로 MSC라고 불리거나 기타 그런 경우에는 SRAM에 저장된 데이터를 계속해서 유지하는데 들어가는 전력, 즉 ECU와 주변 보조 프로세서들을 계속해서 가동하는 데 들어가는 전력을 지속적으로 공급할 수 있는 배터리 용량을 가지고 있지 않으므로 보통 key-off 후 15초 이내, 즉 ECU 및 여러 프로세서가 운행 데이터를 정리하고 시스템 종료를 하는 시간 이후에 전체 시스템이 sleep에 빠지면서 MSC 프로세서 내부 SRAM의 데이터도 날아간다. 특히나 BMW나 카와사키 같이 추가적인 프로세서를 많이 쓰는 경우 데이터 프로세서가 소모하는 전력이 엄청나게(다 합치면 200~300W의 전력이 순수 연산장치 소모전력으로 날아감) 커서 매우 확실하게 날려버리는 편이고, 일부 KTM이나 혼다의 바이크는 자동차와 비슷하게 일부 시스템에 stand-by 상태를 유지하도록 하여 짧은 시간 내의 재시동에선 데이터가 안 날아가기도 한다. 여튼 이러한 특성으로 인해 오토바이의 경우 TCS/MSC/ABS 경고등이 매 번 키온 후 주행을 시작하기 전까지 깜빡이다가 주행을 통해 일정 데이터가 쌓이면 꺼지게 된다. 얼마의 주행을 통해, 또는 어떤 동작을 통해 작동하는지는 메이커에 따라 다르며, 깜빡이는 불이 꺼지는 시기 역시 메이커마다 다르다. 특히 초기 이니셜라이징 중에는 ABS, ESP, TCS가 가동되지 않으므로 데이터 취합 완료 후 약 1초까지는 급격한 운전을 자제하자. 덤으로 초기 데이터 학습을 통해 쌓인 데이터가 기준에 이후 운전중 데이터 보정이 들어가므로 초기 데이터를 잘 기록해야 위급상황에서 더 안전하다.

간혹 실내주차장 바닥이 우레탄 등 매끄러운 재질로 되어 있는 경우 스티어링 혹은 액셀러레이터 조작을 급하게 하면 ESP 경고등이 뜰 때도 있다. 접지력이 떨어지는 상황에서 ESP가 개입하는 지극히 당연한 현상이므로 걱정할 필요는 없다.

의무화 시행 이전에 나온 차들은 여전히 법망을 피해서 자세 제어 장치를 옵션질하거나 심지어 안 달아주기도 한다.