저전력 무선 연결 분야의 선도적인 혁신 기업인 실리콘랩스(Silicon Labs, 지사장 백운달)와 한국의 지능형 타이어 시스템 기업인 반프(BANF)는 자동차 분야 최후의 아날로그 영역까지 디지털화 하는 획기적인 타이어 모니터링 기술을 발표했다. 반프는 자사의 타이어 내장형 센서 플랫폼에 실리콘랩스의 초저전력 블루투스 저에너지(Bluetooth® LE) SoC인 BG22를 사용하여 자율주행 차량 및 커넥티드 군집 차량 환경을 위해 설계된 실시간 고해상도 타이어 데이터 처리 시스템을 개발했다.
수십 년 동안 타이어는 업계의 '블랙박스'로 여겨져 왔다. 기존의 타이어 공기압 모니터링 시스템(TPMS)은 공기압이 크게 떨어졌을 때만 경보를 제공하기 때문에 연비 저하나 안전 위험을 근본적으로 예방하는 데 한계가 있었다. 이에 반해 반프의 솔루션은 타이어를 실행 가능한 데이터를 실시간으로 전달할 수 있는 연결된 지능형 플랫폼으로 탈바꿈시킨다.
타이어를 실시간 지능형 플랫폼으로 전환
반프 시스템의 핵심은 초저전력 작동과 강건한 RF 성능을 위해 설계된 실리콘랩스 BG22 블루투스 LE SoC이다. BG22는 강철 벨트와 두꺼운 고무층이 거의 ‘패러데이 케이지(Faraday cage)’ 효과를 일으키는 타이어의 특수한 환경에서도 안정적인 무선 통신을 보장한다.
타이어 내부에 장착된 반프의 iSensor는 초당 수천 번의 샘플링을 통해 3축 가속도, 압력, 온도, 트레드 깊이를 측정한다. 이 시스템은 원시 데이터를 전송하는 대신, 데이터를 타이어 내에서 처리 및 필터링하여 휠 너트 풀림, 슬립 현상, 마찰 감소와 같은 핵심 신호를 추출한 후 간결하게 축약한 경보를 차량에 전송한다. 그 결과, 이 아키텍처는 통신 부하를 줄이면서 응답 시간을 대폭 줄이는 개선 효과를 제공한다.
또한 이 시스템에는 실리콘랩스의 시큐어 볼트(Secure Vault™) 기술이 내장되어 타이어 데이터를 변조나 스푸핑으로부터 보호함으로써 자동차 등급 보안 요구사항을 충족할 수 있도록 돕는다. 이는 자율주행 차량 및 대규모 군집 차량 사업자에게 필수적인 안전 장치 역할을 한다.
무선 에너지 전송으로 전력 제약 극복
전력 공급은 첨단 타이어 센싱에 있어서 역사적으로 가장 큰 장애물이었다. 타이어 내부는 고온, 원심력, 지속적인 기계적 스트레스에 노출된다. 이러한 환경에서 시스템에 전력을 공급하고자 할 경우, 배터리는 성능이 급격히 저하되며, 유선 전원 연결은 실용적이지 않다.
반프는 이러한 과제를 독자적인 무선 전력 전송 기술로 해결한다. 차량의 머드가드 또는 펜더에 장착되는 반프의 스마트 프로파일러(Smart Profiler)는 자기 공명 방식 무선 전력 전송 기술을 이용해 타이어 내장형 iSensor에 지속적으로 전력을 공급한다. 배터리 없는 아키텍처 덕분에, 스마트 프로파일러는 수천 헤르츠의 중단 없는 데이터 수집 및 처리가 가능하다.
반프의 CEO인 유성한 대표는 “타이어는 마찰, 하중, 기계적 스트레스와 관련한 테라바이트 규모의 데이터를 생성하지만, 지금까지는 이러한 정보들을 실시간으로 수집 및 전송하기 위한 실용적인 방법이 없었다”고 밝히고, “실리콘랩스의 BG22를 반프의 무선 전력 기술과 결합함으로써 우리는 타이어 인텔리전스의 새로운 차원을 열었다”고 말했다.
자율주행 및 군집 차량 인프라 구현
반프는 이 솔루션을 자율주행 및 커넥티드 군집 차량 인프라의 토대로 보고 있다. 무인 트럭과 무인 버스에서는 타이어 슬립이나 접지력 감소를 인간의 직감으로 감지할 수 없다. BG22에 의해 처리된 실시간 타이어 데이터는 섀시 제어, 안정성 시스템, 자율주행 알고리즘에 직접 입력될 수 있다.
실리콘랩스의 로스 사볼치크(Ross Sabolcik) 제품 라인 담당 수석 부사장은 “컴퓨팅 성능은 이제 CPU 외에도 지능형 주변 장치와 센서에서도 요구되고 있다”며, “BG22는 극한 환경에서도 안정적이고 안전한 연결성을 제공하여 반프와 같은 혁신 기업들이 기존 아날로그 시스템을 디지털화할 수 있도록 지원한다”고 말했다.
반프는 축적된 타이어 데이터를 활용해 예지 정비(PdM), 경로 최적화, 보험 연계 서비스로 사업을 확장할 계획이다. 타이어를 데이터를 생성하는 지능형 자산으로 전환함으로써 차량 운영의 가치 모델을 재정의하는 것이 반프의 목표다.
타이어 인텔리전스의 미래 재정의
이번 협력을 통해 반프와 실리콘랩스는 오랫동안 차량 내 '최후의 아날로그 영역'으로 여겨져 온 타이어 분야를 디지털화하고 있다. 양사의 이번 협력은 첨단 반도체 기술과 도메인 특화된 혁신의 결합이 모빌리티 분야에서 어떻게 새로운 기준을 수립할 수 있는지를 보여준다.
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