조향·제동 정밀 계측, 한 번에 잡아내는 3가지 기술 — WFT, SAC, TrueSlip

핵심 요약: WFT는 휠에 걸리는 힘·모멘트·가속도를 동시에 측정해 조향/제동 데이터를 분리 분석합니다. SAC는 조향 시 발생하는 회전각 오차를 자동 보정해 별도 브래킷 없이 정밀 셋업을 가능하게 합니다. TrueSlip은 광학 센서로 실제 타이어 슬립앵글을 직접 측정해 ADAS 검증에도 활용됩니다.

1. WFT(Wheel Force Transducer, 6분력계) — 휠에 걸리는 모든 힘을 한 번에

자동차 섀시 개발에서 "타이어가 실제로 어떤 힘을 받고 있는가"는 가장 근본적인 질문입니다.

WFT(Wheel Force Transducer)는 3축 힘(Fx, Fy, Fz)과 3축 모멘트(Mx, My, Mz)에 더해 휠 중심의 3축 가속도까지 동시에 출력합니다. 조향 시에는 실제 코너링 포스와 셀프 얼라이닝 토크를, 제동 시에는 종방향 힘과 가속도를 함께 확인할 수 있어 조향 필감과 제동 안정성 개발에 핵심 데이터를 제공합니다. 특히 가속도 데이터는 노면 요철이나 서스펜션 부시의 영향과 순수한 타이어 반력을 분리하는 데 중요한 역할을 합니다.

WFT 실제 작동 영상: https://youtu.be/loIxQ0DZbRM?si=8I6MqFRbNaWBArXa

2. SAC(Stator Angle Correction) — 조향각 오차, 왜 생기고 어떻게 잡는가

   
   

전륜 조향 시 스테이터(고정부)가 함께 틀어지면서 회전각 기준점에 오차가 생기고, 이는 좌표 변환 과정에서 힘·모멘트 값을 왜곡시킵니다. 기존에는 이를 보정하기 위해 번거로운 브래킷 셋업이 필요했습니다.

SAC(Stator Angle Correction)는 펜더에 장착된 고정밀 앱솔루트 엔코더로 안티로테이션 로드 각도를 실시간 측정해 회전각 신호를 자동 보정합니다. 급조향이나 슬라롬처럼 큰 조향각이 걸리는 시험에서 특히 효과적이며, 기존 슬립링 기반 WFT에도 추가 장착이 가능합니다.

이 실측 데이터를 보시면 SAC의 효과가 명확합니다. 왼쪽이 SAC 적용 상태, 오른쪽이 SAC 없이 측정한 데이터인데, 두 그래프 모두 같은 조건, 정차 상태에서 조향했을 때의 Fx 값입니다.

SAC 없이 측정한 오른쪽 그래프는 Fx 값이 -1300에서 +1500까지 크게 왜곡되어 나타나는 반면,

왼쪽 SAC 적용 데이터는 같은 조향 동작에서도 훨씬 안정적인 범위 안에 있는 걸 확인하실 수 있습니다. 이게 바로 스테이터 각도 오차가 얼마나 큰 왜곡을 만드는지, 그리고 SAC가 그걸 얼마나 효과적으로 제거하는지를 보여주는 실측 근거입니다.

SAC 실제 작동 영상(WFT와 조합): https://youtu.be/8e5TVLMjMUA?si=I0mcPATVOM9V6PGw

3. TrueSlip — 타이어가 실제로 미끄러지는 각도

   
   

TrueSlip은 차체 하부 노면을 광학 센서로 촬영해서 종방향과 횡방향 속도를 직접 측정하고, 그 비율의 아크탄젠트 값으로 SAE 표준이 정의하는 실제 슬립앵글을 산출합니다. 적외선이 내장되어 있어서 전 조도 조건에 대응하고, IP67 등급입니다.

WFT와 결합했을 때 조향에서는, WFT의 코너링포스·셀프얼라이닝토크 데이터에 TrueSlip의 실제 슬립앵글을 함께 매칭해서 타이어가 실제로 미끄러지는 각도 대비 조향계가 만들어내는 힘의 관계, 코너링 스티프니스를 직접 검증할 수 있습니다. ADAS나 자율주행 조향 제어 로직 검증에도 그대로 활용됩니다.

제동에서는 휠락업 직전의 종방향 슬립을 TrueSlip이 직접 계측하고, WFT의 Fx 데이터와 결합해서 ABS 제어 개입 시점과 실제 타이어-노면 마찰 한계의 상관관계를 정밀 분석할 수 있습니다.

TrueSlip 실제 작동 영상: https://youtu.be/AHq1Wvq2reA?si=rrdWN1zEsAoMi0M_

WFT + True Slip Combined 이 그래프에서 빨간선이 Slip Angle, 초록선이 RF_Z_Force, 파란선이 RF_Y_Force입니다.

Slip Angle이 커지는 구간에서 RF_Y_Force, 즉 횡방향 힘도 함께 변화하는 패턴을 보실 수 있는데, 이게 바로 코너링 스티프니스를 직접 확인할 수 있는 실측 데이터입니다. 시각적으로 왼쪽 사진처럼 실제 주행 중 후방 노면을 촬영하면서 이 데이터를 동시에 뽑아냅니다.

4. SW-SR2 - Steering Wheel Torque & Angle Transducer

SW-SR2는 운전자의 조향 입력을 그대로 계측하는 장비입니다. 스테인리스 스틸 스트레인게이지 기반으로 전 온도 범위를 보상하고, 고분해능 유도식 인코더로 플러스 마이너스 1440도 멀티턴 각도까지 측정합니다.

기존 스티어링 휠에 장착하거나, 스티어링 샤프트에 직결하는 SW-TEL 방식도 선택 가능합니다. Analog와 CAN을 동시에 출력하고, 전용 DIGI-STEER 제어유닛으로 구동됩니다.

SW-SR2 실제 작동 영상: https://youtu.be/EJTFQKrE8H8?si=gvFVZGUfxzjUJVC4

이 그래프에서 빨간선이 Steering Angle, 파란선이 Steering Torque입니다. 조향각이 최대치에 도달하는 순간과 토크가 반응하는 시점의 미세한 시간차, 이런 것들이 조향 필감을 정량적으로 평가하는 데 핵심 데이터가 됩니다.

WFT의 타이어 반력 데이터와 결합하면, 운전자 입력에서 조향 시스템 반응, 타이어 반력까지 전체 조향 루프를 하나의 데이터셋으로 상관 분석할 수 있고, 운전자 워크로드나 EPS 게인 조정 같은 응답성 튜닝의 정량적 기준을 제공합니다.

통합 계측을 한다면,

조향 부문

WFT, SAC, TrueSlip, SW-SR2를 하나의 시스템으로 결합하면 어떤 그림이 되는지 정리해 드리겠습니다.

SW-SR2가 운전자의 조향 토크·각도 입력을 잡고, WFT와 SAC가 결합해서 조향각 오차 없이 타이어 반력, 즉 6분력을 정밀 측정하고, TrueSlip이 실제 타이어 슬립앵글을 측정합니다.

이 세 가지 신호를 동시에 시간축으로 매칭하면, 운전자가 얼마나 돌렸는지부터 타이어가 실제로 얼마나 미끄러졌는지, 그 결과 어떤 힘이 발생했는지까지 전체 조향 루프를 하나의 데이터셋으로 검증할 수 있게 됩니다.

제동 부문

WFT와 TrueSlip을 중심으로 한 구성입니다.

WFT가 제동 시 종방향력과 휠 센터 가속도를 측정하고, TrueSlip이 휠락업 직전의 실제 종방향 슬립을 계측해서, ABS 개입 시점과 실제 마찰한계의 상관관계를 분석하는 방식입니다.

여기에 3축 로드셀로 서스펜션·스트럿에 실제 작용하는 벡터 힘까지 더하면, 제동 시 휠 하중이 서스펜션에 어떻게 전달되는지까지 확장 분석이 가능합니다.

마무리

WFT·SAC·TrueSlip·SW-SR2, 그리고 3축 로드셀까지 —

각각은 개별 계측 장비이지만, 이렇게 결합했을 때 비로소 "운전자 입력부터 타이어 반력까지" 또는 "제동력부터 서스펜션 전달까지" 전체 루프를 하나의 데이터셋으로 검증할 수 있습니다. 개별 신호만으로는 보이지 않던 상관관계가, 통합 계측에서는 명확한 인과관계로 드러납니다.

어떤 조합이 가장 효율적인 계측 구성이 될지 TRION이 함께 검토해 드립니다.

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