가속도 센서와 관성 항법
4-04 가속도로 속도를, 속도로 거리를, 거리로 위치를 추정한다.
차의 움직임이 늘 바퀴의 회전과 정확히 맞물리는 것은 아니다. 눈길 같은 노면에서 바퀴가 미끄러지면 바퀴의 회전 속도와는 별개로 차는 관성에 의해 주행하게 된다. 특히 급 브레이크나 악셀을 강하게 밟아 급가속할 경우에는 가속과 감속의 정도가 자동차의 이동에 더 중요한 요소로 작동한다.
에어백의 충돌센서에 가속도 센서가 쓰인다.GPS 신호나 차속 센서로는 측정되지 않는 가속되는 정도를 측정하기 위해 자동차에도 가속도 센서가 필요하다. 1차적으로는 충돌시에 작동하는 에어백에 부품으로 적용되었지만, 이후 엔진제어장치나 ABS, 샤시 부품들과 연동하여 자세 제어와 안락한 주행을 위해 필수적인 요소가 되고 있다.
초기 가속도 센서는 관성을 이용한 기계식 센서가 주를 이루었지만, 구조가 복잡하고 크고 무거워서 지금은 MEMS 기술을 활용한 실리콘형이 대세를 이루고 있다. 압전소자를 이용해서 가속 방향에 따라서 흐르는 전류의 값이 달라지는 양상을 모니터링해서 X-Y-Z 세 방향에 대해 각각의 가속도도 측정할 수 있다.
가속도를 적분하면 속도가 되고, 속도를 적분하면 거리가 된다. 출발점으로부터의 거리와 방향을 통해 계산하면 위성 신호를 이용하지 않더라도 목표 지점을 향해 갈 수 있는데 이를 관성항법이라고 부른다. 주로 정해진 길이 없고 속도가 빠른 비행기나 미사일 제어에 쓰이지만, 계속 누적해서 계산해 주어야 하고 그 때마다 조금의 오차들이 쌓이면 누적이 된다는 단점이 있다. 위성 항법이 발달한 현대의 자율주행 자동차에서는 주로 GPS 신호의 오차를 보완해 주는 용도로 활용된다.
