ECU

1 개요

전자제어유닛(Electronic Control Unit)의 약자다. 이 가운데 순수하게 엔진의 연료 분사를 제어하는 엔진제어유닛(Engine Control Unit)의 약자도 ECU이며, 과거에는 ECU하면 이것을 가리켰지만, 지금은 엔진 제어 이외에도 변속기, 자세 제어, 에어백 제어, 타이어 공기압 관리 등 차량의 주행이나 관리에 필요한 거의 모든 것을 통합하고 있다. 과거의 ECU는 새로운 ECU의 일부가 된다. 자동차의 조향은 사람이 하지만, ECU 없이는 제대로 차가 굴러가지 않게 되는, 그야말로 자동차의 두뇌다.

2 기능

과거의 자동차는 엔진의 연료 공급량을 전적으로 기계식인 기화기(캬브레터)에 의존했다. 그러던 것을 엔진 상태 및 주행 상태에 맞춰 연료 분사량을 전자식으로 조절하는 인젝터 방식(MPI, GDI, CRDi 등)이 나타났고, 이러한 엔진 제어를 위해 엔진제어유닛이 들어가기 시작했다. 여기에 자동변속기 제어를 위한 변속기제어유닛(TCU)이 붙어 파워트레인 제어 모듈(PCM)이 된다. 요즘은 좁은 의미의 ECU(엔진제어유닛)는 ECU+TCU인 PCM을 가리키는 경우가 많다.

현대 엑셀의 광고. 세 번째 광고(50초 전후)를 보면 컴퓨터 제어 엔진이 특징으로 나와 있는데, 당시에는 엔진제어유닛만 들어간 것으로도 큰 자랑거리였다.

엔진제어장치로서의 ECU(PCM)의 기능은 크게 점화 타이밍의 조절, 엔진 회전수의 한계 설정(퓨얼컷), 기온 및 기타 상태에 따라서 투입하는 연료량 제어, 아이들링 상태 관리, 자동 변속기 제어, 캠 타이밍 조절(VVT 엔진 등)같은 기능이 있다. 과거에는 기온, 연료 투입량, 밸브 개방 타이밍을 전부 기계적인 방법으로 변환했기 때문에 효율성이 떨어졌고, 부적절한 조작(급격한 기어 변속으로 인한 오버레브 등)으로 인한 부품 고장 위험도 컸다. ECU의 등장은 성능 향상과 연료 효율성의 증대는 물론이며 차량 부품의 내구성 향상에도 적지 않은 영향을 끼쳤다.

별다른 안전 장치가 없는 차량이라면 이 두 가지 유닛만으로 충분하지만, 시간이 지나면서 ABS나 차체 자세 제어장치(VDC-Vehicle Dynamic Control 등), 타이어 공기압 모니터링(TPM) 센서같은 안전/편의 관리 기능이 ECU에 붙게 되어 지금의 전자제어유닛으로 발전하게 되었다. 차량에 따라서는 속도 제한 장치, 전조등 자동 제어같은 기능이 붙기도 한다. 시간이 지나면 지날수록 기능이 눈덩이처럼 불어나는, 자동차 분야에서도 가장 빠르고 급격한 변화가 일어나고 있는 분야이다. 종전에는 기계적인, 아날로그 방식으로 제어하던 기능이 디지털화, 전기/전자화가 이뤄지면서 ECU가 할 일도, 중요도도 커졌고 그만큼 정비에 있어서도 전자적인 부분의 중요도가 커진 상태.

3 커스텀 ECU

ECU 모듈 자체는 이제는 자동차 제조사별로 따로 만들지 않고 보쉬나 컨티넨탈같은 자동차 전장 부품 전문 기업에서 생산한 것을 납품받아 쓴다. 하지만 자동차마다 ECU가 해야 할 제어 내용이 다른 만큼 자동차 제조사는 차량마다 ECU의 제어 데이터를 다르게 기록하여 넣게 된다. PC에서 메인보드마다 BIOS의 내용은 다르지만, BIOS 모듈 자체는 피닉스 테크놀러지같은 기업에서 공급을 받아 설정값만 메인보드 제조사가 바꿔 넣는 것과 마찬가지.

이러한 프로그램을 할 수 있는(Programmable) 특성이 있어 만약 ECU 작동에 버그가 있는 경우 ECU 모듈을 통째로 바꾸지 않고 프로그램만 업그레이드 할 수 있다. 배기가스 문제나 엔진 진동 문제, 차량 떨림같은 엔진 작동과 관련한 꽤 많은 문제를 ECU 수정만으로 해결할 수 있고, 리콜 내용 가운데 부품 교체가 아닌 ECU 업그레이드도 간혹 나온다.

자동차 튜닝에서 ECU 수정은 중요한 요소다. 외관(익스테리어) 튜닝은 관계가 없지만 성능에 영향을 주는 과급기를 따로 달거나 엔진 자체 또는 흡기, 배기 관련 사항을 바꿀 경우 그에 맞춰 ECU의 데이터 값을 바꿔야 한다. 이러한 작업을 ECU 매핑(Mapping)이라고 하는데, 아무리 부품을 고성능으로 바꿔도 ECU 매핑을 제대로 하지 못할 경우 제 성능을 발휘하지 못할 뿐더러 정상적인 차량 작동이 어려울 수도 있다. 뛰어난 튜너는 단순히 차량의 하드웨어만 잘 뜯어 고치는 것이 아닌 정확하고 효율적인 데이터를 수집하여 그 데이터에 기반한 정확한 ECU 매핑을 할 수 있어야 한다.

기계적인 개조를 하지 않은 순정 차량도 ECU 매핑을 하면 조금은 성능을 높일 수 있다. 보통 시판 차량은 ECU 데이터를 설계할 때 안전성 및 부품 내구성을 생각하여 파워트레인 및 차체 강성, 제동장치 등 각 부분에 어느 정도의 여유분을 남겨 둔다. 그렇게 보수적으로 만든 ECU 데이터를 조정하면 하드웨어의 교체나 강화 없이도 조금은 성능이 나아질 수 있다. 자동변속기 적용 모델은 변속 타이밍의 변경과 최고 회전수를 조정하여 최고 속도를 높이는 방향의 변화를 준다. 과거 일본처럼 마력규제가 있었을 때는 차량의 정상적인(주로 수출용과 같은 수준의) 성능을 되찾을 목적으로 ECU 매핑을 하기도 했다. 하지만 ECU 매핑이 잘못되면 오히려 성능이 떨어질 수도 있을 뿐더러, 내구성을 희생하여 성능을 끌어내는 만큼 부품 수명에는 악영향을 미칠 수 있다. 무엇보다 임의적인 ECU 내용 변경은 파워트레인의 보증을 무효화하는 사유가 되는 만큼 새 차에서 ECU 매핑을 하고자 한다면 그 부분을 신중히 생각해야 한다. 무엇보다 순정 차량의 ECU 매핑은 주로 특정 구간에서의 반응성 개선, 그리고 차량에 따라서 연비 향상같은 부분에 초점을 맞추는 만큼 성능이 획기적으로 나아질 것이라는 생각은 갖지 말아야 한다.

주로 거의 모든 경기의 레이스카나, 초 하드코어 튜닝카에 들어가는 풀커스텀 ECU는, 그 기능과 목적에 맞는 각종기능이 들어간(예를들어서, 1단기어를넣고, 클러치를 밟은상태로 풀악셀을 밟으면, 스타트에 최적화된 엔진 회전수에서 RPM이 고정되어버린다. 런치컨트롤과 비슷한 기능)ECU로써, 순정엔진의 엔진배선을 모두다 싹 걷어내 버리고, 전용센서들을 장착하는경우가 대부분인데다가,(ECU 제조사는 ECU만 공급하는것이 아니라, ECU가 인식할수 있는 센서역시 같이 공급한다. ECU제조사는 보쉬/델파이/컨티넨탈 등등의 회사가 가장 흔하다. 최근에 데이터베이스의 축적으로 인해서, 센서간의 호환성이 많이 좋아지기는 했다) 기통별로 점화/연료등을 모두다 원하는데로 설정이 가능한지라 굉장히 고가다. 유명한 제조사는 모텍 리서치의 ECU와, 할텍 ECU, 마이크로텍과 그 유명한 이탈리아 경주차에는 죄다 사용되는 마그네티 마렐리등이 있다. 마그네티 마렐리는 레이스 ECU뿐만 아니라, 순정자동차 ECU도 자동차 회사에 제조/공급 납품한다.

4 급발진의 원흉?

증가하고 있는 급발진 사고의 주요 원인으로 ECU의 결함 또는 오작동이 의심을 받고 있다. 대부분의 자동차 회사는 급발진 사고에 대해 자신들의 책임을 부정하고 있으나, Wi-Fi나 블루투스 등 무선 신호/노이즈가 ECU 작동에 오류를 일으킨다는 실험실 차원의 연구도 있다. 자세한 사항은 급발진 항목을 참고할 것.

급발진 추정 사고에 대해서 사람들은 전적으로 자동차 제조사 탓을 하며, 일차적으로 자동차 제조사가 원인 규명과 보완책을 내놓아야 하는 것은 분명하다. 하지만 ECU 모듈 그 자체는 컨티넨탈, 보쉬 등 부품 대기업이 쥐고 있으며 국산화가 거의 이뤄지지 않고 있는 만큼 이들 부품 제조사에도 책임이 있다는 목소리도 나오고 있다.

5 기타

같은 의미의 ECU지만 철도차량에 쓰는 제동장치에도 ECU가 있다. 기관사가 운전실에서 제동을 사용하면 그 제동의 사용량에 따라 제동력을 계산해 제동장치에 신호를 전달하는 역할을 한다. 만약 회생제동같은 전기제동을 사용하는 차량이라면 회생제동과 공기제동의 적절한 양을 계산해 조절하는 역할까지 한다.