자이로센서 제품의 작동 메커니즘과 구성 부품

자이로센서는 손잡이나 별도의 장치 없이 라이더의 무게중심으로 움직이게 도와주는 퍼스널모빌리티의 핵심기술이다. 시중에서는 왕발통, 자이로스쿠터, 외발휠, 양발휠, 전동휠 등 다양한 명칭으로 불리는 제품들의 정확한 호칭을 알아보고 어떤 원리로 구동되는지도 살펴본다

 

 

 

 

자이로센서 기술을 이용한 스쿠터류를 셀프 밸런싱 스쿠터(Self Balancing Scooter)라고 부른다. 국내에서는 왕발통, 자이로스쿠터, 외발휠, 양발휠, 전동휠 등 다양한 명칭으로 불리며 최근 많은 관심을 받고 있다. 

자이로센서 기술을 적용한 셀프밸런싱 스쿠터류의 종류는 바퀴의 개수에 따라서 구분할 수 있다. 크게는 바퀴가 하나인 외발 스쿠터와 바퀴가 양옆으로 있는 양발 스쿠터로 구분할 수 있으며, 정식 명칭은 원휠 셀프 밸런싱 스쿠터, 투휠 셀프 밸런싱 스쿠터다.

전부 외국에서 먼저 개발되어 국내에 들어와 영어와 한국식 표현이 뒤섞여 다양한 형태의 표기가 혼용되고 있다. 이번 글을 통해 용어의 표준이 확립되었으면 한다.

1. 자이로센서의 특징
일반전동제품과 구분되는 가장 큰 차이점은 손잡이의 액셀러레이터를 이용하지 않고 몸의 무게중심을 이용해 전진과 후진을 할 수 있다는 것이다. 자이로센서가 어떤 원리로 작동하는가에 대한 기술적인 부분과 구성부품에 대해 궁금해 하는 분들이 많은데 간단하게 알아보자.

자이로센서는 회전하는 물체의 역학운동을 이용한 개념으로 위치측정과 방향설정 등에 활용되는 기술이다. 자이로(Gyro)는 라틴어로 ‘회전하는 물체’를 뜻한다. 우리가 흔히 사용하는 스마트폰 내부에도 들어있고 비행기나 위성의 자세제어장치 그리고 가상현실(VR) 등에 광범위하게 사용된다. 

자이로센서의 원리는 흔히 회전하는 팽이를 예로 든다. 팽이가 회전할 때 회전축은 항상 지면과 수직 방향으로 유지하고 자이로센서도 회전 시 일정하게 유지되는 축이 존재하며 축을 기준으로 물체의 기울기를 측정하는 것이다. 좀 더 자세한 사항은 공학서적을 참고하기를 권하고 싶다. 공학도인 필자도 이 글을 위해 전문서적을 읽으며 몇 번을 찾아봐도 이해가 어려운 전문용어가 많아 곤란을 겪었다. 핸드폰 안에 들어가는 작은 센서라는 정도로만 이해하면 충분할 것 같다.
 

 

 

 

몇년 전 초기에 나온 원휠 셀프 밸런싱 스쿠터를 분해해 보고 간단한 내부구조에 놀란 적이 있다. 외부 볼트 몇 개를 풀고 보니 컴퓨터용 그래픽카드 수준의 조그만 보드 한 장과 배터리 그리고 모터 세 가지 부품과 외부케이스, 발판만으로 구성되어 있었다. 초기에는 정말 가내수공업 수준의 작은 공장에서 몇 명이 손쉽게 제품을 조립할 정도로 제품구성이 간단했다.   하지만 최근의 제품들에는 전조등, 후미등, 블루투스 관련 스피커, 각종 LED 바를 설치하면서 내부 배선이 많아지고 복잡해지고 있다. 전동킥보드에 사용되는 브레이크 장치류(레버, 로버, 캘리퍼, 케이블)와 액셀러레이터도 없기 때문에 기본적 구조만 본다면 이것만큼 간단한 구조의 전동 이동수단도 없을 것이다.
크기가 작고 휴대와 차량 적재가 편한 구조적 장점으로 최근에는 야간 대리운전 기사들이 원휠 셀프 벨런싱 스쿠터를 많이 이용하고 점차 확산되고 있다.
 

 

 

 

 

2. 자이로센서가 적용된 제품과 작동원리
투휠 프리 밸린싱 보드류 제품은 호버보드라고 불리는 6인치 바퀴를 가진 것부터, 모 개그맨이 처음 사용해 ‘왕발통’으로 불리는 덩치 큰 제품까지 다양한 제품들이 연일 쏟아져 나오고 있지만 기본 작동원리는 원휠 제품과 큰 차이가 없다.

작동원리의 차이점이라면 호버보드류는 양쪽 발에 놓인 발판을 각기 움직일 수 있어 좌우 발판의 각도에 따라 회전할 수 있고, 왕발통으로 불리는 바퀴가 큰 제품들은 상단 손잡이를 좌우로 움직여 회전할 수 있는 점만 다를 뿐 내부구조는 메인보드와 배터리, 모터로 극히 단순하다. 
 

 

 

모두 퍼스널모빌리티로 불리고 있지만 작은 바퀴의 호버보드류는 주행용으로 보기에는 적합하지 않아 레저용 스쿠터로 봐야 한다. 모든 자이로센서를 사용한 스쿠터들의 단점은 다른 전동제품과 달리 기기의 오작동이나 결함 발생 시 자이로 기능의 상실로 인한 안전사고에 취약하다는 것이다. 따라서 100% 안전하다고 할 수 없기에 각별한 안전 라이딩이 필요하며 안정장구 착용 또한 필요하다.

3. 국내 기업 로보쓰리
스마트모빌리티 제품이 연일 언론에 소개되면서 미국의 한 제조회사의 이름이 마치 셀프 밸런싱 스쿠터의 고유 대명사가 되어 버린 현실에 대해 개인적으로는 잘못되었다고 생각한다. 자이로센서 스쿠터들이 꼭 외국에서만 개발된 것은 아니다. 한국에도 셀프 밸런싱 기술만을 20년 가까이 연구해 한국, 일본, 미국, 유럽 등지에 관련 특허를 다수 보유하고 있는 로보쓰리(Robo3)라는 기업도 존재한다.
로보쓰리는 셀프 밸런싱 스쿠터 관련 특허를 보유하고 있는 몇 안 되는 기업이다. 비록 아직은 부족하지만, 작년 코넥스에 상장된 로보쓰리 제품에도 관심과 응원을 보내 세계시장에서 우뚝 설 수 있는 기업이 한국에서도 나왔으면 하는 바람이다.