충북대학교(총장 직무대리 박유식) 기계공학부 연구팀이 미래 완전 자율주행자동차의 핵심 부품인 센서퓨전 하우징(Sensor Fusion Housing, SFH)의 열기계 신뢰성 문제를 종합적으로 분석한 리뷰 논문을 국제학술지 Systems(IF 3.8, 상위 6.4%)에 게재했다.

이번 논문은 기계공학부 이석호 교수의 대학원 교과목 전장부품열관리 특론에서 수행한 심층 PBL(Project-Based Learning) 과제의 성과로 교과목 수강생이자 공동저자인 기계공학부 정재호 교수의 인공지능기반 설계연구실 소속 이*준, 최*철, 김*찬(이상 석사 2년) 씨가 참여했다.

이번 논문 제목은 'Thermomechanical Reliability of Autonomous Driving Sensor Fusion Housings: A Structured Review of CTE Mismatch-Related Thermal Fatigue, Material Degradation, and Research Gaps'이며, 지난 7월 6일자로 발행된 제14권 제7호(논문번호 789)에 게재됐다.

연구팀은 자율주행 센서퓨전 하우징 분야의 핵심 연구 공백으로 ▲다중센서 열간섭 검증 ▲장기 열노화 기반 재료·솔더 피로 데이터베이스 구축 ▲고열전도 복합소재의 자동차 환경 신뢰성 검증 ▲디지털 트윈(Digital Twin) 기반 수명 예측 ▲계면 박리와 솔더 피로, 광축 틀어짐을 함께 고려한 통합 검증체계 구축의 필요성을 제시했다.

특히 이번 연구는 자율주행 센서 시스템의 신뢰성을 단순한 부품 내구성 문제가 아닌 열관리, 재료공학, 전자패키징, 광학 정렬, 기능안전이 결합된 시스템 수준의 문제로 재정의했다는 점에서 의미를 가진다. AI 기반 자율주행, 소프트웨어 중심 자동차(SDV), 로보택시, 고성능 엣지 AI 반도체 적용이 확대되는 미래 모빌리티 환경에서는 LiDAR, 77GHz 레이더, 카메라, SoC 등이 제한된 공간에서 장기간 안정적으로 작동해야 하는 만큼, 이번 연구는 첨단 모빌리티의 신뢰성 확보를 위한 기초자료로 활용될 것으로 기대된다.

연구에 참여한 학생들은 "자율주행 기술의 성능은 인공지능 알고리즘뿐 아니라 센서가 장기간 안정적으로 정렬과 열적 상태를 유지할 수 있는 하우징의 신뢰성에 크게 좌우된다"며 "LiDAR와 레이더, 카메라가 통합되는 차세대 자율주행 플랫폼에서 열팽창 불일치와 열피로 문제가 기능안전과 어떻게 연결될 수 있는지를 체계적으로 정리했다는 점에서 의미가 있다"고 말했다.

이어 "이번 논문은 검증되지 않은 설계 기준을 제시하기보다 현재까지의 연구 결과를 체계적으로 분석하고 향후 실험적으로 검증해야 할 방향을 제안한 리뷰 논문"이라며 "앞으로 자율주행 센서퓨전 하우징의 장기 신뢰성 평가와 디지털 트윈 기반 수명 예측, 고내열·고열전도 복합소재 적용 연구로 확장될 수 있을 것"이라고 덧붙였다.

한편, 충북대 기계공학부는 미래자동차, 자율주행, 반도체 열관리, AI 활용 설계, 우주항공 등 첨단 수송기술 분야의 연구와 교육을 바탕으로 미래 모빌리티 산업을 이끌 융합형 엔지니어 양성에 힘쓰고 있다. 이번 연구는 자율주행차 핵심 센서 시스템의 장기 신뢰성 확보를 위한 기반 연구로서 미래차, 전자패키징, 열관리, AI 기반 신뢰성 예측 분야의 산학연 협력 확대에도 기여할 것으로 기대된다.