Vision AI를 사용하면 타이어 안쪽의 마모를 감지할 수 있습니다.

모든 운전자와 승객은 도로에서 안전을 지키기 위해 타이어에 의존하지만, 타이어는 영구적으로 사용할 수 있도록 만들어지지 않았습니다. 주행할 때마다 고무와 도로 사이의 마찰로 트레드가 서서히 마모됩니다. 트레드가 얇아지면 접지력과 안정성은 물론 연비에도 영향을 미칩니다.

타이어는 항상 고르게 마모되는 것도 아닙니다. 안쪽 가장자리가 더 빨리 얇아지거나, 중앙부가 매끄러워지거나, 트레드 곳곳에 작은 패임이 생기는 것을 볼 수 있습니다. 이러한 흔적은 무작위로 생기는 것이 아닙니다. 어딘가에 문제가 있을 수 있다는 단서입니다.

타이어 공기압이 낮거나 휠 얼라인먼트가 잘못되었거나 서스펜션 부품이 마모되기 시작했을 수 있습니다. 앞 타이어는 조향과 제동의 대부분을 담당하므로 불균일한 마모가 대개 앞쪽에서 먼저 나타납니다.

그림 1. 다양한 타이어 마모 단계(출처)

전통적으로 이러한 패턴은 육안 검사로 식별하지만, 초기 징후는 놓치기 쉽습니다. 이미지 데이터를 처리하고 해석하는 인공지능의 한 분야인 컴퓨터 비전을 사용하면 트레드 깊이를 측정하고 미묘한 마모 패턴을 수동 검사보다 더 일찍, 더 정확하게 감지할 수 있습니다.

이 글에서는 타이어 마모의 원인, 타이어 안쪽의 마모를 감지하는 방법, 조기 감지에서 컴퓨터 비전과 AI가 하는 역할을 살펴봅니다.

타이어 마모란 무엇인가요?#

타이어 마모는 도로에 닿는 타이어 표면이 서서히 얇아지는 현상입니다. 이 표면을 트레드라고 합니다.

트레드는 특히 젖은 도로에서 주행할 때 접지력을 제공하는 타이어의 무늬가 있는 부분입니다. 시간이 지나 트레드가 마모되면 타이어의 접지력이 떨어지고 전반적인 성능이 저하됩니다. 일반적으로 어느 정도의 마모는 정상적이지만, 비정상적인 마모 패턴은 점검이 필요한 차량 문제를 나타낼 수 있습니다.

다음은 가장 흔한 타이어 마모 패턴입니다.

• 토 마모: 트레드 표면이 깃털처럼 보이거나 비스듬하게 마모됩니다. 휠이 일직선으로 정렬되지 않았을 때 흔히 발생합니다.
• 캠버 마모: 타이어 한쪽 가장자리가 다른 쪽보다 더 빨리 마모됩니다. 얼라인먼트 문제나 서스펜션 부품의 마모가 원인일 수 있습니다.
• 중앙부 마모: 타이어 가장자리보다 중앙부가 더 많이 마모됩니다. 일반적으로 타이어 공기압이 과도하게 높을 때 발생합니다.
• 가장자리 마모: 중앙부보다 양쪽 가장자리가 더 빨리 마모됩니다. 타이어 공기압이 낮을 때 발생합니다.
• 부분 마모: 트레드 곳곳에 산발적으로 마모된 부분이 나타납니다. 타이어 휠 밸런스가 맞지 않는다는 의미인 경우가 많습니다.
• 컵형 마모: 작은 패임이나 물결 모양의 마모가 나타납니다. 쇼크 업소버나 스트럿과 같은 서스펜션 부품의 마모가 원인인 경우가 많습니다.

그림 2. 타이어 마모 패턴의 유형과 일반적인 원인. (출처)

앞 타이어와 뒤 타이어의 마모 비교#

일반적으로 차량의 앞 타이어와 뒤 타이어는 같은 방식으로 마모되지 않습니다. 앞 타이어는 조향, 제동, 코너링에 따른 추가 부담을 받기 때문에 거의 항상 더 빨리 마모됩니다. 핸들을 돌릴 때마다 앞 타이어는 추가적인 마찰과 압력을 받습니다. 뒤 타이어는 주로 앞 타이어를 따라가므로 직접적인 압력이 덜합니다.

앞바퀴의 얼라인먼트가 맞지 않으면 이러한 차이는 더 커집니다. 각도가 조금만 달라져도 안쪽 가장자리에 지나친 압력이 가해져 트레드가 빠르게 불균일하게 마모됩니다. 많은 운전자가 뒤 타이어에서 같은 징후가 나타나기 훨씬 전에 앞 타이어가 얇아지는 것을 먼저 알아차립니다.

타이어의 불균일한 마모를 줄이려면 타이어 위치 교환이 필수적입니다. 앞 타이어와 뒤 타이어의 위치를 바꾸면 마모가 분산되고 타이어 수명이 늘어납니다. 정기적인 얼라인먼트 점검도 중요합니다. 네 타이어가 모두 올바른 각도로 노면에 닿도록 해 안전성을 높이고 조기 손상을 방지하기 때문입니다.

타이어 마모의 일반적인 원인#

트레드 마모 패턴은 차량 상태에 대해 많은 것을 알려줍니다. 이제 타이어가 불균일하게 마모되는 몇 가지 일반적인 원인을 살펴보겠습니다.

휠 얼라인먼트#

휠 얼라인먼트는 타이어가 노면에 닿는 상태와 관련이 있습니다. 휠이 제대로 정렬되지 않으면 타이어가 똑바로 굴러가지 않습니다. 이로 인해 안쪽 또는 바깥쪽 가장자리가 더 빨리 마모될 수 있습니다. 차량이 한쪽으로 약간 쏠리는 현상이 나타날 수도 있습니다.

캠버나 토 문제와 같은 사소한 얼라인먼트 문제도 상황을 악화시킬 수 있습니다. 앞 타이어가 조향과 제동의 대부분을 담당하므로 대개 뒤 타이어보다 먼저 마모됩니다.

서스펜션 문제#

차량의 서스펜션 시스템은 요철이 있는 도로에서도 승차감과 주행 안정성을 유지합니다. 쇼크 업소버, 스트럿, 볼 조인트와 같은 부품이 마모되면 타이어가 고르게 구르는 대신 튀거나 기울 수 있습니다. 이로 인해 트레드에 컵형 마모 패턴이 생겨 승차감이 나빠지고 타이어 수명이 짧아지는 경우가 많습니다.

타이어 공기압#

타이어 공기압도 마모에 큰 영향을 미칩니다. 타이어 공기압이 부족하면 양쪽 측면이 노면을 더 강하게 누르면서 빠르게 마모됩니다. 공기압이 낮은 타이어는 연료도 더 많이 소모하고 사이드월을 약화할 수 있습니다.

공기압이 너무 높으면 반대 문제가 발생합니다. 타이어 중앙부가 부풀어 올라 무게 대부분을 지탱하면서 가장자리보다 더 빨리 마모됩니다. 승차감도 거칠어지고 타이어 파열 위험도 커집니다. 간단한 해결 방법은 타이어를 정기적으로 점검하고 차량 설명서나 운전석 도어 안쪽 스티커에 표시된 권장 공기압을 유지하는 것입니다.

주행 조건과 운전 습관#

주행하는 도로와 차량을 운전하는 방식은 타이어 마모에 빠르게 영향을 줄 수 있습니다. 포트홀, 연석, 거친 도로는 타이어에 추가 부담을 주며 가장자리를 손상시키는 경우가 많습니다. 일상적인 운전 습관도 영향을 미치며 궁극적으로 도로 안전에 영향을 줍니다.

급제동은 부담을 더하고, 무거운 짐을 싣으면 타이어에 과도한 부하가 걸립니다. 타이어 위치를 교환하지 않는 것도 타이어 수명을 단축하는 원인입니다. 위치를 교환하지 않으면 조향과 제동의 대부분을 담당하는 앞 타이어가 대개 더 빨리 마모됩니다.

타이어 마모 예방#

타이어 관리는 마모된 타이어를 교체하는 일만을 의미하지 않습니다. 적절히 관리하면 과도한 마모를 늦추고 안전성을 높이며 수명을 연장할 수 있습니다.

타이어 관리의 핵심 단계는 다음과 같습니다.

• 정기 유지보수: 정기적인 휠 얼라인먼트 조정과 타이어 위치 교환은 앞뒤 타이어에 마모를 고르게 분산하는 데 도움이 됩니다. 스트럿이나 컨트롤 암과 같은 서스펜션 부품을 점검하면 타이어를 손상시키기 전에 문제를 예방할 수 있습니다.
• 타이어 공기압 관리: 매주 공기압을 점검하는 일은 간단하지만 중요합니다. 공기압이 너무 낮으면 가장자리가 마모되고, 너무 높으면 중앙부가 마모됩니다. 차량 제조업체가 권장하는 공기압을 유지하면 두 가지 문제를 모두 예방할 수 있습니다.
• 안전 운전 습관: 포트홀과 연석을 피하고, 부드럽게 조향하며, 천천히 제동하고, 차량에 과적하지 않으면 타이어에 가해지는 부담을 줄일 수 있습니다.
• 정기 점검: 트레드가 불균일하게 마모되거나 가장자리가 얇아졌는지 살펴보세요. 트레드 깊이를 측정하는 작은 도구인 타이어 마모 게이지를 사용하면 빠르고 정확하게 측정해 타이어를 점검해야 할 시기를 알 수 있습니다.

그림 3. 타이어 트레드 깊이를 측정하는 타이어 마모 게이지. (출처)

수동 타이어 검사에서의 과제#

수년 동안 타이어 마모 점검은 간단한 육안 검사와 몇 가지 도구에 의존해 왔습니다. 정비사나 운전자는 트레드 깊이 게이지를 사용하거나 트레드에 동전을 끼워 남은 깊이를 확인하는 전통적인 동전 테스트를 할 수 있습니다. 동전이 너무 많이 보이면 타이어가 마모된 것입니다.

이러한 방법은 간단하지만 한계가 있습니다. 사람의 판단에 크게 의존하기 때문에 검사자에 따라 결과가 달라질 수 있습니다.

초기 안쪽 가장자리 마모나 컵형 마모의 초기 징후와 같은 미묘한 패턴은 악화될 때까지 간과되는 경우가 많습니다. 많은 운전자는 타이어가 이미 심하게 마모된 뒤에야 점검하기도 하며, 이로 인해 접지력 저하, 연비 악화, 타이어 파열 위험이 커집니다.

타이어 관리에서 컴퓨터 비전의 역할#

동전 테스트나 트레드 깊이 게이지와 같은 수동 검사는 타이어 문제의 초기 징후를 놓치는 경우가 많습니다. 안쪽 가장자리 마모, 컵형 마모로 인한 작은 패임, 미세한 얼라인먼트 불량과 같은 문제는 간과하기 쉽습니다. 이러한 문제가 눈에 보일 때쯤이면 타이어가 이미 안전하지 않은 상태일 수 있습니다.

인공지능의 한 분야인 컴퓨터 비전은 카메라로 고해상도 트레드 이미지를 캡처하고 비전 AI 모델로 분석해 타이어 검사를 더욱 정밀하게 수행합니다. 이를 통해 트레드 깊이를 정확하게 측정하고 불균일한 마모 패턴이나 사람의 눈에 잘 띄지 않는 결함을 더 일찍 감지할 수 있습니다. 그 결과 안전성을 높이고 비용을 줄이며 타이어 수명을 연장하는 일관되고 선제적인 타이어 관리가 가능합니다.

비전 AI 기반 타이어 마모 감지#

Ultralytics YOLO11과 같은 비전 AI 모델은 타이어 점검을 더 효율적으로 수행할 수 있습니다. YOLO11은 객체 탐지(객체 식별 및 위치 확인), 인스턴스 세그멘테이션(픽셀 단위로 객체 분리), 이미지 분류(이미지 전체에 레이블 할당)를 비롯한 다양한 컴퓨터 비전 작업을 지원합니다.

이러한 모델은 타이어 이미지로 커스텀 학습하여 실제 주행과 관련성이 높은 특정 마모 패턴과 상태를 학습할 수 있습니다. 이 기능을 통해 타이어 이미지를 실시간으로 처리하고, 여러 유형의 마모를 감지하며, 이를 정확하게 분류할 수 있습니다.

그림 4. Ultralytics YOLO11을 사용한 타이어 감지. (출처)

Ultralytics YOLO11을 사용하면 타이어 검사를 사후 대응 방식에서 예측 방식으로 전환할 수 있습니다. 문제를 훨씬 일찍 식별하고 해결하여 운전자가 타이어 파열을 방지하고 연비를 개선하며 타이어 수명을 최대한 연장하도록 도울 수 있습니다.

트레드 마모뿐 아니라 컴퓨터 비전은 타이어 검사와 품질 관리를 위해 자동차 산업에서 이미 널리 활용되고 있습니다. 고급 시스템은 고해상도 카메라와 3D 레이저 스캐닝까지 활용해 타이어 안팎의 기포, 균열, 표면 변형과 같은 결함을 감지합니다.

이와 더불어 광학 문자 인식(OCR)과 컴퓨터 비전은 미국 교통부(DOT) 코드, 타이어 크기, 제조 날짜를 비롯한 타이어 측벽의 표시를 자동으로 읽는 데 사용됩니다. 이러한 기술은 자동차 제조업체와 서비스 제공업체가 검사를 자동화하고 규정 준수를 보장하며 전반적인 안전성을 개선하도록 돕습니다.

핵심 요점#

타이어 마모는 자연스러운 현상이지만, 마모 패턴을 보면 차량 상태에 대해 많은 것을 알 수 있습니다. 가장자리의 얇은 마모, 중앙부의 매끄러운 마모 또는 고르지 않은 함몰은 얼라인먼트, 공기압 또는 서스펜션 문제를 나타낼 수 있습니다.

정기 점검, 적절한 공기압 유지, 타이어 위치 교환은 타이어 수명을 늘리고 안전한 주행을 돕습니다. 수동 검사는 이러한 초기 징후를 놓치는 경우가 많지만, Ultralytics YOLO11과 같은 컴퓨터 비전 모델은 이를 정밀하게 감지하여 타이어 관리를 더 스마트하고 안전하며 신뢰할 수 있게 만듭니다.

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