캠(CMP)·크랭크(CKP) 위치 센서는 엔진 제어의 ‘제로점’입니다. 점화·분사·VVT·미스파이어 진단까지 모두 이 신호에 의존하죠. 기계식 배전기·접점에서 출발해, 자기유도(Variable Reluctance, VR) 픽업·홀 효과(Hall)·자기저항(AMR/GMR/TMR)으로 소형·고정밀화했고, 결손 톱니(예: 60-2/36-1) 휠과 위상용 캠 트리거로 고속 동기화를 이뤘습니다. 다음 10년은 디지털 출력(SENT/PSI5), 이중화·자가진단, 스톱/스타트 초고속 재동기, 예측 유지보수가 핵심이 될 전망입니다. 이 글은 역사→원리/패턴→진단/정비→미래 로드맵을 정리한 글 입니다.
동기·해상도·신뢰성의 삼각형
엔진 ECU는 CKP로 각속도·각도를, CMP로 위상(흡/압/폭/배)을 알아냅니다. 기본 구성은 타겟 휠(크랭크 기어·톱니/마그넷), 센서(자기유도·홀·자기저항), 하니스/차폐, 신호 컨디셔닝(증폭·형상·디지털화)이며, VVT·미스파이어 모니터·OBD와 긴밀히 연결됩니다.
연대기와 기술로 읽는 캠·크랭크 위치 센서
1) 태동기: 기계식 배전기 → 전자 점화의 시작
접점식 배전기는 캠 로브로 점화 타이밍을 만들었지만 마모·온도·고속에서 한계가 컸습니다. 전자 점화가 도입되며 자기 픽업(VR)·광학 트리거가 등장, 이후 크랭크 휠+센서가 표준이 됩니다.
2) 센서 원리: VR vs Hall vs AMR/GMR/TMR
- VR(자기유도): 톱니 통과로 플럭스 변화→교류(사인) 전압. 간단·고온 강점, 저속 신호 약함.
- Hall: 자속 변화→디지털 전압. 저속/크랭킹 안정, 외부 전원 필요.
- 자기저항(AMR/GMR/TMR): 민감도↑·노이즈 내성↑·온도 안정—고정밀·소형화에 유리.
3) 톱니 패턴: 결손 톱니와 위상 트리거
60-2, 36-1 같은 결손 톱니(미싱 톱니) 휠은 기준각(TDC 근방)을 빠르게 판별하게 해 시동·재시동 성능을 높입니다. 캠 센서는 1/2 엔진 속도로 위상을 제공해 순서화 분사·점화를 가능케 합니다(장착 위치·타겟 형상은 제조사별 상이).
4) 동기화와 스톱/스타트
스톱/스타트·HEV는 수백 ms 이내 재시동을 위해 고해상 CKP+CMP로 스탠드스틸 각도를 빠르게 재인식합니다. 일부는 캠 양쪽/복수 센서로 위상 즉시성을 높입니다.
5) VVT·페이저 제어·미스파이어 검출
흡·배기 캠에 이중 CMP를 배치하면 페이저 목표/실측 위상을 폐루프로 제어합니다. CKP 미세 가속도 변화를 분석해 실린더별 미스파이어도 검출합니다(OBD 규정).
6) 신호 컨디셔닝·EMC·하니스
- 차폐·트위스트 페어로 알터네이터/점화 잡음 억제.
- VR은 제로 크로싱·적응형 임계, Hall/AMR은 슈미트 트리거·디지털화.
- 엔진룸 고온·오일·염수 환경을 고려한 씰링·코넥터·케이블 라우팅이 신뢰성을 좌우.
7) 설치·갭·기계 정렬
센서–톱니 갭은 센서 유형·휠 런아웃을 고려해 설정합니다. 알루/스틸 하우징의 열팽창, 마운트 브래킷 강성, 금속 분진(자성 센서 팁 흡착) 관리가 중요합니다.
8) 고장 패턴·진단 코드·증상
- CKP: 단선·갭 과대·금속 분진·열 소거→ P0335~P0339, 시동 불능/실화/엔진 꺼짐.
- CMP: 위치 상실·치형 오염·VVT 페이저 유격→ P0340~P0349, 콜드 스타트 난조·순서화 분사 불능.
- 상관 오류: P0016~P0019(크랭크–캠 위상 불일치) — 체인/벨트 신장·페이저·키웨이 전단 가능.
9) 진단 절차(실전)
- 스캔툴로 CKP/CMP 상관·VVT 목표/실측 로깅.
- 오실로스코프로 파형 확인(결손톱니 위치·암플리튜드·노이즈·드롭아웃).
- 전원/접지/참조(5V)·풀업 확인, 갭·브래킷 강성·금속 분진 청소.
- 기계 타이밍(TDC·마킹) 확인→체인/벨트·페이저 점검.
10) 모터스포츠/튜닝
고회전·고진동 환경은 강성 높은 브래킷·더 촘촘한 톱니(예: 60-2)·디퍼런셜 Hall/AMR가 유리합니다. 스코프 기반 위상 맵 작성·이그나이터/코일의 EMC 분리·접지 스타 토폴로지가 필수입니다.
11) 하이브리드·대체연료·특수 응용
HEV는 모터 토크로 크랭크를 제동/가속하므로 신호 지터에 강한 센서·디코딩이 필요합니다. 수소/리엔 연소처럼 진동 스펙트럼이 다른 연소 조건에서도 위상 안정성을 유지해야 합니다.
12) 다음 10년: 디지털·이중화·예지진단
- 디지털 인터페이스: SENT/PSI5/LIN 등으로 노이즈·진단성↑(센서 ID·온도·품질 비트).
- 이중화: 듀얼 소자·듀얼 채널로 ASIL 등급 충족, 크로스체크·안전 토크 제한.
- 자가진단·CBM: 파형 품질·온도·자속 잔류로 잔존 수명 추정·사전 알림.
- TMR·집적화: 초소형·고감도·저전력으로 스타터/모터 노이즈 환경에서도 견고.
- 초고속 재동기: 스톱/스타트·48V 마일드 HEV에서 크랭크 정지 각도 추정·첫 폭발 사이클 점화.
전환점 요약 표
| 영역/시대 | 전환점 | 체감 효과 | 주요 과제 |
|---|---|---|---|
| 센서 소자 | VR → Hall → AMR/GMR/TMR | 저속 안정·소형·정확도↑ | 온도/EMC·원가 |
| 타겟 휠 | 균등 → 결손 톱니(60-2/36-1) | 빠른 동기·진단성↑ | 가공 정밀·런아웃 |
| 인터페이스 | 아날로그 → 디지털(SENT/PSI5) | 노이즈 내성·OBD 데이터↑ | ECU 호환·표준화 |
| 제어 | 고정 캠 → VVT·이중 CMP | 효율/성능/배출 최적화 | 상관 정확·페이저 진단 |
| 신뢰성 | 단일 → 이중화·자가진단 | 안전·가동률↑ | 데이터 융합·원가 |
| 정비 | 반응형 → 예지(CBM) | 다운타임↓·비용↓ | 모델·센서 품질 지표 |
FAQ
VR과 Hall의 차이는 무엇인가요?
VR은 자체 전압을 만들어 저렴·고온에 강하지만 저속·시동에서 약합니다. Hall/AMR은 전원이 필요하지만 저속·디지털화에 강하고 노이즈 내성이 좋습니다.
CKP가 나가면 어떤 증상이 나오나요?
대표적으로 시동 불능/주행 중 시동 꺼짐, 타코미터 0, P0335~ 코드가 뜹니다. CMP 불량은 대개 롱 크랭크·출력 저하로 나타나며 CKP보다 덜 급격합니다.
상관 코드(P0016~P0019)는 꼭 센서 고장인가요?
아닙니다. 체인/벨트 신장·텐셔너 유압 문제·VVT 페이저 유격·키웨이 전단 등 기계 타이밍 문제가 더 흔합니다. 파형과 기계 타이밍을 함께 확인하세요.
센서 교체 후에도 간헐 시동 불량이 있어요.
갭 과대/브래킷 휨·금속 분진·하니스 차폐·접지 문제일 수 있습니다. 갭 게이지·스코프·노이즈 소스(코일/알터네이터) 점검이 해답입니다.
튜닝에서 60-2 vs 36-1 어떤 게 좋나요?
대배기량/저속 토크 중심은 36-1로도 충분하고, 고회전 정밀·미스파이어 분석은 60-2가 유리합니다. ECU 디코더 지원과 휠 가공 정밀도를 함께 고려하세요.
차종·운행 환경별 센서 전략
일상 승용은 순정 톱니·갭·차폐 유지와 체인/벨트·VVT 오일 관리가 최우선입니다. 스톱/스타트·HEV는 저속 안정 Hall/AMR·디지털 인터페이스가 유리하고, 모터스포츠는 강성 브래킷·고해상 톱니·이중화로 신뢰성을 끌어올리세요. 다음 10년은 디지털화·이중화·예지진단·초고속 재동기가 결합해, 같은 엔진도 더 빠르게 깨어나고 더 안정적으로 정확한 위상을 유지할 것입니다.
내부링크용 앵커 텍스트 5개
- VR·Hall·AMR/TMR 한눈에 비교
- 60-2·36-1 결손 톱니의 원리
- 스톱/스타트 재동기 전략
- CKP/CMP 상관(P0016~P0019) 진단 체크리스트
- EMC·차폐·갭 세팅 베스트프랙티스
용어 간단 정리
CKP/CMP: 크랭크/캠 위치 센서.
VR: 자기유도.
Hall: 홀 효과.
AMR/GMR/TMR: 이방성/거대/터널 자기저항.
결손 톱니: 기준각 표식을 위해 톱니 일부를 제거한 휠.
VVT: 가변 밸브 타이밍.
OBD: 온보드 진단.
SENT/PSI5: 자동차용 디지털 센서 인터페이스.
CBM: 상태 기반 정비. 런아웃: 회전체 흔들림/편심.