< Previous김종혁·최지훈·박정우·박종진·박하선 자동차안전학회지:제14권,제3호,2022 Fig. 14 AEB operating test according to changes in GVT angle Fig. 15 ADAS sensor malfunction test (left-radar, right- camera) 부터 5% 단위로 실험을 진행하였으며, Table 3에 나타낸 바와 같이 오버랩 40%에서 FCW가 작동하고, AEB 부분 제동까지 정상적으로 작동되었으나, AEB 완전 제동이 뒤 늦게 작동되면서 충돌이 발생됨을 알 수 있다. Fig. 13 AEB operating test for CCRs Overlap criteria excess Table 3 AEB operating TTC & results according to CCRs Overlap criteria excess Overlap (%) Relative Speed (km/h) Average TTC (sec) Result FCWPartFull 45 301.75-0.90Avoid 402.081.120.91Avoid 40 301.84-0.54 Colli- sion 402.061.080.29 3.3. Target Vehicle 각도 변화 실제 교통상황에서는 전방의 차량이 여러 가지 교통상 황으로 인해 비스듬히 정차해 있는 상황이 있을 수 있으 며, 이와 같은 경우 AEB의 작동 특성이 어떻게 달라지는 지를 알아보고자 Fig. 14에 나타낸 바와 같이 GVT 각도 (무게 중심 기준)에 변화를 주며 AEB 작동 실험을 진행하 였으며, Table 4에 나타낸 바와 같이 각도에 따른 AEB 작동 특성을 비교한 결과, 타깃차량의 각도가 40° 이상 틀 어져있을 경우, AEB가 정상적으로 작동되지 않을 수 있 고, 충돌될 가능성이 높음을 알 수 있다. Table 4 AEB operating TTC & results according to angle change of target vehicle Degree (°) Relative Speed (km/h) Average TTC (sec) Result FCWPartFull 15 301.77-0.89Avoid 402.021.070.89Avoid 20 301.8-0.9Avoid 402.061.090.92Avoid 25 301.79-0.88Avoid 402.011.050.88Avoid 30 301.74-0.85Avoid 401.23-0.89Avoid 35 301.75-0.89Avoid 401.541.050.91Avoid 40 30--- Collision 40--- 90 30--- Collision 40--- 3.4. ADAS 센서 이상 상황 AEB 기능은 레이더 센서와 카메라 센서의 센서퓨전을 통해 작동되므로 이 중 어느 하나의 센서에 이상이 발생했 을 때, AEB 작동 특성이 어떻게 달라지는지를 확인하기 위해 ADAS 센서 이상 상황에 대한 AEB 작동 실험을 진 행하였다. Fig. 15에 나타낸 바와 같이, 레이더 센서의 이 상 상황은 알루미늄 호일을 부착하였고, 카메라 센서의 이 상 상황은 카메라 센서가 장착되어 있는 위치에 반투명 시트지를 부착하여 카메라 센서의 인식을 방해하였다. 두 경우에 대해 각각 AEB 작동 실험한 결과, FCW와 AEB 모두 작동되지 않았다. AEB의 작동은 레이더 센서와 카메 라 센서 중 어느 하나의 센서에서 이상 발생 시 FCW와 AEB 기능은 동작하지 않으며, 이 두 센서가 센서퓨전에 의해 작동됨을 알 수 있다.긴급제동장치 작동 한계 특성에 대한 실험적 연구 자동차안전학회지:제14권,제3호,2022 4. 결 론 본 연구에서는 ADAS 장착 차량에 대한 사고 분석에 활용할 목적으로 AEB의 작동 한계 특성에 대해 실험을 통해 파악하고자 하였다. 실제 교통 상황에서 충분히 발생 될 수 있는 4가지의 상황에 대해 AEB 작동 실험을 진행하 였으며, 그에 따른 결과를 요약하면 다음과 같다. 1)EuroNCAP CCRs 시험 기준에 따른 결과, AEB 작 동 시 FCW, 부분 제동, 완전 제동이 순차적으로 TTC 기준에 의해 작동되며, 그랜저 차량(2020년식)의 경우 속도 기준인 50km/h를 뛰어넘는 70km/h에서 충돌이 발생됨을 알 수 있다. 2)EuroNCAP AEB 시험 기준에 해당되는 오버랩 범 위 내에서의 AEB 작동 특성은 매우 유사하며, 오버 랩 기준을 초과할 경우 AEB가 정상적으로 작동되 지 않아 충돌이 발생될 수 있음을 알 수 있다. 3)전방에 정차 중인 차량의 각도가 틀어져 있는 경우 에는 AEB가 정상적으로 작동되지 않아 충돌이 발 생될 수 있으며, 그랜저 차량(2020년식)의 경우 약 40° 이상부터 AEB가 작동되지 않아 충돌이 발생될 수 있음을 알 수 있다. 4)AEB의 작동은 레이더 센서와 카메라 센서 중 어느 하나의 센서에서 이상 발생 시 FCW와 AEB 기능은 동작하지 않으며, 이 두 센서가 센서퓨전에 의해 작 동됨을 알 수 있다. 이러한 실차 실험을 통해 확인한 AEB 작동 한계 특성 을 ADAS 장착 차량에 대한 교통사고 분석 시에 반영함으 로써 사고 분석 결과에 대한 정확성 및 신뢰성을 확보할 수 있을 것으로 판단된다. 향후 다양한 차종들에 대해서도 추가적인 AEB 실험을 통해 AEB 작동 특성을 데이터베이 스화하고, 작동 한계 특성을 사고 분석에 적용하기 위해 지속적으로 연구를 진행할 계획이다. 후 기 이 논문은 행정안전부 주관 국립과학수사연구원 중장 기과학수사감정기법연구개발(R&D)사업의 지원을 받아 수행한 연구임(NFS2022TAA01). 참고문헌 (1)J. B. Cicchino, 2017, “Effectiveness of forward collision warning and autonomous emergency braking systems in reducing front-to-rear crash rates,” Accident Analysis and Prevention, Vol. 99, pp. 142~152. (2)L. Carabulea, C. Pozna, C. Antonya, C. Husar and A. Baicoianu, 2022, “The influence of the Adavanced Emergency Braking System in critical scenarios for autonomous vehicles,” IOP Conf. Series: Materials Science and Engineering, 1220, 012045. (3)R. Bours, K. Rauf and K. Kietlinski, 2013, “A Method for Developing AEB Systems based on Integration of Virtual and Experimental Tools,” 23 rd International Technical Conference on the Enhanced Safety of Vehicles (ESV), paper number 13-0347. (4)J. Lee, G. Kim and B. Kim, 2019, “Study on the Improvement of a Collision Avoidance System for Curves,” Applied Science, Vol. 9, No. 24: 5380. (5)H. Jang, S. Cho and B. Yong, 2013, “The Safety Evaluation Method of Advanced Emergency Braking System,” Transaction of the Korean Society of Automotive Engineers, Vol. 21, No. 5, pp. 162~ 168. (6)Y. Choi, S. Kim, J. Jung and J. Yoon, 2017, “A Study on the Applicability of AEBS according to Radar Angle Using PC-Crash and Traffic Accident Database,” Transaction of the Korean Society of Automotive Engineers, Vol. 25, No. 6, pp. 691~ 701. (7)S. Baek, C. Kim, J. Kim, H. Park and J. Lim, 2021, “Development of AEBS Simulation Model for Traffic Accident Analysis of Vehicle with ADAS,” Transaction of the Korean Society of Automotive Engineers, Vol. 29, No. 11, pp. 995~1001. (8)J. Kim, H. Han, S. Kim, J. Choi, J. Park and H. Park, 2022, “A Study on the AEB Operation Simulation Using PreScan Based on the Vehicle Test,” Transaction of the Korean Society of Automotive Engineers, Vol. 30, No. 3, pp. 249~ 257.◎ 논 문 http://dx.doi.org/10.22680/kasa2022.14.3.030 자동차 휠 안전기준 개정 대응을 위한 내구 가혹도 검토 장진희 * ·허성필 * A Study of the Endurance Severity for Automobile Wheel Safety Standard Revision 휠굽힘 방향 피로 시험반경 방향 피로 시험 내구유한요소해석 ABSTRACT The CFT(Cornering Fatigue test) and RFT(Radial Fatigue Test) are tests for evaluating the endurance of the disc and rim region of the wheel. In recent, automobile wheel safety standards have been revised and the applied load and target life criteria are different from existing conditions. The verification evaluation of all wheels requires a lot of time and cost. In this study, the endurance severity of each test was compared through strain-life approach by selecting 4 steel and 8 aluminum wheels. * 현대자동차, 책임연구원 E-mail: jhjang88@hyundai.com 1. 서 론 차량 개발 중 평가되는 항목으로 로드휠의 필드 내구 문제 발생을 예방하기 위하여, 단품 내구 시험인 굽힘 방 향 피로 시험(Cornering Fatigue Test, CFT)과 반경 방 향 피로 시험(Radial Fatigue Test, RFT)이 국가 표준인 KS R ISO 3006에 기반하여 이루어지고 있다. (1) CFT와 RFT는 각각 휠의 디스크와 림 영역의 내구 성능 평가를 위한 시험이며, 당사에서는 위 표준에 기반한 로드휠 ES (Engineering Specification)를 제정하여 개발에 적용 중 이다. 주행 중 휠의 파단 시에는 큰 사고로 이루어질 수 있으므로 개발 단계의 성능 평가가 매우 중요하다. (2,3) 지 난 2017년 1월 ｢자동차 및 자동차 부품 성능과 기준에 관 한 규칙｣ 개정안이 공포되었고, 유예기간 1년 후인 2018 년 1월부터는 안전기준 개정안 기준으로 휠을 개발 중이 다. 이 기준은 유럽 기준인 ECE R-124로부터 개정 되었 는데, 적용 하중 및 목표 수명 기준이 기존 조건과 일부 상이하다. 때문에 국내 제작사는 기존-개정안 간 내구 가 혹도를 비교 검토 할 필요가 있다. 유한요소 해석은 많은 비용과 시간을 필요로 하는 다수의 반복된 시험 대신 부품 의 기계적 특성을 빠르게 검토할 수 있다는 장점이 있다. 본 연구에서는 자동차 휠 내구 시험법의 안전기준 개정안 이 기존안 대비 가혹 한지 유한요소해석을 이용하여 검토 하였으며, 이에 대한 대응 방안을 고찰해보았다. 2. 본 론 2.1. 모델 선정 당사에서 개발 완료 및 개발중인 차량의 스틸/알루미늄 휠 중 각각 4종과 8종을 사이즈 및 재질 별로 Table 1과 같이 선정하였다. 2.2. 검토 조건 내구 해석에 앞서 CFT 및 RFT의 하중 및 수명 조건 자동차안전학회지: 제14권, 제3호, pp. 30∼34, 2022 논문접수일: 2022.4.25, 논문수정일: 2022.7.25, 게재확정일: 2022.8.25자동차 휠 안전기준 개정 대응을 위한 내구 가혹도 검토 자동차안전학회지:제14권,제3호,2022 Table 1 The list of Steel/Aluminum wheels ProjectRim widthTire sizeOEM S T L SA 13”4.5J155/80R13A SA 14”5.5J175/65R14A SB 15”6.0J195/65R15B SC 16”6.5J205/60R16A A L AA 14”5.5J175/65R14C AB 15”6.0J195/65R15D AC 16”6.5J205/60R16C AD 16”6.5J205/55R16C AE 17”6.5J205/45R17E AF 18“7.5J235/45R18C AG 18”7.5J225/45R18E AH 19”7.5J235/55R19E Fig. 1 Cornering Fatigue Test setting (4) 을 비교하였다. 안전기준 기존안과 개정안 기준 하중 계 산식이 다르며 목표 수명 또한 다르기 때문에 어떤 조건 이 더 가혹할 지는 시험 또는 해석이 없이 예측이 불가능 하다. 2.2.1. 굽힘 방향 피로 시험(CFT) 차량 선회 시 횡 하중에 관한 내구 성능 개발을 위하여 굽힘 방향 피로 시험(CFT)이 이루어지고 있다. CFT는 Fig. 1과 같이 휠을 고정시키고 휠 하부에서 굽힘 모멘트 를 반복적으로 가하여 내구 성능을 평가한다. 식 (1)은 CFT시험의 모멘트 하중(M) 계산 식이다 (1) . 식의 각 파라미터와 목표 수명이 기존 대비 변경되었으며, 상세 값은 국가 표준 KS R ISO 3006에서 확인 가능하다. 개정안은 기존안 기준과 다르게 두 개의 하중 조건으로 각각의 목표 수명을 평가한다. M ×R d × ×S (1) μ : 마찰계수 R: 타이어 반지름 d: 휠의 인셋(inset) 또는 아웃셋(outset) : 제작사 규정 휠 최대 하중 S: 가속 시험 계수 2.2.2. 반경 방향 피로 시험(RFT) CFT와 마찬가지로 주행 시 차량 중량에 따른 반경 뱡 향 내구 성능 개발을 위하여 반경 방향 내구 시험(RFT)이 이루어진다. Fig. 2와 같이 휠을 장착 한 후 반경 방향으로 하중을 반복적으로 가하여 내구 성능을 평가한다. Fig. 2 Radial Fatigue Test setting 식 (2)는 RFT 시험의 반경 방향 하중( ) 계산 식이다. (1) 이 또한 기존안 기준 대비 안전률과 목표 수명이 변경되 었다. × (2) : 제작사 규정 휠 최대 하중 K: 가속 시험 계수 2.3. 내구 성능 검토 2.3.1. 변형률-수명 접근법 탄-소성 변형을 갖는 부재의 전 변형률은 탄성 변형률 과 소성 변형률의 합이므로 식 (3)과 같이 나타낼 수 있다. ε ε ε (3) 위 식에서 탄성변형률은 피로 강도 계수 ′ 와 피로 강 도 지수 b로, 소성변형률은 피로 연성 계수 ε ′ 와 피로 연성 장진희·허성필 자동차안전학회지:제14권,제3호,2022 Fig. 4 The CFT analysis result of SC 16 inch Steel and AC 16 inch Aluminum wheels Fig. 5 The comparing of CFT safety factor between existing/ revised criteria Table 2 The CFT safety factor of Base/Revision criteria CFT Safety factor(Target 1.0↑) Base Criteria Revision Criteria Case 1Case2 S T L SA 13”1.091.101.19 SA 14”1.091.111.19 SB 15”1.091.081.18 SC 16”1.141.141.30 A L AA 14”1.56 Low load condition and equal target life 1.82 AB 15”1.371.60 AC 16”1.561.82 AD 16”1.862.14 AE 17”1.581.85 AF 18“1.401.65 AG 18”1.151.38 AH 19”1.471.71 지수 c를 이용하여 다시 나타낼 수 있으며, 식 (3)은 식 (4)와 같이 변환 될 수 있다. ε ε ε ′ ε ′ (4) 식 (4)의 변형률-수명 접근법과 Miner’s rule, Rainflow Counting를 이용하여 휠의 누적 데미지를 합산, 내구 수명 ( )을 계산하였다. 2.3.2. 유한 요소 해석 당사의 해석 표준을 적용하여 모든 휠 모델의 메쉬 사이 즈, 타입, 하중 적용 방법 등을 모두 동일하게 적용하였고, Fig. 3의 스틸/알루미늄 휠 해석 모델 예시이다. Hypermesh 를 이용하여 메쉬 모델링 하였고, Abaqus를 이용 정적 해 석을 수행하였다. 정적 하중 해석 결과를 내구 해석 프로 그램인 MSC fatigue를 이용하여 해석을 수행하였다. 기존 -개정안 기준 간의 내구 성능을 내구지수 개념을 이용하 여 상대 비교 하였으며, 내구지수 1.0 이상일 시 목표 수명 만족으로 판단하고 지수가 클수록 내구 성능이 유리하다. Fig. 3 Finite element models of Steel/Aluminum wheel 2.3.3. CFT 해석 결과 Fig. 4에 SC 16인치 스틸/AC 16인치 알루미늄 휠의 CFT 해석 결과를 나타내었다. 기존안과 개정안 기준으로 내구 해석 시 취약부는 동일하게 나타났고, 내구 지수 차 이만 있었다. CFT 의 취약부는 스틸 휠의 경우 벤트 홀, 알루미늄 휠의 경우 스포크 중간에 위치한다. 각 스틸/알 루미늄 휠의 기존안과 개정안 CFT내구지수를 Table 2에 나타내었고 이를 Fig. 5에 상대 비교하였다. 한 개의 하중-수명 조건이었던 기존안과 다르게 안전기 준 개정안은 하중-수명 조건이 각각 다른 Case1, Case2 두 개의 조건을 만족하도록 변경되었다. 스틸 휠의 CFT내 구지수는 기존안 대비 개정안 기준 Case1 하중 적용 시 동등 수준이며, Case2 하중 적용 시 8~14%내구지수 증 가 양상을 보였다. Case1, 2 하중 모두 기존안 대비 개정 안 기준 내구 지수가 높아 유리할 것으로 판단된다.자동차 휠 안전기준 개정 대응을 위한 내구 가혹도 검토 자동차안전학회지:제14권,제3호,2022 Fig. 6 The RFT analysis result of Aluminum wheels for AB 15 inch(General flatness ratio)/AF 18 inch(Low flatness ratio) Table 3 The RFT safety factor of Base/Revision criteria RFT Safety factor(Target 1.0↑) Base criteriaRevision criteriaEtc S T L SA 13” 2.0↑ Equal load condition and Low target life SA 14” SB 15” SC 16” A L AA 14”2.853.01 General AB 15”2.432.58 AC 16”2.372.48 AD 16”2.402.50 AE 17”1.781.71 Low flat ratio AF 18“1.711.67 AG 18”1.941.87 AH 19”2.612.65General Fig. 7 The comparing of RFT safety factor between existing/ revised criteria 알루미늄 휠의 개정안 Case1 하중은 식 (1)과 개정안 기준 파라미터를 이용하여 계산 시 모두 기존안 기준보다 작고, 목표 수명은 같으므로 해석 또는 시험 수행 없이도 개정안이 덜 가혹하다고 판단할 수 있다. Case2 하중은 개 정안 기준이 기존안 기준 대비 내구지수가 15~20% 크다. 위의 결과에서 스틸/알루미늄 휠 안전기준 개정안 기준 CFT내구 성능은 기존안 기준 대비 동등 이상 수준으로 예상된다. 2.3.4. RFT 해석 결과 식 (2)의 반경 방향 하중( ) 계산 시 스틸 휠의 경우 기존안과 개정안 기준 하중 크기가 동일하고, 목표 수명은 기존안 대비 개정안이 작기 때문에 스틸 휠 RFT 내구 성 능은 해석 검토 없이 개정안이 유리할 것으로 판단된다. Fig. 6은 일반 타이어 사이즈의 15인치 알루미늄 휠과 저 편평비 타이어 사이즈의 18인치 알루미늄 휠의 RFT해 석 결과이다. RFT내구 해석의 경우 반경 방향의 하중이 반복적으로 들어오기 때문에 최 취약 부는 모두 림의 반경 방향에서 나타났다. 마찬가지로 기존안과 개정안 기준의 내구 해석 취약부 위치는 동일하였고, 내구지수 차이만 있 었다. 각 휠의 내구 지수 및 타이어 사이즈 정보를 Table 3에 나타내었다. Fig. 7은 알루미늄 휠의 기존안/개정안 기준 내구지수 를 상대 비교한 결과이다. 일반 사이즈 타이어가 적용되는 휠의 경우 기존안 대비 개정안 기준 내구지수가 4~7% 증 가하였고, 저 편평비 사이즈 타이어가 적용되는 휠의 경우 2~4% 내구지수가 감소하였다. 저 편평비 휠은 타이어 단 면 높이가 일반 타이어보다 작아 림에 적용되는 하중이 더 가혹할 것으로 판단된다. 기존안 대비 개정안 기준 알루미늄 휠 RFT내구 성능은 일반 사이즈 타이어일 경우 동등 이상, 저 편평비 사이즈 타이어일 경우 미소 가혹 수준으로 예상된다. 하지만 현재 개발 기준 성능 여유가 있는 편이고, 기존-개정안 기준 간 내구 가혹도 차이가 크지 않으 므로 개발 대응 가능 할 것으로 판단된다. 3. 결 론 위와 같은 자동차 휠 안전기준 개정에 따른 내구 가혹 도 검토를 통하여 아래와 같은 결론을 도출하였다. 1)스틸/알루미늄 휠 안전기준 개정안 기준 CFT내구 성능은 기존안 기준 대비 동등 이상 수준으로 예상 된다. 2)안전기준 기존안 대비 개정안 기준 알루미늄 휠 RFT내구 성능은 일반 타이어일 경우 동등 이상, 저 장진희·허성필 자동차안전학회지:제14권,제3호,2022 편평비 타이어일 경우 미소 가혹수준으로 예상된 다. 하지만 현재 개발 기준 보다 성능 여유가 있는 편이고, 기존-개정안 기준 간 성능 차이가 크지 않 으므로 개발 대응 가능할 것으로 판단된다. 3)산포인자로 인한 시험의 불확실성을 피하고 다수의 중복된 시험 수행 없이 휠 내구 가혹도 검토를 통하 여 안전기준 개정안 대응 가능성을 판단하였다. 참고문헌 (1)국가 기술 표준원, 2018, “Road vehicles - Passenger car wheels for road use-Test methods”, KS R ISO 3006. (2)B.W. Noh, S.I. Bae and D.K. Kim, 1997, “Structural Analysis of Aluminum Wheel for Automobiles,” KSPE Fall Conference Proceedings, pp. 822~825. (3)B.S. Kim, C.H. Chi and S.D. Mun, 2001, “An Experimental study on vibration characteristics of Alloy wheel for passenger car,” KSME Fall conference Proceedings, pp. 623~628. (4)민윤상, 2017, “실제 차량 주행과 휠 내구 시험이 휠 에 미치는 영향에 관한 연구”, 한국 자동차 공학회 추계 학술대회, Vol. 2017, No. 11, pp. 494~499.◎ 논 문 http://dx.doi.org/10.22680/kasa2022.14.3.035 고령 운전자 도심부 비 직각 교차로 운전행태 분석 하태웅 * ·홍승준 **,† Analysis of Elderly Driving Performance at Urban Skewed Intersection using Driving Simulator † 고령자 운전능력운전 시뮬레이터 도심부 비 직각 교차로운전 시나리오 ABSTRACT In this study, the driving performances of elderly who’s age is over 65 were evaluated. The driving simulation was conducted using a compact driving simulation (CDS) and the simulation scenarios were developed from actual roads by replicating geometry of skewed intersection and traffic control devices located in Jungnang-gu, Seoul, Korea. 27 elderly drivers and 10 non-elderly drivers were recruited and participated on the virtual turning right and going straight driving experiment of CDS. Virtual driving data of driving time, speed, distance, acceleration and deceleration speeds, brake power, and steering wheel rotation angle were recorded and analyzed. Generally, elderly driver took more times to pass through the skewed intersection road and showed lower approaching speed as much as 40% and 25% in case of turning right and going straight scenarios respectively. The speed deviation at skewed intersection road between elderly and non-elderly driver is expected to cause frequent lane changes and overtaking. * 가천대학교 기계･스마트･산업공학부 기계공학전공, 교수 ** 창원문성대학교 미래자동차과, 조교수 † 교신저자, E-mail: sjhong1970@naver.com 1. 서 론 경찰청 교통사고 통계에 따르면 2020년 한 해 교통사 고 사망자의 연령대는 65세 이상 고령자가 43.6%(1,342 명)를 차지해 가장 많았으며 최근 10년간 연평균 고령자 사고 건수 3.2%, 부상자 수는 3.5% 각각 증가하였다. (1) 특히 다양한 교통상황에 따라 순간적인 판단이 요구되는 교차로에서 고령 운전자로 인한 사고 건수는 15,580건, 사망자는 276명, 부상자는 22,586명이 발생하여 국내 교 차로에서 고령 운전자의 교통사고 감소 대책 마련이 필요 한 시점이며, 이를 위한 기초적인 연구로써 교차로 진입 시 고령 운전자의 운전특성을 파악하는 것이 필요하다. (2,3) 교통의학 연구논문에 따르면 사람마다 신체적, 정신적 기능의 차이는 있지만 65세 이상인 사람은 사회적 기능을 점진적으로 상실하는 시기로 시각적 기능에서 식별 능력 저하로 대비가 큰 물체 식별 능력 저하, 망막에 도달하는 빛의 양 감소, 정적 식별 능력 감소, 주의력 범위의 감소, 눈부심에 대한 민감도 증가, 암순응 시간의 증가 등의 경 향을 보이며 청각 능력도 통상 65세~74세 고령자의 24%, 75세 이상 고령자의 39%가 청각장애에 해당하며 50대부 터 고음 영역의 청각 능력이 급격히 감퇴하며 고령화가 될 수록 저음 영역까지 감퇴하게 된다고 보고하고 있다. (4~6) 고령 운전자의 운전행태를 분석하기 위해서 차량 운전 시뮬레이터를 활용한 다양한 국내외 논문들이 발표 되었 다. (7~11) 그러나 고령 운전자의 운전 시 사고 발생 빈도가 가 자동차안전학회지: 제14권, 제3호, pp. 35∼40, 2022 논문접수일: 2022.5.10, 논문수정일: 2022.9.13, 게재확정일: 2022.9.7하태웅·홍승준 자동차안전학회지:제14권,제3호,2022 Fig. 1 Compact Driving Simulator (CDS) ① 지형 및 위성지도 입력② 평면 및 종단선형 입력 ③ 단면 작성④ 도로시설물 작성 ⑤ 교차로 설정⑥ 완성본 Fig. 2 Virtual reality map Fig. 3 Skewed intersection (Top View) 장 높은 것으로 인지된 국내 도심부 비 직각 교차로에서의 고령자 운전 특성 분석에 대한 연구결과는 발표된 바가 없다. 본 논문에서는 서울 시내의 교차로 중 고령 운전자의 운전 시 장애 요인으로 인한 교통사고 유발 위험성이 크다 고 판단되는 서울특별시 중랑구에 위치한 비 직각 교차로 인 중랑교 사거리를 모델로 하여 최대한 현실감에 가깝게 가상현실 운전 시뮬레이터를 구축하였다. 또한 교차로 주 변 교통 환경과 운전 시나리오를 만들어 65세 이상 고령 자 운전자와 일반 운전자를 대상으로 모의주행 실험을 실 시하고 운전행태 데이터를 분석하여 고령 운전자의 운전 특성을 파악하고자 하였다. 2. 비 직각 교차로 시뮬레이터 구축 2.1. 차량 운전 시뮬레이터 차량 운전 시뮬레이터로는 국내 다양한 형태의 장비 중 밀 폐된 대형 시뮬레이터 환경에서 실험 시 고령 운전자의 구 토 또는 멀미 증세 유발을 최소화할 수 있는 장비인 서울 시립대학교 용산실험실의 간이 운전 시뮬레이터(Compact Driving Simulator)를 선정하였다. CDS는 실제 차량의 운 전대, 브레이크, 가속 페달, 자동 변속기어, 운전 좌석, 차 량 계기판 등으로 구성되며, 3D 가상현실 지도(VR data) 디스플레이는 반 돔 형태의 스크린에 빔 프로젝터 3대가 각각 표출한다. 빔 프로젝터마다 컴퓨터를 연동해 멀티 디 스플레이에 따른 프레임 저하를 최소화하였다. 또한 CDS 에 차체 형태의 프레임을 제작해 차량 내에서 운전하는 것처럼 느끼게 하였고, 디스플레이 패널을 통해 좌우 사이 드미러, 룸미러 화면을 표현하였다. Fig. 1은 본 연구에서 사용한 차량 운전 시뮬레이터(CDS)를 보여주고 있다. 가상주행 실험 데이터 기록은 가상현실 소프트웨어인 UC-win/Road를 사용하여 주행속도, 주행시간, 가감속 도, 주행거리, 브레이크 파워, 핸들회전각도, RPM, 차로편 측위치 등을 0.01초 단위로 DS Log data를 사용하여 실시 간 저장하였다. 운전자의 운전 모습은 실험 중 카메라에 영상으로 저장되어 동영상 분석에 활용된다. 2.2. 비 직각 교차로 구현 가상현실 지도를 제작하기 위해 국토지리정보원에서 제공하는 중랑교 사거리 교차로 지형을 1 : 5,000 수치지 형도로 받아 적용하였다. 구현 순서는 지형 및 위성지도를 입력한 후 평면 및 종단선형을 구현한 다음 단면과 도로시 설물을 작성하여 최종적으로 교차로를 구현하였다. 이때, 본 실험 대상 지역은 평지로 중랑교 사거리 비 직각 교차 로는 종단경사 2% 이내의 평지로 설정하여 구현하였다. 현장 조사 사진을 통해 도로시설물 및 건물을 최대한 현실 에 가깝게 배치하였으며 도로표지판, 신호기, 표지 봉, 중 앙버스정류장 등을 나타내었다. 차로 수와 주행차로 및 교 차로 형태가 실제와 같게 구현되었다. Fig. 2는 본 연구에 서 구축한 중랑교 비 직각 사거리의 가상현실 지도 구축 고령 운전자 도심부 비 직각 교차로 운전행태 분석 자동차안전학회지:제14권,제3호,2022 과정을 보여주고 있으며, Fig. 3은 완성된 중랑교 비 직각 사거리의 평면도를 보여주고 있다. 3. 실험참가자 및 시나리오 구성 3.1. 실험참가자 구성 실험참가자 구성을 위해 경기도 안양시 소재 노인복지 관 방문객 중 고령 운전자(65세 이상)를 모집하고, 서울 용산전자상가 근로자 중 비 고령자(65세 미만)를 모집하 였다. 실험참가자는 운전 면허증을 소지한 사람으로, 현재 운전 중이며 상담을 통해 지난 1년 동안 운전을 하지 않았 거나 운전에 심각한 영향을 줄 수 있는 병력(발작 등)이 있는 경우는 제외하였다. Fig. 4는 고령 참가자의 면담 모 습이다. Fig. 4 Interview with elderly experiment participants 실험 및 실험참가자에 대하여 충북대학교 병원에서 연 구윤리심의위원회 심의를 진행하고, 2019년 11월 12일 부터 11월 20일까지 경기도 안양시 소재 노인복지관을 통 해 모집된 65세 이상 고령자 30명, 비 고령자 10명이 실험 에 참여하였다. 고령 실험참가자 중 70대는 18명, 60대 (만 65세 이상)는 12명이며, 비 고령 실험참가자 중 20대 는 4명, 40대는 6명이었다. 고령 실험참가자 중 남자는 27명(90%), 여자는 3명(10%)으로 남성의 피검자 비율 이 높으며, 비 고령자 중 남자는 3명(30%), 여자는 7명 (70%)으로 여성의 비율이 높았다. 모집된 실험참가자들에게는 장비의 특성상 일부 어지 럼증을 호소는 경우가 있으니 실험 진행 중 어지럼증 발생 즉시 실험 진행자에게 알리도록 실험 안내문을 제공하고, 개인정보 제공 및 활용 동의서를 받았다. 모든 실험참가자의 시뮬레이터 적응을 위해 본 실험 전 에 테스트 주행 실험을 약 5분간 시나리오와는 다른 지도 (맵)를 사용하여 실시하였으며 시야각 및 시력 검사를 하 였다. 고령 실험참가자 중 4명은 실험 중 익숙하지 않은 가상 주행환경으로 어지러움, 멀미 등을 호소하여 일부 또는 전체 시나리오 참여를 중도 포기하였다. 실험 종료 후에 실험참가자들에게 소정의 교통비와 참가 수당을 지급하 였다. 3.2. 시나리오 구성 및 분석항목 주간 시간대 중랑교 사거리 통과 교통량을 관찰 후 가 상현실 지도에 시뮬레이터 차량 데이터를 적용하여 Fig. 5와 같이 교통량을 구성하였다. Fig. 5 Traffic design (Skewed intersection) 첫 번째 시나리오는 Fig. 6에 나타낸 것처럼 비 직각 교차로에 접근하여 우회전하는 과정에서 진입하려는 도 로에서 직진하는 차량에 대한 거리와 속도를 인지하고 진 입하는 시점에 대한 것으로 주행속도, 직진차량 인지반응, 운전자 시선, 브레이크 횟수, 조향력 상실여부, 보도 턱 충 돌 및 사고 발생 여부를 분석한다. 주행화면분석항목 · 주행속도 · 직진차량 인지반응 · 운전자 시선 · 브레이크 횟수 · 조향력(Yaw Rate) · 보도턱 등 충돌 여부 · 사고 발생 여부 Fig. 6 Turning right driving scenario(Skewed intersection) 두 번째 시나리오는 Fig. 7에 나타낸 것처럼 교차로 형 상이 정형적이지 않은 불균형 비 직각 직진하여 횡단 후 맞는 차로로 진입하는 과정에서의 주행행태를 분석하는 것이다.Next >