< Previous조용혁·안정아·이상현 108 자동차안전학회지:제14권,제4호,2022 Fig. 1 Process of Type-approval 9) Fig. 2 Type-approval and Self-certification 10) Fig. 3 Case of technology review and safety inspections 12) 중국 등 대다수의 국가가 채택하고 있다(Table 1 참조). 7) 우리나라는 2002년까지 ‘자동차를 제작·조립 또는 수 입하고자 하는 자는 당해 자동차의 형식에 관하여 건설교 통부장관의 승인(형식승인)을 얻어야 한다’고 규정함으 로써 형식승인제도를 채택하고 있었으나(Fig. 1 참조), 2003년 1월 1일부터 ‘그 자동차의 형식이 안전기준에 적 합함을 스스로 인증’하는 자기인증제도가 도입되었다(Fig. 2 참조). 8) 제도전환의 목적은 제작자(製作者) 등의 자율성을 높 이고 시간적·경제적 부담을 감소하기 위함도 있지만, 1998 7)용기중, 앞의 글, p. 48 참조. 8)2002년 정부가 발의한 ｢自動車管理法中改正法律案｣에 따 르면, ‘자동차를 제작·조립 또는 수입하는 때에 그 자동차의 구조·장치가 안전기준에 적합한지 여부를 정부가 사전에 확인하는 형식승인제를 폐지하고, 제작자등이 자동차의 안 전성을 스스로 보증하는 자기인증제도를 도입’한다고 명시 하고 있다. 9) 2002년 ｢자동차관리법｣에 따른 도식 작성. 10)자동차안전기준 종합정보시스템, https://kicas.katri.or.kr/ info/life/citationSystem(2022.10.22. 검색) 년 10월 ｢한·미 자동차협상｣에서 2002년말까지 자기인증 제를 도입하기로 한 합의에 따른 것으로서, 대미 자동차 수출 등을 감안한 한·미 양국의 통상마찰 해소가 주원인으 로 작용했다. 11) 2.2. 우리나라의 자동차 인증제도의 성격 앞에서 살펴본 바와 같이 우리나라는 2003년 ｢자동차 관리법｣ 개정을 통해서 자기인증제도를 도입했다, 그러나 순수한 자기인증을 할 수 있는 자동차 제작자등 13) 은 생산 규모, 안전검사시설 및 성능시험시설 등 자기인증능력 요 건을 충족하는 자에 한정된다는 점을 유념할 필요가 있다. 즉, ｢자동차관리법｣ 제30조가 자동차자기인증을 규정하 고 있지만, 2003년 도입된 자기인증제도의 적용대상은 “자 기인증능력 요건”을 갖춘 소수의 제작자등으로 제한된다. 14) 반면, 자기인증능력 요건을 갖추지 못한 소규모제작자 등은 성능시험대행자로부터 기술검토 15) 및 안전검사 16) 를 받아야 한다(Fig. 4). ｢자동차관리법｣ 제30조제3항이 소규모제작자등의 경우에도 기술검토 및 안전검사를 받 아 ‘자동차자기인증을 하여야 한다’고 규정하고 있지만, 그 법률적 실질은 형식승인으로 볼 수 있다(Fig. 3). 기준 인증의 과정은 행위요소로서 ① 기준설정과 ② 시험 ③ 11)오충환, 앞의 글, p. 3 참조. 12)한국교통안전공단, 2022, ｢2021 자동차안전연구원 연차 보고서｣, p. 120. 13) 제작·조립 또는 수입하려는 자동차의 형식이 자동차안전기 준에 적합함을 스스로 인증하기 위하여 ｢자동차관리법｣ 제 30조제2항에 따라 자동차의 제작·시험·검사시설 등을 국토 교통부장관에게 등록한 자를 말한다. 14) 성능시험대행자에 의한 기술검토 및 안전검사는 증가추세 에 있다(Fig. 3 참조). 15) 자기인증의 기준에 적합하게 제작등이 가능한지에 대한 기 술적 검토(｢자동차관리법 시행규칙｣ 제35조제2항). 16) 해당 자동차에 대한 안전검사로서, 해당 자동차에 대하여 최초로 실시하는 안전검사(최초안전검사)와 동일한 제원 을 가진 자동차에 대하여 실시하는 안전검사(계속안전검 사)로 구분된다(｢자동차 및 자동차부품의 인증 및 조사 등 에 관한 규정｣ 제3조제2항).자율주행자동차 상용화에 따른 자동차 안전 인증제도 개선에 관한 연구 자동차안전학회지:제14권,제4호,2022 109 Fig. 4 Self-certification process of small manufacturer 18) 기준적합인증으로 구성되는데, 17) 소규모제작자등의 자 기인증은 “정부가 지정하는” 성능시험자가 (정부가 규정한) 안전기준에 적합함을 확인하여 승인하는 절차를 거쳐야만 자동차를 판매할 수 있는 강제인증제도로서, (법 문의 표현과는 달리) 자기인증이 아니라 형식승인으로 보 아야 할 것이다. 따라서 우리나라의 자동차 인증제도는 형식승인에서 자기인증으로 전환되었다기 보다는, 자기인증능력 요건 을 갖춘 일부 제작자등을 대상으로 하는 자기인증제도가 도입된 것으로서, 자기인증과 형식승인이 혼용된 제도로 보는 것이 타당하다. 19) 이 외에도 우리나라 자동차 관련 법제는 자동차 및 자 동차부품에 관해 몇 가지 형식승인적 성격의 제도를 두고 있다. 첫째, “자동차용 내압용기”는 내압용기안전기준에 적합하여야 하고, 사전에 내압용기검사를 받아야 하고, 내 압용기장착검사를 받아야 한다(｢자동차관리법｣ 제35조의 5, 제35조의6, 제35조의7). 둘째, ｢대기환경보전법｣은 자 동차를 제작하려면 미리 “제작차배출허용기준”에 맞게 유 지될 수 있다는 인증을 받아야 하고(같은 법 제48조), 그 외 배출가스저감장치, 저공해엔진 또는 공회전제한장치 에 대한 인증 의무를 규정하고 있다(같은 법 제60조). 20) 17) 최환용, 2010, ｢기준인증제도 선진화를 위한 법제정비방안 연구｣, 한국법제연구원, p. 27. 18)자동차안전연구원, https://www.katri.or.kr/web/contents/ katri1050101.do(2022.10.22. 검색) 재구성. 19) Fig. 4(소규모제작자등의) 자기인증 절차와 Fig. 1의 (2003 년 개정 전) 형식승인 절차를 비교해보아도 본질적인 차이 가 크지 않음을 알 수 있다. 20)｢자율주행자동차 상용화 촉진 및 지원에 관한 법률｣이 2021년 자율협력주행 인증 제도를 도입하였으나, 강제인 증에 해당하지 아니하므로 형식승인과 유사하다고 보기는 3. 자율주행자동차 안전관리제도의 개선방안 3.1. 자율주행차에 대한 인증제도 3.1.1. 자율주행차 인증제도의 전환 검토 EU는 완전자율주행시스템의 형식승인을 위한 통일된 절차와 기술사양에 관한 EU 규정 21) 의 적용을 위한 위원 회 시행규정 22) 을 마련하였다. 반면 우리나라는 자기인증 을 원칙으로 하므로 형식승인에 관한 EU 방식을 그대로 적용하기는 어려운데, 자율주행차의 인증제도와 관련하 여 현행 자기인증제도를 형식승인제도로 재전환 23) 하거 나 자기인증제도와 형식승인제도를 혼합하는 방안 등이 논의되고 있다. 24) 첫째, 형식승인제도에서 자기인증제도로 제도전환이 이루어진 배경 내지 입법목적이 존재하므로, 다시 자기인 증제도를 형식승인제도로 되돌리기 위해서는 해당 개정 을 통해서 이루고자 했던 입법목적이 달성되었거나 사라 졌다는 등의 합리적 논거가 제시되어야 할 것이다. 그러나 1998년 10월 ｢한·미 자동차협상｣과 2011년 11월 22일 국회를 통과한 ｢대한민국과 미합중국 간의 자유무역협정 및 대한민국과 미합중국 간의 자유무역협정에 관한 서한 교환 비준동의안｣의 해당내용이 실효되었는지 의문이며, 대미 자동차수출을 위한 통상마찰이 자기인증제도 도입 의 실질적인 주원인이라면 자기인증제도를 채택하고 있 는 미국과의 통상환경이 변화하였다는 점이 명확하여야 할 것이지만 그렇게 보기는 어렵다고 할 것이다. 또한, 우 리 정부가 자기인증제도로 제도전환하면서 내세운 대의 명분이 ‘제작자(製作者) 등의 자율성’ 향상인데, ‘제작자 어렵다. 21)Regulation (EU) 2019/2144 (https://eur-lex.europa.eu/ legal-content/EN/TXT/?uri=CELEX%3A32019R2144 &qid=1670375105619) 22)Commission Implementing Regulation (EU) 2022/1426 (https://eur-lex.europa.eu/legal-content/EN/TXT/?ur i=CELEX%3A32022R1426&qid=1670375105619) 23)정확히는 자기인증제도 전환이 아니라 자기인증제도의 도 입으로 보는 것이 타당하다는 점은 앞서 확인하였으나, 자 기인증과 형식승인의 대상이 자기인증능력 요건의 충족 여 부에 따라 달라진다는 점을 고려하여, 전환과 도입을 혼용 해서 사용하기로 한다. 그리고 이하의 자율주행차 인증제도 의 전환에 관한 논의는 자기인증능력 요건의 충족 여부와 상관없이 모든 제작자등을 대상으로 하는 제도변화를 전제 로 한다. 24)용기중, 앞의 글, p. 49 참조.조용혁·안정아·이상현 110 자동차안전학회지:제14권,제4호,2022 (製作者) 등의 자율성’을 축소하는 제도전환(형식승인제 도 도입)을 할 만큼, 이러한 입법목적(자율성 향상)이 달 성되었다거나 필요성이 인정되지 않는다고 할 수 있는지 도 의문이다. 25) 둘째, 대부분의 자율주행차 26) 는 운전자의 운전을 돕는 자율주행기능을 구비한 자동차로 본다면, ‘자율주행장치’ 의 전부 또는 일부를 선별하거나 ‘자율주행차’와 ‘자율주 행차를 제외한 자동차’를 구분해서 형식승인제도와 자기 인증제도를 달리 적용하는 것은 규제적용의 차별성을 인 정하기 어렵다. 정부의 사전 시험·검토를 통하여 판매전에 철저한 안전도 확인과 검증을 함으로써 사회적 수용성과 대국민 신뢰도룰 높이고자 한다면, 해당 목적(신뢰확보를 위한 사전 안전확인·검증)이 요구되는 부품, 기능 또는 자 동차를 대상으로 하여야 할 것이다. 이러한 관점에서 본다 면, 예컨대 ‘전기자동차의 동력원이 되는 구동축전지’ 또 는 ‘연료전지(수소를 사용하여 전기에너지를 발생시키는 장치)’ 등 27) 일견 안전에 대한 높은 신뢰성이 요구되는 자동차부품 또는 자동차 유형을 형식승인의 대상으로 전 환하여야 하여야 할 것이다. 28) 2011년 11월 22일 국회를 통과한 ｢대한민국과 미합중 국 간의 자유무역협정 및 대한민국과 미합중국 간의 자유 무역협정에 관한 서한교환 비준동의안｣에 따르면, “예외 적인 상황에서, 실증된 과학적 또는 기술적 정보에 근거하 여 제1항의 운용이 도로 안전, 인간의 건강 또는 환경에 대한 중대한 위험을 초래하는 경우, 대한민국은 그 위험을 다루기 위하여 필요한 조치를 취할 수 있다” 29) 고 규정하 고 있는 것도 이러한 유사한 맥락으로 볼 수 있다. 반면, 한미FTA는 “신기술이나 새로운 특성이 인간의 건강, 안 전 또는 환경에 위험을 초래한다는 것을 과학적 또는 기술 적 정보에 근거하여 증명할 수 있는 경우를 제외하고, 자 동차 제품이 아직 규제되지 아니한 그러한 신기술이나 새 로운 특성을 포함하고 있다는 것을 이유로 그 제품의 출시 를 방해하거나 이를 과도하게 지체시켜서는 아니 된다”고 규정하고도 있다. 그러나 종전에는 모든 자동차 및 자동차 25)조용혁·장원규, 앞의 책, p. 80. 26)운전자의 제어가 전혀 필요없거나 운전자가 제어할 수 없는 무인자동차(driverless car)는 논외로 한다. 27)단순한 예시로서 해당 부품 등이 다른 자동차부품과 달리 운전자 등의 생명·신체에 위해를 가할 우려가 있는 높은 위 험성을 내포하고 있다는 것을 뜻하지는 않는다. 28)조용혁·장원규, 앞의 책, pp. 80~81. 29) 다만, 이 경우에도 다른 쪽 당사국의 제품에 대하여 자의적 이거나 정당화될 수 없는 차별의 수단 또는 무역에 대한 위 장된 제한을 구성하게 될 방식으로 적용되어서는 안 된다. 부품에 대해서 동일하게 자기인증제도를 적용함으로써 규제의 일관성을 확보하였는데, 자율주행차 또는 자율주 행장치 등을 대상으로 사전규제를 하여야 하는 논거가 부 족하다. 셋째, 자율주행차 또는 자율주행장치를 판매하기 전에 정부가 승인하기 위해서는 이에 관한 안전기준을 수립하 고 이에 적합함을 확인·검증할 수 있는 장치를 마련하여 야 한다. 그런데, 자율주행차는 현재 기술의 발전기에 있 다고 할 것이고, 앞으로 다변적 변화가 예상되는 분야라 는 점에서 형식승인제도를 시의적으로 운영하기에 한계 가 있을 수 있고, 기업 등의 기술개발 속도에 미처 부합하 지 않음으로 인해서 자동차산업의 경쟁력을 저해할 우려가 있다. 30) 이러한 상황에 비추어볼 때 현재 자기인증제도로 운영 되는 자동차안전 인증제도를 자율주행자동차에 대해서 형식승인제도로 전면 재전환하거나 일부 도입하는 제도 변화는 용인되기 어렵다고 할 것이다. 3.1.2. 자율주행차 인증제도의 보완 필요성 자기인증제도를 유지하거나 형식승인제도로 전환하더 라도 정부 또는 자동차제작자가 자동차의 안전성을 확인 하기 위해서는 그 잣대가 되는 안전기준이 요구된다. 따라 서 자율주행차의 경우에도 자율주행차, 자율주행시스템 또는 자율주행기능의 안전을 평가할 수 있는 기준을 수립 할 필요가 있다. 자율주행차는 종전의 하드웨어 중심의 자 동차기술과 소프트웨어와 콘텐츠, 이동통신기술 등의 결 합으로 이루어지기 때문에 운전자와 자율주행시스템 간 의 제어권전환과 자율주행시스템의 보안(security), 자율 주행차소유자·탑승자의 개인정보보호(privacy) 등 과거 의 안전기준 체계에서 미처 예상하지 못하고 있는 영역이 나타날 수밖에 없다는 점에서 새로운 안전기준을 조속히 모색할 필요가 있다. 이점에서 고도자동화자동차(HAVs) 에 적용하기 위하여 현행 연방자동차안전기준(FMVSS) 을 개정하거나 새로운 연방자동차안전기준(FMVSS)을 제정하도록 규정하고 있는 SELF DRIVE Act 제4조 31) 가 시사하는 점이 크다. 32) 30) 조용혁·장원규, 앞의 책, p. 81. 31)SEC. 4. UPDATED OR NEW MOTOR VEHICLE SAFETY STANDARDS FOR HIGHLY AUTOMATED VEHICLES 32)조용혁·장원규, 앞의 책, pp. 81~82.자율주행자동차 상용화에 따른 자동차 안전 인증제도 개선에 관한 연구 자동차안전학회지:제14권,제4호,2022 111 Fig. 5 Improvement of the autonomous vehicle safety legal system 3.2. Lv.4 자율주행자동차 안전관리제도 법체계 정비 3.2.1.자동차안전관리 제도의 입법화(案) 첫째, Lv.4 자동차안전관리는 기본적으로 현행 자기인 증제도의 유지를 전제로 하여야 할 것이다. 둘째, 정부가 사전시험 및 검사에 개입하는 방식을 보완하더라도, (자 율주행)자동차에 대한 인증과 자율주행기능·성능에 대한 인증은 구분할 필요가 있다. 셋째, 공적기능에 의한 “사전 시험 및 검사”의 대상 선별에 유의할 필요가 있다. 주요 “사전시험 및 검사” 대상으로 자율주행 기능·성능(인지, 조 향, 협력주행 등) 또는 자율주행을 위한 기능·성능(Security, SW 및 SW개발보안, OTA 등) 등을 기준으로 고려할 수 있을 것이다. 넷째, 형식승인 또는 임의인증 등 “사전시험 및 검사”의 법률적 성격에 대한 산업계 의견 수렴이 필요 하다. 마지막으로 “사전시험 및 검사”의 주체와 요건, 절차 를 구조화할 필요가 있다. 즉, “사전시험 및 검사”기능을 담당할 기관·단체 등이 갖추어야 할 자격 내지 역량, 이러 한 기관·단체 등을 선정 또는 지정할 주체와 절차 등, “사 전시험 및 검사”업무의 처리절차 등을 포함하는 제도화방 안을 모색하여야 한다. 3.2.2. Lv.4 자동차안전관리 제도의 법률체계 개편 현재 Lv.4 자동차안전관리는 ｢자율주행자동차법｣과 ｢자 동차관리법｣으로 이원화되어 있다. Lv.4 자율주행자동차 상용화에 대비해 입법체계의 통일성과 법률집행의 일관 성을 확보하기 위한 방안으로 안전관리 관련 법률체계의 개편방안을 고려할 수 있다(Fig. 5). 첫째는 ｢자동차관리법｣은 자동차안전에 관한 일반기 준을 규정하고, ｢자율주행자동차법｣에서 자율주행과 관련 한 안전기준을 규정하는 방안이다. 33) 이와 유사한 방식 으로 ｢환경친화적 자동차의 개발 및 보급 촉진에 관한 법 률｣에 따라 ｢환경친화적 자동차의 요건 등에 관한 규정｣이 친환경차의 기술적 세부사항(제4조)을 규정 중이다. 둘 째, ｢자동차관리법｣을 分法하여 ｢(가칭)자동차안전법｣을 제정하여 자동차안전에 관한 일반기준을 규정하되, ｢자율 주행자동차법｣에서 자율주행과 관련한 안전기준을 규정 하는 방안이다. 전통적인 자동차에 관한 안전기준 외에 자 율주행자동차에 관한 안전기준을 단일 법률에서 규율함 으로써 체계화를 꾀하는 장점이 있다. 셋째, ｢자동차관리 법｣을 分法하여, ｢(가칭)자동차안전법｣을 제정하고 이에 자율주행자동차안전기준을 포함하는 방안이다. 34) 이 경 우 현행 자율주행자동차차법의 특례규정은 새로이 제정 되는 ｢자동차안전법｣에 흡수하게 된다. 전통적인 자동차 안전기준과 함께 자율주행자동차 관련 안전기준을 단일 법률에서 규율하게 된다. 현행 ｢자동차관리법｣이 일반적 인 자동차안전기준과 함께 “저속전기자동차의 안전기준” 을 별도로 규정하는 방식과 유사하다고 할 것이다. 이외에 ｢자율주행자동차법｣의 규제샌드박스的 성격을 고려하여, 앞의 세가지 안과 별개로 ｢자율주행자동차법｣에 특례규 정을 두는 방안을 생각해 볼 수 있다. 3.2.3. 자율주행 안전기준의 공백영역 보완 필요 현재 ｢자동차관리법｣과 ｢자율주행자동차법｣에 분산되 어 있는 자율주행차 안전관리 규정은 ① Lv.3 승용자동 차(승용자동차의 부분 자율주행시스템) 안전기준과 ② Lv.3~5 임시운행 안전기준, ③ 시범운행지구 운행을 위 한 안전기준 특례를 규정 중이다. 한편, 건설기계는 ｢건설 기계법｣에서 규율하고 있다. 이들 규정을 살펴보면, Table 2와 같이 안전기준이 흠결되어 있는 영역을 발견할 수 있다. 승용차의 경우 Lv.4 이상인 경우 임시운행 또는 시범운 행의 경우에는 운행을 위한 안전기준이 마련되어 있지만, 정식운행을 위한 안전기준은 마련되어 있지 않다. 상용차 의 경우에는 시범운행의 경우에는 Lv.4 이상의 안전기준 이 마련되어 있는 반면, 임시운행과 정식운행을 위한 안전 기준은 제시되지 못하고 있다, 한편, 자율주행이륜차에 대 33)형식승인을 도입하는 경우 안전관리제도가 2원화되므로, 별도입법방식이 분리된 규율체계를 명료하게 하는 장점이 있다. 34)현행 ｢자동차관리법｣은 “저속전기자동차의 안전기준”을 별 도로 규정 중이다.조용혁·안정아·이상현 112 자동차안전학회지:제14권,제4호,2022 Table 2 Status of autonomous driving safety standards Lv.0Lv.1Lv.2Lv.3Lv.4Lv.5 정식 허가 승용차◯◯◯◯XX 상용차◯◯◯XXX 이륜차◯??XXX 건설기계◯◯△XXX 임시 운행 승용차--△◯◯◯ 상용차◯◯◯XXX 이륜차--XXXX 건설기계XXXXXX 시험 운행 승용차◯◯◯◯△△ 상용차◯◯◯◯△△ 이륜차◯?/??? 건설기계XXXXXX 한 논의 자체가 발견하기 어려운 만큼 안전기준 또한 불분 명한 상태에 놓여있다. 자율주행이륜차의 경우 임시운행 을 위한 안전기준이 없으나, 시험운행을 위한 안전기준이 구비되어 있는지도 불명확하다. 더욱이 건설기계의 경우 에는 자동차와 함께 도로운행이 이루어지지만, ｢자동차관 리법｣이 아닌 별도의 법률, 즉 ｢건설기계관리법｣에서 그 안전을 규율하고 있기 때문에 시범운행이나 임시운행의 대상에 포함되지 않고, 이에 따라 안전기준도 그 적용대상 에 해당하지 않는다. 이들 공백영역에 대한 안전기준의 조 속한 수립이 요구된다. 4. 결 론 본 연구의 결과를 요약하면 다음과 같다. 먼저, 자동차 및 자동차부품 인증제도의 연혁과 현황 그리고 법적성격 에 대해서 살펴보고, 자율주행자동차를 대상으로 하는 인 증제도의 변경방안에 대한 적합성을 검토해 보았다, 현재 자기인증제도로 운영되는 자동차안전 인증제도를 자율주 행자동차에 대해서 형식승인제도로 전면 재전환하거나 일부 도입하는 제도변화는 제도적 수용성이 낮다는 결론 을 도출하였다, 반면, 자율주행자동차의 경우에도 자율주 행차, 자율주행시스템 또는 자율주행기능의 안전을 평가 할 수 있는 기준이 필요하며, 특히 Lv.4 이상의 자율주행 자동차의 안전관리를 위한 입법적 수요가 증가하고 있으 므로, 이에 대한 제도적 보완이 요구된다. 이와 관련한 입 법의 전제 또는 고려 요건과 법률체계 변화를 포함하는 입법화방안을 제안했다. 다음으로 Lv.4 자율주행자동차 상용화에 대비하기 위해서 입법체계의 통일성과 법률집 행의 일관성을 확보할 필요가 있다는 점을 확인하고, 이를 위해서 ｢자율주행자동차법｣과 ｢자동차관리법｣으로 이원 화되어 있는 Lv.4 자동차안전관리 관련 법률체계의 개편 방안을 제안해 보았다. 마지막으로 우리나라 현행 법률이 포섭하고 있는 자율주행자동차 관련 안전기준 제도와 보 완이 필요한 흠결영역을 도출하였다. 사 사 본 연구는 국토교통부 주행 및 충돌상황 대응 안전성 평가기술 개발(과제번호 21AMDP-C160637-01)의 연 구비 지원에 의해 수행되었습니다. 참고문헌 (1)조용혁, 2017, “상용화 놓고 친자율주행 지원경쟁”, ｢TECH M｣, 제48호, p. 53. (2)서동혁·김승민, 2016, ｢무인이동체산업의 국내 역량 분석 및 정책방향｣, 산업연구원, 대한민국, pp. 17~18. (3)조용혁·장원규, 2017, ｢자율주행차 상용화에 따른 자동차관리법 개선방안｣, 한국법제연구원, 대한민 국, pp. 78~82. (4)오충환, 2002, ｢자동차관리법중개정법률안 검토보 고서｣, 국회 건설교통위원회, p. 3. (5)용기중, 2017, “자동차 관리법 관련 법령 검토(안)”, ｢자율주행차 융·복합 미래포럼 1차 활동보고서｣, 자 율주행차 융·복합 미래포럼, 대한민국, pp. 48~49. (6)자동차안전기준 종합정보시스템, https://kicas.katri. or.kr/info/life/citationSystem (7)한국교통안전공단, 2022, ｢2021 자동차안전연구원 연차보고서｣, 대한민국, p. 120. (8)최환용, 2010, ｢기준인증제도 선진화를 위한 법제 정비방안 연구｣, 한국법제연구원, 대한민국, p. 27. (9)자동차안전연구원, https://www.katri.or.kr/web/ contents/katri1050101.do113 ◎ 논 문 http://dx.doi.org/10.22680/kasa2022.14.4.113 수소버스 수소저장용기의 측면충돌 안전성 평가방법 연구 김경진 * ·신재호 *,† ·한경희 * ·한현민 ** ·인정민 *** ·김시우 **** Study on Safety Evaluation Process for Hydrogen Storage System of Hydrogen Bus Kyungjin Kim * , Jaeho Shin *, † , Kyeonghee Han * , Hyeon Min Han ** , Jeong Min In *** , Siwoo Kim **** Key Words: Hydrogen Bus(수소 버스), Fuel Tank System(연료 저장 시스템), Side Impact Test(측면 충돌 시험), Moving Barrier(대차), Finite Element Analysis(유한 요소 해석) ABSTRACT The structural safety of hydrogen buses is being evaluated for the successful introduction of hydrogen buses. The crash test methodology, for example, side impact test procedure is being discussed for hydrogen bus structure safety with a compressed hydrogen storage system located under the bus floor. Thus this study describes a new experiment method for side impact test with compressed hydrogen storage system independently based on finite element analysis instead of side impact test using full hydrogen bus. A side crash procedure of conceptual compressed hydrogen storage structure was investigated and impact simulations were performed. The finite element models of hydrogen bus, simplified structures, fuel tank system and side impact moving barrier were set up and simulation results reported model performance and result comparison of three different simplified models. Computational results and research discussion proposed the fundamental test framework for safety assessment of the compressed hydrogen storage system. * 경일대학교 기계자동차학부, 교수 ** 한국교통안전공단 자동차안전연구원, 연구원 *** 한국교통안전공단 자동차안전연구원, 책임연구원 **** 한국교통안전공단 자동차안전연구원, 자율주행연 구처장 † 교신저자, E-mail: jhshin@kiu.kr 1. 서 론 제26차 UN 기후변화협약 당사국 총회(COP26, 2021 년)에서 대한민국은 2030년까지 국가온실가스를 2018 년 대비 40% 이상 감축하기로 발표하였다. 이에 따라 2030년 국가 온실가스 총배출량은 436.6백 만 톤을 목표로 하고 있으며, 이중 수송부문의 경우 온실 가스 배출 목표량은 61백만 톤으로, 2018년에 비해 37.8% 감축된 양이다. 수송부문에서 온실가스를 감축하기 위한 핵심은 기존의 내연기관 자동차를 친환경 자동차로 전환 하는 것으로 2030년까지 전기 자동차 또는 수소연료전지 자동차를 450만 대 보급하여 약 29.7백만 톤의 온실가스 를 감축할 계획이다. (1) 또한 2019년 대한민국 정부는 수 소경제 활성화 로드맵을 발표하고 2040년 수소택시 8만 대, 수소버스 3만대, 수소트럭 3만 대를 보급 목표로 제시 하였다. (2) 세계적으로 버스 및 화물차 등의 대형 상용차가 전체 차량에서 차지하는 비율은 약 10% 이지만, 이산화탄 소 등의 온실가스 배출 기여도는 약 46%를 차지하고 있 다. 따라서 대형 상용차를 전기/수소차 등의 친환경 자동 차로 대체한다면 온실가스 감축에 상당한 효과가 있을 것 자동차안전학회지: 제14권, 제4호, pp. 113∼119, 2022 논문접수일: 2022.10.19, 논문수정일: 2022.11.30, 게재확정일: 2022.12.1김경진·신재호·한경희·한현민·인정민·김시우 114 자동차안전학회지:제14권,제4호,2022 Table 1 Impact test parameters Category Korea & Europe (EEC96/27) U.S.A. (FMVSS214) MDB Weight950 kg1,367 kg Impact speed & angle 50 kph, 90 deg.54 kph, 63 deg. Impact location Centered on R-point 940 mm from wheelbase center 으로 예상된다. (3) 대한민국 정부가 친환경 버스의 보급을 확대하려는 계 획과는 달리 교통사고 발생 시 수소의 누출, 화재 및 폭발 등에 의해 더 큰 피해를 야기할 수 있는 수소버스 및 수소 저장시스템 부품의 안전성을 평가하고, 검증하는 기준 및 안전성 평가 세부 방법에 대한 연구는 미흡한 상황이다. (1) 정부의 수소버스 보급 확대 정책을 뒷받침하고, 2020년 전체 교통사고 중 버스 사고 비율이 30% 이상 (4) 인 것을 고려한다면 다양한 사고 상황과 수소저장시스템의 특성 을 포함한 수소버스 안전성 평가기술의 개발이 필요하다. 박원일 등의 버스 사고유형과 사고비중을 분석한 교통 사고 통계연구에서 측면충돌 사고는 추돌 사고 다음으로 빈번히 발생하는 사고유형 (5) 으로서 1980년대 후반부터 미국과 유럽을 중심으로 측면충돌 사고유형에 대한 다양 한 연구 및 안전기준 제정에 노력을 기울이고 있다. (6) 차 량의 측면은 전면부에 비해 충돌에너지를 흡수할 수 있는 구조물의 설계가 제한되어 있어 일반 차량에서는 승객의 치명적 상해가 나타날 수 있는 것으로 보고되었다. (7,8) 수 소버스의 경우 충돌 시 승객 안전도뿐만 아니라 수소저장 장치의 안전성을 고려해야 하고 수소저장시스템의 차량 내 위치에 따라 다양한 충돌 조건을 고려해야 한다. 특히 버스 하부에 수소저장시스템이 장착되는 경우 측면충돌 시 수소저장시스템에 직접적인 접촉 또는 충격으로 인해 수소저장시스템 및 체결구조의 파손 등이 발생될 수 있으 므로, 측면충돌에 따른 수소버스의 안전도 평가는 매우 중 요하다. (9) 그러나 일반승용차가 아닌 수소버스의 실차 충 돌시험은 요구되는 비용이 상대적으로 크기 때문에 버스 의 실차 충돌시험을 대체할 수 있는 수소저장시스템 단위 에서의 안전성 평가기술이 더욱 필요하다. 하영호 (10) 와 최 현진 (11) 은 실제 측면충돌 시험을 대체하기 위한, Sled를 이용한 측면충돌 모의시험의 감가속도 신호(Crash Pulse) 를 구하기 위한 연구를 진행하였다. 장규진 등 (12) 은 연료전 지 자동차의 고압수소저장시스템 신뢰성 평가를 위해 실차 측면충돌 시험결과와 측면충돌 해석결과를 비교 분석하였 다. 신재호 등은 유한요소해석을 통해 휠체어 탑승 개조버 스의 측면충돌 및 전복사고 시 버스의 구조안전성 (13~15) 을 분석하였다. 김경진 등은 수소버스의 측면충돌에 대해 전 체 수소버스 모델(Full car)과 수소저장시스템 장착영역 만을 고려한 모델을 사용하여 충돌해석을 수행한 결과를 비교 분석하였다. (9) 본 연구에서는 선행연구 (9) 를 기반으로 충돌해석기법을 활용하여 수소버스 실차 측면충돌 시험과 동등한 수준으 로 수소저장시스템 단위의 안전성을 평가할 수 있는 방법 을 연구하였다. 수소저장시스템이 차량의 하부에 장착된 수소버스의 유한요소모델을 구성하여 측면충돌 해석을 수행한 결과와 수소저장시스템을 독립적으로 고려한 세 가지 유형의 유한요소 구조모델을 적용하여 수행한 측면 충돌 해석결과를 비교하였다. 2. 수소버스 측면충돌 안전성 기준 수소버스는 미국, 유럽 등을 중심으로 2000년대 초부 터 사용되기 시작하여 국내에서는 2018년 울산시 시내버 스로 최초 도입한 이후 2022년 7월까지 193대가 등록되 었다. (16) 국내에서는 “자동차 및 자동차부품의 성능과 기 준에 관한 규칙(자동차 안전기준)”의 17조에서 수소버스 의 운행 중 수소 누출 등에 대한 안전성 평가 방법, 91조에 서 수소를 연료로 사용하는 차량의 충돌 사고 시 수소연료 장치의 안전성 기준을 규정하고 있다. (17) 수소전기차의 세계기술규정인 UN GTR 13은 2013년 제정되어 수소연료장치 내압용기의 성능, 내구성 등과 수 소연료장치 부품의 적합성, 안전성, 그리고 전기안전성 등 의 평가 기준에 대해 규정하고 있다. 하지만 수소버스와 다른 차량의 충돌 사고 시 수소연료장치에 대한 안전 기준 및 안전성 평가 방법 등은 아직 국내외 모두 미비한 상황 이다. (1) 일반차량의 경우 유럽과 미국에서 실행하고 있는 측면충돌 시험 방법에 차이가 있으며 국내에서는 실시하 는 측면충돌 시험은 유럽의 측면충돌 시험방법과 동일하 다. Table 1에 국내 및 유럽과 미국의 측면충돌 시험방법 을 간단히 비교하였다. (18) 본 연구에서는 국내 및 유럽의 측면충돌 시험법에 기반 을 두고 수소버스의 수소저장시스템 안전성 평가방법을 연구하였다. Fig. 1에 유럽 측면충돌 시험방법을 개략적으 로 나타내었다. (19)수소버스 수소저장용기의 측면충돌 안전성 평가방법 연구 자동차안전학회지:제14권,제4호,2022 115 Fig. 1 UN R95 side impact test configuration (19) Fig. 2 Side impact simulation setup for hydrogen busFig. 3 Virtual moving barrier for side impact simulation 3. 수소버스 측면충돌 해석모델 본 연구에서는 5개의 수소 탱크로 구성된 수소저장시 스템이 버스 하부에 장착된 수소버스를 대상으로 국내 및 유럽의 측면충돌 시험법을 적용하여 수소저장장치의 구 조적 안전성을 평가할 수 있는 방법을 제안하였다. 일반 승용차의 측면충돌 시험은 Fig. 1에 나타난 바와 같이 시 험 대상 차량에 인체모형을 탑재하고 이동대차의 진행방 향과 시험차량의 길이방향 중심선이 직각이 되도록 이동 대차를 50km/h의 속도로 시험차량에 충돌시킨다. (20,21) 본 연구에서는 Fig. 2와 같이 수소버스에 장착된 수소저장 시스템의 중심부를 지나는 방향을 따라서 이동대차가 이 동하여 수소버스의 측면에 충돌하는 조건을 적용하였다. (9) 수소버스에 장착된 수소저장시스템의 측면충돌 안정 성 평가를 위한 측면충돌해석을 위해 네 가지 유한요소모 델을 구성하였다. 수소저장시스템을 포함한 수소버스 실 차 모델과 세 가지 유형의 측면충돌 단순 모델을 생성하여 실차 모델에서 수소저장시스템에 미치는 영향과의 유사 성을 비교 분석하였다. 첫 번째 모델은 수소저장시스템, 승객 공간 등을 포함한 수소버스 전체를 유한요소모델로 구성하여 실제 버스와 동일한 구조와 조건을 갖는다. 두 번째 모델은 수소버스 내에서 수소저장장치가 장착된 영 역만을 고려한 부분모델이다. 5개의 수소저장탱크와 탱크 에 연결된 연료장치시스템, 수소저장장치 주변의 구조물 로 구성되어 있다. 이동대차와 충돌하는 면의 반대쪽 면은 충돌방향으로의 변위를 구속하는 경계조건을 부여하였 다. 세 번째 모델은 두 번째 모델에서 사용된 수소저장장 치 부분모델에 경계조건을 부여하는 대신 측면충돌을 위 한 가상의 대차 모델(Fig. 3)을 도입하여 수소저장장치 부분모델을 가상의 대차모델 상부에 위치시키고 구속조 건을 정의하였다. 가상의 대차모델에서 바디부분은 강체 (Rigid body)로 가정하고, 타이어와 바디는 서로 연결되 도록 구속조건을 적용하였다. 또한 타이어와 지면의 접촉 을 정의하였다. 네 번째 모델은 두 번째 모델에서 사용한 수소저장장치의 부분모델에서 수소저장탱크와 연료장치 시스템만을 고려하고 주위의 구조물을 배제하여 세 번째 모델과 동일하게 가상의 대차모델을 적용한 모델이다. 첫 번째 모델부터 네 번째 모델을 순서대로 Model 1 - Model 4로 표시하였으며, 각 모델의 개략적인 형상을 Fig. 4에 나타내었다. 모든 유한요소모델에서 측면충돌을 위한 이동대차의 무게는 950kg이며 수소저장시스템의 중 앙과 이동대차의 중앙을 일치시켜 50km/h의 속도로 충돌 시켰다. 측면충돌에 대한 수소저장시스템의 거동을 확인 하기 위해 Fig. 5에 표시된 수소저장시스템의 1번부터 6 번 위치에 가속도계를 설정하였다. 측면충돌은 y방향을 따라서 이루어진다. 전체 버스 모델을 사용한 Mode 1과 다른 모델의 해석결과를 비교하여 수소저장시스템의 안 전성을 독립적으로 평가할 수 있는 최선의 방안을 찾을 수 있도록 해석결과를 정량적으로 비교하였다.김경진·신재호·한경희·한현민·인정민·김시우 116 자동차안전학회지:제14권,제4호,2022 (a) Model 1 (b) Model 2 (c) Model 3 (d) Model 4 Fig. 4 FE models for side impact simulations for compressed hydrogen storage system in hydrogen bus Fig. 5 Hydrogen tanks and six accelerometer locations for acceleration calculations 4. 측면충돌 해석결과 수소버스의 하부에 장착된 수소저장시스템의 측면충 돌 안정성을 평가할 수 있는 모의 측면충돌 시험방법을 연구하기 위해 앞서 제안한 네 가지 유한요소모델을 대표 적인 상용 충돌해석 소프트웨어인 LS-DYNA를 사용하 여 충돌해석을 수행하였다. 측면충돌 시 수소저장시스템 에 가장 큰 영향을 미치는 것은 측면충돌에 의해 수소저장 시스템에 발생되는 가속도와 주변 구조물과의 접촉하중 이다. Fig. 5의 수소저장시스템에 표시한 위치에서 각 모 델별로 시간에 따른 가속도의 변화를 측정하였으며, 수소 탱크에 연결된 밸브의 체결부에 미치는 하중을 계산하여, 수소버스 실차 모델인 Model 1의 해석결과와 비교하였 다. Fig. 6~8에서 각 모델의 가속도 측정 위치에서 측면 충돌에 따른 가속도의 변화를 Model 1의 결과와 비교하 였다. Fig. 6, 7에서 볼 수 있듯이 Model 1과 Model 2, 3은 6개의 측정위치에서 시간에 따른 가속도의 변화가 유사한 형태를 나타내는 것을 확인할 수 있다. 하지만, Model 4의 경우 1, 3번 위치에서는 Model 1에 비해 현저히 낮은 가 속도를 나타내고 있으며, 반대로 2, 5번 위치에서는 Model 1에 비해 월등히 큰 최대 가속도를 나타내고 있다. 각 모 델에서 측면충돌에 의해 수소저장시스템에 발생하는 가 속도를 좀 더 정량적으로 비교하기 위해 Model 2-4의 각 측정 위치에서의 최대 가속도와 Model 1의 최대 가속도를 비교한 결과를 Table 2에 나타내었다. Model 1에서 계산된 최대가속도에 비해 Model 2와 3에서는 각각 89-174%, 79-188% 범위의 최대가속도를 나타내는데 비해 Model 4에서는 Model 1에 비해 18-919% 범위의 최대 가속도 가 발생하는 것을 알 수 있다. Model 4와 Model 2, 3의 가장 큰 차이는 수소저장시스템에서 수소탱크 주변의 구 조물을 고려하지 않았다는 점이다. 따라서 수소저장시스 템의 측면충돌 안전성을 평가하기 위한 모의 측면충돌 시 험에서는 수소저장시스템이 장착되는 실제 수소버스와 유사한 주변 구조물을 반드시 같이 고려해야 할 것으로 판단된다. 측면충돌에 의해 수소저장시스템에 가해지는 접촉하 중을 평가하기 위해 아래의 Fig. 9에서 원으로 표시한 수수소버스 수소저장용기의 측면충돌 안전성 평가방법 연구 자동차안전학회지:제14권,제4호,2022 117 Location 1Location 2 Location 3Location 4 Location 5Location 6 Fig. 6 Comparison of acceleration responses of Model 1 & 2 Location 1Location 2 Location 3Location 4 Location 5Location 6 Fig. 7 Comparison of acceleration responses of Model 1 & 3 Location 1Location 2 Location 3Location 4 Location 5Location 6 Fig. 8 Comparison of acceleration responses of Model 1 & 4 Table 2 Ratios of max. acceleration on measured points in each model to Model 1 Acc. location Max. acceleration ratio Model 2 (%) Model 3 (%) Model 4 (%) 1 162109 18 2133132522 3897930 41146577 5174188919 6124116178 Fig. 9 Valve mounting locations of compressed hydrogen storage system Next >