< Previous전명근·조아라·이경수 18 자동차안전학회지:제14권,제4호,2022 식 (5)에서 은 후륜 좌측 휠 속도, 은 후륜 우측 휠 속도, 은 전륜 좌측 휠 속도, 은 전륜 우측 휠 속 도, 는 조향각을 나타낸다. 종방향 가속도와 요 가속도의 시간 미분을 모션 모델의 잡음으로 가정하면 모션 모델을 식 (6)과 같이 나타낼 수 있다. ･ ･ ･ ･ (6) ∼ 측정 모델을 구하기 위해 식 (1)을 시간으로 미분하면 각각의 휠 속도는 식 (7)과 같다. ･ ･ ･ ･ (7) ･ ･ 따라서 확장칼만필터의 측정 모델은 식 (8)과 같이 구 성할 수 있다. 식 (8)의 은 기어비를 의미한다. ･ 22 2222 22 2222 2 10000 10000 010000 001010 () 0000 ()()()() () 0000 ()()()() 0000 xx xx xx xx xx e e veveeL veLveL veveeL veLveL LL grgr vv (8) ･ ∼ 3.2. 이산화(discretization) 테일러 전개를 사용하면 식 (6)과 같은 연속 모델을 식 (9)와 같이 이산화 할 수 있다. (5) ≈ ･ (9) ･ ∼ ∼ 는 샘플링 시간으로 chassis CAN의 샘플링 시간에 맞춰 0.02초로 설정하였다. 위와 같은 모션 모델로 식 (10)과 같이 재귀적으로 상태 와 추정 오차 공분산 를 구할 수 있다. ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ (10) 4. 실험 환경 4.1. 자율주행 차량 구성 본 연구에서는 현대자동차 카운티 EV, 일렉시티 모델 을 기반으로 한 자율주행 차량을 사용하였다. 차량의 절대 위치와 상태를 계측하기 위해 각 차량에는 고정밀 GPS를 장착하였다. 카운티 EV차량은 Septentrio社의 GPS를, 일 렉시티 차량은 OXTS 社의 RT-3000 GPS를 사용한다. GPS의 계측값은 이더넷 통신을 통해 차량 내 자율주행용 PC에 데이터가 전송된다. 자율주행용 PC는 차량 chassis Can과 연결되어 자차량의 요 각속도, 종방향 속도 등의 계측값을 수집한다.휠 슬립에 강건한 확장칼만필터 기반 차량 상태 추정 자동차안전학회지:제14권,제4호,2022 19 Fig. 2 Hyundai County Ev (left), Hyundai Elecity (right) Result of the AEB scenario (Elecity) Fig. 3 Vehicle test results for AEB scenario 4.2. 실험 시나리오 본 연구에서는 자동긴급제동(AEB), 차선 변경(LC), 차선 유지(LK) 세 가지 시나리오에서 실험을 진행하였다. chassis CAN이 제공하는 조향각이 측정값으로 주어질 때 와, 주어지지 않을 때의 차이를 비교하기 위해 위에서 구 성한 확장칼만필터 측정 모델에서 조향각 δ을 제외한 상 황과 제외하지 않은 상황에서 실험을 진행하여 비교하여 보았다. 자동긴급제동(AEB) 시나리오는 자율주행 차량이 15km/h 에서 급 정거하는 시나리오로, 휠 슬립이 발생하는 상황에 서 상태 추정 성능을 알아보기 위해 진행되었다. 차선 변 경(LC) 시나리오는 차선 변경 시에 상태 추정이 잘 되는 지 알아보기 위해 진행되었으며, 종방향 목표 속도 ( )는 30km/h로 설정하였다. 차선 유지(LK) 시나리오는 차량 이 선회할 때 상태 추정 성능을 알아보기 위해 진행하였고 종방향 목표 속도 ( )는 50km/h로 설정하였다. 5. 결 과 5.1. 자동긴급제동(AEB) 시나리오 결과 현대자동차 일렉시티 차량으로 자동긴급제동(AEB) 시나리오에 대해 실험한 결과는 Fig. 3과 같다. 확장칼만 필터 측정 모델에서 조향각(δ)을 제외한 상황에서는 차량 이 정지 후 출발할 때 슬립으로 인해 요 각속도가 급격히 큰 값으로 추정하는 현상이 발생하였다. 조향각 δ을 제외 하지 않은 상황에서는 정지했다가 출발할 때 조향각이 slip을 보정하여 요 각속도가 급격히 큰 값으로 추정하는 현상이 개선되었다. 일렉시티 차량은 차량 휠속이 2km/h 미만일 때, 휠슬 립과 잡음으로 인해 chassis CAN에서 휠속을 0km/h로 추정하는 특성이 있다. 따라서 감속 시에 휠속이 2km/h 미만에서 0km/h로 추정됨으로써 조향각 δ를 측정값에서 제외하였을 때는 가속도가 급격히 크게 추정되거나, 급격 히 작게 추정되는 문제가 발생한다. 조향각 δ을 측정값에 서 제외하지 않았을 시에는 이러한 현상이 개선된 것을 Fig. 3에서 확인할 수 있다. 5.2. 차선 변경(LC) 시나리오 결과 현대자동차 카운티 EV 차량으로 차선 변경(LC) 시나 리오에 대해 실험한 결과는 Fig. 4와 같다. Fig. 4에서 볼 수 있듯이, 조향각의 측정값으로의 사용 유무 여부에 따른 결과의 차이가 미미하였다. 5.3. 차선 유지(LK) 시나리오 결과 현대자동차 일렉시티 차량으로 차선 유지(LK) 시나리 오를 실험한 결과는 Fig. 5와 같다. Fig. 5에서 볼 수 있듯 이, 조향각을 측정값으로 사용할 때 종방향 가속도 ( ) 의 추정 결과에 잡음을 줄이는 효과가 있었다. 종방향 속도 ( )가 20km/h 이상인 상황에서는 조향 각을 측정값으로 사용할 때 오히려 요 각속도 추정값의 잡음이 심해지는 경향을 보였다.전명근·조아라·이경수 20 자동차안전학회지:제14권,제4호,2022 Result of the LC scenario (County Ev) Fig. 4 Vehicle test results for LC scenario Result of the LK scenario (Elecity) Fig. 5 Vehicle test results for LK scenario 6. 결 론 본 연구에서는 차량 chassis CAN에서 추정되는 차량 의 상태를 측정값으로 사용한 확장칼만필터를 설계하였고, 자동긴급제동(AEB), 차선 변경(LC), 차선 유지(LK)의 세 가지 시나리오에서 제안한 필터의 성능을 확인하였다. 조향각이 측정값으로 사용된 필터는 차량이 정차했다 가 출발할 때 슬립으로 인해 요 각속도 추정 값이 급격히 변화하는 현상을 개선하고 저속에서의 가속도 추정을 개 선하는 효과가 있었다. 종방향 속도가 20km/h 이상일 때 는 조향각을 측정값에서 제외한 필터가 더 나은 실험결과 를 제시하였다. 후 기 본 논문은 국토교통부/국토교통과학기술진흥원(과제 번호 21AMDP-C162182-01)”의 지원을 받아 수행하였 습니다. 참고문헌 (1)Kim, B. and Yi, K., 2014, Probabilistic and holistic prediction of vehicle states using sensor fusion for application to integrated vehicle safety systems, IEEE Transactions on Intelligent Transportation Systems, Vol. 15, No. 5, pp. 2178~2190. (2)Antonov, S., Fehn, A., and Kugi, A., 2011, Unscented Kalman filter for vehicle state estimation. Vehicle System Dynamics, Vol. 49, No. 9, pp. 1497~1520. (3)Dong, X., Jiang, Y., Zhong, Z., and Zeng, W., 2018, Rollover threshold investigation of a heavy-duty vehicle during cornering based on multi-body dynamics, Advances in mechanical engineering, Vol. 10, No. 7, 1687814018 789505. (4)Rajamani, R., 2011, Vehicle dynamics and control, Springer Science & Business Media, pp. 20~25. (5)N. Kazantzis and C. Kravaris, 1999, Time- discretization of nonlinear control systems via Taylor methods, Comp. Chem. Engn., Vol. 23, No. 6, pp. 763~784.21 ◎ 논 문 http://dx.doi.org/10.22680/kasa2022.14.4.021 고정벽을 활용한 차대차 경사충돌 재현 배준석 * ·김 호 ** ·소영명 *** Utilization of Rigid Barrier to Simulate Car to Car Crash of Two Identical Vehicles Junsuk Bae * , Ho Kim ** , Young Myoung So *** Key Words: Automated Driving(자율 주행), Finite Element Method(유한요소법), Vehicle Safety(차량 안전) ABSTRACT Commercial use of autonomous vehicles is to come soon. So far most of responsibility of the accident is on the human driver with conventional vehicles whereas that will be on the car OEM and transportation related organizations with autonomous vehicles, which asks car OEM’s and government to do vast study of car crash in various conditions. Test protocols need amendment and to be newly enacted to reflect new findings from the study aforementioned. Rigid stationary barrier and moving or stationary deformable barrier as well as car to car test which is same as actual accident can be utilized to simulate the crash happening on the road. Among those 3 test methods, rigid stationary barrier is most economic and has good repeatability. Limitation as well as advantage of the rigid stationary barrier is studied through comparison between car to car crash and oblique rigid barrier crash. * ㈜유이엔지니어링, 선임연구원 ** ㈜유이엔지니어링, 이사 *** ㈜유이엔지니어링, 대표 E-mail: jsbae@ue-eng.co.kr 1. 서 론 기존 유인 조정 자동차에서는 사고 발생 시 과실을 운 전자에게 전적으로 혹은 일부 물을 수 있었지만, 완전 자 율차가 상용화되면 충돌사고 발생 시 사고의 책임은 온전 히 완성차 업체 및 교통 관련 기관에 귀속된다. 차량 간 충돌사고 발생 시 사고 과실의 책임을 보다 명확히 판단하 고자 자율차의 안전성 평가 기준을 평가하려는 방법을 찾 고자 한다. 현재 차량의 안전성 평가방법은 고정벽, 혹은 대차를 이용한 충돌을 통하여, 차량의 가속도 및 인체 상해를 측 정하여 평가한다. (1) 자율 자동차는 주행 로직에 따라 사고 회피, 충돌 전 감속 기능을 통한 사고 심각성을 낮추는 기 능이 추가되어 상대 차가 부주의로 발생하는 차대차 사고 재현 및 평가를 연구한다. 고정벽 시험은 차대차 충돌 대비 비용 절감과 실험 재 현성에서 장점을 보이지만, 고정벽 시험이 모든 실차 충돌 상황을 충실히 모사할 수 없기에 본 연구에서는 실차간 충돌, 즉 차대차 충돌과 고정벽 충돌 시 차량 거동을 비교 하여 고정벽 시험법의 적합성과 한계, 그리고 적절한 활용 방법을 확인하고자 한다. 본 연구에서는 충돌 시 차량 거동을 평가하기 위해 ACU (Airbag Control Unit - 차량의 CG점에 근접) 가속도 X 성 분(차량 진행방향), 좌우 B pillar 하단 가속도 및 ACU의 X 성분을 적분하여 구해낸 속도 변화를 비교 검토하였다. ACU X 적분으로 구해낸 속도 변화에 차량 중량을 곱하면 충돌 중 차량에 가해진 충격량으로 충돌 상황을 정량적으 로 표현할 수 있는 적절한 물리량이며, ACU X는 차량의 감속 특성으로 승객 거동에 지대한 영향을 주는 인자이다. 자동차안전학회지: 제14권, 제4호, pp. 21∼26, 2022 논문접수일: 2022.10.7, 논문수정일: 2022.12.1, 게재확정일: 2022.12.9배준석·김 호·소영명 22 자동차안전학회지:제14권,제4호,2022 Fig. 1 2014 Honda Accord FE model 완성차 업체와 수차례 연구 용역을 수행한 결과 정면 충돌의 경우 ACU X 적분으로 구해낸 속도 변화는 승객 상해치와 선형적 관계가 있음을 밝혀냈고 차량 충돌 시 심각도를 평가하기에 충분한 물리량으로 판단된다. 차량 의 진행 방향 뿐 아니라 차량의 회전(yawing)도 승객 거 동에 큰 영향을 주나 본 연구는 고정벽을 활용할 수 있는 정면 및 경사 충돌에 한정된 연구이므로 ACU에서 구해낸 진행 방향 속도의 변화는 본 연구에서 충분한 의미를 지닌 다고 본다. B pillar 하단 가속도는 차량의 회전 거동을 파 악할 수 있기에 보조적으로 사용하였다. 고정벽과 차대차 정면 및 정면 경사 충돌의 ACU X 속도 변화를 서로 비교 하여 고정벽 충돌과 차대차 충돌 거동의 유사성을 평가하 였다. 두 충돌해석 차이에 따른 더미 거동을 비교하기 위하여 승객해석 모델을 구성하였으며, 더미의 거동 및 머리 상해 를 비교하여 유사성을 평가하였다. 2. FE 충돌해석 모델 및 충돌 모드 구성 본 연구에서는 2014년형 Honda Accord 모델로 NHTSA 에서 제공하는 해석 모델을 사용했다. (2) 총 요소의 개수는 약 2백 50만 개이며 LS-Dyna MPP를 이용하여 해석을 수행하였다. 해석 차량의 중량은 1,596kg이고 운전석에 Hybrid 3 50%lie 남성 더미를 탑재한 효과를 모사하기 위 해 78kg의 집중 질량을 운전석 시트 마운팅에 각각 분산 시켜 설치하였다. 다만 Accord 해석 모델이 IIHS small overlap이나 IIHS side impact의 경우에 있어 floor 강성 및 강도가 지나치게 낮아 후방 seat cross member를 추 가한 뒤 해석에 사용하였다. 고정벽은 LS-Dyna의 rigid wall을 사용하였으며 차대 차 해석의 경우 동일 Accord 모델을 복사한 뒤 renumbering 하여 두 대의 충돌 상황을 구성하였다. 정면 및 정면 경사 충돌의 경사 각도별 고정벽 및 차대차 해석 모델은 Fig. 2a 및 Fig. 2b와 같다. Fig. 2a Frontal and 30 deg. oblique crash Fig. 2b 45 deg. and 60 deg. oblique crash 구성된 정면충돌 모드는 NCAP 상품성 평가의 규정 속 도인 56kph 속도를 두 차량에 선언하여 충돌시켰으며, 경 사충돌의 경우 북미 경사충돌에서 최대 법규 속도인 40kph 로 충돌시켰다. 이때 경사 각도는 고정벽 규제치인 30도 를 기준으로 45도 60도를 가정한 충돌 각도를 구성하였다. 3. 정면 충돌 시험 고정벽 시험은 본래 동일 차량이 동일한 속도로 서로 마주보고 충돌하는 상황을 재현하는 시험법이다. Fig. 3a 는 56kph 정면 충돌 시 차대차 상황에서 나온 결과이며 Fig. 3b는 고정벽 상황이다. ACU X에서 나온 속도의 변화 뿐 아니라 B pillar 가속도 등 모두 고정벽과 차대차의 결 과가 유사하게 나와 고정벽이 차대차 상황을 충실히 모사 하고 있음을 확인할 수 있다. 4. 정면 경사 충돌 고정벽의 효용성을 다른 충돌 조건에도 적용이 가능한 지 확인하기 위해 고정벽의 각도를 30도, 45도 60도 등 세가지 조건으로 변경해가며 40kph 충돌 속도에 대하여 차대차 30도, 45도, 60도 경사 충돌 조건과 서로 비교해보고정벽을 활용한 차대차 경사충돌 재현 자동차안전학회지:제14권,제4호,2022 23 Fig. 3a 56kph frontal impact of car-to-car : ACU acc. / B pillar acc. / velocity change Fig. 3b 56kph frontal impact to rigid wall : ACU acc. / B pillar acc. / velocity change Fig. 4a 40kph 30 deg. oblique impact of car-to-car : ACU acc. / B pillar acc. / velocity change Fig. 4b 40kph 30 deg. oblique impact to rigid wall : ACU acc. / B pillar acc. / velocity change Fig. 5a 40kph 45 deg. oblique impact of car-to-car : ACU acc. / B pillar acc. / velocity change Fig. 5b 40kph 45 deg. oblique impact to rigid wall : ACU acc. / B pillar acc. / velocity change 았다. Fig. 4a, 4b에서 보이는 바와 같이 30도 경사면 충돌과 유사하게 ACU X 최대 가속도는 7% 차이를, 속도 변화의 최대값은 5%로서 비교적 작은 차이를 보이고 있다. 즉, 30도 정도의 경사 충돌 재현을 위해 시험하기 어려운 실 제 차대차 충돌을 이용한다던지, 대차 충돌을 하지 않아 도 고정벽을 이용해 경제적으로 재현할 수 있음을 확인하 였다. 실제 도로에서 발생하는 충돌은 30도 뿐 아니라 보다 다양한 각도에서 경사 충돌이 발생할 수 있기 때문에 더 넓은 영역으로 고정벽을 활용할 수 있는 지 검토하기 위해 45도 및 60도에 대해서도 차대차 조건과 고정벽 조건을 비교해 보았다. Fig. 5a, 5b는 40kph 45도 차대차 정면 충돌 시 ACU 가속도 / B pillar 가속도 / 속도 변화를 차대차와 고정벽 층돌해석결과를 비교한 그래프이고, Fig. 6a, 6b는 40kph 60도 차대차 정면 충돌 시 ACU 가속도 / B pillar 가속도 / 속도 변화를 차대차와 고정벽을 비교한 그래프이다. Fig. 7a, 7b에서 보이는 바와 같이 각 경사 충돌에 대해 고정벽과 차대차 해석 결과를 ACU X와 속도 변화량(충격배준석·김 호·소영명 24 자동차안전학회지:제14권,제4호,2022 Fig. 6a 40kph 60 deg. oblique impact of car-to-car : ACU acc. / B pillar acc. / velocity change Fig. 6b 40kph 60 deg. oblique impact to rigid wall : ACU acc. / B pillar acc. / velocity change Fig. 7a Comparison of ACU X peak accelerations Fig. 7b Comparison of ACU X velocitys Fig. 7c Deformation of front structure 량) 측면에서 비교하였다. 30도 경사 충돌까지는 고정벽 충돌 특성이 차대차 대비 7% 이내의 차이를 보이기 때문 에 고정벽이 차대차 충돌 현상을 충실히 모사할 수 있다 고 볼 수 있으나 45도를 넘어서면 그 차이가 30%를 넘어 서게 되어 차량 진행방향 속도의 상호 연관성이 매우 떨 어진다. 즉, 30도 경사 충돌까지는 정면 충돌의 성격이 강하나 45도를 넘어서면 차량의 회전 및 측방향 운동 성 분이 커져 정면뿐 아니라 측면 충돌의 성격이 강하게 나 타나기 시작한다. 따라서 정면 고정벽은 30도 정면 경사 충돌까지 차대차 거동과 유사한 거동을 보여주는 것으로 사료된다. 5. 고정벽 개선 방안 검토 앞에서 밝힌 바와 같이 고정벽은 30도까지만 차대차 조건과 높은 연관성을 보였다. 실제 경사면 고정벽 충돌 시 고정벽과 차량의 마찰은 차량의 회전에 큰 영향을 미치 는 것으로 밝혀졌다. 해석적으로 고정벽과의 마찰 조건을 바꾸어가며 차대차와의 일치성이 증가하는지 확인해보 고, 40% offset 충돌에 사용하는 deformable barrier를 이용하여 45도 경사 충돌에 대하여 실제 차대차 해석 결 과와 유사성이 있는지 확인하였다. 현재 해석에서는 고정벽과 차량간 마찰 계수가 0.3이 었으나 마찰 계수를 0.1로 감소시켰을 경우 차량의 회전 량이 실제 차대차 해석 대비 증가하여 일치성이 떨어진다. 실차의 경우 차량 부품간의 마찰 뿐 아니라 직접 충돌이 발생한 인접 부품 및 구조의 변형이 두 차량의 접촉면 접 선 방향 거동에 큰 영향을 미치는데 고정벽 사용시 0.3 수 준의 마찰계수가 차대차 충돌 거동과 가장 유사한 거동을 보임을 확인하였다. Fig. 8 해석 뿐 아니라 실제 시험 결과 를 분석했을 때 경사 고정벽의 상태에 따라 마찰계수가 고정벽을 활용한 차대차 경사충돌 재현 자동차안전학회지:제14권,제4호,2022 25 Fig. 8 Yawing behaviors of vehicle with different friction coefficients Fig. 9 Yawing behaviors of vehicle with oblique deformable barrier 0.1에서 0.3까지 변하는 경우를 볼 수 있었는데, 가능하면 실차와 비슷하도록 0.3상태에 이를 수 있도록 경사벽 표 면을 관리하는 것이 중요하다. 역학적인 논리성은 크지 않으나 고정벽이 아닌 다른 시 험법 적용 시 차량의 거동을 보기 위하여 40% offset 충돌 에 이용하는 deformable barrier를 45도 회전시켜 고정벽 대신 사용하여 보았다(Fig. 9). 하지만 이 경우 차량의 회 전이 너무 적게 발생하여 차대차의 해석 결과와 많은 차이 를 보이고 있다. 이는 차대차 충돌 시 상대 차에 발생하는 거동이 자차와 대칭적으로 발생하는 것이 아니라 오히려 자차보다 큰 변형이 발생하는 경우로서 상대차가 자차 대 비 충돌 강성이 매우 낮은 경우에 해당한다고 볼 수 있다. 6. 승객거동해석 모델 구성 자동차 제작사들과 다수의 연구 용역을 통해 전방 충돌 시 ACU X 속도 변화가 승객 상해치와 선형적인 관계가 있 음을 확인했으나, 본 연구에서 재확인을 위하여 MADYMO 솔버 기반 승객거동해석 모델을 이용하여 고정벽 충돌과 차대차 충돌 시 승객 상해를 비교하였다. 승객거동해석 모델은 Honda Accord LS-Dyna 유한 요소법 객실모델을 1차로 구성하고 해당 모델을 MADYMO 모델로 변환하여 사용하였다. 적용된 승객거동해석 모델 은 Accord USNCAP Test No.MD5303 (3) 데이터를 이용 하여 더미를 착좌하고 검증해석을 실시하였다. 본 연구과 제는 Honda Accord 개발을 위한 연구는 아니며, 물리적 타당성을 갖춘 USNCAP 4 Star 수준의 세단형 기반 승객 거동해석 모델을 구성하여, 이를 활용한 차대차 해석과 고 정벽 충돌 해석의 승객 거동 및 상해의 유사성을 검증하는 것으로 시험결과와 정합성 검증은 수행하지 않았다. 운전 석 기준으로 더미 거동과 상해를 검토하기 위하여 좌측 B-Pillar 하단부에서 추출한 X, Y 방향의 감가속도를 추 출하여 해당 모델에 가속도를 부여하는 방식을 활용하였 다. 본 방식은 승객거동해석 방법의 하나로 객실부를 고정 하고 더미에 상대적으로 차체에서 발생하는 감가속도를 부여하는 해석 방법이다. 이때 더미에서 발생되는 가속도 장에는 1차로 부여한 차체 감가속도 성분이 포함되므로 이를 차감해 보정해 주어야 한다. (4) Fig. 10 Comparison of driver dummy position 7. 고정벽, 차대차 충돌 모드간 승객 상해 Hybrid 3 50%lie 남성 더미를 이용해 승객 거동을 상 해 관점에서 비교 결과 56KPH 정면과 30도 정면 경사 충돌의 경우 더미 머리 감속도가 고정벽과 차대차에 있어 유사한 거동을 보이나 45도, 60도의 경우 머리 감속도 파 형이 서로 큰 차이를 보임을 확인할 수 있었다. HIC15의 값도 30도 경사 충돌에서는 65(차대차):80배준석·김 호·소영명 26 자동차안전학회지:제14권,제4호,2022 Fig. 11 Comparison of dummy head acceleration Fig. 12 Comparison of dummy behaviors(at 0.15sec) (고정벽)로 19% 오차가 있으나 45도에서는 80(차대차): 33(고정벽)로 60% 수준의 차이를 보이기 시작함을 알 수 있다. 8. 결 론 본 연구에서는 정면 충돌 및 정면 경사 충돌 시 고정벽 의 유용성 및 한계를 확인하는 작업을 수행하였고 다음과 같은 결론을 도출하였다. 1)고정벽 충돌조건은 동일 차량간 정면 및 일부 정면 경사 충돌을 모사할 수 있다. 2)차량 무게 중심점(혹은 ACU)의 차량 진행 방향 속 도 변화는 정면 및 일부 정면 경사 충돌 시 충돌 심 각성을 표현할 수 있는 물리량이다. 3)고정벽 충돌조건은 30도 정면 경사 충돌까지는 차 대차 충돌조건을 를 잘 모사하나 그 이상의 경사 충 돌 시에는 차대차 충돌조건과 정합성이 떨어진다. 4)두 충돌조건의 차이를 승객거동해석 관점에서 비 교하기 위하여, MADYMO를 해석모델을 활용하여 Hybrid 3 50%lie 남성더미 거동을 비교하였다. 5)고정벽 정면 충돌 및 30도 정면 충돌에서 더미 머 리의 감속도 파형이 차대차 충돌과 유사한 경향을 보이나, 그 이상의 경사 충돌 시에는 정합성이 떨어 진다. 후 기 본 연구는 국토교통부/국토교통과학기술진흥원의 지 원으로 수행되었음(과제번호 21AMDP-C160637-01). 참고문헌 (1)NHTSA, 2008, “U.S. DEPARTMENT OF TRANS- PORTATION NATIONAL HIGHWAY TRAFFIC SAFETY ADMINISTRATION LABORATORY TEST PROCEDURE FOR FMVSS 208, Occupant Crash Protection”, National Highway Traffic Safety Admi- nistration. Report No. TP208-14. (2)NHTSA, 2018, “Vehicle Interior and Restraints Modeling Development of Full Vehicle Finite Element Model Including Vehicle Interior and Occupant Restraints Systems For Occupant Safety Analysis Using THOR Dummies”, National Highway Traffic Safety Administration. Report No. DOT-HS-812- 545. (3)NHTSA, 2012, NEW CAR ASSESSMENT PROGRAM (NCAP) FRONTAL BARRIER IMPACT TEST HONDA OF AMERICA MFG., INC, 2013 HONDA ACCORD EX-L 4-DOOR SEDAN, National Highway Traffic Safety Administration. Report No. NCAP-KAR- 13-021. (4)SIEMENS, 2019, Simcenter MADYMO Theory Manual.27 ◎ 논 문 http://dx.doi.org/10.22680/kasa2022.14.4.027 자율주행자동차 전용 시트 모델 연구 김성호 * ·김수빈 ** ·한경희 *** ·신재호 ***,† ·김경진 *** ·장형진 **** ·김시우 ***** Seat Model Study for Autonomous Vehicle Seongho Kim * , Subin Kim ** , Kyeonghee Han *** , Jaeho Shin ***, † , Kyungjin Kim *** , Hyung-Jin Chang **** , Siwoo Kim ***** Key Words: Seat foam(시트 폼), Comfort(안락감), Seat frame(시트 프레임), Structural analysis(구조해석), Topology optimization(위상 최적화), Autonomous vehicle(자율주행자동차) ABSTRACT In the development of automated driving, interest in the interior parts of vehicle is to become more significant in terms of the occupant safety and comfort. This study proposed an optimal design of front seat according to the design requirements for frame stiffness and seat comfort. For the seat comfort, the appropriate foam thickness was obtained using the structural analysis under reclined occupant loadings. While the strength and stiffness analyses were performed to evaluate the seat frame structure. Topology optimization was carried out based on the simulation results and the derived optimal model and baseline seat design was updated. The conceptual seat design for the autonomous vehicle in this study showed that the model development process is appropriate for the design parameters in both frame stiffness and seat comfort. * 경일대학교 대학원 기계공학과, 학생 ** 경일대학교 기계자동차학부, 학생 *** 경일대학교 기계자동차학부, 교수 **** 한국교통안전공단 자동차안전연구원, 연구위원 ***** 한국교통안전공단 자동차안전연구원, 처장 † 교신저자, E-mail: jhshin@kiu.kr 1. 서 론 최근 가장 중요한 제조 산업 중 하나는 자율주행 자동 차산업으로 특히, 운전자의 과실로 인해 발생하는 교통사 고 감소방안으로 자율주행기술이 주목받으면서 자율주행 기술의 개발과 연구가 활발히 진행되고 있다. (1,2) 자율주행 자동차 기술 발전의 가속화로 자율주행 자동 차는 연장된 생활공간의 기능을 할 것으로 예측되면서 실 내공간에서의 활동과 그에 따른 실내공간 설계의 중요성 이 과거에 비교해 높아져 단순한 기능적 실내공간 연출 이상으로 탑승자의 다양한 활동이 가능한 최적화된 실내 공간 설계에 대한 필요성이 중요해지고 있다. (3) 자율주행기술의 발전으로 자동차 내부 공간이 편안한 생활공간으로 전환되는 상황에서, 자동차의 주행 중 탑승 자와 많은 시간 접촉하는 부품인 시트의 중요성이 증대되 고 있고, 편안한 공간의 제공을 위해 안락한 시트의 필요 성은 확대되고 있다. 자동차 시트는 단순히 탑승자의 하중 을 지지하는 것에 그치지 않고 주행 중 안전성, 안락성, 편의성, 미려함 등이 종합적으로 고려된 것으로 안전설계, 인간공학 및 감성공학 분야가 반영되고 승객의 안전을 보 장하는 충분한 강성과 강도를 가져야 한다. (4) 또한, 기존 의 시트는 운전자가 운전하기 적합한 자세를 기준으로 개 발되어 있어 안락한 시트와는 다소 거리가 있으며, 다양한 승객 자세를 고려한 시트 모델의 연구는 제한적이다. 특히 자율주행 자동차의 탑승자가 자동차 내부를 생활공간으 로 인식함에 따라 소비자의 감성적 욕구를 충족시키기 위 하여 시트 모델 설계에 안락성, 심미성, 기능성에 초점을 맞추어 설계를 진행해야 한다. (5) 자동차안전학회지: 제14권, 제4호, pp. 27∼34, 2022 논문접수일: 2022.11.26, 논문수정일: 2022.12.7, 게재확정일: 2022.12.9Next >