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문제 정의
- 따라서 본 논문에서는 자차의 충돌안전 뿐만 아 니라, 상호 충돌 안전성을 확보하고, 고속충돌사고 에서 차체구조 안전성 이 확보된 차량의 설계제작을 유도하기 위하여 서로 다른 기하학적 구조를 가진 경승용차와 대형 승용차, 동일한 차체구조를 가진 소형승용차의 차 대 차 충돌시험을 실시하였다. 차 체 변형 특성 및 인체상해 특성 분석을 위해 각각 대형 승용차량과 경 승용차량의 차 대 차 충돌실험을 48.
제안 방법
- 각 인체모형은 Hybrid Ⅲ 50% male dummy를 사용하여 운전석 시트에 장착하였으며, 가속도계 (2,000g, 19.600m/sec2)와로드셀을-인체모형 더미의 머리, 가슴, 흉부, 대 퇴 부, Upper Neck등에 장착하였다. 또한 충돌 순간의 차체 변형량 및 인체모형 더 미의 거동을 계측하기 위하여 고속카메라(Frame rate : 3, 000fps, resolution : 512 x 480)를 설치하였다.
- 600m/sec2)와로드셀을-인체모형 더미의 머리, 가슴, 흉부, 대 퇴 부, Upper Neck등에 장착하였다. 또한 충돌 순간의 차체 변형량 및 인체모형 더 미의 거동을 계측하기 위하여 고속카메라(Frame rate : 3, 000fps, resolution : 512 x 480)를 설치하였다.
- 본 논문에서는 서로 다른 기하학적 구조를 가진 각각의 중고 승용차량에 대해서 차체 변형 형태 및 인체상해 특성의 관점에서 차 대 차(car to car crash test) 충돌실험을 수행하였고, 실차 실험결과를 비교 분석하여 다음과 같은 결론을 얻었다.
- 본 시험은 스피드 엑츄에이터(speed actuator), 스티어링 모터(steering motor), 가이드 케이블(guide cable transmitter), 리모트 콘트롤 (radio remote control) 등으로 구성된 차량 충돌을 전자제어 방식으로 제어하는 양방향 차 대 차 충돌시험이 가능한 안전성 평가 ECV(Electronically Controlled Vehicle System)충돌시험 장비를 이용하여 수행하였다.
- 따라서 본 논문에서는 자차의 충돌안전 뿐만 아 니라, 상호 충돌 안전성을 확보하고, 고속충돌사고 에서 차체구조 안전성 이 확보된 차량의 설계제작을 유도하기 위하여 서로 다른 기하학적 구조를 가진 경승용차와 대형 승용차, 동일한 차체구조를 가진 소형승용차의 차 대 차 충돌시험을 실시하였다. 차 체 변형 특성 및 인체상해 특성 분석을 위해 각각 대형 승용차량과 경 승용차량의 차 대 차 충돌실험을 48.3km/h 40% 옵셋 시험조건으로 실시하였으며, 동일한 차체구조를 가진 소형 승용차량과 소형 승용 차량의 차 대 차 충돌실험을 48.3km/h 완전정 면 실험조건으로 실시하였다.
대상 데이터
- 시험차량은 각각 100m 전방에서 ±1% 이내의 충 돌오차 범위가 되도록 위치하고, 전원 스위치는 “ON” 상태에서 자체구동이 가능하도록 셋업 하였다 시험차량의 중량은 공차중량(curb weight)에 운 전자 75kg 무게를 포함하여 시험 중량으로 하였다.
성능/효과
- 1) 각각의 신차 고정벽 충돌시험을 통한 자차 충돌 안전 기준을 통과한 경 승용 차량의 경우 실제 도 로상 에서 발생되는 차 대 차 충돌사고의 경우에 서는 기하학적 구조의 불일치로 인해 실제 시험 에 이용된 경승용차의 경우 머리상해 기준값은 대형 승용차량에 비해서 약 2배 이상 높은 것으로 나타났으며, 흉부 상해치는 법규상 안전기준 (자동차안전기준 제102조)을 초과하는 것으로 분석되었다.
- 2) 대형 승용차량과 경 승용차량의 상호 충돌 시대 형 승용차량의 경우에는 엔진룸 부위에서 최대 충돌에너지가 흡수되어, 승객 탑승공간의 변형이 크게 나타나지 않은 반면에, 경 승용차량은 승객 탑승공간(occupant room) 변형을 통해서 충돌 에너지의 나머지가 흡수되는 것으로 분석되었다.
- 3) 동일한 소형 시험차량의 경우 에어백 의미 장착 및 시트벨트 풀림량의 과다, 스티어링 휠에 인체 모형 머리의 직접적인 접촉 등으로 머리상해 기준값(HIC)이 자동차 안전기준(1,000)을 초과 하 는것으로 분석 되었으며, 특히 대퇴부부위에 치명적인 상해를 입는 것으로 분석되었다.
- 각 시험차량 운전석에 장착한 인체모형 더미에 대한 머리상해 기준값(HIC), 흉부가속도(G), 대퇴부 압축하중(N) 값을 분석한 결과는 Fig. 2와 Table 3과 같으며, 특히 경 승용 차량의 경우 운전석 인체모형 (Hybrid Ⅲ 50th male)의 대퇴부 등이 크래쉬패드가 밀림으로 해서 직접적으로 접촉되어 치명적인 상해 를 입는 것으로 분석되었다.
- 경승용 차량의 경우 흉부와 대퇴부 등에서 받는 충격값이 자동차 안전기준을 초과 하였으며, 각각의 소형 승용차량의 경우는 머리와 흉부 상해값이 자동차 안전기준(제 102조)을 초과하는 것으로 분석되었다
- 대형 승용차량과 경 승용차량의 차 대 차 충돌시 험의 경우 머리상해 기준값(HIC)은 대형 승용차량 이 359.8 경 승용차량이 751.9를 기록하여 시험차량 모두 안전기준에는 적합한 것으로 분석 되었으나, 경 승용차량이 대형 승용차량에 비해서 머리상해치 가 약 2배 이상 높은 것으로 분석되었다. 흉부 가속 도 값(g)은 대형 승용차량이 38.
- 대형 승용차량과 경 승용차량의 흉부가속도(G)와 상해가능성(AIS 24)을 분석한 결과, Fig. 3과 같이 80% 이상의 상해 가능성을 나타내는 것으로 분석되었다.©
- 대형 승용차량의 경우 Table 2와 같이 front side member, 카울패널, 대쉬패널, 프론트필라, side sill,에어백 등의 손상이 발생 되었으나, 승객 탑승 공간 (occupant room)은 침 입성 이 양호한 상태로 유지되는 것으로 분석 되었다 그러나 경승용 차량의 경우 엔진룸은 물론 승객룸을 포함한 보디패널 전체의 압괴 손상이 발생하여 차체구조의 취약성 뿐만 아 니라, 특히 충돌방향인 운전석 측면의 인체상해 안전에 치명적인 영향을 미치는 것으로 분석되었다. 이는 초기 운동에너지는 대형차량의 무게 때문에 대형차량에서 크게 나타나지만, 충돌 후 가해지는 순간 운동에너지 및 충돌 후 속도의 변화량은 경승 용 차량이 크고 따라서 대 형차와 충돌했을 때 발생되는 전체 충돌 에너지 중 더 많은 부분이 경승용차 량에 흡수되 기 때문인 것으로 분석되었다.
- 동일한 소형 승용차량의 차 대 차 충돌시험의 경우 충돌 후 양 차량의 거동변화는 거의 없었으며, 단 지 차량 D에서 층돌 후 차체 뒷부분이 약 1°정도 이동되는 현상을 보였다.
- 따라서 자차의 안전성 확보뿐만 아니라, 서로 다른 기하학적 구조에 기인한 차 대 차 충돌사고의 상 황에서 충돌 에너지가 승객 탑승공간 까지 전이되는 것을 막고, 전방 충돌안전도 성능 향상을 위해서 연속적인 충격하중의 배분설계 및 다양한 형태의 좌굴새김 설계를 통한 충격하중의 급격한 변화의 억제를 통하여 경승용 차량의 안전성을 확보하여야 될 것으로 분석되었다.3)
- 소형 시험차량 모두 충돌방향과 직각으로 충격에 너지가 전달되었으며, 동일한front side member의 체결형태 및 범퍼 체결구조, 보디형태로 인해 차체 변형은 fire wall의 변형과 함께 벌크헤드 부위를 대 칭점으로 상호 유사한 변형 형태를 보이는 것으로 분석되었다.
- 동일한 중고 소형 시험차량 차 대 차 충돌시험의 경우 에어백 의미 장착 및 시트벨트 풀림량의 과다, 인체모형의 머리의 스티어링 휠에 직접적인 접촉 등으로 인해 소형 C차량의 경우 1961.2, 소형。차량의 경우 1482.4를 기록하여 두 차량 모두 머리상해 기준값(HIC)이 자동차 안전기준(1,000)을 크게 초과하는 것으로 분석되었다. 특히 소형 C차량의 경우 시트벨트 잠금장치의 불량으로 인한 시트벨트의 비 정상적인 풀림으로 인해 더미와 스티어링 휠 간의 직접적인 접촉으로 머리상해 기준값이 소형 D차량 과 차이가 있는 것으로 분석되었다.
- 차체 손상 형태는 두 차량 모두 front side member, 카울패 널, 대쉬 패 널, 프론트필라 까지 충격 량이 전 이 되는 것으로 분석되었다. photo.
- 9를 기록하여 시험차량 모두 안전기준에는 적합한 것으로 분석 되었으나, 경 승용차량이 대형 승용차량에 비해서 머리상해치 가 약 2배 이상 높은 것으로 분석되었다. 흉부 가속 도 값(g)은 대형 승용차량이 38.68g @ 86.9ms, 경 승 용차량이 107.22g @ 84.4ms를 기 록하여 경승용차 량의 경우 자동차 안전기준(60g)을 초과하였을 뿐만 아니라, 상해 위 험 가능성이 약 80% 이상인 것으로 분석되었다.
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