[논문]차 대 보행자 충돌시 사고해석 모델개발

강대민; 안승모; 안정오

[국내논문] 차 대 보행자 충돌시 사고해석 모델개발
Development of Accident Analysis Model in Car to Pedestrian Accident 원문보기

한국자동차공학회논문집 = Transactions of the Korean Society of Automotive Engineers, v.18 no.3, 2010년, pp.104 - 109

강대민 (부경대학교 기계공학부) , 안승모 (도로교통공단) , 안정오 (부경대학교 대학원)

Abstract ▼ AI-Helper

The fatality of pedestrian accounts for about 21.2% of all fatality at 2007 year in Korea. In car to pedestrian accident it is very important to inspect the throw distance of pedestrian after collision for exact reconstructing of the accident. The variables that influence on the throw distance of pedestrian can be classified into the factors of vehicle and pedestrian, and road condition. It was simulated by PC-CRASH, a kinetic analysis program for a traffic accident in sedan type vehicle and SPSS program was used for regression analysis. From the results, the throw distance of pedestrian increased with the increasing of vehicle velocity, and decreased with the increasing of impact offset. Also it decreased with the increasing of velocity of pedestrian at accident, and throw distance at the road condition of wet was longer than that at dry condition. Finally, the regression model of sedan type vehicle on the throw distance of pedestrian was as follows; $$dist_i=2.39-0.11offset_i+0.59speed_i-545height_i-0.25walk_i+2.78wet_i+{\epsilon}_i$$.

주제어

AI 본문요약
AI-Helper

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문제 정의

보행자 거동 해석 프로그램 중 PC-CRASHTM 는 타 동역학 관련 상용 프로그램에 비해 실제 사고 도로 환경과 유사하게 도로의 경사, 노면 건조, 습윤 정도 등 의 가상의 도로 환경 구현이 가능하고 보행자 모델의 크기 및 중량 등 스케일을 임의적으로 변경할 수있다. 또한 차량모델을 보행자 충돌로 인해 손상 변형이 없는 강체 모델을 전제로 다양한 차량 모델이 제시되어져 있으므로 본 연구에서는이러한 프로그램을 사용하였다.
본 연구에서는 승용차형 차량의 보행자 충돌사고 시 정확한 사고재현을 위해 차량과 보행자의 조건, 그리고 노면조건 등 각종 인자가 충돌 후 보행자의 전도거리에 미치는영향을 파악하여 적합한 사고해석모델을 개발하고자 한다.

제안 방법

차량 모델과 보행자 모델간의 접촉 상태는 내부적으로 접촉 다각형 평면을 결정하는 3개의 점을 포함하고 있는 접촉 평면에 의해 결정된다. 그리고 차량 충돌에 의한 보행자 모델 타원체의 변형 깊이는 접촉 다각형에 결정되는 접촉 평면과 보행자 바디 타원체의 표면상에 존재하는 접촉 평면과 나란한 접선 평면의 거리로 나타낼 수 있으며 접촉 평면의 접선 성분은 타원체와 차량 및 노면 표면간의 개별 마찰계수로 역산될수 있으나 본 연구에서는 비가 내린상태(습윤상태) 및 비가 내리지 않는 상태(건조 상태)인 경우에 대해 실험을 통하여 마찰계수를 구하였다. 또한 해석에 필요한 보행자의 반발계수는 실제 보행자를 차량에 충격시켜 구하는 것이 현실적으로 어려워 몇몇의 보행자 사고사례를 활용하여 구한결과 반발계수는 사고차량의 형태별 특성 및 충돌속도에 영향을 거의 받지 않고 인체의 고유 특성에 의해 0.
25752이고 1% 유의 수준에서 통계적으로 유의하다. 도로의 젖은 상태는 dummy 변수로 젖은 상태는 1, 젖지 않은 상태는 0으로 구분하여 추정하였다. 그 결과 추정계수는 2.
보행자 속도가 충돌 후 전도거리에 미치는 영향을 알아보기 위하여 보행자속도를 0(정지), 3.5(걷는 경우), 12km/h(뛰는 경우)로 하여 해석하였다. Figs.
보행자의 차량충돌 시 노면상태가 보행자의 전도 거리에 미치는 영향을 고찰하기 위하여 노면상태를 습윤상태, 건조상태로 구분하여 마찰계수로서 노면 상태를 나타내었다. 보행자의 차량표면에 대한 마찰계수와 노면에 대한 마찰계수는 드래그 게이지를 이용하여 아래 식 (3)을 이용하여 구하였다.
본 연구에서 사용된 차량유형은 PC-CRASH^TM에서 제공되는 승용차인 세단형(BMW535모델)을 적용하였고 차 대 보행자 사고에 있어 실제 차량의 변형 정도는 강체로 취급되어도 무방할 만큼 미진한 상태이므로 PC-CRASH^TM에서는 차량모델을 강체로 하여 실제 차량의 전면 구조 형상과 거의 일치되는 3D-DXF Drawing을 강체 모델에 적용하여 차량을 실제 차량과 근사적으로 모델링하였다.
차 대 보행자 충돌사고 시 차량속도가 보행자의 전도거리에 미치는 영향을 구하기 위하여 차량속도를 20, 35, 45, 55, 그리고 65(km/h)조건에서 보행자의 전도거리를 구하였다. 해석을 위한 속도조건은 Fig.
차량전면부와 보행자간의 충돌지점에 대한 보행자의 전도거리를 구하기 위하여 충돌지점을 차량의 중심선으로부터 끝부분을 100%로 하여 옵셋량을 0%, 40%, 80%로 설정하였다. Figs.

이론/모형

Moser등³⁾은 PC-Crash 프로그램 내 차량을 한 개의 강체로 하고 보행자를 다물체 계로 확장 취급하여 실제사고와 비교하였다. 국내에서는 M.S. Chang등⁴⁾에 의해 승객거동해석 컴퓨터 시뮬레이션 프로그램인 MADYMO (MAthematical DYnamical MOdels)를 이용하여 충돌차량형상, 보행자 충돌형태 및 충돌속도에 따라 충돌 후보행자 선회 및 운동 특성을 분석하였다. 또한 J.

성능/효과

1) 차량의 속도가 증가할수록 보행자의 전도거리가 증가하였고 충돌 시 충돌 옵셋량이 증가함에 따라 전도거리는 감소하였다.
2) 충돌 시 보행자의 속도의 영향으로 정지인 경우, 걷는 경우, 그리고 뛰는 경우 순으로 전도거리가 크게 나타났다.
3) 노면상태에 대한 전도거리에의 영향은 습윤상태가 건조상태 보다 크게 나타났다.
5477로 나타나 귀무가설이 기각되어 이들 변수들을 이용한 모형 설정도가 양호한 것으로 나타났다. 결과에서 [offset]의 추정 계수는 -0.11554이고 1% 유의수준에서 통계적으로 유의함을 보여주고 있어 [offset]이 증가함에 따라[dist]는 감소한다는 것을 알 수 있다. 차량의 속도는 선형적으로 전도거리에 정(＋)의 효과를 미치는 것은 전도거리 계산에 다중인자를 변수로 하여 선형회귀 모델에 의해 적용되었기 때문으로 사료된다.
도로의 젖은 상태는 dummy 변수로 젖은 상태는 1, 젖지 않은 상태는 0으로 구분하여 추정하였다. 그 결과 추정계수는 2.78285이고 1% 유의수준에서 통계적으로 유의하고 도로가 젖은상태는 충돌시거리는 2.78285 증가하는 것으로 나타났다.
그리고 차량 충돌에 의한 보행자 모델 타원체의 변형 깊이는 접촉 다각형에 결정되는 접촉 평면과 보행자 바디 타원체의 표면상에 존재하는 접촉 평면과 나란한 접선 평면의 거리로 나타낼 수 있으며 접촉 평면의 접선 성분은 타원체와 차량 및 노면 표면간의 개별 마찰계수로 역산될수 있으나 본 연구에서는 비가 내린상태(습윤상태) 및 비가 내리지 않는 상태(건조 상태)인 경우에 대해 실험을 통하여 마찰계수를 구하였다. 또한 해석에 필요한 보행자의 반발계수는 실제 보행자를 차량에 충격시켜 구하는 것이 현실적으로 어려워 몇몇의 보행자 사고사례를 활용하여 구한결과 반발계수는 사고차량의 형태별 특성 및 충돌속도에 영향을 거의 받지 않고 인체의 고유 특성에 의해 0.1로 수렴되었다.
4m인 경우에 대해 보행자의 속도에 따른 전도거리 사이의 관계를 나타낸 것이다. 이 결과에서 보행자 전도거리는 보행자가 정지인 경우, 걷는 경우, 그리고 뛰는 경우 순으로 전도거리가 크게 나타났다.
이 결과에서 옵셋량이 증가할수록 전도거리는 감소하고 충돌속도가 높을수록 옵셋량의 감소율이 높은 경향이 나타났다. 이것은 승용차의 전면 형상은 라운드 구조로서 충돌 순간 마찰을 고려한다면 충돌력은 충돌 순간 차체 라운드 형상에 상관되게 미끌림에 의한 접선력이 발생하고 접선력은 보행자를 전방으로 이동케 하는 충격에너지를 분산시키는 역할을 하기 때문으로 생각된다.
여기서 µ는 마찰계수, F는 드래그 힘, 그리고 W 는 보행자의 무게이다. 측정결과 비가 내린 상태(습윤상태)에서 보행자 대 노면 마찰계수는 0.6, 보행자 대 차량표면의 마찰계수는 0.3으로 나타났으며, 비가 내리지 않은 상태(건조상태)에서 보행자 대 노면 마찰계수는 0.65, 보행자 대 차량표면의 마찰계수는 0.4로 나타났다.
여기서 [dist]는 보행자 전도거리, [offset]는 충돌지점의 옵셋량, [speed]는 충돌 시 차량의 속도, [height]는 보행자의 키, [walk]는 충돌시 보행자의 보행속도, 그리고 [wet]는 도로의 노면상태, 즉 젖은 상태는 1, 젖지 않는 상태는 0로 구분하였다. 회귀 모델 식에서 모델의 적합성을 보여주는 Adj R2값은0.6771로 나타나 주어진 모델이 추정에 적합하다고 생각되고 F값은 159.5477로 나타나 귀무가설이 기각되어 이들 변수들을 이용한 모형 설정도가 양호한 것으로 나타났다. 결과에서 [offset]의 추정 계수는 -0.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	보행자의 전도거리는 무엇인가?	1) 이러한 보행자의 차량 사고시 사고분석을 위한 자료는 보행자의 부상 정도, 사고 차량의 변형 정도 등 충돌 대상물의 변형 정도에 관한 자료와 사고 현장 노면에 발생된 충돌 대상물의 위치에 관한 자료로 분별할수 있다. 그러나 가장 핵심적인 증거자료는 보행자가 충돌 후 날아간 거리 즉, 보행자의 전도거리가 보행자 사고 분석에 있어 가장 중요한 자료가 되고 이것은 차량과 보행자의 조건, 그리고 노면상황에 따라 다르게 나타난다.
	보행자의 차량 사고시 사고분석을 위한 자료는 어떻게 분별할 수 있는가?	2%)로서 상당히 많은 빈도수를 차지하며, 같은 기간에 보행자 사고로 인한 사망자수도 전체 교통사고 사망자수 247,491명(2007년; 6,166명)중 113,251명(2007년; 2,237명)으로 보행자 사고로 인한 사회적 손실이 심각하다.1) 이러한 보행자의 차량 사고시 사고분석을 위한 자료는 보행자의 부상 정도, 사고 차량의 변형 정도 등 충돌 대상물의 변형 정도에 관한 자료와 사고 현장 노면에 발생된 충돌 대상물의 위치에 관한 자료로 분별할수 있다. 그러나 가장 핵심적인 증거자료는 보행자가 충돌 후 날아간 거리 즉, 보행자의 전도거리가 보행자 사고 분석에 있어 가장 중요한 자료가 되고 이것은 차량과 보행자의 조건, 그리고 노면상황에 따라 다르게 나타난다.
	옵셋량이 증가할수록 전도거리는 감소하고 충돌속도가 높을수록 옵셋량의 감소율이 높은 경향이 왜 나타난다고 생각되는가?	이 결과에서 옵셋량이 증가할수록 전도거리는 감소하고 충돌속도가 높을수록 옵셋량의 감소율이 높은 경향이 나타났다. 이것은 승용차의 전면 형상은 라운드 구조로서 충돌 순간 마찰을 고려한다면 충돌력은 충돌 순간 차체 라운드 형상에 상관되게 미끌림에 의한 접선력이 발생하고 접선력은 보행자를 전방으로 이동케 하는 충격에너지를 분산시키는역할을 하기 때문으로 생각된다.8)

참고문헌 (9)

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J. K. Kim, J. H. Park, H. J. Park, J. J. Lee, H. S. Cheon and J. S. Hwang, Statistics, Freedom Academy, p.391, 2008.

저자의 다른 논문 :

표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

용어 설명 출처 목록 (6)

용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

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