선택한 단어 수는 입니다.
최소 단어 이상 선택하여야 합니다.
최소 단어 이상 선택하여야 합니다.
선택한 단어 수는 30입니다.
최대 10 단어까지만 선택 가능합니다.
최대 10 단어까지만 선택 가능합니다.
문제 정의
- 본 연구에서는 국내외에서 운행되고 있는 차량을 대상으로 무게중심높이를 중량 및 중량적재위치별로 측정하여 중량, 구동륜수, 지붕높이 등의 차량인자와 연계하여 살펴보기로 한다.
제안 방법
- VCGM을 교정하기 위해 제작된 교정웨이트(calibration fixture)의 무게중심높이를 산출하기 위해 교정웨이트의 한쪽 중앙을 로프를 이용하여 크레인(crane)에 교정웨이트를 매단 후 교정웨이트의 로프지지점에서 무게추를 내려 표시한 다음 반대쪽 중앙을 매달아 표시한 후 두 연직선이 만나는 지점을 표시하여 평편한 지면에서 두 연직선이 만나는 지점을 교정웨이트의 무게중심높이로 산출하였다. 산출된 이 높이를 교정웨이트 무게중심 기준높이로 설정하였으며, 제작한 시스템의 성능을 확인하기 위해 이를 이용하였다.
- 본 연구에서는 1999년식부터 2009년식 까지 SUV 12대, VAN 5대, SEDAN 11대, TRUCK 3대 등 총 31대를 VCGM을 이용하여 정확한 차량무게중심높이, 윤거, 차체높이 등을 측정하여 국내 신차안전도평가(KNCAP)에서 전복안전성평가기준으로 사용되고 있는 정적안정성인자(SSF)를 산출하였다. Table 7의 시험차량은 현재 국내에서 시행되고 있는 자동차안전도평가(KNCAP) 전복안전성평가시험에서 측정된 2005년부터 2008년까지의 평가차량의 데이터를 포함하고 있다.
- 본 연구에서는 정확도(Accuracy) 0.6% 이내, 반복도(repeatability) 0.3% 이내인 우수한 시스템인 차량무게중심측정(VCGM)시스템을 이용하여 측정한 결과를 분석하여 다음과 같은 결론을 얻을 수 있었다.
- 중량조건 1은 공차상태, 중량조건 2는 공차상태에 인체모형을 운전석을 적재하였고, 중량조건 3은 중량조건2에 약 73kg의 워터더미(Water dummy) 2개를 후열좌석에 적재하였다. 특히, 중량조건 4는 일부 레져용 차량 등에는 루프랙을 설치하여 스키, 보드, 자전거 등을 운반할 수 있도록 한 차량을 모사하기 위해 모래주머니(루프랙을 포함하여 100kg)을 적재하였다.
- 차량무게중심측정(VCGM)시스템은 단일장비를 이용하여 차량의 무게중심을 측정할 수 있도록 설계하였으며, 차량의 중량을 측정하는 중량계 답판(vehicle weight station), 무게중심높이를 실제 측정하는 펜둘럼 및 행거답판(pendulum and platform), 행거 및 답판을 들어 올리는 답판리프트(platform lift), 답판의 기울기각도를 측정하는 전자식각도계(inclinometer), 기울림으로 발생되는 차량의 이동변위량을 측정하는 변위계(vehicle motion transducer), 차량의 움직임을 구속시키는 차량고정장치(vehicle restraint device) 및 측정시스템의 검증을 위한 교정웨이트(calibration fixture)로 구성하였으며, 각 제원은 Table 1과 같다.
- 미국은 전복사고의 위험성을 인식하고 2001년부터 정적안전성인자(SSF)를 측정하여 전복가능성을 평가하여 소비자들에게 발표하여 왔다. 최근 미국 신차평가제도(NCAP : New Car Assessment Program)의 주관기관인 NHTSA에서 평가 및 발표된 2005년식 평가차량과 동일한 차종을 확보하여 발표된 차량무게중심높이와 VCGM시스템을 이용하여 측정한 차량무게중심높이를 비교하여보았다.
대상 데이터
- 본 연구에서는 1999년식부터 2009년식 까지 SUV 12대, VAN 5대, SEDAN 11대, TRUCK 3대 등 총 31대를 VCGM을 이용하여 정확한 차량무게중심높이, 윤거, 차체높이 등을 측정하여 국내 신차안전도평가(KNCAP)에서 전복안전성평가기준으로 사용되고 있는 정적안정성인자(SSF)를 산출하였다. Table 7의 시험차량은 현재 국내에서 시행되고 있는 자동차안전도평가(KNCAP) 전복안전성평가시험에서 측정된 2005년부터 2008년까지의 평가차량의 데이터를 포함하고 있다. 아래의 시험차량의 측정조건은 다음과 같으며, 이는 국내외에서 시행되고 있는 신차안전도평가와 동일하다.
- 위 Table 7의 시험차량은 공차상태에 운전자(인체모형 50%타일)만이 탑승한 상태에서 측정하였으며, 중량이 약 800kg~2500kg 범위의 차량으로 시험하였다.
이론/모형
- 차량무게중심은 현재 국내에서 신차안전도평가(KNCAP)를 수행하고 있는 자동차성능연구소(KATRI)에서 개발한 차량무게중심측정시스템(이하 VCGM이라 한다)을 이용하여 측정하였다.
성능/효과
- 1) 차량의 무게중심높이를 전용장비 보유 및 측정 소요시간 과다 등의 문제로 쉽게 알 수 없으나, 이번 연구를 통하여 대부분의 차량이 지면으로부터 차량지붕높이의 약 37% 높이에 위치하고 있음을 알 수 있었다.
- 2) 일반적으로 중량이 무거울수록 차량의 무게중심높이가 상승되고, 동일차종의 2륜 구동 차량에 비해 4륜 구동차량의 무게중심높이가 낮음을 확인하였으며, 또한, 동일차종의 디젤엔진 장착차량이 가솔린엔진 장착차량에 비해 무게중심높이가 낮은 것을 확인할 수 있었다.
- 3) 차량루프의 화물적재는 객실내의 적재보다 약 4배 이상의 무게중심높이를 증가시켜 전복사고 위험성이 급격히 상승됨을 알 수 있었다.
- 4) 차량무게중심높이가 “회전중심점에서 답판바닥까지의 거리”보다 낮아야만 시스템이 안정적이므로 회전중심점에서 답판바닥까지의 거리(무게중심높이 측정가능범위)를 850mm로 설정하였다.
- 또한, 구동차축수에 따라 무게중심높이의 변화가 있었는데 구동차축수가 많을수록 무게중심높이가 낮아지는 경향을 보였다. 동일차종의 유사 배기량의 디젤엔진(2.0리터)차량과 가솔린엔진(2.4리터)장착 차량의 무게중심높이를 비교하면 디젤엔진차량의 중량이 무거운데 반해 무게중심높이가 낮은 것을 확인할 수 있었다.
- 07까지 낮아졌으나 세단형 차량은 변화가 거의 없었다. 또한, 구동차축수에 따라 무게중심높이의 변화가 있었는데 구동차축수가 많을수록 무게중심높이가 낮아지는 경향을 보였다. 동일차종의 유사 배기량의 디젤엔진(2.
- 유사기능을 갖는 해외시험장비와 비교한 바 측정 가능중량이 3.5톤이하인데 비해 개발된 시험용량 5톤이하로 차량측정가능범위를 증가시켰으며, 정확도를 0.6% 이내로 확보하였고, 또한 반복도(repeatability)에서도 유사기능을 갖는 해외장비가 0.5%미만인데 비해 0.3% 이내의 반복도를 갖는 우수한 시스템을 개발 및 이용하여 무게중심높이를 측정하였다.5,6)
- 8은 차량중량별 차량무게중심높이를 도시하였다. 전반적으로 차량중량이 높을수록 무게중심높이 또한 높게 나타났다. Fig.
- 7은 차량중량별 SSF를 도시하였다. 차종별로 보면 세단형 차량이 SSF가 가장 높고 그다음으로 VAN, SUV, TRUCK순으로 나타났으나 일부 TRUCK 및 VAN은 SUV의 SSF값과 유사하였으며, SSF값이 높을수록 전복가능성이 낮다고 할 수 있다.
- 측정된 교정웨이트의 무게중심높이와 중력법으로 측정된 무게중심높이를 비교한 결과 VCGM은 정확도 0.6%이내, 반복도 0.2%이내임을 Table 4에서 확인하였으며, Table 2의 이론적으로 계산된 무게중심높이와는 정확도 0.4% 이내로 더욱 유사한 값을 나타내었다.
※ AI-Helper는 부적절한 답변을 할 수 있습니다.