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인플레이터 필터에 대한 압력손실계수 특성해석 연구
A Study on Characteristics Analysis about Pressure Loss Coefficient for Inflator Filter 원문보기

한국산학기술학회논문지 = Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society, v.13 no.12, 2012년, pp.5696 - 5703  

유일훈 (울산대학교 대학원 전기전자정보시스템공학과) ,  김병우 (울산대학교 전기공학부)

초록
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본 연구는 자동차용 에어백 장치를 구성하고 있는 필터의 압력변화 특성을 해석하였다. 에어백 필터를 통한 압력 변화는 에어백을 부풀게 하는 기체의 압력에 직접적인 영향을 미친다. 그러나 현제 필터의 어느 설계인자가 압력변화에 얼마나 영향을 미치는지에 대한 정확한 기준이 불분명 하다. 또한 에어백 필터의 특성에서 압력 손실계수는 실험적 방법으로 평가하기에는 많은 어려움이 따른다. 이를 해결하기 위해서, 시뮬레이션 해석을 이용한 필터의 압력손실계수 해석방법을 제시하였다. 그러나, 일반적인 시뮬레이션 해석에서 에어백 필터와 같이 순간적으로 갑자기 증가하는 압력변화 해석은 불가능하다. 따라서, 보간법과 축척 축소방법을 적용하여 에어백 압력 변화 해석을 수행하였다. 또한, 에어백 필터의 압력손실계수에 대한 시뮬레이션 해석을 통하여 필터 설계에 대한 가이드 라인을 제시할 수 있었다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

In this study, the characteristics of filter that make up the automotive airbag system were analyzed. The gas pressure change of airbag is directly impacted by the filter. However, it is uncertain how much the design factors of filter affect the pressure of airbag. And it is difficult to access the ...

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

  • 그리고, 인플레이터 필터의 기존에 상용화된 유동해석 Tool들은 단시간 내에서 고압의 폭발 해석을 실시하면 발산이 되어 해석이 불가능 하게 된다. 따라서, 본 연구에서는 함수 도입을 통한 압력값의 비례적 감소를 통하여 해석상의 발산 문제를 해결하고자 하였다.
  • 또한 인플레이터 필터의 압력 손실 계수의 해석적 방법을 통한, 시뮬레이션 프로세스를 확보함으로써, 신뢰성 있고 신속하게 필터의 성능을 예측 할 수 있는 가이드라인을 제시하고자 하였다.
  • 본 연구에서는 FEA를 활용하여 인플레이터용 필터의 성능 및 설계인자 도출을 위한 실험 및 이론해석을 실시하였다. 일반적으로 에어백 인플레이터 실험평가가 현실적으로 어려움이 존재하였는데, 이의 대안으로서 이론해석을 통한 필터 성능 및 설계인자 도출 가능성을 제시하였다.
  • 일반적으로 에어백 인플레이터 필터의 압력손실계수를 구하기 위해서는 실험적 방법에 의해서 실시되고 있다. 본 연구에서는 시간과 경비가 많이 소요되는 실험적 방법을 탈피하기 위하여 수학적 해석방법을 도입하고자 하였다. 본 해석적 방법의 정확성 검증을 위하여 기존 실험적 방법에 의한 압력손실 실험을 실시하였다.
  • 본 연구에서는 해석에 활용한 일반 상용해석 프로그램에서 나타나는 발산문제를 해결하기 위하여 일정 시간동안에 작용하는 절대 압력의 크기를 1/10으로 축소하여 해석을 시도하였다. 따라서, Fig.
  • 본 연구에서는 FEA를 활용하여 인플레이터용 필터의 성능 및 설계인자 도출을 위한 실험 및 이론해석을 실시하였다. 일반적으로 에어백 인플레이터 실험평가가 현실적으로 어려움이 존재하였는데, 이의 대안으로서 이론해석을 통한 필터 성능 및 설계인자 도출 가능성을 제시하였다.

가설 설정

  • 그러나 필터의 형상 특성상 현실적으로 필터의 기공률이 얼마인지를 정량적인 관점에서 측정을 한다는 것은 어려움이 많다. 따라서 1차적으로 필터의 사이즈에 관한 데이터 Table 1을 기반으로 필터를 원기둥형상이라는 가정 하에 부피를 계산하였다.
  • [4] 그리고 압력 손실 계수를 구하기 위해서는 실험을 통한 압력차를 구하는 것 뿐만 아니라 필터 전단의 속도와 밀도를 구해야 한다. 밀도를 구하는 공식(6)은 비압축성과 에너지 보존법칙의 가정 하에 이상기체 방정식을 통하여 도출 하였다. 실제로 실험을 통하여 얻어진 압력은 계기 압력이다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
차량용 인플레이터의 역할은 무엇인가? 한편, 국내에서 양산되고 있는 에어백 인플레이터는 미국 등의 선진국에서 제공한 기술에 생산기술을 접목한 것이기 때문에 독자적인 설계 기술을 확보 하지 못하고 있다.[1] 그중 차량용 인플레이터는 에어백의 핵심 부품으로써 자동차의 충돌사고가 발생하면 내장 화약을 점화시켜 에어백을 부풀리는 역할을 한다.[2] 이 가스체의 압력을 조절하는 역할을 하는 것이 바로 인플레이터 필터이다.
인플레이터 필터는 어떤 역할을 하는가? [1] 그중 차량용 인플레이터는 에어백의 핵심 부품으로써 자동차의 충돌사고가 발생하면 내장 화약을 점화시켜 에어백을 부풀리는 역할을 한다.[2] 이 가스체의 압력을 조절하는 역할을 하는 것이 바로 인플레이터 필터이다. 기존의 인플레이터에 대한 연구는 해석과 실험을 통하여 인플레이터 케이스의 성형 기술을 개발 하고, 최적화하여 원가절감과 에어백시스템의 경량화에 대한 연구가 수행 되어져 왔다.
정면 에어백의 장착이 국내뿐 아니라 해외 수출을 위해서 의무화가 되고 있는 이유는 무엇인가? 최근 전 세계적인 자동차 산업에서 가장 중요하게 여기고 있는 요소 중 하나인 안전에 대한 요구와 규정이 강화되고 있다. 따라서, 정면 에어백의 장착은 국내 판매뿐만 아니라 해외로의 수출을 위해서는 선택이 아닌 의무화가 되고 있다.
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참고문헌 (5)

  1. Byeong Woo Kim, Optimizing design of side airbag inflator using DOE method, KSPE, Vol. 28, No. 10, pp. 1189, 2011. 

  2. Seok Jae Chu, Developing of a pab disk type inflator, KSME, pp. 571, 2009. 

  3. Yang-Hwan Oh, A study of the thermal stability of polymer mixtures using air bags, KSTLE, Vol. 20,No. 4, pp 353-357, 2003. 

  4. MoonGeun Hong, Pressure loss coefficient mearsurements of pyrostarter filters, KARI, 2005. 

  5. Tae Sung Software, Ansys workbench, pages. 1-109, Sigma press, 2006. 

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