[논문]충돌시험을 통한 교통사고 재현 연구

김관희; 임종훈; 박인송; 전용범; 조종두

doi:10.7467/ksae.2013.21.6.058

충돌시험을 통한 교통사고 재현 연구
A Study on Traffic Accident Reconstruction through Vehicle Crash Test 원문보기

한국자동차공학회논문집 = Transactions of the Korean Society of Automotive Engineers, v.21 no.6, 2013년, pp.58 - 63

김관희 (보험개발원 자동차기술연구소) , 임종훈 (보험개발원 자동차기술연구소) , 박인송 (보험개발원 자동차기술연구소) , 전용범 (보험개발원 자동차기술연구소) , 조종두 (인하대학교 대학원 기계공학과)

Abstract ▼ AI-Helper

It is very difficult to evaluate the impact speed, who caused the accident and what the injury risk of the vehicle occupants was from the outcome of the accident. That's the main reason why there are so many insurance fraud related to vehicle accident. In this study, a vehicle crash accident suspected to an insurance fraud had been reconstructed to evaluate crash speed and the relationship between the crash accident and passenger injury risk. To do this, the scene was reconstructed based on accident investigation report and three vehicle crash tests were done at 27kph, 37kph and 70kph. The crash speed of 27kph and 37kph were chosen based on the damaged vehicle and 70kph was chosen based on the driver's statement. Based on the damage of vehicle and dummy injury measure, impact speed is estimated around 20 to 30kph and the dummy measures show that the passengers are not seems to be severely injured in this speed range.

주제어

AI 본문요약
AI-Helper

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제안 방법

1) 사고 차량의 손상형태와 유사한 손상형태를 유발하기 위해 27kph, 37kph, 70kph속도로 3번의 충돌시험을 실시하였다. 27kph의 시험 속도에서 발생한 손상형태가 사고 차량의 손상형태와 가장 유사한 것으로 나타나 사고 차량의 충돌 속도는 약 20~30kph 범위인 것으로 판단된다.
27kph, 37kph 및 70kph의 속도로 3번의 충돌시험을 실시하였으며, 각 시험에서 차량 파손정도에 대한 분석과 운전석과 전방 탑승자석에 탑재한 성인 남성 인체모형의 상해위험을 평가하였다.
머리의 부상을 평가하기 위한 파라메타로는 HIC(Head Injury Criteria)와 3ms동안 작동하는 가속도 값을 사용하며 목의 부상위험은 목에 작용하는 인장하중과 Nij값에 근거한다. 가슴 부상위험은 3ms 동안 가슴에 작용하는 가속도와 점성기준(viscous criteria) 그리고 흉골 압축률로 평가한다. 마지막으로 하체부상위험은 대퇴부에 작용하는 압축하중으로 평가한다.
계측 장비는 Faro Arm(Platinum)을 사용하였으며, 각 계측 위치에서 시험 전후 차량의 형상을 계측하여 차량 전체 파손 정도를 분석하였으며 계측점 위치는 운전대 중심, 앞 범퍼, 운전석 A 필라, 조수석 A 필라, 조수석 계기판, 조수석 도어 앞뒤, 오른쪽 앞 타이어 중심으로 하고 변형량 측정 방법은 운전석 도어 스트라이커에 대한 각 계측점의 시험 전후 거리를 비교하였다.
또한 실제 사고 차량의 운전석과 전방 탑승자석에 성인 남성 2인이 탑승하고 있었다는 사실에 근거하여 운전석과 전방 탑승자석에 Hybrid III 50th percentile 남성 더미를 탑재하여 충돌 시 부상위험을 평가하였다.
본 연구에서는 대형 승용차량이 다리 교각과 정면충돌하여 전방 탑승자가 사망한 사고의 충돌 당시 속도 및 충돌 방향 등에 대한 정확한 추정을 위해 실차 충돌시험을 실시하였으며, 해당 속도에서 운전자와 전방 탑승자의 부상위험을 평가하였다.
사고 차량의 손상형태에 대한 분석을 통해 사고 당시의 충돌 속도를 추정하고 해당 속도에서 운전석 및 전방 탑승자석 탑승자의 부상위험을 평가하기 위해 실시한 사고재현 시험에서 다음과 같은 결론을 도출하였다.
사고 차량이 충돌한 교량 분리대는 사고 시 파손되거나 변형되지 않았음이 사고조사서를 통해 파악됨에 따라 컴퓨터 구조해석을 통해 교량분리대의 강성, 무게, 크기, 형상 등에 대한 사양을 도출하여 충돌한 교각과 동일한 형상과 치수의 고정물을 제작하여 설치하였다.
시험은 27kph, 37kph 및 70kph의 속도로 운전석 및 전방 탑승자는 안전벨트를 착용하지 않은 상태로 실시하였으며, 각 속도별로 차량의 파손상태 및 부상위험을 분석하였다. 사고조사서를 분석한 결과 주행 중 조향 핸들을 우측으로 회전했다는 진술과 사고 현장의 도로폭 및 차량의 파손형태를 고려하여 교량 교각 중심과 사고 차량 진행방향이 이루는 각도를 약 15도로, 교량과 차량의 겹침량은 차량 전폭의 30%로 결정하였다.
시험 대상차량은 사고 차량과 동일한 K사 대형 승용차로 운전석과 전방 탑승자석에 에어백이 모두 장착된 차량을 선정하였다. 시험은 27kph, 37kph 및 70kph의 속도로 운전석 및 전방 탑승자는 안전벨트를 착용하지 않은 상태로 실시하였으며, 각 속도별로 차량의 파손상태 및 부상위험을 분석하였다. 사고조사서를 분석한 결과 주행 중 조향 핸들을 우측으로 회전했다는 진술과 사고 현장의 도로폭 및 차량의 파손형태를 고려하여 교량 교각 중심과 사고 차량 진행방향이 이루는 각도를 약 15도로, 교량과 차량의 겹침량은 차량 전폭의 30%로 결정하였다.
본 연구에서는 대형 승용차량이 다리 교각과 정면충돌하여 전방 탑승자가 사망한 사고의 충돌 당시 속도 및 충돌 방향 등에 대한 정확한 추정을 위해 실차 충돌시험을 실시하였으며, 해당 속도에서 운전자와 전방 탑승자의 부상위험을 평가하였다. 실제 사고와 보다 근접하게 사고를 재현하기 위해 사고가 발생한 현장에 대한 조사 및 사고조사 보고서에 대한 검토를 실시하였으며, 사고 차량이 충돌한 교각과 동일한 규격의 고정물을 제작하여 설치하였다.
운전석 및 전방 탑승자석에 탑재한 더미에 기록된 데이터를 분석하여 머리와 목, 가슴 그리고 다리의 부상위험을 평가하였다.
운전석과 전방 탑승자 석에 탑재한 더미(인체모형)에 기록된 데이터를 분석하여 탑승자의 상해위험을 평가하였다.
충돌사고 재현을 위해 차대차 충돌시험이 가능한 ECV(Electronically Controlled Vehicle) 주행 충돌 시스템을 사용하였으며, ECV 시스템의 구성도는 Fig. 1과 같다.

대상 데이터

시험 대상차량은 사고 차량과 동일한 K사 대형 승용차로 운전석과 전방 탑승자석에 에어백이 모두 장착된 차량을 선정하였다. 시험은 27kph, 37kph 및 70kph의 속도로 운전석 및 전방 탑승자는 안전벨트를 착용하지 않은 상태로 실시하였으며, 각 속도별로 차량의 파손상태 및 부상위험을 분석하였다.
충돌 시 탑승자의 상해위험을 평가하기 위해 Hybrid III 50th percentile male을 사용하였으며, 더미와 차체에 장착된 센서로부터 데이터를 입력받고 분석하기 위한 데이터 집적 장비 DAS(Data Acquisition system)는 MiniDAU와 NA33을 사용하였다. 또한 0.

성능/효과

2) 27kph와 37kph 시험 속도에서 안전벨트를 착용하지 않은 차량 운전석 및 전방 탑승자석 탑승자의 두개골 골절위험과 AIS 4 이상의 부상을 입을 가능성이 매우 낮게 판단되는 반면, 70kph의 시험 속도에서 안전벨트를 착용하지 않은 운전석 및 전방 탑승자석 탑승자의 두개골 골절위험과 AIS 4 이상의 부상위험이 매우 높은 것으로 평가된다. 또한 27kph와 37kph의 시험 속도에서는 운전석 및 전방 탑승자석 탑승자의 가슴 상해 위험이 낮게 나타난 반면, 70kph에서는 전방 탑승자석 탑승자의 가슴에 AIS3 이상의 부상을 입을 가능성이 약 70%에 이르는 것으로 나타났다.
27kph와 37kph의 시험속도에서는 전방 탑승자석 탑승자의 하체 부상위험이 낮은 것으로 나타났으나, 70kph에서는 전방 탑승자석의 대퇴부 왼쪽과 오른쪽에 각각 9kN과 13kN의 하중이 작용하는 것으로 나타나 AIS2 이상의 부상 및 골절 위험이 높은 것으로 나타났다.
그러나 70kph 시험 속도에서는 운전석과 전방 탑승자석에 탑재한 더미의 머리에 기록된 HIC15가 768과 10,210으로 전방 탑승자석 탑승자의 두개골 골절위험과 AIS4이상의 상해위험은 매우 높은 것으로 나타났다. 이러한 결과는 에어백이 장착되지 않은 경트럭에 대한64.
2) 27kph와 37kph 시험 속도에서 안전벨트를 착용하지 않은 차량 운전석 및 전방 탑승자석 탑승자의 두개골 골절위험과 AIS 4 이상의 부상을 입을 가능성이 매우 낮게 판단되는 반면, 70kph의 시험 속도에서 안전벨트를 착용하지 않은 운전석 및 전방 탑승자석 탑승자의 두개골 골절위험과 AIS 4 이상의 부상위험이 매우 높은 것으로 평가된다. 또한 27kph와 37kph의 시험 속도에서는 운전석 및 전방 탑승자석 탑승자의 가슴 상해 위험이 낮게 나타난 반면, 70kph에서는 전방 탑승자석 탑승자의 가슴에 AIS3 이상의 부상을 입을 가능성이 약 70%에 이르는 것으로 나타났다.
머리의 부상위험을 평가하기 위한 HIC15값 700은 두개골 골절위험과 AIS4 이상의 부상을 입을 확률이 5%이며, 2,500은 두개골 골절위험은 98%이상이고 AIS4 이상의 부상을 입을 확률은 99% 이상임을 나타낸다.²⁾
사고 차량의 손상상태와 시험 차량의 손상상태를 비교한 결과, 27kph의 시험에서 나타난 손상형태가 사고 차량과 가장 유사한 것으로 분석되었다. 그러므로 충돌 당시의 속도는 약 20~30kph 범위로 추정된다.
차량의 손상 특성 분석을 위해 차량 계측위치에서 차체 변형량을 측정한 결과, 운전대 중심과 앞범퍼는27kph 시험 속도에서 운전대 중심으로 시험 전후 변형량이 거의 없었으며 운전석 쪽 A 필라에서도 시험 전후 변형량이 거의 없었다.
평균 성인 남성의 목에 3.3kN의 인장하중이 작용하면 AIS3 이상의 부상을 입을 가능성이 최대 30%이며, Nij 값 1.0은 AIS3 이상의 부상을 입을 가능성이 22%이며 AIS4 이상의 부상을 입을 가능성은 18%임을 나타낸다.⁴⁾

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	2012년의 보험사기를 목적으로 한 자동차 사고 현황은 어떠한가?	자동차 사고가 발생하면 사고 당시의 속도, 가해자 또는 피해자 그리고 사고 차량 탑승자의 부상위험을 객관적으로 평가하기 매우 어려운 것이 사실이다. 이러한 사실로 인해 보험사기를 목적으로 한 자동차 사고가 증가하고 있는데, 2012년 보험사기로 적발된 금액 4천 5백억원의 약 60.4%인 2천 7백억원이 자동차보험에서 발생되었으며 이는 2011년의 2천 4백억원에비해 13.7% 증가한 수치이다.1)
	데이터 집적 장비 DAS의 역할은?	충돌 시 탑승자의 상해위험을 평가하기 위해 Hybrid III 50th percentile male을 사용하였으며, 더미와 차체에 장착된 센서로부터 데이터를 입력받고 분석하기 위한 데이터 집적 장비 DAS(Data Acquisition system)는 MiniDAU와 NA33을 사용하였다. 또한 0.
	자동차 전방 충돌 시험에서 머리와 목, 가슴 그리고 다리의 부상위험을 판단하는 기준은?	머리의 부상을 평가하기 위한 파라메타로는 HIC(Head Injury Criteria)와 3ms동안 작동하는 가속도 값을 사용하며 목의 부상위험은 목에 작용하는 인장하중과 Nij값에 근거한다. 가슴 부상위험은 3ms동안 가슴에 작용하는 가속도와 점성기준(viscous criteria) 그리고 흉골 압축률로 평가한다. 마지막으로 하체부상위험은 대퇴부에 작용하는 압축하중으로 평가한다.

참고문헌 (6)

Financial Supervisory Service, http://insucop.fss.or.kr, 2012.
P. Prasad and H. J. Mertz, The Position of the United States Delegation to the ISO Working Group 6 on the Use of HIC in the Automotive Environment, SAE, pp.1-15, 1985.
G. Kim and I. Park, "Evaluation of Occupant Protection of Van and Light Truck Vehicle," Transactions of KSAE, Vol.20, No.3, pp.13-19, 2012.

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A. M. Nahum and J. W. Melvin, Accidental Injury Biomechanics and Prevention, 2nd Edn., Springer, pp.89-102, 2002.
Insurance Institute for Highway Safety, Frontal Offset Crashworthiness Evaluation Guidelines for Rating Injury Measures, pp.1-9, 2004.
ISO Technical Report, Road Vehicles-injury Risk Curves for Evaluation of Occupant Protection in Frontal Impact, ISO/TR 7861, pp.1-24, 2003.

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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