[논문]상호안전성을 고려한 차대차 정면 충돌 안전성 선행 연구

이창민; 신장호; 김현우; 박건호; 박영준

doi:10.22680/kasa.2017.9.1.013

상호안전성을 고려한 차대차 정면 충돌 안전성 선행 연구
A Study on Car-to-car Frontal Impact Considering the Vehicle Compatibility 원문보기

자동차안전학회지 = Journal of Auto-Vehicle Safety Association, v.9 no.1, 2017년, pp.13 - 18

이창민 (현대자동차) , 신장호 (현대자동차) , 김현우 (현대자동차) , 박건호 (현대자동차) , 박영준 (현대자동차)

Abstract ▼ AI-Helper

In recent years, NCAP regulations of many countries have induced automaker to improve the vehicle crashworthiness. But, the current NCAP regulations don't cover all types of traffic accidents. And rapid-increasing market share of compact cars and SUVs has brought for both consumer and automaker to pay more attention on crash compatibility. So, many countries have tried to develop the new crash test mode and update the present crash test mode. Especially, Euro NCAP has been developing a new impact protocol of the car-to-car frontal offset impact including the crash compatibility assessment. There are plans to introduce this new protocol in 2020, and it will be replaced the current Euro NCAP frontal offset impact. The test dummy in the front seats of this new test mode will be changed from 50% Hybrid-III male to 50% THOR male. This paper will address the vehicle responses, the occupant responses and the vehicle compatibility performance from a full vehicle crash test using the new car-to-car frontal offset test protocol of Euro NCAP.

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

본 연구에서는 Euro NCAP에서 도입할 예정인 차대차 정면 충돌 평가법으로 실차 평가를 실시하여 차량의 차체 성능 및 승객 상해를 확인하고, 새롭게 도입되는 상호안전성 평가를 실시하여 현 차체 구조의 문제점을 찾고 개선 방향을 제안하는 것이 목적이다.

가설 설정

13과 같다. 우선 전방 백빔의 형상 및 재질 개선 등을 통해 백빔의 꺾임 및 파단을 방지해야 하며, C/BOX의 단면을 충돌에너지 흡수에 유리하도록 설계해야 할 것이다. 또한 사이드멤버의 변형 모드 컨트롤을 통해 멤버 후단 부의 변형을 유도하도록 구조 개선이 필요하며, 배리어와 차체의 접촉 면적을 증대할 수 있는 전방 구조물의 적용도 고려해야 한다.

제안 방법

Euro NCAP에서는 새롭게 도입되는 차대차 정면 충돌평가법을 18년도 1월에 확정할 예정으로 본 연구에서는 독일의 ADAC사에서 소개한 내용을 기반으로 평가를 진행하였다.
기존의 ODB평가는 운전석과 동승석에 Hybrid-III 50% 남성 더미를 사용하여 상해 결과를 확인하며, 후석에는 어린이 더미인 Q6와 Q10을 사용한다. 본 연구에서는 운전석에는 신 정면더미인 THOR 50% 더미를 사용하여 평가를 진행하였으며, 동승석과 후석에는 ODB 평가와 동일하게 Hybrid-III 더미와 Q6, Q10 더미를 사용하여 상해결과를 확인하였다.

대상 데이터

본 연구에서 사용한 평가 차량은 유럽에서 판매 중인 소형차량으로 선정하였다. 차량의 시험 중량은 1,375kg으로 배리어 대차 무게인 1,400kg과 유사 수준으로 평가가 진행되었다.
운전석은 THOR 50% 남성더미를 사용하여 평가를 실시하였는데, 더미의 하지는 기존의 Hybrid-III와 동일한 구조의 더미를 사용하였다.
전방 탑승자석은 ODB 평가와 동일하게 Hybrid-III 50% 남성더미를 사용하여 평가하였다.

이론/모형

차량의 상호안전성 평가는 충돌 시험 후 MPDB의 변형 정도 및 감속도 등을 평가하여 상대 차량에 대한 공격성을 평가하는 항목이다. 현재는 Euro NCAP에서 발표한 평가 방법이 없으므로 본 연구에서는 ADAC사에서 소개한 평가 방법을 기준으로 하여 평가를 진행하였다.⁽⁴⁾

성능/효과

2) 소형차량을 이용하여 새로운 평가모드에 대해 원리평가를 진행한 결과, 차체 성능은 현재의 옵셋충돌과 비교했을 때 변형모드, 거동 등은 비슷하나 차량과 대차의 상대속도 증가로 인한 차량 펄스는 현재의 옵셋충돌보다 가혹해진다.
3) 승객상해 측면에서는 상해 민감도가 높은 신 정면 THOR더미의 적용과 차체 펄스 악화로 인해 전반적인 상해치가 증가하는 모습을 확인할 수 있는데, 특히 가슴상해가 크게 증가하는 것을 확인하였다.
4) 새롭게 도입되는 상호안전성 평가를 통해 차량의 충돌 사고 발생 시, 상대 차량에 대한 공격성을 평가하였는데, 백빔 파단 발생, 사이드멤버 변형 미흡 등으로 인해 조금 나쁨 수준으로 평가되었다.
기존의 ODB 평가보다 상대적으로 50km/h 정면충돌과 차체 펄스가 더 유사한 것으로 보이며, 이는 MPDB 평가가 상대속도 100km/h의 차대차 충돌 모드로 변경되면서 기인한 현상으로 보인다. 그리고 차체 펄스의 이벤트 시점의 변화로 인해 구속장치의 작동 시점이 기존의 ODB 평가 대비 빨라져 정면충돌과 유사한 시점에 작동함을 확인하였다.
하지 상해는 Table 2에서 확인할 수 있다. 무릎과 골반 상해치가 소폭 증가하지만 상해기준에는 만족하는 수준이며, Lower Leg 하중 및 Tibia Index 상해치가 증가하는 것을 확인할 수 있다. 상해 증가의 원인은 차체 펄스의 악화와 운전석 풋레스트 및 플로어 부 변형 증가에 따른 영향으로 볼 수 있다.
하지 상해는 Table 4에서 확인할 수 있다. 운전석과 마찬가지로 무릎과 골반 상해는 ODB 평가 대비 동등 또는 소폭 증가했지만 상해 만족 수준이며, Lower Leg 하중 및 Tibia Index는 상해치가 증가하는 것을 확인하였다.
평가 차량의 MPDB 평가 후 상호안전성 평가를 실시한 결과, Bare Minimum(조금 나쁨) 수준임을 확인하였다. Fig.

후속연구

1) 유럽에서는 실사고 데이터를 기반으로 새로운 정면 옵셋 차대차 충돌 평가법을 개발하여 2020년부터 도입할 예정인데, 이 모드는 이종 차량 간의 상호안전성을 평가하는 규정을 포함할 예정이며, 운전석과 동승석에 신 정면더미를 적용할 예정이다.
5) 국내에서도 보다 높은 충돌안전성을 확보하기 위해 국내 교통 환경에 맞는 새로운 차대차 평가모드의 개발이 필요할 것으로 생각되며, 이는 국내 교통사고 통계 자료 등을 이용하여 한국형 평가 모드 개발이 필요할 것으로 생각된다. 그리고 최근 몇 년간 급증하고 있는 SUV 판매 비율을 고려했을 때, 국내에서도 이종 차량 간의 상호안전성에 대한 평가 기준의 마련이 시급해 보이며, 활발한 연구가 필요할 것으로 생각된다.
5) 국내에서도 보다 높은 충돌안전성을 확보하기 위해 국내 교통 환경에 맞는 새로운 차대차 평가모드의 개발이 필요할 것으로 생각되며, 이는 국내 교통사고 통계 자료 등을 이용하여 한국형 평가 모드 개발이 필요할 것으로 생각된다. 그리고 최근 몇 년간 급증하고 있는 SUV 판매 비율을 고려했을 때, 국내에서도 이종 차량 간의 상호안전성에 대한 평가 기준의 마련이 시급해 보이며, 활발한 연구가 필요할 것으로 생각된다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	최근 SUV차량의 판매 비중이 급증하여 발생한 변화는 무엇인가?	특히 최근 몇 년간 SUV차량의 판매 비중이 급격하게 늘어나면서 이종 차량 간의 상호안전성에 대한 관심이 증가하고 있으며 충돌 안전 분야에서 큰 이슈로 부각되고있다. 소형차량과 SUV 차량은 구조적으로 많은 차이가 있으며 충돌 상황 발생 시, 차체 구조의 차이로 인해 차체에서 충분한 충돌 에너지 흡수가 이뤄지지 못하게 되면 탑승객의 상해 정도가 높아질 수 있다.
	소형차량과 SUV 차량의 구조적 차이가 크기 때문에 충돌 상황이 발생하면 나타나는 결과는 무엇인가?	특히 최근 몇 년간 SUV차량의 판매 비중이 급격하게 늘어나면서 이종 차량 간의 상호안전성에 대한 관심이 증가하고 있으며 충돌 안전 분야에서 큰 이슈로 부각되고있다. 소형차량과 SUV 차량은 구조적으로 많은 차이가 있으며 충돌 상황 발생 시, 차체 구조의 차이로 인해 차체에서 충분한 충돌 에너지 흡수가 이뤄지지 못하게 되면 탑승객의 상해 정도가 높아질 수 있다. Fig.

참고문헌 (5)

조한선, 심재익, 성낙문, 2008, "자동차 안전도평가 제도의 정량적 효과분석", 대한교통학회지, 제26권 제2호.

원문보기 상세보기
Volker Sandner and Andreas Ratzek, 2015, "MPDB - Mobile offset progressive deformable barrier", ESV, 15-0389.
Euro NCAP, 2015, "Euro NCAP Roadmap 2020, revision 1", Euro NCAP Website.
Andreas Ratzek, 2015, "ADAC compatibility - crash test", ADAC Technik Zentrum.
Jang Ho Shin, Haeng Kyeom Kim, Yun Chang Kim, 2011, "Front and side car-to-car CAE based crash analysis of different class vehicles", ESV, 11-0073.

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