초록 ▼

○ 연구목표
1차년도에 제작한 식은 NHTSA로부터 수집한 데이터를 기반으로 3차원 충돌변형 모델을 제작하여 변형량을 계산하고 그로부터 속도를 얻어내는 식이다. 식의 정확성을 높이기 위해 3차원 모델을 생성하는 방안을 표준화하고 개선한다. 또한 데이터의 수효를 늘리고 그 데이터들을 특성별로 세분화하고 그룹화하여 신뢰성을 제고한다. 또한 Offset 충돌에 대한 식을 계산하기 위하여 IIHS의 영상을 분석하여 변형체적과 충돌속도를 계산한다. 사고 재구성해석에의 3차원 모델 활용을 위해 3차원스캐너를 사용한 3D 모델의 구성 방

○ 연구목표
1차년도에 제작한 식은 NHTSA로부터 수집한 데이터를 기반으로 3차원 충돌변형 모델을 제작하여 변형량을 계산하고 그로부터 속도를 얻어내는 식이다. 식의 정확성을 높이기 위해 3차원 모델을 생성하는 방안을 표준화하고 개선한다. 또한 데이터의 수효를 늘리고 그 데이터들을 특성별로 세분화하고 그룹화하여 신뢰성을 제고한다. 또한 Offset 충돌에 대한 식을 계산하기 위하여 IIHS의 영상을 분석하여 변형체적과 충돌속도를 계산한다. 사고 재구성해석에의 3차원 모델 활용을 위해 3차원스캐너를 사용한 3D 모델의 구성 방안을 제시한다. 구성한 3D 모델의 교통사고 분석에의 다양한 활용방안의 구체적 내용을 제시하며 직접 스캔하여 제작한 3D 모델을 시뮬레이션 해석에 활용하는 것으로 그 유효성을 확인한다. 앞의 과정을 통해 제작한 3차원 충돌변형 모델과 그 구체적 데이터들을 포함한 DB 설계/구성하여 DB 작성의 기반을 구축한다.
○ 연구내용
1차년도에 구성한 변형체적-충돌속도 관계식을 위한 NHTSA로부터의 충돌시험 데이터의 수효를 늘리고 사진으로부터 3차원 모델을 제작하는 표준화 방안 및 오차의 원인 중 하나인 왜곡된 차량 모델을 개선하기 위한 모델링 방안을 제시하였다. 늘어난 데이터 수와 개선, 표준화한 모델링 방안을 반영하여 새로운 통합식 모델을 구성하고 데이터별 특징에 따라 그룹화, 세분화하여 각각의 그룹에서 계수와 접합곡선을 산출하는 것으로 식의 신뢰성과 편의성을 제고하고 각 그룹별로 특성을 파악하여 분석하였다. 이를 통해 더욱 효율적이고 정확한 충돌속도 계산이 가능해졌다. 전체 데이터 중에서 오차율이 과하게 측정된 데이터가 있는데 카메라 정보가 없어 사진을 보정하지 못하고 모델링한 데이터들로, 충돌속도가 실제보다 과대평가되는 문제가 발생하였다. 그에 대한 대안으로 해당 데이터에 한하여 결과 값에 직접적으로 영향을 주는 계수 P₀의 값을 줄여 NHTSA모델 전체의 오차율 분포를 감소시킬 수 있었다.
NHTSA에 데이터가 충분하지 않은 Offset(small overlap)충돌에 대해서는 식을 구성하기 위해 IIHS의 영상자료를 수집하고 분석하여 Offset 충돌에서의 충돌변형 체적을 계산하기 위한 모델링 방안 제시하였다. Offset 충돌의 경우 충돌 후 이동, 회전을 감안하여 영상분석을 통해 충돌 후 x방향, y방향속도와 yaw방향 각속도를 계산하여 충돌 후 에너지를 적용하는 것으로 Offset 충돌에서도 계수 값의 변경만으로 기존의 관계식이 유효함을 확인하였다.
3차원 스캐너를 사용해 얻어지는 스캔데이터로부터 사고 재구성분야에 활용하기 위한 모델링 방안을 소개하고 다양한 활용방안을 제시하였다. 우선, 충돌 변형량을 계산하여 변형체적-충돌속도 관계식으로부터 충돌 속도를 알 수 있다. 다른 방안으로는 사고로 인해 차량에서 분리되거나 인명구조를 위해 제거한 부분을 각각 모델링하여 충돌 직후 차량의 모습을 재현하는 것이 있으며 충돌 형상을 통해 사고시의 차량과 주변 환경의 자세를 재현하여 충돌 방향도 확인하는 것이 가능하다. 이는 3D 프린터를 사용하여 축소모형을 제작하여 사용하면 효과적이다.
가장 효과적이고 대표적인 사용방법으로 차량의 3차원 모델을 시뮬레이션 프로그램에 적용하여 사용하는 것이다. 외형적으로 과도한 튜닝을 한 차량이나 특수차량, 불법개조차량 등 시뮬레이션 프로그램의 데이터베이스에 존재하지 않는 차량은 3차원 스캔으로부터 얻은 모델을 활용하면 더욱 실제 사고에 가까운 시뮬레이션이 가능할 것으로 예상하여 총 세 대의 차량을 스캔하여 3D 모델로 제작하였으며 PC-crash를 사용하여 대표적인 세 가지 사고 유형인 차량 충돌사고, 전복사고, 보행자 충돌사고를 각각 DB 모델과 3D 모델을 사용하여 시뮬레이션을 시행하고 그 차이점을 확인하였다. 차량 충돌사고에서는 불러온 3D 모델간의 접촉인식이 가능하여 DB 모델을 사용한 시뮬레이션과 확연한 차이를 보였기 때문에 차량 충돌사고에 있어서 3D 모델의 사용이 유효함을 확인하였다. 전복사고의 경우PC-crash 상에서는 3D 모델과 지형 사이의 접촉인식이 이루어지지 않아 3D 모델과 DB 모델을 사용한 경우의 차이가 없었다. 전복사고에서의 3D 모델의 유효성을 확인하기 위해서는 타 시뮬레이션 프로그램에서의 확인할 필요가 있다. 보행자 충돌사고는 차량 충돌사고와 마찬가지로 3D 모델과 Dummy모델간의 접촉인식이 되어 DB모델의 경우와 확연한 차이가 보였다. 보행자 충돌사고에 있어서도 3D모델의 사용은 유효함을 확인하였다.
NHTSA와 IIHS로부터 수집한 충돌속도식 계산을 위한 데이터와 그 3차원 모델을 엑셀시트로 정리하여 3차원 차량모델 DB를 제작할 수 있는 기반을 마련하였고 DB의 구성과 그 활용방안을 제시하였다. 수집한 데이터와 3D 모델을 통해 충돌 속도를 계산할 수 있고 시뮬레이션에의 적용 등 여러 방법으로 사고 재구성 해석에 활용할 수 있도록 구성하였다.
○ 연구성과(응용분야 및 활용범위포함)
본 연구를 통해 1차년도에 구성한 식의 정확성과 신뢰성을 높여 더욱 정확한 충돌속도 계산이 가능해졌다. 표준화하여 제시한 모델링 방안에 따라 누구나 쉽게 변형량을 측정할 수 있고 충돌속도를 계산할 수 있다. 그렇게 데이터가 늘어날수록 그 자체로 식을 개선하여 정확성을 높일 수 있다. 단순한 장벽충돌만이 아닌 Offset 충돌에서의 계산 방안으로 식의 더욱 폭넓은 사용이 가능하다.
본 연구에서 제시한 3차원 모델의 활용방안을 따르면 사고 차량의 3차원 데이터만으로 충돌 속도와 충돌방향 등 사고 재구성 해석에 필요한 핵심적인 두 가지 단서를 알아낼 수 있고 그 외의 부가적인 사고 시 상황까지 확인할 수 있기 때문에 3차원 스캔데이터를 실용적으로 사용할 수 있다. 3차원 모델과 그로부터 알아낸 충돌 속도, 충돌 방향 등 충분한 사고 정보가 있다면 정확한 시뮬레이션까지 가능하므로 사고 분석에 활발하게 활용할 수 있다. 3차원 모델과 그 데이터들은 DB화함으로써 모델과 데이터가 쌓이고 활용도가 높아질수록 교통사고 분석에서 더욱 큰 효과를 볼 수 있을 것이다.