서스펜션 유아용 카시트의 진동 해석

Abstract

본 논문에서는 신생아부터 7세의 아이들이 차량 탑승 시 안전을 위해 사용되는 카시트가 차량에서 발생되는 진동에 의해 얼마만큼의 진동을 받으며, 이러한 진동을 감쇠시키기 위한 서스펜션이 카시트에 장착되었을 때 전달되는 진동에 대한 해석 연구를 진행하였다. 현재 양산되는 영유아용 카시트는 차량에서 발생되는 진동을 줄이기 위해 메모리폼 또는 우레탄 폼을 사용하여 진동 및 충격을 저감하도록 되어있다. 그러나 이러한 메모리폼과 우레탄 폼은 일정수준 이상의 진동 및 충격을 저감하는 데는 무리가 있기 때문에 이를 저감시킬 수 있도록 하는 서스펜션의 장착이 요구되는 실정이다. 특히 신생아의 경우 5세까지 뇌의 80%가 자라나고 형성되는 중요한 시기이며, 성인의 전체 뇌 비중이 2%인데 반해 신생아의 뇌 비중은 10%에 달하기 때문에 차량에 탑승 시 전달되는 지속적인 진동과 충격은 신생아의 뇌 발달에 다양한 악영향을 끼칠 수 있다. 이러한 이유로 카시트에서 차량의 진동 및 충격을 근본적으로 완충해 줄 수 있는 서스펜션 장치의 필요성이 증대되고 있다. 이에 본 논문에서는 기존의 카시트에서 획득된 진동 데이터를 기준으로, 서스펜션이 장착된 카시트의 진동 해석을 통해 획득한 각 요소의 데이터를 비교 분석하여 진동이 얼마만큼 저감되며, ISO기준 안정성의 향상정도를 알아보고자 한다. 이를 위해, 서스펜션 카시트를 모달 해석으로 각 모드 별 고유진동수를 확인하였으며 랜덤 진동 해석을 통해 카시트의 머리 부분, 가슴 부분, 팔걸이 부분, 엉덩이 부분으로 나뉘어 평균제곱근(RMS) 및 최고값(peak)을 측정하였다. 본 논문에서 도출된 서스펜션 카시트의 진동 데이터의 신뢰성을 위해 다양한 조건에서 측정된 기존 카시트의 진동 데이터를 1차, 2차로 나누어 각각의 조건에 맞추어 랜덤 진동 해석을 수행하였다. 이렇게 도출된 서스펜션 카시트의 진동 데이터의 평균제곱근(RMS)과 최고값(peak)을 각 요소로 분리하였으며, ISO 2631의 Ride comfortable index를 참고하여 진동에 대한 안정성을 평가하였다. 이를 통해 기존 카시트의 진동 데이터와 비교하여 진동의 증감률과 안정성의 향상을 확인하였다.