보행자 보호 시스템의 평가 및 설계 방법 개발

Abstract

차대 보행자 교통사고는 발생빈도에 비하여 사망율이 매우 높은 특징이 있다. 자동차의 안전은 과거 탑승자 보호 위주에서 최근에는 보행자 보호 위주로 변화되고 있다. 자동차의 보행자 보호 성능을 향상시키는 방법은 크게 수동적 방법과 능동적 방법으로 구분할 수 있다. 수동적 방법은 설계변경 등을 이용하여 차체의 재질변경, 충격흡수공간 확보 등으로 구분할 수 있다. 그러나 이러한 수동적 방법으로는 보행자를 보호하기에 한계가 있다. 이러한 이유로 보다 적극적으로 보행자를 보호하기 위한 능동적 방법이 제안되고 활발한 연구가 진행되고 있다. 전개형 후드 장치와 보행자 보호 에어백이 대표적인 예이다. 이러한 보행자 보호 시스템이 장착된 자동차에 대한 보행자 보호 성능을 평가하는 방법이 현재 국내에는 없는 실정이다. 따라서 본 연구에서는 전개형 후드 및 보행자 보호 에어백 등 보행자 보호 시스템이 장착된 자동차의 평가방법을 개발하고 평가를 만족하기 위한 설계방법도 함께 개발한다. 보행자 보호 시스템 평가방법 개발과 관련하여 전세계 연구동향 및 사례를 분석하고 벤치마킹 대상을 선정한다. 선정된 벤치마킹 대상을 분석하여 명확한 내용은 도입하고 불확실한 내용은 개선하며 없는 내용은 추가하여 합리적이고 개선된 평가방법을 개발한다. 이어서 개발된 보행자 보호 시스템 평가방법을 만족하기 위한 설계방법을 개발한다. 우선 전개형 후드 및 보행자 보호 에어백 등 보행자 보호 시스템을 설계 및 제작한다. 제작된 보행자 보호 시스템을 실차에 장착하여 실차 평가시험을 수행한다. 실차 평가시험의 내용은 첫째로 다양한 유형의 실험을 통하여 보행자 보호 시스템의 전개성능을 확인하고 최적의 전개방법을 도출하고, 둘째는 머리모형 충격시험을 수행하여 보행자 보호 시스템의 보행자 보호 효과를 시험상으로 확인한다. 실차 평가시험 결과를 활용하여 해석 모델의 정확도를 향상시킨 보행자 보호 시스템의 유한요소 해석모델을 개발한다. 개발된 해석모델을 이용하여 머리모형 충격시험 해석을 수행하여 보행자 보호 시스템의 보행자 보호 효과를 해석상으로 확인한다. 이어서 개발된 해석모델은 실험계획법 등 설계기법을 적용하여 새롭고 세련된 설계 시나리오를 제안한다. 제안된 설계 시나리오를 적용하여 최적해를 도출하고 이를 통해 기존의 실험계획법이 가지는 유용성은 유지한 상태에서 정확도를 향상시킨 설계절차를 정립한다. 마지막으로 해석기술의 한계성을 극복하고 보완하기 위하여 제안된 설계 시나리오의 결과를 적용하여 개선된 보행자 보호 시스템을 다시 제작하여 검증시험을 수행함으로써 그 유용성을 검증한다. 향후 개발된 실차 평가방법은 법제화되어 자동차안전도평가 및 자동차안전기준 등에서 시행될 예정이다.