스튜어트 플랫폼 기반의 차량용 능동 현가장치 시스템 개발

Abstract

본 연구의 목적은 스튜어트 플랫폼을 바탕으로 하는 능동 현가장치 시스템을 개발하여, 해당 시스템으로 구성된 차량을 제작 및 구동하고 효용성을 입증하는 것에 있다. 능동 현가장치 시스템은 현가장치와 조향장치 기능을 통합하여 한 번에 수행하며, 차량의 다양한 요소들을 실시간으로 제어할 수 있다. 전동화를 통한 모빌리티의 전환이라는 혁신이 이루어지고 있는 시대의 흐름에 따라, 현가장치 및 조향장치를 하나의 전동화 시스템으로 개발하는 것을 목표로 둔 것이다. 기존의 기계적 구조가 가질 수 밖에 없는 한계를 극복하기 위해, 스튜어트 플랫폼을 통해 모빌리티의 새로운 가능성을 보여주고자 하였다.

가변 현가장치 시스템 및 4륜 조향장치 시스템은 기존에도 많은 개발이 진행되고 있었으나 전통적인 기계 시스템에서 크게 벗어나지 못하였다. 기계 시스템은 제한된 하드웨어로 인해, 주행 중 발생하는 다양한 상황에서 최적의 변수를 찾아 대응하는데 구조적 한계를 갖고 있다. 이로 인해, 기계 시스템 기반의 차량은 편안한 승차감을 제공하지 못하여 탑승자의 피로도에 영향을 끼칠 수도 있다.

본 개발의 능동 현가장치 시스템은 전기적 제어방식을 통해 이 한계를 극복하고자 한다. 6자유도의 병렬 운동기구인 스튜어트 플랫폼에 임피던스 제어를 적용하면, 다양한 주행 환경에 대응할 수 있도록 환경 모델링을 할 수 있다. 환경 모델에 대한 가상의 댐핑 계수 및 스프링 상수의 최적값을 찾아내고 이를 능동적으로 적용한다면, 어떠한 주행 상황에서도 획기적인 승차감을 제공할 수 있을 것이다.

이와 동시에 4륜 독립조향 및 4륜 독립주행 시스템은 기존의 자동차 주행 개념과는 다른 다양한 주행 시나리오를 제공할 수 있다. 일반적인 차량의 스티어링 주행 뿐만 아니라 평행이동, 제자리 유턴, 탱크 턴 등의 전방향 주행 구현이 가능해지며, 회전 반경을 조절하여 주행과 주차를 함으로써 공간을 효율적으로 활용할 수 있다.

따라서 본 개발의 차량으로 인해 운전자는 주행 성능에 대한 실시간 커스터마이징, 기존과는 다른 새로운 주행 거동, 효율적인 주차 방식 등 혁신적인 모빌리티를 경험할 수 있을 것으로 기대된다.