자동차 충돌 고려한 측면 하이브리드 경량화 설계

전 세계적으로 지구 온난화에 따른 환경규제

연비 및 Co₂ 로 인하여 자동차 산업분야에서도 연비 제한 및 배출가스를 저감 시키는 것이 선택사항이 아닌 필수사항이 되었으며 이를 개선하기 위하여 기술개발이 활발히 진행 중이며 자동차 분야에서 주요국들의 환경규제를 살펴보면 중국의 경우 에너지 및 친환경차 산업발전 계획을 수립하여 2020년까지 연비를 20km L로 강화하겠다는 계획을 세웠고 미국의 경우 2016년까지 매년 5프로의 연비 개선과 30프로의 배출권 감소를 의무화하였으며 2020년까지 21 km L의 연비를 맞춰야 하고 유럽연합의 경우에는 2020년까지 25km L의 연비 규제를 적용하겠다는 목표를 세웠으며 프랑스의 경우 50km L로 높은 연비 제한 목표를 설정하였고 우리나라의 경우에도 2016년부터 2020년까지 24km L로 연비규정을 적용하는 것을 목표를 설정하였습니다.

 

자동차의 충돌 테스트들은 교통사고 시 차량의 안전성능을 평가

하기 위하여 개발되었으며 차량 안전성능평가 안전도 평가는 미국 유럽 남미 한국 등 7개의 지역 국가에서 시행되고 있으며 자동차에 관련된 규정을 살펴보면 국제 표준 규격인 ISO와 ECE이 있으며 안전에 관련된 규정은 대표적으로 미국의 FMVSS와 유럽의 ECE EEC 등이 있고 자동차 안전성능에 대한 소비자의 알 권리를 충족시켜 주기 위하여 다양한 단체와 규정들도 존재하며 미국을 예로 들면 자동차의 안전문제를 관리하는 기관으로는 NHTSA 있으며 관리 규정인 FMVSS의 경우 안전성능에 미달한 차량을 법적으로 판매 제재를 할 수 있고 수입 차량의 경우도 FMVSS의 규정을 통하지 못한다면 수출을 할 수 없으며 FMVSS의 안전성능 테스트의 경우 차량 평가 후 각 테스트 항목에 대하여 자세한 사항을 공개하지 않고 합 불 여부만 공개하며 타 테스트들의 비해 테스트 조건이 가혹하지 않기에 N CAP의 경우 위에서 언급한 것과 같이 소비자의 알 권리를 충족시켜 주기 위하여 만들어졌으며 주요 일부 차량에 대해서 자발적으로 테스트를 수행하여 소비자에게 각 테스트 항목에 대한 결과를 자세히 공개하고 있으며 이외에 보험회사들이 자발적으로 설립한 비영리 단체인 IIHS도 있고 자동차 회사들도 기업 이미지 때문에 N CAP과 IIHS의 안전성 평가 결과에 심혈을 기울이며 평가결과를 홍보에 적극 활용한다고 합니다.

 

초기 자동차 안전성능 평가는 정면충돌에 집중되어 있었으나

2000년 초기 까지 발생한 운전사 사망사고의 경우 기술의 발전으로 정면충돌사고는 초기에 비해 약 50프로 감소하였다고 하는데 그러나 측면 충돌의 경우 약 24프로로 정면충돌에 비해 운전사 사망률 개선이 절반 수준이었으며 이로 인하여 측면 충돌 안전에 대한 관심도가 더욱 증가하였는데 측면 충돌 시험규격을 살펴보면 크게 MDB를 이 용한 측면 충돌 방법과 Side Pole을 이용한 측면 충돌 방법으로 구분할 수 있는데 대표적인 Side Pole을 이용한 측면 충돌시험인 FMVSS 214의 경우 지름 10in Pole을 이용하여 차량의 75도 기울기에서 32km h속도로 측면 충돌시험을 수행하며 FMVSS 201의 경우 수직방향에서 32km h속도로 측면 충돌시험을 수행하고 EURO NCAP의 경우에도 FMVSS 214와 동일한 75도 기울기에서 32km h속도로 측면 충돌시험을 수행한다고 하며 MDB를 이용한 대표적인 측면 충돌시험방법으로는 IIHS의 Side Impact Crash Worthiness Evaluation Crash Test가 있으며 IIHS의 측면 충돌시험방법은 측면 충돌에 의한 차량이 Rollover가 발생하지 않도록 고정시키고 총 중량 1500kg의 MDB를 차량의 수직방향으로 설치 후 50km h로 가속시킨 다음 차량과 25cm 떨어진 거리에서 관성력을 이용하여 충돌시키며 측면 충돌 위치는 앞바퀴 중심부에서 MDB 중심까지 거리로 나타내며 IRD Impact Reference Distance로 표현합니다.

IIHS규정 MDB의 경우 현재 Version 4 모델이 적용

되는데 MDB의 Barrier Bumper는 충돌 시 Bumper에서 많은 에너지를 흡수하고 Main 차체에는 충격이 작게 전달될 수 있는 구조로 되어있으며 AL Honeycomb 소재가 적용되었고 Barrier Bumper규격은 아래 Fig 2 2와 같은데 측면 충돌 실험의 평가는 Dummy를 통해 탑승자의 상해 정도를 확인하며 측면 부재들의 충돌 후 차체 침입 량 Intrusion을 통하여 평가되며 차체 침입 량은 운전석 Seat의 중심으로부터 거리로 평가되고 Good Acceptable MarginalPoor 4가지의 등급으로 나눠지고 가장 좋은 등급 Good 등급을 받기 위해서는 침입 량은 125mm로 제한되며 충돌 후 차체 침입 형상은 탑승자의 상해를 줄이기 위해서 Fig 2과 같이 지면으로부터 약 350에서 650mm 떨어진 위치에서 가장 많은 변형이 일어나아하며 변형 형태는 S자 형태로 이루어져야 합니다.

 

※ 참조문헌 : 자동차 충돌성능을 고려한 하이브리드 측면부재 경량화 설계 (김민웅 2017)