탑승자 법규이탈자세에서 자동긴급제동 시스템 작동 시 탑승자 안전 향상을 위한 착좌위치변환시스템 검증 :Verification of Seat Position Change System for Improvement of Safety during Autonomous Emergency Breaking Operation at Out of Seat Position of Passenger

정지수

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자료유형: 학위논문

저자정보: 정지수 (세종대학교, 세종대학교 대학원)

지도교수: 임도형

발행연도: 2019

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이 논문의 연구 히스토리 (2)

2019

탑승자 법규이탈자세에서 자동긴급제동시스템 작동 시 탑승자 안전 향상을 위한 착좌위치변환시스템 검증

정지수 , 김건우 , 강명관 외 3명 한국자동차공학회 춘계학술대회 2019.05 학술대회자료

탑승자 법규이탈자세에서 자동긴급제동 시스템 작동 시 탑승자 안전 향상을 위한 착좌위치변환시스템 검증

정지수 기계공학과 2019.01 학위논문

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차량 운전자 및 동승자의 안전에 대한 관심도가 증가됨에 따라 양산차량에 확대 적용되고 있는 자동 긴급 제동(AEB) 시스템이 활발히 연구되고 있다. 기존의 연구들은 고정된 법규 자세에서 AEB 시스템의 성능 및 효과를 평가하였으나, 대부분의 운전자 및 동승자는 주행 시 법규 자세(In Position)가 아닌 다양한 착좌 자세로 탑승하는 것으로 보고되고 있다. 전방 충돌 방지 안전 시스템이 구동되는 감속 상황에서 조수석에 착석한 동승자의 경우는 다양한 종류의 자세와 상황에서 안전 시스템이 적용되어진다. 현재 대부분의 승용차에 이러한 전방 충돌 방지 안전시스템이 적용되고 있지만, 조수석에 앉은 동승자에게 미치는 영향에 대한 연구는 충분하지 않다. 특히 시트 등받이 각도가 기울수록, 사고 시 탑승자가 시트 아래로 미끄러져 내려가는 서브마린 효과에 의한 상해율이 증가할 수 있음에도 불구하고 법규이탈자세(Out of Position)의 AEB 시스템 평가에 대한 연구는 미비한 실정이다. 따라서 본 연구는 탑승자의 법규이탈자세에서 자동긴급제동시스템의 안정성이 확보되는지 확인하였으며, 추가적인 안전 향상을 위한 착좌위치변환시스템을 검증하고자 하였다.
실험을 위해 실차 환경 기반의 자동 긴급 제동 모사 슬레드 장치를 제작하였으며, 근골격계 및 신경계 관련 과거 질환이 없는 12명의 지원자(평균 신장 178.2±1.3cm, 평균 체중 76.5±3.67kg)를 대상으로 실험이 수행되었다. 지원자의 정량적 거동량 분석을 위해 3차원 동작 분석 카메라(Vicon Nexus, UK)및 EMG센서(Delsys, USA)를 활용하였다.
시트 위치 및 등받이 각도에 따른 지원자 거동 특성을 분석하기 위해 2가지의 시트 위치(Mid, Rear)와 4가지의 등받이 각도(2.6°, 5.0°, 17°, 32°)를 조합하여, 총 4가지의 자세를 도출하였다. 착좌위치변환 시스템 검증을 위해 시트 자세에 따른 지원자 거동 특성 실험을 바탕으로 상대적으로 선 자세에서의 작동 조건(Mode-1)과 상대적으로 누운 자세에서의 작동 조건(Mode-2) 총 2가지 조건을 설정하였다. 실험 상호간 근육 피로 영향을 최소화 하기 위하여 20분의 휴식시간을 지원자에게 부여한 후 다음 실험을 수행하였다.
시트 등받이 각도에 대한 분석 결과 등받이 각도 증가 시 전체적인 전방 거동량이 증가하는 경향을 확인하였다. 골반 거동량 및 상체 회전량은 등받이각도 17°에서 최대값을 보였으며, 이는 벨트 구속력 저하 및 관성력 부족의 원인으로 판단된다. 착좌위치변환시스템 적용 유무별 거동량 분석 결과, 착좌위치변환시스템이 적용되었을 때 머리 및 상체의 전방 거동량이 증가하는 경향을 보였다. 그러나 골반 회전량 및 경추 관절 회전량 분석 결과 착좌위치변환시스템 미적용 시 서브마린 효과가 발생하는 것으로 판단된다. 따라서 착좌위치변환시스템 적용 시 탑승자의 2차 상해를 발생시킬 수 있는 서브마린 효과를 방지할 수 있을 것으로 사료된다.

Previous studies have evaluated the performance and effectiveness of the AEB system in a fixed legal posture. But most drivers and passengers are reported to ride in different seating positions when driving, other than In Position.
Most cars now have AEB systems, however, there is not enough research on the effect on passaenger seat. In particular, studies on the AEB system evaluation of Out of Position are insufficient, although the slope of the seat back angle may increase the injury rate due to the sub-marine effect of the occupants sliding down the seat in the event of an accident. Therefore, this study confirmed that the stability of the AEB system was ensured in the occupant''s out of position, and it was intended to verify the seat position change system for further safety improvement.
To determine the behavior of passengers at 0.4G and 0.8G acceleration, we target to 12 subjects (height: 178.2 ± 1.3cm, weight: 76.5±3.67kg) using an AEBS simulated sled experiment device and the experiment was carried out in four positions (back angle 2.6°, 5°, 17°, 32°). To analyze the behavior of subjects during sled operation, total of 74 reflective markers (49 for human, 25 for sled) and a 3D motion analysis system (Vicon, UK) were used.
The result of analysing of the seat back angle confirmed the tendency of the overall forward movement to increase as the seat back angle increases. The pelvic and torso rotations showed maximum values at the backrest angle of 17°. This is believed to be the cause of the reduced belt restraint and lack of inertia. Analysis results of behavior by seat position change system application, the forward motion of the head upper body tended to increase when the system was applied. However, the results of the pelvic rotation and neck joint rotation analysis show that the submarine effects are judged to occur when the system is not applied. Therefore, when applying the seat position change system, It is believed to be able to prevent submarin effects that may cause secondary injury to the occupants.

#Autonomous Emergency Braking (자동긴급제동시스템) #Seat Position (착좌위치) #Out of Position (법규이탈자세) #Safety Position(안전자세) #Motion (거동)

1. 서 론 1
1.1 연구 배경 1
1.2 연구 동향 3
1.3 시트 자세에 따른 운동방정식 5
1.4 연구 목적 7
2. AEB 모사 시험 플랫폼 설계 및 제작 8
2.1 능수동 통합 안전 평가 실내 테스트베드 구축 8
2.2 AEB 모사 시험 플랫폼 검증 16
3. 착좌위치변환 시스템 검증 지원자 실험 18
3.1 지원자 선정 18
3.2 시트 자세에 따른 지원자 거동 특성 시험 조건 및 절차 19
3.3 착좌위치변환 시스템 검증 시험 조건 및 절차 22
3.4 3차원 동작 분석 및 근 활성도 분석 24
4. 연구 결과 30
4.1 시트 자세에 따른 지원자 거동 특성 분석 결과 30
4.2 착좌위치변환 시스템 검증 결과 49
5. 토 의 60
6. 결 론 63
참 고 문 헌 64
ABSTRACT 68

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