자동차 첨단 안전 장치의 성능평가 란 ?

 

첨단안전장치란?

 이전 포스팅에 AEBS, ESC 및 LDWS 등 여러 종류의 첨단안전장치의 원리와 효과에 대하여 설명 드렸습니다. 그렇다면 이러한 장치는 기존의 에어백, 안전벨트 등과는 무슨 차이점이 있을까요? 첨단안전장치의 가장 큰 특징은 사고발생 전에 자동으로 작동하여 사고 발생을 예방하거나 피해 경감을 목적으로 하는 장치라는 점입니다. 즉, 첨단안전장치는 사고예방을 위해 자동차의 거동을 자동으로 감지해 이상이 생기면 운전자의 조작과는 무관하게 자동차의 엔진 또는 브레이크 등을 적절히 제어하여 자동차의 거동을 안정적으로 유지시켜 주는 것으로, 작동방향에 따라 종방향 안전장치와 횡방향 안전장치로 구분하고 있습니다. 종방향 안전장치는 자동차의 주행방향과 동일한 방향의 거동을 제어하는 장치로, 가장 기본적인 바퀴잠김방지식 주제동장치(ABS, Anti-Lock Brake System)부터 자동비상제동장치(AEBS, Advanced Emergency Braking System) 등을 의미합니다. 횡방향 안전장치는 자동차의 주행방향 기준으로 옆방향의 거동을 제어하는 장치로, 차량안정성제어장치(ESC, Electronic Stability System) 등이 대표적입니다. 또한 ESC, TPMS 등의 첨단안전장치는 이미 그 효과가 입증되어 여러 국가에서 의무장착이 이루어 지고 있고, 자동차안전기준으로 관리하고 있는 실정입니다. 그렇다면 각국의 정부는 이러한 첨단장치를 어떠한 방법으로 성능을 평가하고 안전기준으로 관리하고 있을까요? 이번 시간에는 이러한 첨단안전장치 중 대표적 종방향 안전장치인 ABS와 AEBS의 성능평가 방법에 대하여 알아보도록 하겠습니다.

첨단안전장치의 성능평가

앞서 설명한 것과 같이 첨단안전장치는 자동차가 아주 위험한 상황에서 작동을 하게 됩니다.

즉, 첨단안전장치의 성능평가를 위해서는 아주 위험한 상황을 연출해야 한다는 뜻이고, 그만큼 성능평가를 위해서는 많은 노력과 위험을 감수해야 한다는 것입니다.

1. 바퀴잠김방지식제동장치(ABS)

ABS는 젖은노면, 눈길 등 미끄러운 노면에서 제동 시 바퀴의 회전량을 감지/분석하여 바퀴의 제동력을 조절하여 줌으로써 바퀴의 미끄러짐량을 자동적으로 조절하여 주는 장치를 말합니다. 즉, 제동시 바퀴가 구르지 않고 잠긴 상태로 미끄러지게 될 경우 자동차는 조종안정성이 크게 상실되어, 운전자는 더 이상 자동차를 조종할 수 없게 되는데 ABS는 이러한 잠김현상을 방지하게 됩니다.

 제동장치의 안전기준은 유럽과 동등한 기준 및 방법을 사용하고 있고, 안전기준 적합을 확인하기 위한 평가는 약40개 항목으로 평가방법을 요약하면 다음과 같습니다.

1) 제동장치성능평가 장비

제동장치성능 평가를 위한 장비를 아래에 나타내었습니다. 주요 측정항목인 속도, 감속도, 브레이크 유압, 바퀴속도 등을 측정하게 됩니다.

2) 제동장치 상태별 성능평가

자동차가 정상상태일 경우는 물론 고장이 발생한 경우도 고려하여 평가하게 되며, 승용자동차의 경우 약 100km/h의 속도를 기준으로 급제동 시, 제동거리와 감속도 등을 평가합니다. 자동차의 제동장치의 고장이 발생한 경우를 가정하는 방법으로 제동액 누설 및 제동장치 관련 전기장치 고장 등을 임의로 발생시켜 평가하게 되고, 고장 시에도 해당하는 안전기준을 모두 만족해야 합니다.

3) 노면상태별 성능평가

마른노면은 물론 빗길 및 눈길 등에서의 제동성능도 모두 기준을 만족해야 하며, 빗길 및 눈길에서의 제동성능 평가를 위해 자동차안전연구원에서는 특수 타일위에 물을 뿌려 빗길 및 눈길을 재현하여 제동성능을 평가하고 있습니다. 또한, 노면의 일부 구간의 결빙 및 물웅덩이 등의 상황을 가정하여 자동차의 좌우 또는 전후의 노면 상태를 다르게 한 조건에서도 제동성능평가를 수행하게 됩니다.

 

4) 적재상태별 성능평가

제동장치는 자동차의 중량에 따라 그 성능 차이가 발생 할 수 있으며, 안전기준은 이러한 점을 고려하여, 운전자 1인 탑승 및 5인 탑승 조건을 모두 고려하여 성능을 평가하고 있습니다.

2. 자동비상제동장치(AEBS)

AEBS의 경우 아직 개발초기 단계에 있는 시스템이고, 현재 안전기준이 없는 실정입니다. 하지만 UN(United Nations)을 중심으로 안전기준 제정을 위한 노력이 활발하게 진행되고 있으며, 우리나라에서도 안전기준제정 활동에 적극적으로 참여하고 있습니다. 조금 이르기는 하지만 현재 안전기준제정을 위해 UN 및 우리나라에서 어떠한 방법으로 AEBS의 성능평가를 하고 있는지 소개하겠습니다.

1) 자동비상제동장치평가 장비

자동비상제동장치 평가를 위해서는 자동차의 위치를 정밀하게 측정할 수 있는 고성능GPS를 사용하게 됩니다. 즉, 고성능 GPS로부터 수신된 위치정보를 이용하여 전방장애물과의 거리 및 상대속도 등을 측정하여, 기준에서 정한 경고시점 및 감속이 적절히 제어되고 있는 지를 평가하게 되는 것입니다.

또한, 자동비상제동장치 평가를 위해서는 시험운전자는 브레이크를 작동하지 않아야 하기 때문에, 안전을 위해 전방 장애물을 그림과 같이 스트로폼 또는 풍선 등으로 만든 더미자동차를 사용하게 됩니다.

2) 평가시나리오

AEBS 성능평가를 위해 UN에서 검토되고 있는 평가 시나리오는 크게 정지타겟, 이동타겟 및 오작동 경고성능평가 3가지로 요약할 수 있으며, 국토해양부 첨단안전자동차 안전성 평가기술 개발과제로 개발된 AEBS를 이용하여 교통안전공단 자동차안전연구원에서 실차 시험한 결과는 아래와 같습니다.

① 정지타겟 : AEBS 평가 자동차가 80km/h로 브레이크 작동 없이 정지 물체에 접근할 경우 운전자 경고 시점 및 자동비상제동 성능 평가

○ 타겟자동차 : 더미카, 속도 0km/h

○ AEBS 평가자동차 시험속도 : 80±2km/h

○ 평가결과 : 1차 및 2차 경고가 경고시점 및 경고방법이 적절히 작동하였고, 정지타겟과 충돌없이 정차

- 1차 경고

․ 경고시점 : 간급제동 전 1.4초

․ 경고방법 : 경고등

- 2차 경고

․ 경고시점 : 간급제동 전 0.8초

․ 경고방법 : 경고등 및 0.2g 감속도발생

② 이동타겟 : 평가 자동차가 80km/h로 브레이크 작동 없이 속도 32km/h로 주행중인 물체에 접근할 경우 운전자 경고 시점 및 자동비상제동 성능 평가

○ 타겟자동차 : 더미카, 속도 32±2km/h

○ AEBS 평가자동차 시험속도 : 80±2km/h

○ 평가결과 : 1차 및 2차 경고는 경고시점 및 경고방법이 적절히 작동하였고,

정지타겟과 충돌없이 정차

- 1차 경고

․ 경고시점 : 간급제동 전 2.9초

․ 경고방법 : 경고등

- 2차 경고

․ 경고시점 : 간급제동 전 2초

․ 경고방법 : 경고등 및 0.2g 감속도발생

③ 오작동 경고시험 : AEBS 평가 자동차가 50km/h로 주행 중일 때, 옆차선 자동차를 오감지하여 오작동 발생여부 평가

○ 타겟자동차 : 더미카 2대(4.5m 폭), 속도 0km/h

○ AEBS 평가자동차 시험속도 : 50±2km/h

○ 평가결과 : 속도 50km/h로 폭 4.5m 간격의 장애물(더미카)을 오작동 없이

안정적으로 통과

(자료출처 자동차 성능 시험 연구소 민경찬 선임연구원 )