자동차 시트 시스템의 개발은 주요한 연구 과제가 되어 왔으며, 이러한 분야의 연구들은 일반적으 로 두 개의 형태로 나누어지는데, 그 첫 번째는 자동차 시트의 위치나 인체 측정학적인 요구 조건에 대한 연구이고, 두 번째는 시트의 안락감 성능에 대한 연구이다. 본 연구는 후자인 시트의 안락감 성능을 평가하기 위한 방법론적인 접근을 하고자 한다. 안락감을 평가하는 방법으로는 크게 정성적인 평가방법과 정량적인 평가 방법이 있다. 과거에는 주로 정성적인 평가방법이 사용되었지만, 최근에는 정량적인 평가 방법들이 많이 개발되어 활용되고 있다. 따라서 이러한 평가 방법들을 체계적으로 분석해 봄으로써 각 방법들에 대한 장ㆍ단점을 이해하고 적절하게 활용하는 가이드라인을 제공하고자 하였다.
Ride comfort, one of the most important performances of a car, is affected by vibration, noise, dynamic movement, and ergonomic factors. Among these factors, ride comfort vibration is heavily affected by the seat system, tire, suspension, and body structure. In this study, vibration characteristics of seat, tire, suspension, and body structure are analyzed. The vibration transfer function from the road input to the human body is also investigated.
하반신 마비환자가 스키를 탈 수 있도록 고안된 모노스키는 스키 플레이트 위에 좌석이 설치된 형태의 썰매이다. 스키를 탈 때 설면으로부터 전달되는 충격은 정상인의 경우 다리관절의 거동에 의하여 흡수되지만 모노스키의 경우에는 좌석에 탑승한 인체에 그대로 전달된다. 상용화된 대부분의 모노스키에는 이를 보완하기 위하여 스키 마운트와 시트 간에 링크 메커니즘과 충격완충장치가 설치되어 있다. 본 연구에서는 유압 실린더가 장착된 모노스키의 주행 시뮬레이션을 수행하고 불규칙한 표면 주행 중 발생하는 진동 충격 가속도를 분석하여 탑승자의 안락감을 평가할 수 있는 모델을 개발하였다. 안락감 평가방법은 국제 규격인 BS6841 을 사용하였다. 개발 모델을 이용하여 유압 완충장치의 노즐조절에 따른 안락감을 평가하였다.
폴리우레탄 발포체는 쿠션성이 뛰어나기 때문에 자동차 시트 쿠션으로 다양하게 사용이 되고 있다. 그 동안 시트 쿠션 발포체의 연구에 있어서 발포체 밀도를 낮추고자 하는 요구가 있어 왔으나, 최근에는 승차 안락감을 증대시키는 것이 더욱 중요시되고 있다. 승차 안락감과 관련하여 본 연구에서는 반발 탄성률 특성 및 히스테리시스 특성과 같은 정적물성을 조절하는 것에 관하여 연구하였다. 또한 승차 운전시 안락감 성능에 영향을 주는 매우 중요한 인자로 알려져 있는 진동 특성에 관하여 고찰하였다.
자동차 man-machine system의 interface를 이루는 Display panel, Center fascia, Steering wheel, Rear view, Gear, Power window switch, Seat 등과 이들의 Layout은 운전자의 안전뿐만 아니라, 안락감과 밀접한 부분으로 알려져 있다. 따라서 이러한 설계요소들의 Man-machine interface의 최적화를 위한 인간공학적 접근이 필요하다. 운전자의 안락감은 Seat, Pedal, Steering wheel 등 뿐만 아니라 각종 조작장치(Audio, Switch, Gear,…)도 함께 연구되어야 하다. 따라서, 본 연구에서는 실험용 Seating buck을 제작하여 실내 조작장치 중 오디오를 대상으로 터치스크린과 Rapid Prototype을 이용해 사용성 평가에 대한 적합성을 검증하고자 하였다. Rapid Prototyping 기법은 디자인단계에서 제품 사용상의 문제점을 발견 개선할 수 있다는 장점이 있다. 그러나, 본 연구 결과에서 3가지 항목 중 1가지만이 실제 Audio와 Prototype에서 차이가 없었다. 따라서, Prototype의 접촉감과 입체감의 개선, 실사용과 동일한 환경의 제시, 소리와 같은 정확한 반응의 제시, Glare의 제거, 사용자 분석에 따른 실험 데이터의 축적 등을 고려하여 Rapid Prototyping을 구현하여야 할 것이다.
럼버 서포트는 허리에 가해지는 압력을 지지하여 장시간 운전시 피로감을 해소하는 자동차 시트의 부품이다. 본 연구에서는 자동차 시트의 럼버 서포트를 모델링 하였으며, 해석은 럼버 서포트의 베드부분에 여러가지의 비드를 보강하여 사람이 자동차 시트에 앉아 있을 때 작용하는 하중에 따른 변형에 대해 구조해석을 하여 안락성면에서 적합한 모델을 찾는 것이 주된 목적이다. 5줄 보강타입과 풀타입이 5mm안쪽의 변형과 500 N의 접촉력이 나타나 승객의 안락감에 있어 가장 적합하고 내구성도 양호한 것으로 사료된다.
환경문제로써 소음에 대한 민원이 증가하고 관심이 커지면서 소음에 의한 인체의 영향 연구의 필요성이 제기되고 있다. 이에 대한 국내의 연구가 미미하고 산업보건의 관점에서 다루어져 왔기 때문에 먼저 국외 기술조사를 바탕으로 연구의 동향을 파악한다. 환경요인으로써 인체 영향 소음을 정의하는 인자로 어노이언스(annoyance)가 많이 사용되고 있으며 소음레벨과 관련하여 다양한 정량화 모델이 제시되고 있다. 소음이 의한 인체의 손상에 대해서는 많은 가능성과 연관성이 제시되고 있지만 그 발생 메커니즘은 아직 구체적으로 밝혀지지는 않았다. 보고서들01 의하면 장기간의 소음 노출에 의해서 다양한 건강 손꼴이 나타나며 안락감의 파괴로부터 시작하여 만성적인 질환으로 발전한다고 추정한다.
본 연구에서는 다양한 NCO index에서 물 함량 변화가 자동차용 폴리우레탄 시트 폼 패드의 정적 안락감에 미치는 영향을 알아보았다. 정적 안락감에 영향을 미치는 요인을 파악하기 위해 UTM을 사용한 정하중 특성 시험을 통하여 히스테리시스 곡선을 나타냈으며, 이를 통해 25% 변형 시 경도와 65% 변형 시 경도, hysteresis loop area, hysteresis loss (%), 그리고 Sag factor를 구하였다. 동일한 NCO index에서 물 함량이 증가함에 따라 우레아 결합의 증가로 경도가 증가하고, 가교밀도가 증가하는 경향을 swelling ratio 측정으로 확인하였으며, 이에 따라 복원력은 감소하는 경향을 확인하였다. 또한 표면 경도의 증가로 인해 Sag factor가 감소하는 경향을 확인하였다. 동일한 물 함량에서 NCO index가 증가함에 따라 우레탄과 우레아 결합이 이소시아네이트와 추가 반응하여 가교도와 경도가 증가하고 이에 따라 복원력이 감소함을 확인하였다.
자동차는 여러 성격을 지닌 다목적 공간이다. 예를들면 안락감을 느끼는 개인 공가능로서의 차, 또 이용수단이나 운반도구로서의 차, 게다가 즐거움을 맛보면서 운전할 수 있고, 경쾌함과 민첩함을 갖는 것이 그것이다. 본 고에서는 미래형자동차를 소개하고, 우주기기 및 항공기 분야에서의 기술이전 전망을 통한 미래의 자동차 공학의 전망을 알아본다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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