최근 차량에 설치된 단말기를 통해 길안내 서비스, 교통정보 서비스 등 다양한 정보를 제공하는 텔레매틱스 서비스가 활발하게 연구되고 있다. 하지만 현재 대다수의 텔레매틱스 서비스는 최대 15m의 공간 오차를 가진 GPS 기술을 이용하기 때문에 차량의 정확한 위치정보를 파악하기는 힘들다. 따라서 본 연구에서는 무선 센서 노드를 이용해 GPS보다 정확한 차량의 위치정보와 속도를 감지해 교차로에서 발생할 수 있는 차량 충돌을 예측하고 충돌 위험 정보를 교차로에 근접한 자동차에게 알려주는 텔레매틱스 교통안전시스템을 구성하고 노드 간 통신 프로토콜로서 IEEE 802.15.4[1]를 채택한 후 고정 라우팅 방식으로 차량정보를 베이스 스테이션까지 보내어 교차로 주변차량 전체에 브로드캐스트하는 방식을 취하도록 한다. 빠르게 이동하는 차량의 특성상 교차로 차량 충돌 방지 서비스 구현에 있어서 높은 실시간성과 신뢰성을 갖춘 프로토콜이 요구된다. 따라서 본 차량 충돌 예측을 위한 교통안전시스템의 신뢰성과 실시간성을 평가하기 위하여 Network Simulator 2 (NS/2)[2]를 이용하여 시뮬레이션 한다.
본 연구에서는 복합소재 교량용 방호울타리를 개발하여 컴퓨터 시뮬레이션을 통해 강재 교량용 방호울타리와 복합소재교량용 방호울타리의 성능을 비교하였다. 구조적 강도 성능 측면에서, 복합소재 교량용 방호울타리의 경우 교량용 방호울타리의 변형이 17%로 감소하여 강재 교량용 방호울타리 보다 강도 성능이 우수하였다. 탑승자 보호 성능 측면에서, 복합소재 교량용 방호울타리는 THIV 47.1%, PHD 49.0%로 감소하여 강재 교량용 방호울타리 보다 탑승자 보호성능이 우수하였다. 충돌 후 차량의 거동 측면에서, 복합소재 교량용 방호울타리는 이탈속도가 증가하고 이탈각도가 감소하여 강재 교량용방호울타리 보다 충돌 후 차량의 거동이 우수하였다. 교량용 방호울타리의 비산 측면에서, 강재 및 복합소재 교량용 방호울타리는 비산이 발생하지 않았다.
본 논문에서는 컴퓨터 시뮬레이션을 통해 강재-FRP 합성 교량용 방호울타리의 성능을 분석하였다. FRP는 Surface veil, DB 그리고 Roving 섬유로 구성하였다. FRP의 적층을 고려하기 위해 LS-DYNA에서 제공하는 재료모델 MAT58을 사용하였다. 강관과 FRP의 접촉조건을 고려하기 위해 Spot weld 옵션을 사용하였다. 실차충돌 실무 업무편람에 따라 구조적 강도성능, 탑승자 보호성능 및 충돌 후 차량의 거동에 대한 성능평가를 실시하였다. 강재-FRP 합성 방호 울타리는 성능평가를 만족하였다.
충격흡수시설은 주행차로를 벗어난 차량이 도로상의 고정된 구조물과의 직접적인 충돌을 방지하도록 하기 위한 보호시설이다. 이러한 기능은 충돌차량이 안전하게 점진적으로 멈추도록 속도를 감소시킴으로써 이루어진다. 기존의 일반적인 충격흡수시설에는 이러한 기능을 수행하기 위해서 다음의 두 가지 개념 중 하나가 적용된다. 첫 번째 개념은 파괴 또는 소성변형이 가능한 재료에 의해 충돌차량의 운동에너지를 흡수하는 것이고, 두 번째 개념은 충돌차량의 운동량을 차량의 이동경로에 놓인 소모성 재료의 질량체에 전달하는 것이다. 일반적으로 첫 번째 개념을 이용한 충격흡수시설은 압축(비관성) 충격흡수시설로 분류되고, 두 번째 개념을 이용한 충격흡수시설은 관성 충격흡수시설로 분류된다. 본 논문의 목적은 위에서 언급한 두 가지 개념을 동시에 적용한 압축형 충격흡수시설의 개발이다. 실물차량 충돌시험을 최소화 할 수 있도록 관성 에너지와 마찰 에너지 소산을 고려한 예비설계 가이드를 수립하고 충격흡수시설 개발을 위한 컴퓨터 시뮬레이션을 수행하였다. 시뮬레이션을 위하여 도로안전시설물 해석에 가장 많이 사용되는 LS-DYNA를 이용하였다. 개발된 충격흡수시설은 국내지침 CC2급의 다양한 충돌조건에 대한 성능 평가 기준을 만족하였다.
본 논문에서는 차량 충돌 방지 시스템으로 많이 사용되고 있는 밀리미터파를 이용한 FMCW(Frequency Modulated Continuous Wave) 레이더의 신호 처리부를 분석 및 설계하였고, 설계한 레이더의 파라미터 값들을 이용하여 선행 차량의 거리와 속도 정보를 검출하는 신호 처리 과정을 시뮬레이션 해 보았다. 최종적으로 FMCW 레이더의 신호 처리부를 TI사의 TMS320C31 DSP을 이용하여 하드웨어로 구현하였다.
기존 보행자 충돌사고 분석모형식은 모형식에 따라 분석결과에 대한 오차가 크게 발생하여 실용성에 많은 문제점을 내포하고 있다. 본 연구는 충돌 후 보행자의 최종정지위치를 이용하여 차량충돌속도 및 보행자 충돌위치를 최적화방법으로 분석하는 기법을 개발하였다. 충돌 후 보행자의 동역학적 선회특성에 대한 분석은 승객거동 해석 프로그램인 MADYMO을 이용하여 모의충돌실험을 통해 분석하였다. 모의충돌실험을 통해 분석된 보행자 가슴 및 머리부위의 최종정지위치와 실제사고에서 보행자 머리 및 가슴부위의 최종정지위치와의 차를 목적함수로, 차량충돌속도와 보행자 충돌위치를 설계변수로 정의하여 이를 최소로 수렴하는 최적화 모형식을 정식화한 후 최적설계 전문 소프트웨어인 VisuaIDOC2 프로그램을 이용하여 반응표면 근사최적화기법으로 목적함수를 최소로 수렴하는 차량충돌속도 및 보행자 충돌위치를 분석기법을 개발하였다. 최적화기법을 이용한 컴퓨터 시뮬레이션 분석기법을 이용하여 차량충돌속도 및 보행자 충돌위치를 분석한 결과. 기존 분석모형식에 비해 분석 오차율이 매우 낮아 보다 정확하고 과학적인 분석기법인 것으로 연구결과 도출되었다. 따라서, 추후 보행자 충돌사고를 분석함에 있어 기존 분석모형식이 아닌 보행자 선회특성을 고려한 최적화기법을 이용하여 보다 신속하고 정확한 분석을 수행함으로써 사고당사간의 의견대립으로 인한 시간적, 경제적 비용의 최소화는 물론 사고관련자의 권익을 보호할 수 있을 것으로 기대된다.
본 연구는 도로시설물에 적용될 수 있는 복합재료 지주구조에 대하여 실차 차량 충돌 시뮬레이션을 통한 동적 특성을 다룬다. 다양한 차량 충돌 속도에 대한 서로 다른 복합재료 물성의 영향을 LS-DYNA 유한요소 프로그램을 사용하여 분석하였다. 본 연구에서는 LS-DYNA 프로그램을 적용하여 기존의 강재 지주구조에 대한 유한 요소해석을 다양한 복합재료로 구성된 지주구조로 확장하여 적용하였다. 탑승자 안전성 평가를 기반으로 다양한 매개변수에 대한 수치해석 결과는 지주와 차량에서 발생하는 내부에너지를 비교 분석하여 규명하였다.
보행자와 승용차의 충돌위치에 따른 전도 거리 변화를 madymo-시뮬레이션을 통하여 분석하였다. 충돌위치를 차량중심으로부터 바깥쪽으로 2.5cm간격마다 충돌하는 경우에 대하여 시뮬레이션하였다. 그 결과 보행자의 전도거리형태가 급격히 변화하는 임계점이 두 곳에서 나타났다. 첫 번째 임계점은 보행자의 어깨가 차량과 접촉되지 않는 위치였다. 두 번째 임계점의 위치는 보행자의 무게중심이 차체의 외곽선상을 벗어나기 직전의 위치였다. 첫째 임계점과 두 번째 임계점의 사이 구간에서는 충돌위치가 차량의 바깥쪽에 가까울수록 전도거리는 급격히 감소하였다. 두 임계점 사이를 벗어난 구간에서는 전도거리 변화가 크지 않은 것으로 나타났다. 충돌위치에 따른 전도거리 변화가 밝혀져서 보다 정확한 교통안전 분석과 보행자 사고해석이 가능해질 것으로 판단된다.
본 논문에서는 충돌하중 하에서 스페이스 프레임을 사용하는 경주용 차량의 프레임 변형 및 응력을 분석한다. 충돌 시 변형을 최소한으로 줄이고, 취약부분을 파악하여 운전자의 안전을 확보한다. 탄소강의 물성치를 바탕으로 트러스 구조로 설계된 차량 프레임의 유한요소모델을 만들고, ANSYS 프로그램을 이용하여 정면충돌 시 속도 변화에 따른 충격량 증가가 프레임에 미치는 영향을 분석한다. 또한 정면, 측면, 후면 방향에 충돌하중을 적용하여 프레임의\ 변형을 해석한다. 정면 및 후면충돌에서는 운전석에 가해지는 영향이 적지만, 측면충돌 시 충격에 의한 변형이 운전석까지 진행된다. 이러한 변형에 대한 취약부분의 보강을 통하여 프레임의 안전성 설계를 증진시키고 시뮬레이션 해석의 결과를 실제 프레임 제작에 활용한다.
현재 무인 운반 차량(AGV: Automated Guide Vehicle)은 자동화된 생산 및 저장 시스템에서 시스템간의 원활한 전달 및 회수를 위한 도구로 중요한 역할을 하고 있다. 하지만 시스템의 규모가 커짐에 따라 기존의 AGV 시스템의 운영 및 통제에 많은 어려움이 발생하게 되었고, 새로운 형태의 AGV 시스템의 설계를 통해 운영의 어려움을 해결하기 위한 연구들이 진행되고 있다. Tandem AGV 시스템, Divided AGV 시스템, SBSL(Segmented Bi-directional Single Loop) AGV 시스템 등이 대표적인 예이다. 이들 시스템들은 기존의 AGV 시스템과는 달리 전체 시스템을 몇 개의 지역으로 나누고, 각 지역에 한 대의 차량을 할당하는 방식으로 차량의 혼잡이나 충돌에 관한 운영의 어려움을 해결하려 하고 있다. 본 연구에서는 이러한 시스템들을 단일루프-단일차량형 AGV 시스템이라 정의하였다. 그리고 Multi-load AGV를 사용하는 단일루프-단일차량형 AGV 시스템을 설계하기 위한 방법론을 제시하고, 시뮬레이션을 통해 nit-load AGV를 사용하는 시스템과의 효율성을 비교, 분석하고자 한다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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