국내 지침에 의하면 성능기준에 적합한 노측용 방호울타리만이 도로 현장에 설치될 수 있다. 그러나 공용중인 고속도로 노측의 상당 구간에는 지침 개정 이전에 설치된 성능이 미흡한 기존 구형 가드레일이 설치되어 있어서 고속도로 운전자의 안전을 위협하고 있다. 구형 가드레일은 전국의 고속도로에 약 2,777km가 설치되어 있으며 일률적으로 동시에 모든 구간의 가드레일을 교체하기란 예산상 어려움이 많아 최소한의 보강을 통해 국내 지침에 만족스럽게 보강개선된 가드레일을 개발하는 것이 본 연구의 목적이다. 본 연구에서는 LS-DYNA 3D를 이용한 충돌시뮬레이션과 실물차량 충돌시험을 통해 철재 노측용 가드레일 보강방안(SB1, 3, 5등급)을 개발하였고 개발된 가드레일 보강개선방안은 차량의 충돌 및 이탈사고의 심각성을 감소시켜 도로의 안전도를 개선, 향상시킬뿐만 아니라 많은 예산절감을 기대할 수 있다.
본 논문에서는 열차 충돌로 발생되는 충격으로 차축에 큰 수직하중 및 수평하중이 부과될 때 플랜지가 레일을 타고 오르는 탈선현상을 예측할 수 있는 단일 윤축의 이론적 탈선 모델을 연구하였다. 철도차량 충돌 시 크게 타고오름(wheel-climbing), 들려오름(lift-up), 전복(roll-over) 등과 이들의 복합유형탈선이 발생할 수 있다. 타고오름 및 복합 유형의 탈선은 세 가지(Climb-over, Climb/roll-over, Roll-over)로 정의할 수 있다. 본 논문에서는 충돌 후 탈선거동을 예측하기 위하여 타고오름 및 복합 유형 탈선에 대한 단일윤축 이론모델을 제안하고, 정의한 세 가지 탈선거동이 발생하기 위한 조건을 제시하였다. 타고오름 및 복합 유형의 탈선거동을 예측하기 위하여 제안된 단일윤축 이론모델의 타당성을 단순플랜지 형상 윤축모델을 사용한 동역학 시뮬레이션을 통하여 검증하고, 타당성을 보인다.
자율주행 차량의 개발은 현재 각종 기업체와 연구소에서 활발하게 이뤄지고 있다. 특정 산업뿐만 아니라 일상생활 속 상용화에 대한 기대감 역시 높아진 상태이다. 자율주행 차량을 위한 시뮬레이터는 안정성 및 비용을 고려했을 때, 알고리즘 개발 및 수행에 있어서 필수 요소이다. 이러한 필요 속에서 다양한 시뮬레이터 및 시뮬레이터용 플랫폼들이 등장하고 있지만, 현실 세계의 다양한 기상 환경 요소를 반영한 시뮬레이션에 대한 연구는 아직 미흡한 편이다. 본 논문은 기상 환경을 고려할 수 있는 자율주행 차량용 교통 시뮬레이션을 제안하였다. 설정할 수 있는 기상 환경을 크게 4가지로 분류하였고, 이를 적용할 수 있는 개선된 충돌 방지 알고리즘을 제시한다. 시뮬레이션 개발은 자율주행을 위한 개발 도구 CARLA의 Python API를 통해 이루어졌고, 기존 충돌 알고리즘과의 수행 결과를 비교하였다. 이를 통해 실생활의 다양한 기상 환경 요소를 반영할 수 있는 고도화된 자율주행 차량용 시뮬레이션 개발을 위한 개선점을 제안하고자 하였다.
최근 심각한 차대 보행자의 교통사고로 인명피해가 발생함에도 불구하고 사고원인에 대한 과학적으로 정확히 규명하지 못해 사고처리에 대한 논쟁이 끊임없이 발생하여 경제적 손실 및 정신적 고통이 가중되고 있다. 본 연구에서는 차대보행자의 교통사고분석을 위해 객관적인 교통사고관련 물적 증거자료를 토대로 차량공학, 주행역학), 충돌역학, 교통 및 도로공학 등을 검토하였고, PC-Crash 프로그램을 이용하여 충돌전 차량의 충돌초기속도, 진행궤적 및 충돌자세, 충돌전후속도, 충돌지점 등의 인자를 적용한 결과를 얻어 교통사고의 원인을 분석하였다. 그 결과로 스키드마크 및 보행자 충돌속도는 이론값과 비교할 때 각각 11.2%, 2.27%의 오차를 얻었다.
언제 어디서든 인간의 편의를 도모하고자 하는 유비쿼터스 센서 네트워크(USN) 시대에 발맞춰 많은 연구들이 이루어지고 있다. 이러한 연구들 중 차량에 설치된 단말기를 통해 길안내 서비스, 교통정보 서비스 등 다양한 정보를 제공하는 텔레매틱스 서비스가 활발하게 연구되고 있다. 텔레매틱스 서비스의 일환으로 교차로에서 발생할 수 있는 사고를 미연에 방지하기 위하여 교차로로 접근하는 차량의 위치 및 속도 등의 차량정보를 교차로 중앙에 위치한 베이스 스테이션으로 전송하기 위해 IEEE 802.11 프로토콜[1]을 사용하였을 때, 도심 지역에 위치한 교차로의 경우 신속하고 정확하게 전송되어야 하는 차량 정보들이 교차로 주변의 빌딩숲에 가려진 두개 이상의 노드가 거의 동시에 송신을 하는 경우 충돌로 인하여 베이스 스테이션에서 수신 에러가 발생하게 된다. 본 논문에서는 IEEE 802.11 프로토콜을 통해 차량 정보를 베이스 스테이션으로 전송할 때 교차로 주변 빌딩이 성능에 미치는 영향을 파악하기 위하여 NS2[2] 시뮬레이션 도구를 사용하여 성능을 평가하고자 한다.
본 논문에서는 차량 네트워크를 위한 긴급메시지 브로드캐스트 방안으로 긴급이벤트가 발생되는 즉시 긴급메시지를 최대한 신속하고 정확하게 전파하기 위하여 필요한 브로드캐스트 기법에 대해서 연구하였다. 제안하는 프로토콜은 차량간 그룹을 형성하여 일정거리에 위치한 모든 차량들에게 긴급메시지를 전달하는 브로드캐스트 형태의 프로토콜로써 차량 안전관련 상황이 발생하였을 때, 이 사실을 일정거리 안에 있는 후위 차량들에게 효과적으로 전달하기 위한 긴급메시지 전달 방법이다. 이는 차량간 그룹을 이용하여 긴급 메시지를 후위로 전파하는 방식으로써 형성된 그룹 안에서 선정된 대표차량에 의해서만 재전송을 수행하기 때문에 불필요한 전송을 최소화할 수 있으며 긴급메시지의 충돌 가능성 또한 낮출 수 있게 된다. 시뮬레이션 결과 제안한 방식을 이용하여 긴급메시지를 전파했을 경우 기존의 차량간 프로토콜에 비해 비교적 훨씬 적은 양의 패킷으로 빠른 시간 안에 효과적으로 긴급메시지를 전파할 수 있었다.
본 논문에서는 대부분 운전자들이 보유하고 있는 스마트 모바일 기기와 최소한의 중앙서버를 활용하여 구축 가능한 위치기반 고속도로 안전시스템을 제안한다. 이를 위해 중앙서버를 구축하여 GPS를 이용한 차량의 위치정보를 수집하며, 서버에서는 차량위치 업데이트 메시지 감소를 위한 위치예측 알고리즘을 수행한다. 차량에 장착된 모바일에서는 가속도 센서를 이용하여 차량의 위험 상황을 인지하여 상황을 서버에게 업데이트하고, 서버는 LTE 통신을 이용한 위치기반 유니캐스트를 통하여 주변 위험차량에게 신속하게 알려준다. 본 논문에서 제안하는 위치예측 알고리즘을 평가하기 위하여 실제 차량에 앱을 탑재한 모바일 기기를 설치하고 도심도로, 한적한 도로, 고속화도로 등 다양한 시나리오에서 실제 실험하고, 위험도 전파 등을 평가하기 위한 시뮬레이션을 수행한다. 또한 차량의 충돌상황을 감지하기 위한 충돌 모의실험을 진행하며, 모바일 기기가 거치대에서 이탈되는 등의 예외적인 상황을 처리할 수 있는 기법을 제안한다.
자율주행차량은 다양한 사회 문제를 해결하기 위한 대안으로 각광받고 있다. 자율주행차량의 도입 및 관련 기술 개발 연구가 활발히 진행되고 있으나 자율주행차량에 탑재된 운행 알고리즘에 따른 실제 운행의 영향력에 대한 연구는 미흡한 실정이다. 본 연구에서는 한정된 물리적 환경에서 공리주의와 사회적 합의를 고려하여 차량 운행 중 발생 가능한 상황인 중앙선 침범 상황에 대한 시나리오를 설정하고 시뮬레이션을 통해 윤리적 판단이 필요한 상황에서의 자율주행차량의 운행에 따른 영향을 분석하였다. 분석 결과, 자율주행차량이 안전도를 판단하여 옆 차선으로 차선을 변경한 시나리오에서 사고에 따른 영향이 더 큰 것으로 나타났다. 또한 자율주행차량의 판단에 따라 전방 충돌한 경우, 자율주행차량의 기능에 의해 교통류 개선 효과가 있음을 확인하였다.
국내에 설치되고 있는 가드레일의 단부처리시설(end treatments)은 차량의 관통이나 전복을 유발할 수 있는 형상을 하고 있어 사고 시 탑승자가치명상을 입을 가능성이 매우 높다. 실제로 차량이 가드레일의 단부에 충돌하였을 경우, 가드레일이 차량내부를 관통하여 탑승자에게 직접적인 상해를 입히는 경우가 발생되고 있다. 본 연구에서는 미국과 유럽의 성능평가기준(performance evaluation criteria)에 근거하여 국내 실정에 적합한 단부처리시설에 관한 성능평가기준(안)을 제시하였다. 또한 외국의 설치사례 및 연구사례를 조사하여 단부처리시설의 mechanism을 파악하고 국내 도로환경 에 적합한 단부처리시설을 제안하였다. LS-DYNA 프로그램을 이용한 컴퓨터 시뮬레이션을 통해 제안된 단부처 리시설에 대한 성능을 검증한 결과 성능평가기준(안)에 모두 만족한 결과를 보였으며, 개발 단부처리시설에 대한 실물차량 충돌시험을 수행한 결과 성능평가기준(안)의 탑승자 보호성능, 단부처리시설의 거동, 충돌 후 차량의 거동을 모두 만족하였다. 국내 최초로 탑승자의 안전을 고려하여 개발된 단부처리시설이 고속도로나 국도에 설치된다면 단부충돌사고의 심각성을 감소시켜 도로의 안전성을 향상시킬 수 있을 것으로 사료된다.
현재 우리나라에는 철도건널목 인근 신호교차로체 Signal Preemption이 도입되지 인가 열차의 철도건널목 통과 시 철도건널목의 안전이나 인근신호교차로의 운영에 상당한 문제를 야기하고 있다. 철도와 교차하는 신호교차로의 접근로에서는 신호대기로 인한 대기행렬이 철도건널목까지 언제든지 늘어날 수 있고, 이때 열차가 건널목에 접근하게 되면 철도건널목 위에서 대기하고 있던 차량이 열차와 충돌하는 사고가 발생할 수 있다. 그러므로 열차의 철도건널목 도착 전에 철도건널목 위의 대기차량들은 반드시 소거되어야 한다. 또한. 열차의 철도건널목 통과 시에도 철도와 교차되는 접근로의 차단으로 인해 특별한 신호 운명이 필요하다. 따라서 철도건널목과 인근신호교차로의 안전 향상과 합리적인 신호운명을 위해서는 열차 진입 시 교차로 및 철도건널목에 접근하는 교통류를 고려한 Signal Preemption 전략이 구축되어야 한다. 본 연구에서는 Signal Preemption의 효과를 현장조사 및 시뮬레이션을 이용하여 가시적으로 제시하였다. 오전첨두시 교통량과 30대 열차의 철도건널목 도착시간 예측치를 이용하여 시뮬레이션이 실행되었고. Signal Preemption을 적용하였을 경우 차량 당 지체시간은 약 9초가량인 것으로 나타났다. 또한, Signal Preemption의 미적용시 30개 시나리오 모두에서 건널목위의 대기차량과 열차가 충돌하는 것으로 나타난 반면, Signal Preemption 적용 시 모든 시나리오에서 대기차량과 열차의 충돌은 발생하지 않았다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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