탑승자의 안전을 강화하기 위한 사전 충돌 시뮬레이션

자동차 산업의 발전

오늘날 전기자동차의 등장은 자동차 산업에 새로운 변혁을 만들어내고, 설계자에게는 새로운 도전과 기회를 제공하고 있습니다.

 작은 전기 모터는 기존 자동차와는 다른 충돌 구조 방법론이 필요합니다.
 배터리가 무거워지면 자동차의 무게 중심점이 바뀌고, 만약 파손이 난다면 이는 사람에게 심각한 중상을 입힐 위험이 있습니다.

전기자동차의 가장 큰 문제는 주행거리입니다. 따라서 연료사용을 줄이기 위한 공기역학적 설계가 필수입니다.

연료효율에 대한 수요로 인해 캐빈 설계 변형도 필요해졌습니다.

자동차 산업에서의 새로운 발전이, 새롭게 등장한 ever-increasing 센서, 처리 및 연결 기능을 가진 무인 자동차 시장을 지배하기 위한 경쟁으로 점점 더 가속화됩니다.

이미 핸들을 만지지 않고 차선을 변경하는 것과 브레이크를 밟지 않고 충돌 예방을 위해 속도를 줄이는 것까지 모두 가능합니다.

Simcenter Active Human 모델이 근육 시각화를 위한 피부 반투명처리가 되어 앉아있는 모습

자율주행차는 더 이상 90년대 액션영화에서만 나오는 것이 아닙니다. 많은 자동차 회사와 기술회사가 Simcenter Prescan과 같은 제품에 새로운 기술 개발을 위해 투자하는 것처럼 현실화되고 있습니다.

제조업자들에게는 Non-driving 운전자가 길을 보고 싶다거나, 책을 읽고 인터넷 검색을 하거나 이메일을 답장하고 싶어하지는 않을까? 하는 새로운 궁금증이 생겼습니다.

이것은 설계자들이 직면하는 여러 질문들 중 하나일 뿐이며, 그 질문 하나만으로도 설계자는 안전 시스템에 대한 판도라의 상자를 열게 되는 것입니다.

만약 운전자와 승객이 마주보고 있는 경우 (기차 중앙 좌석처럼), 충돌 시에 두 사람이 서로를 부상 입히지 않으려면 어떻게 예방할 수 있을까요?

 좌석 방향은 탑승차의 무게를 어떻게 바꿀까요? 그리고 반대방향으로 앉게 되는 탑승자에 대해 우리는 충돌 사전 단계를 어떻게 더 안전하게 만들 수 있을까요?
 이러한 새로운 탑승 방향 시나리오로 인해 극히 드물었던 부상 케이스가 더 빈번해지게 될까요?
 어떤 좌석 방식이 충돌시에 가장 안전할까요?
 충돌이 직전에 좌석을 좀 더 안전한 방향/위치로 이동시켜야 할까요?
 만약 운전자가 잠들었다면, 자동차가 깨워야 하나요?

Simcenter MADYMO는 빠른 해답을 가지고 있습니다. 수많은 테스트를 최대한 빨리 끝내야할 필요성이 Simcenter Madymo가 수요가 늘고 있다고 보는 이유입니다.

시뮬레이션의 빠른 속도가 필수인 상황에, 완전한 개편과 현대화된 코드를 가진 새로운 Madymo 7.8 릴리스를 통해 Simcenter Madymo는 더욱 빨라졌습니다.

비교 연구 결과 – 7.7과 7.8 비교 : 7.8이 월등히 빠른 것을 알 수 있습니다.

지금은 충돌이 발생하기 전에 안전시스템이 충격을 방지하는 것이 일반적입니다. 가장 일반적으로 사용되는 사전충돌예방 장치는 안전띠입니다.

안전띠는 탑승자를 좌석 안쪽으로 끌어당겨, 에어백이 폭발하고 완전히 팽창할 수 있는 충분한 공간이 있는지를 탑승자가 에어백과 닿기 전에 미리 확인합니다.

센서 기능의 향상과 고도의 자동차 제어를 통해, 위에서 언급한 카시트 재조정, 탑승자 의식 상태 감지와 같은 더욱 다양한 사전 충돌 안전 시스템 구현이 가능합니다.

안전성을 위한 트레이드 오프

이러한 기술 발전으로 디자이너들은 Simcenter Madymo를 통해 해결할 수 있는 새로운 2가지 문제를 직면합니다.

첫 번째, 사전충돌 케이스 시뮬레이션에 대한 수요로 인해 시뮬레이션 시간이 더욱 길어집니다.

충돌 단계만 확인하는 기존의 조사방식은 시뮬레이션을 하는 데에 단 1초도 걸리지 않습니다. 하지만 사전충돌 케이스가 포함된다면, 시뮬레이션은 이제 더 많은 시간이 걸릴 수 있습니다.

복잡한 시스템들의 경우, Simcenter Madymo를 사용했을 때에는 몇 초가 걸리는 시뮬레이션들이, 일반 컴퓨터에서는 몇 시간이 소요될 수 있습니다.

두 번째, Active Human model은 충돌회피 조작 또는 충돌 전 브레이크 작동으로 인해 생기는 lateral G와 같은 하중에 반응할 수 있습니다.

이를 통해 디자이너들은 더 다양한 사고 가능성들을 찾아낼 수 있습니다.

Active Human은 또한 최근에 자체 자의식 수준과 같은 발전을 보여주었습니다. 이 기능을 통해, 이제는 졸음이나 무의식상태까지도 재현할 수 있습니다.

업데이트 된 Active Human은 새로운 팔 모션을 가진 새로운 어깨도 장착했습니다. 개선된 팔 모션은 특히 운전자가 직접 운전하고 있는 상황에서의 사전 충돌 시뮬레이션에서 유용합니다.

7.7과 7.8 Simcenter Madymo를 사용하여 3가지 유형의 시뮬레이션을 완료하는 데 걸리는 시간 비교

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원문은 (여기)에서 확인하실 수 있습니다.

감사합니다.
한국알테어