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[오토저널] 능동안전 기능의 평가를 위한 교통 타겟의 표준화

페이지 정보

글 : 오토저널(ksae@ksae.org)
승인 2015-11-20 14:16:52

본문

운전자의 조작 없이 자동차가 스스로 위험상황을 인지하여 필요 시 차량을 제동시키는 자동긴급제동시스템(AEBS ; Autonomous Emergency Braking System)과 같은 능동안전장치가 속속 개발되고 있다. 특히 AEBS는 유럽의 신차평가 프로그램인 Euro-NCAP에서 평가 항목의 하나로 채택됨에 따라서 앞으로 이러한 시스템을 탑재하는 차량이 급속히 증가되어 이미 대중화된 ABS나 ESC와 같이 차량의 기본 장비의 하나로 자리 매김하리라 예상된다.


AEBS의 성능을 평가하기 위한 객관적이고 재현 가능한 시험을 수행하기 위해서는 지금까지의 자동차 시험에서 볼 수 없었던 새로운 시험방법과 다양한 시험장비가 요구된다. 차량과 교통타겟 사이의 상대적 위치를 측정하기 위한 거리측정 센서 혹은 GPS라든지 또는 시험 차량의 속도와 주행경로를 제어하기 위하여 운전자를 대신하여 조향, 제동, 가속 기능을 수행하는 로봇이 필요하고, 능동안전 기능의 평가하기 위한 다양한 종류의 교통 타겟들, 예를 들어 차량(승용차 및 대형 트럭, 버스), 보행자(성인 및 유아), 자전거, 이륜차 등이 요구된다.


능동안전 성능평가와 관련한 시험방법, 장비, 교통 타겟의 성능과 기본적 요구조건에 대해서 차량제작사나 시험 및 인증기관 그리고 시험 장비 제작사를 포함하는 다양한 기관에서 표준화에 대한 요구가 높아짐에 따라서 ISO에서는 TC22(Road Vehicle) 산하에 능동안전 시험장비를 다루는 작업반인 WG16(Test Device for Active Safety Testing)을 결성하고 능동안전 성능평가를 위한 시험 방법에 대한 표준을 제정하고 있다.

 

WG16은 스웨덴이 작업반장을 담당하면서 많은 나라들이 참여하여 활발한 활동을 전개하고 있는데 현재 다음의 3건의 표준을 CD단계에서 제정하고 있다.


ISO 18206; Road Vehicles - Test Devices for Target Vehicles, Vulnerable Road Users and Other Objects for Assessment of Active Safety Functions

 

• Part 1-1 : Requirements for Passenger Vehicle Rear-end Targets
• Part 1–2 : Requirements for Passenger Vehicle 3D Targets
• Part 2 : Requirements for Pedestrian Targets


Part 1-1과 1-2는 원래 하나의 Part로 시작하였으나 표준을 개발하는 과정에서 후방충돌 회피를 위한 차량타겟과 전 후방 및 측면을 모두 고려하는 3차원 차량 타겟에 대한 요구조건이 너무 상이하여 후방 모델과 3차원 차량모델에 대한 2개의 표준으로 분리하여 개발하고 있다.


이 표준이 가지는 중요성은 현재 Euro-NCAP에서 시행하는 AEBS 성능평가를 위해서 차량 타겟과 보행자 타겟이 요구되는데 이 표준은 Euro-NCAP에서 시행하는 AEBS 성능평가를 위한 교통 타겟을 규정하고 있다는데 의미가 있다고 할 수 있다.


진행중인 3건의 표준제정이 완료되면 추가적으로 다음의 2건에 대한 표준 제정을 계획하고 있다.


• Part 3 : Requirements for Two-Wheeler Targets, nIcluding Cyclists
• Part 4 : Requirements for Heavy Vehicle Targets


저자는 현재 Part 2의 보행자 더미 관련 표준개발에 참여하고 있으며, 본 고에서는 보행자 더미 표준화에 대해 살펴보기로 한다.

 

적용범위


이 표준에서는 AEBS의 평가에 사용되는 성인 및 어린이 보행자 더미의 크기, 형상, 반사특성 등을 규정한다. 또한 보행자 더미를 인식할 수 있는 현재와 미래의 센서 기술과 추진장치의 요구 성능 그리고 더미의 특성을 점검하는데 필요한 계측 장비 등에 대한 성능 요구조건을 규정한다. 그러나 여기서 속도, 위치 및 상황 발생 시간 등의 시험 절차는 규정하지 않으며, AEBS에 대한 목표 성능을 지정하지 않는다.


규격과 외형적 요구조건
보행자 더미의 규격은 성인 및 아이로 구분하여 지정하며, 보행자의 성별은 시스템 평가에 큰 영향을 미치지 않는 한 구분하지 않는다.


• 성인 : 50%의 백분위를 갖는 성인 분포 기준
• 아이 : 7세 아이 기준


<그림 1>과 <그림 2>에는 어른 및 어린이 더미의 규격이 나타나 있고 <표 1>에는 해당규격의 치수가 규정되어 있다.

 

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더미의 외형과 관련된 요구조건은 우선 안전을 고려하여 보행자 더미는 60km/h(또는 시험상황에 따라서는 그 보다 좀 높은 속도)의 상대속도로 충돌했을 때 대상 자동차에 표면적 손상만 가해야 하고, 대상 자동차의 운전자는 어떤 부상도 입지 않아야 한다. 보행자 더미는 가벼운 충격 이후 재조립 및 수리가 용이하여야 하고, -5℃ ~ +40℃ 이내의 온도 범위 내에서 모든 조건을 만족하여야 하며, 보관 온도 -40℃ ~ +80℃ 이내에서 보관될 시 어떠한 성능의 저하도 없어야 한다고 규정하고 있다.


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시각적 요구조건


시각적 원리에 의해 작동되는 센서는 CCD 및 CMOS 카메라 센서, 광자 혼합 장치(PMD, Photonic Mixing Device) 및 광선 레이더(LIDAR, Iight Detection and Ranging)를 포함한다. 보행자 더미의 피부 표면 부분은 무반사 피부색으로 마감처리 되어야 한다. 머리카락은 부분가발을 사용하거나 머리에 직접 검은색 페인트를 칠한다.


보행자 더미의 관절 위치 및 자세는 질량 중심점은 <그림 3>의 보행 단계 중 중간 입각기(Mid Stance)를 기준으로 한다. 더미의 질량중심점은 두 다리 사이 중간지점을 원칙으로 한다. 그리고 보행 자세 동적 조건은 보행자 더미에 장착된 팔과 다리의 동작은 <그림 3>의 각 보행 단계별 팔과 다리의 동작과 일치하여야 한다.


레이더 요구조건


현재 자동차에 적용된 레이더는 24GHz~26GHz의 단영역(0~50m)와 77GHz의 장영역(0~200m) 이내 범위이다. 보행자 더미와 연관된 모든 레이더 주파수에서 레이더 단면 측정 장치는 <그림 4>와 같이 0~15m 사이의 거리에서 측정되어야 한다.


추진장치의 요구조건


추진장치에 올려진 보행자 더미는 추진장치의 거동에 의해 움직이지 않도록 견고해야 하며 제한된 범위 밖으로 분리되어서는 안된다, 더미의 신발은 도로 지면에서 15mm 이내에 있어야 한다. 대상차량과 보행자 더미의 동기성은 10ms이내의 시간적 정확성을 가져야 한다.

 

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추진 장치 및 더미의 움직임은 더미의 특성(레이더, 광학적 신호 등)에 영향을 미쳐서는 안된다. 센서의 성능에 영향을 미치는 더미의 구조적인 변형이 일어나서는 안된다. 시험용 더미는 충돌이나 손상을 피하기 위한 의도적인 경우를 제외하고는 부드럽게 가감속 되어야 한다. 더미의 최대 속도(15km/h) 및 정확도(±0,1m/s)의 구현이 가능하여야 하며 -1m/s2 및 +1m/s2 사이의 가속이 가능하여야 한다.


직선 주행일 때 보행자 더미의 Yaw Rate는 1º/s 이하이며, 진행 방향에 대한 최대 Yaw Angle은 5º를 초과하지 않으며 원래 궤적에 대하여 측면 방향으로 ±0,05m 이상 벗어나면 안 된다. 또한 보행자 더미의 Pitch Rate는 1º/s 이하이며, 진행방향으로부터 최대 Pitch Angle은 5º를 초과하지 않는다. 최고 속도 범위 내 작동 시, 보행자 더미의 수직방향 거동은 15mm를 벗어나면 안된다. 

 

글 / 박태오 (강원대학교)
출처 / 오토저널 15년 6월호 (
http://www.ksae.org)

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