[공학저널 전찬민 기자] 자율주행차량의 개발과제 중의 하나는 사고를 미리 감지해 회피하는 기능이며, 센서 등의 오작동 시 대응에 대한 부분이다. 하지만 실 도로에서 상당기간은 일반주행차량과 혼재된 상태로 운행될 수밖에 없고, 자율주행차량이라고 해서 충돌사고의 위험성이 없는 것이 아니기 때문에 충돌안전성 평가에 대한 중요성이 강조되고 있다.
현재 개발 단계를 겪고 있는 여러 자율주행차량의 시험 운행 중 발생된 사고만 보더라도 자율주행차량의 사고 빈도가 낮더라도 사고는 발생할 수밖에 없다는 것이 전문가들의 의견이다. 이로 인해 충돌안전성에 대한 대비와 이의 평가는 주행안전성만큼 반드시 필요한 부분이다.
한편, 기존의 충돌안전성능은 높은 사고 빈도와 심각도 등을 바탕으로 제한된 범위의 사고에 대한 안전도를 만족하는 반면, 자율주행차의 안전도는 실제 도로상에서 발생되는 다양한 사고에 대한 안전성 확보가 요구된다고 할 수 있다.
이에 따라 충돌안전성 평가가 자율주행차 개발의 중요한 부분이 되고 있다. 법규와 상품성 시험의 항목이 정해져 있고 이로 인해 시험 시 측정되는 인체모형(생체충실도를 가진 시험 장치, ATD)의 자세 역시 정해진 자세를 기반으로 실시되고 있다.
하지만 현재 자율차에 대한 별도의 충돌안전 법규를 제공하고 있는 국가는 없으며, 자율차의 발생 가능한 사고에 대한 유의한 통계적인 현장 데이터는 존재하지 않는다. 이에 자동차 제조사들은 자체적인 방법으로 곧 다가올 새로운 자율차 안전법규 대응을 위해 다양한 충돌안전성능을 개발하고 있다.
이를 위한 공통적인 대안은 여러 종류의 컴퓨터 시뮬레이션을 Virtual Testing이라고 불리는 CAE(Computer Aided Engineering)와 결합한 방식으로 자율차의 사고 발생 모드에 대한 자율차 사고 시나리오 해석, 이를 연계해 유한요소법 기반 차량 모델을 이용한 차 대 차 충돌해석을 실시하는 것이다. 또한 차 대 차 충돌데이터를 이용해 차량 내부에 탑승자에 대한 최종적인 승객안전해석을 실시하는 전체적인 프로세스를 개발해 안전성 검증 업무에 활용하고 있다.
이러한 통합 안전 CAE Tool Chain을 구성해 교통사고 분석을 통한 사고 시나리오를 기반으로 자율차 해석 모델을 적용한 주행시뮬레이션을 통해 발생 가능한 사고의 유형을 추정할 수 있다. 또한 추정된 사고 모드에 대한 유한요소법 차량 모델을 이용한 다량의 차 대 차 충돌해석을 실시해 사고 발생하는 차량의 충돌 시 충격량과 차량의 변형 등을 데이터베이스화 할 수 있다.
차량의 다양한 충돌조건에 탑승자의 다양한 자세에 대한 승객안전해석을 통해 탑승자의 상해치를 평가하고 또한 상해를 저감하기 위한 다양한 신개념 안전장치에 대한 평가를 실시할 수 있다.
이러한 CAE를 활용한 충돌 안전성 평가 기술은 현재 ‘자율주행 기술개발 혁신사업’의 과제 중 하나인 ‘주행 및 충돌상황 대응 안전성 평가기술 개발’에서 연구 개발을 통해 더욱 업그레이드되고 있다.
이번 과제에서 이와 같은 연구를 수행하고 있는 유이엔지니어링㈜은 자동차 연구소 CAE 업무 출진 엔지니어를 중심으로 10년 동안 꾸준히 자동차 충돌안전해석 분야 업무를 수행해 온 결과, 그 기술력을 인정받아 과제의 공동연구기관으로 참여하게 됐다.
현재 유이엔지니어링은 차 대 차 충돌해석, 승객 안전해석 그리고 신개념 구속장치 안전도 평가 등의 해석업무를 수행하고 있으며, 고정벽 시험, 차 대 차 시험, 슬래드 기반 시험 등 새로운 충돌시험법 연구를 위한 해석적 접근법 연구를 수행할 예정이다.
유이엔지니어링 소영명 대표이사(사진)는 “자율차 안전도 평가 업무 수행을 위한 차 대 차 해석 모델과 탑승자 안전해석 모델을 개발하고 이를 바탕으로 한 대규모 해석 데이터를 축척해 향후 관련 업무에 그 활용도가 높다”며 “또한 실증적인 수준의 해석 모델이 확보되므로 이를 이용한 산·학·연 활동으로 자동차 안전, 교통사고 분야 등 자동차와 연관된 여러 연구기관과의 연계를 통한 기술 전수 등이 가능하다”고 말했다.
그는 이어 “실제로 이번 과제를 통해 교통사고 시 탑승자 상해에 대한 연구가 필요한 대학과 국가기관에 대한 교육사업 등을 통한 기술전수를 실시할 예정”이라며 “CAE(Victual Testing)를 통한 평가에 대한 요구가 증가하고 있어 이에 따라 객관적 위치에 있는 전문가와 평가 방법에 대한 요구도 증가해 이를 위한 기술 축적, 평가 업무 수행 등을 기대할 수 있다”고 덧붙였다.
이렇듯 유이엔지니어링은 자동차 충돌안전성능 개발업무와 해석 업무의 전 과정에 대한 이해와 업무수행이 가능해 해당 업무에 대한 자동화 프로세스 개발 업무, 충돌안전성능 확보를 위한 설계가이드 도출 등 일반적인 용역 업체에서 수행하기 어려운 과제들을 수행해 왔다. 또한 현재 활발한 연구가 수행되고 있는 자율차 안전도 평가를 위한 Tool Chain 구성과 관련된 다양한 연구 이력을 가지고 있고, 일반 교통사고와 안전분야에서도 국립과학수사연구원 등과 협업해 여러 형태의 연구 업무를 수행해 나가고 있다.
소 대표는 “기존의 자동차 충돌 안전성 검증과 인증절차는 시험을 기반으로 하기에 반복성 재현성 표준화 등의 제한 조건으로 인한 평가의 한계성으로 인해 실사고의 사고 유형, 탑승자, 성별, 나이 등 여러 유형에 대한 사각지대를 가지고 있다”며 “이에 따라 체계적인 가상시험 기반 인증 연구와 검증방법 표준화 인증과 인증서 발급 등의 업무가 필요하다”고 말했다.
그는 이어 “이를 위한 자동차 충돌 해석 결과의 평가를 위한 해당 업무 경력자, 기계공학과 유한요소법 전공자 등 전문인력을 갖춘 인증 기관도 필요하다”며 “이번 과제를 통해 가상시험기반 인증제와 인증기관 추진을 위한 사업화 전략의 기본 틀을 구상할 예정”이라고 덧붙였다.
