자동차의 안전시스템은 크게 수동안전시스템과 능동안전시스템으로 구분할 수 있다.
수동안전시스템: 충돌 시의 충격을 흡수 또는 완화시켜 탑승자의 상해를 저감시키는 시스템
(ex. 에어백, 안전벨트 등)
능동안전시스템: 사고 이전에 충돌을 방지하기 위한 모니터링, 경고, 회피조향, 자동제동 등의 사고 회피 안전장치
1. 액티브 후드 시스템(Active Hood System)
- 보행자와 차량이 충돌 시 후드 판넬을 상승시켜 머리 충격을 흡수하는 공간을 확보하는 시스템이다. 화약식 / 기계식 액츄에이터를 적용한다. 보행자 감지 센서가 충격을 감지하면 ECU가 이를 판단해서 후드 액츄에이터로 신호를 보낸다. 보행자가 차량과 충돌하여 머리를 후드에 부딪히기 직전 후드가 액츄에이터에 의해 상승하며 머리 상해를 줄인다. 머리 상해를 50% 저감하는 효과가 있다.
2. 자동긴급제동장치
- AEB는 충돌 경고에도 운전자가 반응하지 않으면 자동적으로 브레이크를 밟아서 멈추게 해주는 기능이다. 카메라 라이다 센서 등이 충돌을 인지하면 예상되는 충돌을 운전자에게 알린다. 운전자가 이에 반응하지 않으면 스스로 제동하는 장치이다. 골목길 또는 횡단보도에서 보행자가 갑자기 나타날 경우에 유용하다. 법적으로 설치가 의무화되어있다.
- TTC(Time-to-collision): 현재 속력과 현재 경로를 유지할 경우 충돌이 발생할 때까지 걸리는 시간
TTC(s)= 상대거리 / 상대속력(음수의 값을 지닐 경우 충돌하지 않음, 양수일 때 AEB를 사용하게 된다)
- TTC와 상대거리를 함께 고려한 3단계
1차 경고_전방주의: 사람에게 경고를 통해 앞에 무엇이 있다고 알려주는 단계 (TTC 2~2.5초)
2차 경고_추돌주의: 이제 곧 충돌함을 알려주는 단계(TTC 1.3~1.7초)
3차 경고_긴급제동: 사람이 아무런 반응을 하지 않았을 때 제동을 자동으로 하는 단계이다.(0.8~1초)
- 응용 사례
1)FCA(Forward Collision-Avoidance Assist): AEB + 조향기능, 제동과 조향을 같이하는 액션을 취함
2)FCA-JT(FCA Junction Turning): 비보호 좌회전 등 교차로에서 접근하는 차에 대해서도 제동함
3. 차선유지보조시스템
- 대표적인 횡방향 운전자 지원시스템이다. 운전자가 의도하지 않은 자동차의 차선 이탈을 방지하는 시스템이다.
차선이탈경고(경고 O, 제어 X) → 차선이탈방지보조(차선을 넘어가려고 할 때만 제어) → 차선유지보조(운전자와 함께 상시 보조 제어)
차량 앞단에 위치한 카메라가 현재 주행 차량의 차선을 획득하고, 차선의 중앙점을 계산하여 가상의 중앙차선을 그린다. 차량 중심과 중앙차선이 얼마나 멀어지는지를 계속 모니터링하게 된다. 이를 횡방향 오차라고 하며 차량이 중앙차선으로부터 이탈하여 횡방향 오차가 0 이상이 되면 이를 차량이 인식하게 된다.
그러나 사람마다 운전하는 특성이 다르기 때문에 이를 곧바로 제어하지는 않는다. 초보자의 경우 차량이 우측 차선에 붙는 경향이 있는데, 컴퓨터가 차량을 안쪽으로 넣어주는 제어를 계속 할 경우 운전자는 이질감을 느끼게 된다. 따라서 명확한 기준을 수립 후 오차가 이보다 클 경우 제어를 하게된다. 보통 자동차 프레임이 차선을 넘어가지 않는 선에서 제어를 하게 된다.
차선유지보조시스템은 운전자 핸들 조작이 필요하다. 일정시간 운전자가 스티어링을 잡지 않을 시 기능이 해제된다.
관련문항: (차량기술사 2021년 125회차 3교시 5번 문제)
자동차의 능동안전시스템(Active safety system)과 수동안전시스템(Passive safety system)의 정의를 설명하고, 다음의 안전기술에 대하여 설명하시오.
1) 액티브 후드 시스템(Active hood system)
2) 자동긴급제동장치(Autonomous emergency brake system)
3) 차선유지보조시스템(Lane keeping assist system)
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