KR101250705B1 - 커튼에어백의 전개에 따른 상해 추정 방법 - Google Patents

Abstract

커튼에어백의 전개에 따라 변하는 스프링의 변위를 이용하여 전개력을 측정하고, 커튼에어백의 전개에 따라 비정상적인 착석상태에서의 탑승객이 받는 상해지수를 추정하는 커튼에어백 전개에 따른 상해 추정방법이 개시된다.
개시된 커튼에어백 전개에 따른 상해 추정방법은, 커튼에어백의 충격량과 비정상적 착석상태의 상해지수 간의 상관관계를 구하는 제1과정과; 상기 커튼에어백의 전개에 따라 변하는 스프링의 변위를 시간대별로 촬영한 이미지를 입력받은 제2과정과; 상기 입력받은 이미지로부터 커튼에어백의 충격량을 계산하는 제3과정과; 상기 커튼에어백의 충격량으로부터 상관관계를 이용하여 비정상적인 착석상태의 상해지수를 추정하여 제4과정을 구비한다.

Description

커튼에어백의 전개에 따른 상해 추정 방법{An assessment method for injuries produced by curtain air bag's deployment}

본 발명은 커튼에어백의 전개에 따른 상해 추정 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 커튼에어백의 전개에 따라 변하는 스프링의 변위를 이용하여 전개력을 측정하고, 커튼에어백의 전개에 따라 비정상적인 착석상태에서의 탑승객이 받는 상해지수를 추정하는 커튼에어백 전개에 따른 상해 추정방법에 관한 것이다.

일반적으로 차량의 측면 충돌은 차량사고에서 중요하게 여기는 사고 형태 중 하나이다. 커튼에어백은 전개되면 에어백이 차량의 옆쪽 창문을 커튼처럼 덮어, 탑승객이 창문 유리나 외부 물체에 직접 접촉하지 않도록 한다. 특히, 창문이 열려져 있거나 사고로 깨져 전복사고 등으로 인하여 탑승객이 차량 밖으로 튕겨 나가는 것을 방지하는 역할도 한다.

그러나 커튼에어백도 운전석 또는 조수석 에어백과 마찬가지로 과도한 전개나 탑승자의 비정상적인 착석상태(Out of Position)로 인해 오히려 탑승객에게 상해를 입힐 수 있는 부작용이 있다. 예를 들면, 어린아이가 뒷좌석에서 뒷문에 등을 기대고 부스터(booster)에 앉아 있거나 창문에 손을 짚고 창밖을 보고 있는 상태일 때, 커튼에어백이 터지면 오히려 커튼에어백의 급격한 팽창으로 인해 어린아이가 큰 상해를 입게 된다. 어른의 경우에도 뒷좌석에 앉아 손을 뒷문 손잡이 턱에 손을 얹고 있거나 잠이 들어 머리를 창문에 기대고 있는 상태에서 커튼에어백이 터지면 상해를 입을 가능성이 높아진다.

이런 위험을 방지하고자 미국 고속도로 교통안전국(NHTSA)에서는 진보된 에어백 시스템에 대한 새로운 성능과 테스트 절차를 제정했다. 이 법규는 안전벨트를 착용한 승객이나 미착용 승객 모두의 안전을 향상시키는 목적 이외에 비정상적인 상태에 있는 승객, 특히 유아 혹은 어린이, 노약자들의 에어백으로 인한 상해를 줄이고자 대폭 보완되었다. 커튼에어백에 대해서도 1세 유아, 3세, 6세 어린이, 노약자가 탑승한 조건에서 다양한 비정상적인 착석상태에 대한 충돌 테스트를 규정하고 있다.

일반적으로 충돌 테스트는 실험 더미(dummy)를 실제 차량에 착석시켜 차량을 충돌시키고 더미가 손상된 정도를 수치화하여 상해지수를 구한다. 상해지수에 따라 그 차량이 규격에 적합한지를 판단하게 된다. 비정상적인 착석상태에서 에어백의 전개에 따른 위험에 대한 모의 테스트도 실험 더미를 비정상적인 착석상태로 위치시키고 커튼에어백을 실제로 전개한다. 그 결과 실험 더미가 입은 상해지수를 통해 커튼에어백이 안전한지를 확인한다. 비정상적인 착석상태는 다양한 형태가 있으므로 각 형태별로 각각 시험을 수행해야 한다.

앞서 살펴본 바와 같이 새로운 커튼에어백이 개발되고 실제 차량에 장착하기 위해서는 정부기관이나 보험협회 등에서 제정된 다양한 환경에서 각종 테스트를 거쳐야 하고, 커튼에어백의 자체 특성으로 인하여 발생하는 문제점이 제대로 개선되었는지에 대한 테스트 등이 이루어져야 한다.

그러나 직접 더미를 이용하여 테스트를 하는 것은 비용이 너무 많이 들기 때문에 개발 초기부터 이용하는 것은 어려움이 많고, 컴퓨터 시뮬레이션을 이용하는 방법은 실제 상황에서 발생하는 예기치 못한 상황에 대해서 모두 예측할 수 없다.

따라서 실제 커튼에어백의 전개를 시험하는 간단한 장치 및 방법의 개발이 절실하다.

이에 본 발명은 상기와 같은 종래 커튼에어백의 테스트시 발생하는 제반 문제점을 해결하기 위해 제안된 것으로서,

본 발명이 해결하려는 과제는 커튼에어백의 전개에 따라 변하는 스프링의 변위를 이용하여 전개력을 측정하고, 커튼에어백의 전개에 따라 비정상적인 착석상태에서의 탑승객이 받는 상해지수를 추정하는 커튼에어백 전개에 따른 상해 추정방법을 제공하는 데 있다.

본 발명이 해결하려는 다른 과제는 커튼에어백에 대한 모의 테스트에서 얻은 비정상적인 착석상태의 상해지수와 전개력 측정치를 축적하여 이로부터 상관관계를 도출하여, 모의 테스트를 하지 않는 커튼에어백에 대해서도 전개력 측정치를 통해 상해지수를 추정하는 커튼에어백 전개에 따른 상해 추정방법을 제공하는 데 있다.

상기와 같은 과제들을 해결하기 위한 본 발명에 따른 "커튼에어백 전개에 따른 상해 추정방법"은,

커튼에어백의 충격량과 비정상적 착석상태의 상해지수 간의 상관관계를 구하는 제1과정과;

상기 커튼에어백의 전개에 따라 변하는 스프링의 변위를 시간대별로 촬영한 이미지를 입력받은 제2과정과;

상기 입력받은 이미지로부터 커튼에어백의 충격량을 계산하는 제3과정과;

상기 커튼에어백의 충격량으로부터 상관관계를 이용하여 비정상적인 착석상태의 상해지수를 추정하여 제4과정을 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기에서 제1과정은,

다수의 커튼에어백에 대한 모의 테스트에서 얻은 비정상적인 착석상태의 상해지수를 입력받는 단계와;

상기 다수의 커튼에어백의 전개에 따라 변하는 스프링의 변위를 시간대별로 촬영한 이미지를 입력받는 단계와;

상기 이미지로부터 다수의 커튼에어백의 충격량을 계산하는 단계와;

상기 다수의 커튼에어백의 상해지수와 충격량에 대한 상관관계를 구하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기에서 다수의 커튼에어백의 상해지수와 충격량에 대한 상관관계를 구하는 단계는,

상기 다수의 커튼에어백의 상해지수 IARVs와 충격량 Pm에 대하여, 아래의 수식을 적용한 후, 회귀분석을 하여 상수 a와 b의 값을 구하는 것을 특징으로 한다.

상기에서 제2과정은,

스프링이 움직인 최초의 이미지 바로 직전에 촬영된 이미지에서의 스프링의 위치와 시간을 계산하는 제1단계와;

상기 스프링의 위치가 직전 이미지보다 더 높이 있는 최초의 이미지 바로 직전에 촬영된 이미지에서의 스프링의 위치와 시간을 계산하는 제2단계와;

상기 단계들에서 각각 산출한 위치와 시간의 차이를 각각 스프링의 변위(Δx)와 변위시간(Δt)으로 계산하는 제3단계와;

상기 산출한 스프링의 변위와 변위시간을 아래와 같은 수식에 적용하여 커튼에어백의 충격량(Pm)을 산출하는 제4단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기에서 제4단계는,

다수의 스프링 중 앞좌석 또는 뒷좌석에 위치하는 커튼에어백의 일부분에 의해 변위되는 스프링에 대해서만, 각각 충격량을 계산하여 평균한 값을 부분별 충격량으로 계산하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 따른 커튼에어백 전개에 따른 상해 추정 방법은,

다수의 커튼에어백에 대한 착석상태별 상해지수 중 가장 큰 상해지수의 상위 L개를 선정하고, 이에 해당하는 착석상태별 상해지수에 대해서만 상관관계를 구하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 따른 커튼에어백 전개에 따른 상해 추정 방법은,

착석상태별 상해지수에 대한 검사기준을 입력받고, 상기 제4과정에서 구한 상해지수가 상기 입력받은 검사기준보다 작으면 상기 커튼에어백은 검사기준을 통과하는 것으로 추정하는 제5과정을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따르면 모의 테스트를 하지 않은 커튼에어백에 대해서도 전개력 측정치를 통해 상해지수를 추정함으로써, 커튼에어백 모의 테스트에 소비되는 시간과 비용을 절감할 수 있는 장점이 있다.

도 1a는 본 발명이 적용되는 커튼에어백 전개력 측정 장치와 그 장치의 실시를 위한 전체 시스템의 구성도이고, 도 1b는 커튼에어백 전개력 측정 장치의 시험 단위체를 예시한 도면이다.
도 2는 본 발명에서 커튼에어백 전개에 따른 상해지수를 측정하는 원리를 설명하기 위한 설명도.
도 3은 본 발명에 따른 커튼에어백 전개에 따른 상해 추정방법을 보인 흐름도.
도 4는 도 3에서 상해지수의 상관관계를 구하는 방법을 보인 흐름도.
도 5는 도 4에서 스프링 변위 이미지로부터 충격량을 계산하는 방법을 보인 흐름도.
도 6은 본 발명이 적용되는 커튼에어백 전개에 따른 상해 추정장치를 도시한 블록도.

이하 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부한 도면에 의거 상세히 설명하면 다음과 같다. 본 발명을 설명하기에 앞서 관련된 공지 기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그에 대한 상세한 설명은 생략한다.

도 1a는 본 발명이 적용되는 커튼에어백 전개력 측정 장치와 그 장치의 실시를 위한 전체 시스템의 구성을 도시한 단면이고, 도 1b는 커튼에어백 전개력 측정 장치의 시험 단위체를 예시한 도면이다.

도 1a에서 보는 바와 같이, 커튼에어백 전개력 측정 장치는 커튼에어백(20) 아래에 설치된다. 커튼에어백 전개력 측정 창치의 앞쪽에는 카메라(10)가 설치되어 커튼에어백이 전개되면 전개되는 장면을 촬영한다. 커튼에어백은 전개되기 이전에는 커튼 쿠션(21)을 접어서 쿠션 커버(22)에 넣어 보관한다. 쿠션커버(22)는 자동차의 측면 상단에 길이방향으로 설치된다. 즉, 차량의 측면에서 차량전방 및 후면까지 A필라, B필라, C필라가 설치되어 있는 상단에 길게 쿠션 커버가 설치된다. 쿠션커버 내에 접혀진 커튼쿠션의 일단에는 차량의 측면 상단을 따라 길게 장착된 가스튜브(23)가 연결되어 있다. 가스튜브(23)는 통상 C필라가 있는 지점에 설치되어 있는 인플레이터(24)와 연결되어 있다. 측면 충돌을 감지하면 인플레이터(24)가 점화되고 가스가 발생하면 가스튜브(23)를 따라 가스가 배출되어 커튼쿠션(21) 안으로 들어가게 되고 커튼쿠션(21)은 팽창하게 된다. 가스가 들어간 커튼쿠션(21)은 도면의 점선과 같이 펼쳐지게 된다.

도 1a의 예시에서는 인플레이터가 한 끝단에 설치되어 있으나 B필라 지점, 즉 보다 효과적인 분산을 위해 중간에 설치되는 경우도 있다. 이런 경우도 본 발명의 적용이 가능하다. 즉, 측면에 길게 설치되는 모든 커튼에어백이 대상이 될 수 있다.

한편, 도 1a에서 보는 바와 같이, 커튼에어백 전개력 측정장치는 아래쪽에 커튼에어백의 길이방향으로 나란히 설치되는 바닥 판(25)을 구비하고, 그 상단에는 에어백의 전개력을 측정하는 시험 단위체(26)들이 나란히 소정간격으로 설치된다.

도 1b에서 보는 바와 같이 다수의 시험 단위체에는 변위측정수단(27)이 바닥 판(25)의 폭 방향으로 걸려 있고, 변위측정수단(27)에 스프링 연결수단(28)이 연결되어 있다.

커튼에어백이 전개되면 접혀져 있던 에어 쿠션이 아래로 펼쳐지게 되고 펼쳐지는 힘에 의하여 시험 단위체의 변위측정수단을 아래로 밀어내게 된다. 변위측정수단은 스프링 연결수단에 연결되어 있으므로 에어 쿠션이 밀어내는 힘과 반대되는 방향으로 스프링의 탄성력에 의한 힘이 작용하게 된다. 즉, 스프링 연결수단의 탄성력에 의한 반대 힘에 의하여 커튼에어백의 전개는 일정한 제한을 받게 된다. 이는 스프링의 탄성계수에 따라 달라진다.

따라서 사전에 탄성계수를 아는 스프링을 이용하여 에어 쿠션이 팽창되는 각 시점에서 변위측정수단이 내려오는 길이를 측정하게 되면 각 시점에서의 전개되는 커튼에어백의 힘을 알 수 있다. 카메라는 커튼에어백 전개력 측정 장치의 바깥쪽에 설치되어, 커튼에어백이 전개되면 전개되는 순간들을 연속적으로 촬영한다. 커튼에어백은 아주 짧은 순간에 팽창되므로, 고속카메라를 이용하는 것이 바람직하다.

전개되는 시점별로 촬영된 결과를 분석하여 커튼에어백이 전개되는 양상과 전개되는 힘을 구할 수 있다.

다음으로, 본 발명에서 커튼에어백 전개에 따른 상해지수를 측정하는 원리를 도 2를 참조하여 간략히 설명한다.

도 2에서 보는 바와 같이, 커튼에어백이 전개되어 에어 쿠션이 화살표 방향으로 힘을 가하게 되면 변위측정수단이 아래 방향으로 이동하게 되고 스프링은 늘어난다. 최초에 변위측정수단이 위치하는 지점이 A라고 하고, 커튼에어백의 전개에 따라 최대로 아래로 내려오는 지점이 B라고 하면, A지점과 B지점은 도 2에서 보는 바와 같고, A지점에서 B지점간의 거리를 Δx라고 정한다. 스프링의 탄성계수가 k라 하면, 스프링이 A지점에서 B지점으로 이동할 때 주는 힘은 F = -kx이다. A지점에서 B지점간에서 스프링이 한 일 W는 다음 식1과 같다.

이때, 스프링에 가해지는 평균 힘은 다음 식2와 같다.

한편, A지점에서 B지점까지 변위측정수단이 A지점에서 B지점으로 이동할 때까지 걸리는 시간은 Δt라고 한다.

이때, 스프링이 받아 완충해주는 충격량에 대한 측정치는 다음 식3과 같다.

따라서, 커튼에어백이 전개되는 동안 스프링이 받는 충격량에 대한 측정치 Pm은 스프링의 탄성계수 k, 스프링의 변위 Δx, 스프링의 변위 동안 걸린 시간 Δt의 곱에 비례함을 알 수 있다. 물론 앞에서 본 커튼에어백 전개력 측정 창치의 롤러나 측면 가이드 수단(29) 등에 의한 마찰을 고려하여야 하나, 여기서는 간단한 원리를 파악하고자 한 것으로 생략한다.

한편, 커튼에어백에 대한 모의 테스트에서 얻어지는 상해지수(IARVs: Injury Assessment Reference Values)는 팽창하는 에어 쿠션의 충격량 Pm에 비례할 것이다. 또한, 에어 쿠션의 충격량은 앞서 본 바와 같이 스프링의 탄성계수 k, 스프링의 변위 Δx, 스프링의 변위 동안 걸린 시간 Δt의 곱에 비례한다. 따라서 모의 테스트에서 얻어지는 상해지수(IARVs)는 상기 세 변수의 곱에 비례함을 알 수 있다.

따라서, 이를 수식으로 표현하면 아래의 수식 4와 같이 표현할 수 있다.

단, a와 b는 상수

여기서 상수 a와 b는 회귀분석 등 상관관계 분석 등을 이용하여 구한다.

예를 들면, 다수의 커튼에어백에 대한 실제 모의 테스트에 의해 얻어진 상해지수 IARVs와 상기 스프링을 이용한 전개력 측정 장치에 의해 얻은 측정치 Pm을 이용하여 a와 b를 구한다. 회귀분석 등 상관관계 분석 방법은 통상의 분석방법을 이용하므로 구체적 실시는 생략한다.

한편, 전개력 측정장치는 다수의 시험 단위체로 구성되고 시험 단위체별 충격량에 대한 측정치 Pm(k)를 얻을 수 있다. 즉, 시험 단위체가 N개가 있으면, 각 시험 단위체에서 측정된 충격량에 대한 측정치를 Pm(1), Pm(2), …, Pm(N)으로 표기한다. 이때, Pm은 각 측정치의 평균값으로 정의한다. 즉 다음 식5와 같다.

단, N은 시험 단위체의 개수이다.

또한, 커튼에어백은 차량의 앞좌석과 뒷좌석을 연결하는 측면에 길게 장착되므로 커튼에어백의 앞좌석 부분과 뒷좌석 부분은 서로 분리되어 고려되어야 한다. 이 경우에는 앞좌석 부분이나 뒷좌석 부분에 위치하는 시험 단위체에서 측정된 측정치들만 평균값으로 계산하여 충격량의 측정치로 이용한다.

또한, 상기 상해지수(IARVs)는 실험 더미의 비정상적인 착석상태에 따라 각기 다를 수 있다. 따라서, 상기 상해지수도 비정상적인 착석상태별로 상수 값들을 구한다. 즉, 착석상태별 상관 관계식은 다음 식6과 같다.

단, IARVs(i)는 비정상적인 착석상태(i)일 때의 상해지수를 말한다.

도 6은 본 발명이 적용되는 커튼에어백 전개에 따른 상해 추정장치(100)를 도시한 블록도이다. 본 발명이 적용되는 상해 추정장치는 상해지수 입력부(110), 변위이미지 입력부(120), 상관관계 도출부(130), 충격량 계산부(140), 상해지수 추정부(150), 검사기준 판단부(160) 및 데이터베이스(170)로 구성된다.

상해지수 입력부(110)는 커튼에어백에 대하여 비정상적 착석상태의 상해지수를 입력받는다.

변위 이미지 입력부(120)는 커튼에어백의 전개에 따라 변하는 스프링의 변위를 시간대별로 촬영한 이미지를 입력받는다.

상관관계 도출부(130)는 커튼에어백의 충격량과 비정상적 착석상태의 상해지수 간의 상관관계를 구한다. 특히, 상관관계 도출부(130)는 상해지수 입력부(110)와 변위이미지 입력부(120)를 통해 다수의 커튼에어백에 대하여, 모의 테스트에서 얻은 비정상적인 착석상태의 상해지수와 스프링의 변위를 시간대별로 촬영한 이미지를 입력받고, 상기 이미지로부터 다수의 커튼에어백의 충격량을 계산하여, 다수의 커튼에어백의 상해지수와 충격량에 대한 상관관계를 구한다.

아울러 상관관계 도출부(130)는 상기 다수의 커튼에어백의 상해지수 IARVs와 충격량 Pm에 대하여 상기 [수학식 4]에 대한 회귀분석을 하여 상수 a와 b의 값을 구하고, 상해지수 추정부(150)는 커튼에어백의 충격량을 상기 [수학식 6]에 대입하여 계산되는 IARVs 값을 상해지수로 추정한다.

충격량 계산부(140)는 상기 이미지로부터 커튼에어백의 충격량을 계산한다.

충격량 계산부(140)는 스프링이 움직인 최초의 이미지 바로 직전에 촬영된 이미지에서의 스프링의 위치와 시간을 계산하고, 스프링의 위치가 직전 이미지보다 더 높이 있는 최초의 이미지 바로 직전에 촬영된 이미지에서의 스프링의 위치와 시간을 계산하고, 상기에서 각각 구한 위치와 시간의 차이를 각각 스프링의 변위 Δx와 변위시간 Δt로 계산하여, 커튼에어백의 충격량 Pm을 [수학식 3]과 같이 구한다.

상기 충격량 계산부(140)는 다수의 스프링이 나란히 촬영된 상기 이미지에 대하여, 각각 스프링에 대한 스프링의 변위 Δx(k)와 변위시간 Δt(k)를 계산하고, 각각의 충격량 Pm(K)를 계산하여 각 충격량 Pm(k)의 전체 평균을 커튼에어백의 충격량 Pm으로 계산한다.

상기 충격량 계산부(140)는 다수의 스프링 중 앞좌석 또는 뒷좌석에 위치하는 커튼에어백의 일부분에 의해 변위되는 스프링에 대해서만 각각 충격량을 계산하여 평균값을 부분별 충격량으로 계산한다.

상해지수 추정부(150)는 커튼에어백의 충격량으로부터 상관관계를 이용하여 비정상적 착석상태의 상해지수를 추정한다. 한편, 상기 상해지수는 비정상적인 착석상태별 상해지수로 구성되고, 커튼에어백의 충격량과 상해지수 간의 상관관계는 비정상적인 착석상태별 상해지수별 상해지수를 구한다.

또한, 다수의 커튼에어백에 대한 착석상태별 상해지수 중 가장 큰 상해지수의 상위 L개를 선정하고, 이에 해당하는 착석상태별 상해지수에 대해서만 상관관계를 구한다.

검사기준 판단부(160)는 착석상태별 상해지수에 대한 검사기준을 입력받고, 상기 추정된 상해지수가 검사기준보다 적으면 커튼에어백은 검사기준을 통과하는 것으로 판단한다.

이하, 본 발명의 일 실시 예에 따른 커튼에어백 전개에 따른 상해 추정 방법을 도 3 내지 도 5를 참조하여 구체적으로 설명한다.

도 3은 상기 커튼에어백 전개에 따른 상해 추정방법을 설명하는 흐름도이고, 도 4는 도 3의 추정방법의 상해지수의 상관관계를 구하는 방법을 설명하는 흐름도이며, 도 5는 상기 추정방법의 스프링 변위 이미지로부터 충격량을 계산하는 방법을 설명하는 흐름도이다.

도 3에서 보는 바와 같이, 커튼에어백 전개에 따른 상해 추정 방법은, 커튼에어백의 충격량과 비정상적 착석상태의 상해지수 간의 상관관계를 구하는 제1과정(S100)과; 커튼에어백의 전개에 따라 변하는 스프링의 변위를 시간대별로 촬영한 이미지를 입력받는 제2과정(S110)과; 상기 이미지로부터 커튼에어백의 충격량을 계산하는 제3과정(S120)과; 상기 커튼에어백의 충격량으로부터 상관관계를 이용하여 비정상적 착석상태의 상해지수를 추정하는 제4과정(S130)을 포함한다.

또한, 본 발명에 따른 커튼에어백 전개에 따른 상해 추정방법은, 착석상태별 상해지수에 대한 검사기준을 입력받고, 상기 제4과정에서 구한 상해지수가 검사기준보다 작으면 커튼에어백은 검사기준을 통과하는 것으로 추정하는 제5과정(S140, S150)과; 상기 구한 상해지수가 상기 검사기준보다 크면 커튼에어백은 불량으로 판단하는 제6과정(S160)을 더 포함할 수 있다.

앞서 설명한 바와 같이, 비정상적 착석상태의 상해지수는 커튼에어백의 충격량과 비례관계에 있다. 따라서 어떤 비례관계인지 먼저 구해야 한다. 다수의 커튼에어백을 대상으로 상해지수와 충격량을 모두 측정하여 회귀분석 등을 통해 구한다. 한편, 커튼에어백의 충격량은 전개력 측정장치로부터 입력된 값으로부터 계산한다. 전개력 측정장치는 커튼에어백의 전개에 따라 스프링이 늘어나고 스프링의 변위를 고속카메라로 촬영하여 변위되는 모습을 이미지로 입력한다. 상기 이미지는 전개력 측정장치의 정면에서 촬영되는 이미지이고, 스프링의 변위는 변위 측정수단의 높이로 계산될 수 있다.

먼저, 제1과정(S100)에서 커튼에어백의 충격량과 비정상적 착석상태의 상해지수 간의 상관관계를 구하는 것을 구체적으로 설명하면 다음과 같다.

도 4에 도시한 바와 같이, 단계 S101에서 다수의 커튼에어백에 대한 모의 테스트에서 얻은 비정상적인 착석상태의 상해지수를 입력받고, 단계 S102에서 상기 다수의 커튼에어백의 전개에 따라 변하는 스프링의 변위를 시간대별로 촬영한 이미지를 입력받게 되며, 단계 S103에서 상기 이미지로부터 다수의 커튼에어백의 충격량을 계산하게 된다. 이후 단계 S104에서 커튼에어백의 상해지수와 충격량에 대한 상관관계를 구하게 된다.

여기서 모의 테스트는 실험 더미를 커튼에어백의 아래에 착석시킨 후 커튼에어백을 전개시 킬 때 받는 상해 정도를 측정하여 구하는 상해지수를 입력받는다. 커튼에어백의 충격량은 카메라로 촬영한 전개력 측정장치의 이미지를 분석하여 구한다. 촬영된 이미지는 촬영된 시간에 대한 정보를 함께 가지고 있다. 촬영된 이미지는 시간순으로 나열되어 분석된다. 이전 이미지에 대비하여 최초로 스프링이 움직이는 이미지의 바로 직전 이미지의 촬영시간이 스프링의 움직인 시간이고, 그 위치가 최초 시작점의 스프링의 변위이다.

최대 변위는 스프링이 아래에서 위로 올라오는 지점으로 한다. 즉, 커튼에어백이 전개되어 계속 아래 방향으로 전개되다가 스프링의 탄성력에 의하여 위로 방향을 전환할 때를 최대 변위점으로 정한다. 시간순의 이미지로 볼 때 스프링의 위치가 직전 이미지보다 더 높이 있는 최초의 이미지 바로 직전에 촬영된 이미지가 최대 변위점이 되는 지점이다.

따라서, 최초 움직일 때의 촬영 시간과 변위에서 최대 변위 때의 촬영시간과 변위의 차이를 구하면 이동한 변위와 변위시간을 구할 수 있다.

이와 같은 변위와 변위시간의 차를 상기 [수학식 3]에 대입하면 충격량 Pm을 계산할 수 있다.

상기와 같이 커튼에어백의 충격량을 구하고 나서 구체적인 비례관계를 구한다. 즉, 상기 제1과정(S100)은 다수의 커튼에어백의 상해지수 IARVs와 충격량 Pm에 대하여 [수학식 4]에 대한 회귀분석을 하여 상수 a와 b의 값을 구하고, 상기 제4과정(S130)은 커튼에어백의 충격량을 [수학식 3]에 대입하여 계산되는 IARVs 값을 상해지수로 추정한다.

한편, 제3과정(S120)은 이미지로부터 커튼에어백의 충격량을 구하는 것으로서, 앞서 설명한 방법과 동일하다. 즉, 도 5에 도시한 바와 같이, 단계 S121에서 상기 스프링이 움직인 최초의 이미지 바로 직전에 촬영한 이미지에서의 스프링의 위치와 시간을 계산하고, 단계 S122에서 상기 스프링의 위치가 직전 이미지보다 더 높이 있는 최초의 이미지 바로 직전에 촬영된 이미지에서의 스프링의 위치와 시간을 계산한다. 이후 단계 S123에서 상기 단계 S121 및 단계 S122에서 각각 구한 위치와 시간의 차이를 각각 스프링의 변위 Δx와 변위시간 Δt로 계산하게 된다.

이후 단계 S124에서 상기 변위차이와 시간차이를 이용하여 커튼에어백의 충격량 Pm을 [수학식 3]을 적용하여 계산하게 된다.

여기서 제3과정(S120)은 다수의 스프링이 나란히 촬영된 이미지에 대하여, 각각 스프링에 대한 스프링의 변위 Δx(k)와 변위시간 Δt(k)를 계산하고, 각각의 충격량 Pm(k)의 전체 평균을 커튼에어백의 충격량 Pm으로 계산한다. 즉, 전개력 측정장치는 다수의 시험 단위체로 구성되고, 단위체마다 스프링에 의한 변위로 충격량을 구할 수 있다. 이들 개별 충격량을 구하여 전체 평균으로 전체 충격량을 구한다. 사실상 전체 충격량은 모든 충격량을 합하는 것이 바람직하나 이후에서 보듯이 부분별 충격량도 필요하므로 평균값을 전체 평균 충격량으로 계산하였다. 상기 제3과정은 다수의 스프링 중 앞좌석 또는 뒷좌석에 위치하는 커튼에어백의 일부분에 의해 변위되는 스프링에 대해서만 각각의 충격량을 계산하여 평균한 값을 부분별 충격량으로 계산한다.

상기 상해지수는 비정상적인 착석 상태별 상해지수로 구성되고, 커튼에어백의 충격량과 상해지수 간의 상관관계는 비정상적인 착석 상태별 상해지수를 구한다. 비정상적인 착석상태에 따라 상해지수가 다르므로 착석 상태별 상해지수를 구한다. 그러나 착석상태가 많은 경우를 모두 고려하기보다는 가장 큰 상해지수를 내는 몇 가지 경우만 고려하여 시험을 진행하고 완성단계에서 모두 측정하여 검사하는 것이 바람직하다. 즉, 비용과 시간을 줄이기 위함이다. 다수의 커튼에어백에 대한 착석 상태별 상해지수 중 가장 큰 상해지수의 상위 L개를 선정하고, 이에 해당하는 착석 상태별 상해지수에 대해서만 상관관계를 구한다.

추가로 검사기준을 정할 수 있다. 즉, 실제 실험 더미를 이용한 모의 테스트를 통과하는 커튼에어백의 충격량에 대한 검사기준을 정하면 제5과정(S140, S150) 및 제6 과정(S160)을 통해, 추정한 상해지수와 기준이 되는 검사기준을 비교하여 커튼에어백의 통과 여부에 대하여 판단할 수 있다.

이 검사기준도 커튼에어백에 대한 실제 모의 테스트 결과와 측정장치에 의해 구해지는 충격량의 데이터를 활용하여 구할 수 있다. 그리고 커튼에어백에 대한 실험 데이터를 지속적으로 축적하면 더욱 정확한 상관관계를 도출할 수 있다. 예를 들면, 본 발명의 일 실시 예에서는 단지 충격량과 상해지수가 1차원적인 비례관계임을 전제하였으나, 2차원 이상의 비례관계가 되는 실시 예도 구현할 수 있다.

본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시 예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 청구범위 기재의 범위 내에 있게 된다.

100 : 상해 추정장치 110 : 상해지수 입력부
120 : 변위 이미지 입력부 130 : 상관관계 도출부
140 : 충격량 계산부 150 : 상해지수 추정부
160 : 검사기준 판단부

Claims (8)

1. 커튼에어백 전개에 따른 상해 추정방법에 있어서,
   상기 커튼에어백의 충격량과 비정상적 착석상태의 상해지수 간의 상관관계를 구하는 제1과정과;
   상기 커튼에어백의 전개에 따라 변하는 스프링의 변위를 시간대별로 촬영한 이미지를 입력받은 제2과정과;
   상기 입력받은 이미지로부터 커튼에어백의 충격량을 계산하는 제3과정과;
   상기 커튼에어백의 충격량으로부터 상관관계를 이용하여 비정상적인 착석상태의 상해지수를 추정하여 제4과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 커튼에어백 전개에 따른 상해 추정방법.
   
2. 청구항 1에 있어서, 상기 제1과정은,
   다수의 커튼에어백에 대한 모의 테스트에서 얻은 비정상적인 착석상태의 상해지수를 입력받는 단계와;
   상기 다수의 커튼에어백의 전개에 따라 변하는 스프링의 변위를 시간대별로 촬영한 이미지를 입력받는 단계와;
   상기 이미지로부터 다수의 커튼에어백의 충격량을 계산하는 단계와;
   상기 다수의 커튼에어백의 상해지수와 충격량에 대한 상관관계를 구하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 커튼에어백 전개에 따른 상해 추정방법.
   
3. 청구항 2에 있어서, 상기 다수의 커튼에어백의 상해지수와 충격량에 대한 상관관계를 구하는 단계는,
   상기 다수의 커튼에어백의 상해지수 IARVs와 충격량 Pm에 대하여, 아래의 수식을 적용한 후, 회귀분석을 하여 상수 a와 b의 값을 구하여 상해지수를 추정하는 것을 특징으로 하는 커튼에어백 전개에 따른 상해 추정방법.
   

   

   
   
4. 청구항 1에 있어서, 상기 제2과정은,
   스프링이 움직인 최초의 이미지 바로 직전에 촬영된 이미지에서의 스프링의 위치와 시간을 계산하는 제1단계와;
   상기 스프링의 위치가 직전 이미지보다 더 높이 있는 최초의 이미지 바로 직전에 촬영된 이미지에서의 스프링의 위치와 시간을 계산하는 제2단계와;
   상기 단계들에서 각각 산출한 위치와 시간의 차이를 각각 스프링의 변위(Δx)와 변위시간(Δt)으로 계산하는 제3단계와;
   상기 산출한 스프링의 변위와 변위시간을 아래와 같은 수식에 적용하여 커튼에어백의 충격량(Pm)을 산출하는 제4단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 커튼에어백 전개에 따른 상해 추정방법.
   
5. 청구항 4에 있어서, 상기 제2과정은,
   다수의 스프링이 나란히 촬영된 이미지에 대하여, 각각의 스프링에 대한 스프링의 변위 Δx(k)와 변위시간 Δt(k)를 계산하고, 각각의 충격량 Pm(k)를 계산한 후, 각각의 충격량 Pm(k)의 전체 평균을 커튼에어백 충격량 Pm으로 계산하는 것을 특징으로 하는 커튼에어백 전개에 따른 상해 추정방법.
   
6. 청구항 4에 있어서, 상기 제4단계는,
   다수의 스프링 중 앞좌석 또는 뒷좌석에 위치하는 커튼에어백의 일부분에 의해 변위되는 스프링에 대해서만, 각각 충격량을 계산하여 평균한 값을 부분별 충격량으로 계산하는 것을 특징으로 하는 커튼에어백 전개에 따른 상해 추정방법.
   
7. 청구항 2에 있어서, 상기 다수의 커튼에어백의 상해지수와 충격량에 대한 상관관계를 구하는 단계는,
   다수의 커튼에어백에 대한 착석상태별 상해지수 중 가장 큰 상해지수의 상위 L개를 선정하고, 이에 해당하는 착석상태별 상해지수에 대해서만 상관관계를 구하는 것을 특징으로 하는 커튼에어백 전개에 따른 상해 추정방법.
   
8. 청구항 1에 있어서,
   착석상태별 상해지수에 대한 검사기준을 입력받고, 상기 제4과정에서 구한 상해지수가 상기 입력받은 검사기준보다 작으면 상기 커튼에어백은 검사기준을 통과하는 것으로 추정하는 제5과정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 커튼에어백 전개에 따른 상해 추정방법.

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