KR20220064646A - 실주행 및 모사주행에서의 마모먼지를 측정하는 마모먼지 측정 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 차량에 부착되어 운용되고, 차량 실주행 시 비배기계에서 발생하는 먼지를 실시간으로 측정하여 실 측정 데이터를 생성하고, 실 측정 데이터를 생성하는 시점의 주행 정보를 저장하는 실주행 측정 장치 및 차량 실주행 시 형성되는 주행 정보를 전달받고, 주행 정보를 이용하여 테스트 환경을 구현하여 모사 측정 데이터를 생성하고, 모사 측정 데이터와 실 측정 데이터를 비교하여 분석하는 모사주행 측정 장치를 포함하는 마모먼지 측정 시스템을 제시한다.

Description

실주행 및 모사주행에서의 마모먼지를 측정하는 마모먼지 측정 시스템{Abrasion dust measurement system that measures abrasion dust in real and simulated driving}

본 발명은 마모먼지 측정 시스템에 관한 것이며, 특히 실주행과 모사 주행에서의 마모먼지를 측정하기 위한 마모먼지 측정 시스템에 관한 것이다.

이 부분에 기술된 내용은 단순히 본 실시예에 대한 배경 정보를 제공할 뿐 종래기술을 구성하는 것은 아니다.

내연기관의 배출가스를 줄이기 위한 노력은 계속되어 왔으며, 미세먼지 감소 추세, 내연기관 자동차에서 비배기계(전기차 등)로 전환됨에 따라 타이어와 브레이크의 마모에 의해 비배기계 먼지에 주목하고 있다.

실도로 주행에서 타이어와 도로의 마찰에 의해서 타이어 마모먼지(TRWP, Tire & Road Wear Particles)가 발생할 수 있다. 타이어 마모먼지는 도로의 비산먼지로 인해 편차가 심하며 도로 구간마다의 비산먼지량이 다르다. 또한, 타이어 마모먼지는 급가속, 급감속 시 증가한다.

타이어 마모먼지에 대해 실도로 주행과 같은 환경에서 실험을 수행할 경우, 타이어 접촉부하, 하중전달, 공기역학적 조건 등 실제 도로를 정확히 모사할 수 없는 문제가 있으며, 슬립조건의 미세먼지 발생 판단에 어려움이 있다.

본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 실제 도로에서 주행하는 차량에 부착된 실주행 측정 장치 및 차량과 동일한 환경에서 마모먼지를 측정하는 모사주행 측정 장치를 이용하여 마모먼지의 농도의 간섭이 개선시키는 것에 있다.

본 발명의 명시되지 않은 또 다른 목적들은 하기의 상세한 설명 및 그 효과로부터 용이하게 추론할 수 있는 범위 내에서 추가적으로 고려될 수 있다.

상술한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 차량에 부착되어 운용되고, 차량 실주행 시 비배기계에서 발생하는 먼지를 실시간으로 측정하여 실 측정 데이터를 생성하고, 상기 실 측정 데이터를 생성하는 시점의 주행 정보를 저장하는 실주행 측정 장치; 및 상기 차량 실주행 시 형성되는 상기 주행 정보를 전달받고, 상기 주행 정보를 이용하여 테스트 환경을 구현하여 모사 측정 데이터를 생성하고, 상기 모사 측정 데이터와 상기 실 측정 데이터를 비교하여 분석하는 모사주행 측정 장치를 포함하는 마모먼지 측정 시스템을 제안한다.

바람직하게는, 상기 실주행 측정 장치는, 대기 공기와 함께 먼지가 유입되는 인렛부; 상기 인렛부에서 유입되는 먼지가 이동하는 가이드를 제공하는 에어로졸 덕트; 상기 차량의 속도, 주행거리, 위치, 타이어의 공기압, 타이어의 온도, 대기 온도, 노면 온도를 적어도 하나 포함하여 측정하는 측정부; 상기 유입되는 먼지를 분석기를 통해 분석하여 선택적으로 입자를 샘플링하여 실 측정 데이터를 생성하는 샘플링부; 및 상기 인렛부의 크기와 상기 먼지의 유량을 조절하여 등속 흡인이 유지되도록 유량을 제어하도록 상기 샘플링부를 제어하고, 상기 실 측정 데이터 및 상기 실 측정 데이터를 생성하는 시점의 주행 정보를 저장하는 실주행 통합 제어부를 포함한다.

바람직하게는, 상기 실주행 통합 제어부는, 상기 차량의 속도 및 유속계를 통해 대기 공기의 속도를 측정하고, 상기 인렛부에서 대기 공기와 함께 유입되는 먼지의 유속과 등속 채취 유량계를 이용하여 샘플링 속도를 연산하며, 상기 측정한 대기 공기의 속도 및 상기 연산한 샘플링 속도를 이용하여 등속 흡인 속도를 계산하고, 상기 등속 흡인 속도를 이용하여 등속 채취 유량을 제어하는 것을 특징으로 한다.

바람직하게는, 상기 에어로졸 덕트는, 상기 먼지 및 상기 차량의 타이어의 마모열로 발생되는 가스가 응축성 먼지로 생성되도록 하고, 상기 측정부와 상기 샘플링부에 연결되어 먼지의 측정 및 분석이 이루어지는 것을 특징으로 한다.

바람직하게는, 상기 모사주행 측정 장치는, 상기 차량 실주행 시 형성되는 상기 주행 정보를 설정하는 주행 정보 설정부; 상기 차량 실주행 시 사용되는 차량의 타이어를 포함하는 테스트 환경을 구현하고, 실시간으로 측정을 수행하여 측정 데이터를 생성하는 시뮬레이션부; 및 상기 주행 정보 및 상기 측정 데이터를 분석하여 주행, 환경 및 유량 각각을 제어하는 모사주행 통합 제어부를 포함하고, 상기 주행 정보 설정부는 실제 도로 주행 정보, 사용자 도로 주행 정보 설정 및 온도, 습도, 노면 온도를 적어도 하나 포함하는 환경 설정을 주행 정보로 설정하는 것을 특징으로 한다.

바람직하게는, 상기 시뮬레이션부는, 제로 에어를 공급하는 에어컨디셔너; 상기 타이어에 의해 발생하는 마모먼지를 테스트하는 운행 시뮬레이터를 형성하는 테스트 챔버; 상기 테스트 챔버에서 발생하는 먼지가 유입되고, 상기 먼지가 유입되는 유속을 측정하고 등속 흡인하여 샘플링하는 샘플링 터널; 상기 먼지와 함께 유입되는 공기를 배출하는 배기부; 및 상기 동속흡인하여 샘플링된 입자를 전달받아 먼지를 측정하고, 선택적으로 먼지를 분석하는 하는 측정 분석부를 포함한다.

바람직하게는, 상기 테스트 챔버는, 내측에 형성되는 포장(Pavement) 도로에 타이어가 맞닿도록 위치시키고, 상기 포장 도로를 거칠기 또는 재질 별로 교체 가능하도록 조립되는 드럼부; 상기 드럼부의 내측에 맞닿는 상기 타이어와 연결되어 상기 타이어를 제어하는 타이어 제어부; 및 상기 드럼부와 조인트를 통해 연결되며, 동력 모터를 이용하여 상기 드럼부의 밸런스를 교정하는 동력계를 포함한다.

바람직하게는, 상기 타이어 제어부는, 상기 타이어를 기 설정된 방식으로 회전시키도록 조정하는 컨트롤 모터; 상기 컨트롤 모터와 연결되어 상기 타이어의 회전 시 상기 타이어의 회전 속도를 조절하고 제어하는 브레이크; 상기 브레이크와 연결되어 상기 타이어의 각도를 조절하는 스티어링부; 및 상기 브레이크 및 상기 컨트롤 모터를 상단에 구비하고, 상기 타이어가 상기 드럼부의 내측에 구비되는 위치를 조절하기 위해 가이드라인을 따라 이동하는 슬라이드부를 포함한다.

바람직하게는, 상기 스티어링부는, 상기 타이어의 진행방향에 따라 회전축을 조절하는 스티어링각 조절부; 상기 타이어의 회전과 조향이 가능하도록 상기 타이어의 중심에 연결되는 등속 조인트; 및 상기 타이어의 중심선이 수직선에 대하여 이루는 각도를 조절하는 캠버각 조절부를 포함하고, 상기 스티어링부는 상기 타이어의 정렬을 6° 내지 -6° 사이에서 조절하여 상기 타이어 회전 시에 나타나는 영향을 반영하는 것을 특징으로 한다.

바람직하게는, 상기 드럼부는, 타이어의 온도, 타이어의 압력 및 노면의 온도를 측정하는 모사 측정부; 및 적외선 히터 또는 냉각 장치를 이용하여 노면의 온도를 제어하는 온도 조절부를 포함하고, 상기 드럼부는 상기 타이어의 접촉면에 특정 온도의 공기를 접촉시키는 블로워 타입의 노즐이 부착되는 것을 특징으로 한다.

바람직하게는, 상기 모사주행 통합 제어부는, 상기 주행 정보 상기 실 측정 데이터, 및 상기 시뮬레이션부에서 생성된 모사 측정 데이터를 분석하며, 상기 도로 주행 시 차량의 속도에 따른 인렛 노즐 크기와 샘플링 유량을 조절하여 동속흡인이 되도록 상기 차량의 주행, 환경 및 유량 각각을 제어하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 본 발명은 마모먼지 측정 시스템에 의해 수행되는 마모먼지 측정 방법에 있어서, 차량에 부착되어 운용되는 실주행 측정 장치를 통해 차량 실주행 시 비배기계에서 발생하는 먼지를 실시간으로 측정하여 실 측정 데이터를 생성하고, 상기 실 측정 데이터를 생성하는 시점의 주행 정보를 저장하는 단계; 및 상기 차량 실주행 시 형성되는 상기 주행 정보를 전달받고, 상기 주행 정보를 이용하여 테스트 환경을 구현하여 모사 측정 데이터를 생성하고, 상기 모사 측정 데이터와 상기 실 측정 데이터를 비교하여 분석하는 단계를 포함하는 마모먼지 측정 방법을 제안한다.

바람직하게는, 상기 실 측정 데이터를 생성하고, 상기 실 측정 데이터를 생성하는 시점의 주행 정보를 저장하는 단계는, 인렛부를 통해 대기 공기와 함께 먼지가 유입되는 단계; 상기 인렛부에서 유입되는 먼지가 가이드를 따라 이동하는 단계; 상기 차량의 속도, 주행거리, 위치, 타이어의 공기압, 타이어의 온도, 대기 온도, 노면 온도를 적어도 하나 포함하여 측정하는 단계; 샘플링부가, 상기 유입되는 먼지를 분석기를 통해 분석하여 선택적으로 입자를 샘플링하여 실 측정 데이터를 생성하는 단계; 및 상기 인렛부의 크기와 상기 먼지의 유량을 조절하여 등속 흡인이 유지되도록 유량을 제어하도록 상기 샘플링부를 제어하고, 상기 실 측정 데이터 및 상기 실 측정 데이터를 생성하는 시점의 주행 정보를 저장하는 단계를 포함한다.

바람직하게는, 상기 모사 측정 데이터와 상기 실 측정 데이터를 비교하여 분석하는 단계는, 상기 차량 실주행 시 형성되는 상기 주행 정보를 설정하는 단계; 상기 차량 실주행 시 사용되는 차량의 타이어를 포함하는 테스트 환경을 구현하고, 실시간으로 측정을 수행하여 측정 데이터를 생성하는 단계; 및 상기 주행 정보 및 상기 측정 데이터를 분석하여 상기 차량의 주행, 환경 및 유량 각각을 제어하는 단계를 포함하고, 상기 주행 정보를 설정하는 단계는 실제 도로 주행 정보, 사용자 도로 주행 정보 설정 및 온도, 습도, 노면 온도를 적어도 하나 포함하는 환경 설정을 주행 정보로 설정하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 일 실시 예에 따르면, 본 발명은 실제 도로에서 주행하는 차량에 부착된 실주행 측정 장치에서 측정한 마모먼지와 차량과 동일한 환경으로 설정한 모사주행 측정 장치를 통해 측정한 마모먼지를 비교 분석하여 차량에 최적화된 실주행 측정 장치를 제공하는 효과가 있다.

또한, 본 발명의 일 실시 예에 따르면, 본 발명의 효과들은 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해 될 수 있을 것이다.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 마모먼지 측정 시스템을 나타내는 블록도이다.
도 2 및 도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 실주행 측정 장치를 나타내는 블록도이다.
도 4 및 도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 실주행 측정 장치를 나타내는 예시도이다.
도 6 내지 도 8은 본 발명의 일 실시 예에 따른 모사주행 측정 장치를 나타내는 블록도이다.
도 9 및 도 10은 본 발명의 일 실시 예에 따른 시뮬레이션부의 테스트 챔버 내의 형상을 나타내는 도면이다.
도 11 및 도 12는 본 발명의 일 실시 예에 따른 모사주행 측정 장치의 테스트 챔버의 드럼부를 자세히 나타내는 도면이다.
도 13은 본 발명의 일 실시 예에 따른 마모먼지 측정 방법을 나타내는 흐름도이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예를 상세히 설명한다. 본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시 예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 게시되는 실시 예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시 예들은 본 발명의 게시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.

다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다. 또 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 명백하게 특별히 정의되어 있지 않는 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다.

본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다, 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

제2, 제1 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제2 구성요소는 제1 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제1 구성요소도 제2 구성요소로 명명될 수 있다. 및/또는 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.

본 발명은 실주행 및 모사주행에서의 마모먼지를 측정하는 마모먼지 측정 시스템에 관한 것이다.

마모먼지 측정 시스템(10)은 실주행 측정 장치(100) 및 모사주행 측정 장치(200)를 포함한다. 마모먼지 측정 시스템(10)은 도 1에서 예시적으로 도시한 다양한 구성요소들 중에서 일부 구성요소를 생략하거나 다른 구성요소를 추가로 포함할 수 있다.

마모먼지 측정 시스템(10)은 비배기계(타이어, 브레이크)에서 발생하는 미세먼지를 측정하고, 분석하기 위한 시스템이다. 여기서, 실주행 측정 장치(100)는 실제 도로를 주행하는 차량에 부착되어 운용될 수 있으며, 모사주행 측정 장치(200)는 별도의 공간에서 실주행하는 차량과 유사한 환경으로 운용될 수 있다.

마모먼지 측정 시스템(10)은 실주행 측정 장치(100)에서 차량의 범퍼 위치에 구비되는 인렛부(110)가 백그라운드를 대표할 수 있는지, 차량의 속도가 동속흡인속도를 결정할 수 있는지, 인렛부(110)의 크기가 작은 경우, 유입된 샘플 값이 대표성을 가질 수 있는지를 모사주행 측정 장치(200)를 통해 확인할 수 있으며, 모사주행 측정 장치(200)에서 수행 시 실주행 측정 장치(100)와 같은 환경에서 실험하여 측정 값을 비교 분석하여 상술한 의문에 대해 확인할 수 있다.

마모먼지는 먼지, 미세먼지, 입자 등으로 구현될 수 있으며, 비배기계의 마모에 의해 발생하는 비배기계 먼지를 나타낼 수 있다.

실주행 측정 장치(100)는 차량의 운행 조건 하에서 차량에 장착되어 측정, 분석을 수행할 수 있고, 모사주행 측정 장치(200)는 실주행 측정 장치(100)에서의 실제 주행의 운행 조건을 실도로 주행을 재현하는 시뮬레이션을 하는 장치에 장착하여 측정, 분석을 수행할 수 있다.

실주행 측정 장치(100)는 도 2 내지 도 5를 참조하여 자세히 설명하고, 모사주행 측정 장치(200)는 도 6 내지 도 12를 참조하여 자세히 설명한다.

도 2 및 도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 실주행 측정 장치를 나타내는 블록도이다.

실주행 측정 장치(100)는 차량에 부착되어 운용되고, 차량 실주행 시 비배기계에서 발생하는 먼지를 실시간으로 측정하여 실 측정 데이터를 생성하고, 상기 실 측정 데이터를 생성하는 시점의 주행 정보를 저장할 수 있다.

실주행 측정 장치(100)는 인렛부(110), 에어로졸 덕트(160), 측정부(120), 샘플링부(130) 및 실주행 통합 제어부(140)를 포함한다.

인렛부(110)는 대기 공기와 함께 먼지가 유입될 수 있다.

에어로졸 덕트(160)는 인렛부(110)에서 유입되는 먼지가 이동하는 가이드를 제공할 수 있다.

에어로졸 덕트(160)는 먼지 및 상기 차량의 타이어의 마모열로 발생되는 가스가 응축성 먼지로 생성되도록 하고, 상기 측정부와 상기 샘플링부에 연결되어 먼지의 측정 및 분석이 이루어질 수 있다.

측정부(120)는 차량의 속도, 주행거리, 위치, 타이어의 공기압, 타이어의 온도, 대기 온도, 노면 온도를 적어도 하나 포함하여 측정할 수 있다.

샘플링부(130)는 유입되는 먼지를 분석기를 통해 분석하여 선택적으로 입자를 샘플링하여 실 측정 데이터를 생성 할 수 있다.

실주행 통합 제어부(140)는 인렛부(110)의 크기와 먼지의 유량을 조절하여 등속 흡인이 유지되도록 유량을 제어하도록 샘플링부를 제어하고, 실 측정 데이터 및 상기 실 측정 데이터를 생성하는 시점의 주행 정보를 저장할 수 있다.

실주행 통합 제어부(140)는 차량의 속도 및 유속계를 통해 대기 공기의 속도를 측정하고, 인렛부(110)에서 대기 공기와 함께 유입되는 먼지의 유속과 등속 채취 유량계를 이용하여 샘플링 속도를 연산하며, 측정한 대기 공기의 속도 및 연산한 샘플링 속도를 이용하여 등속 흡인 속도를 계산하고, 등속 흡인 속도를 이용하여 등속 채취 유량을 제어할 수 있다.

도 4 및 도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 실주행 측정 장치를 나타내는 예시도이다.

도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 실주행 측정 장치가 차량에 탑재되었을 때의 각 구성요소의 구비 위치를 나타내는 예시도다.

도 4를 참조하면, 인렛부(110)는 백그라운드 인렛(112)으로, 차량의 앞쪽에 위치하는 것으로 도시하였으나 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 다양한 위치에 구비될 수 있다. 또한, 인렛부(110)는 샘플링 인렛(114)을 더 포함할 수 있다. 샘플링 인렛(114)은 샘플링 노즐로서, 샘플링의 유속을 측정할 수 있다.

측정부(120)는 OBD2(122), GPS 및 대기온도 측정부(124), 노면 온도 측정부(126) 및 타이어 측정부(128)를 포함한다.

OBD2(122)는 차량의 전면에 위치할 수 있으며, 차량의 속도, 주행 거리, 타이어의 공기압, 타이어의 온도 등을 측정할 수 있다. 구체적으로, OBD2(122)는 온 보드 진단기(On Board Diagnostics)로서, 차량의 문제를 사용자나 정비사에게 보여주는 기능으로서, 지속적으로 차량의 상태를 감지할 수 있다. OBD2(122)는 스캐너를 통해 데이터 수신(주행정보, 고장진단, 연료체크)하고, 주행 속도, 주행 거리, 타이어 공기압, 타이어 온도, RPM(Torque 계산)를 산출할 수 있다.

GPS 및 대기온도 측정부(124)는 차량의 현재 위치를 측정하고, 차량의 현재 위치에서의 대기 온도를 측정할 수 있다.

노면 온도 측정부(126)는 차량의 하단에 위치하여 차량이 이동하는 노면의 온도를 측정할 수 있다.

타이어 측정부(128)는 타이어의 공기압과 타이어의 온도를 측정할 수 있으며, OBD2(122)를 통해 측정이 불가능할 경우에 사용될 수 있다.

에어로졸 덕트(160)는 차량의 중심 하단에 위치하며, 기체 중에 고체, 액체의 미세 입자가 분산되어 이동하는 가이드를 제공하는 통로일 수 있다.

샘플링부(130)는 분석기와 샘플러(132) 및 샘플링 펌프(134)를 포함한다. 분석기와 샘플러(132)는 선택적으로 먼지 입자를 샘플링할 수 있으며, 에어로졸 덕트(160) 및 입자 측정기의 실시간 측정을 적용하여 사용할 수 있으며, 이를 통해 먼지의 농도를 검출할 수 있다.

실주행 통합 제어부(140)는 차량의 중심에 위치하여 각각의 구성요소에서 측정한 측정 값 등을 전달받을 수 있다.

실주행 측정 장치(100)는 전원부(150)를 더 포함하며, 전원부(150)는 DC to AC 전원 인버터와 배터리로 구현될 수 있으며, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 실주행 통합 제어부(140)는 실시간으로 측정한 먼지 농도를 대기질 정보 지리정보시스템(AQI GIS)를 통해 매핑하고, 백그라운드 및 비배기계 마모먼지 농도를 실시간으로 표시하여 가시화할 수 있다. 실주행 통합 제어부(140)는 분석기 농도 지시, 위치, 속도, 타이어 온도, 타이어 압력, 샘플링 시스템 지시 및 제어, 저장 등을 수행할 수 있으며, 지도상에 표시하여 제공할 수 있다.

대기질 정보(AQI, Air　Quality　Index)는 대기질 지수로 사용자가 미세먼지 농도별 단계를 5단계로 규정하여 가시화 한다.

도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 실주행 측정 장치의 먼지 집속 반응 터널을 나타내는 예시도이다.

실주행 측정 장치(100)는 타이어에서 발생하는 마모먼지를 백그라운드 인렛(112)을 통해 유입하여 에어로졸 덕트(160)를 통해 마모먼지가 이동하며, 유속 측정기(170)를 통해 유속을 측정하고, 흐름 분배기(Flow splitter)(136), 분석기(132), 유량 제어기(MFC, Mass Flow Controller)(140) 및 펌프(134)를 통해 동속흡인을 확인하여 동적 등속흡인을 제어할 수 있다. 구체적으로, 흐름 분배기(136)를 통해 유입되는 마모먼지를 복수의 분석기(132)와 유량 제어기(140)에 분배할 수 있다. 여기서, 펌프(134)를 통해 동적 등속흡인을 제어할 수 있으며, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. 또한, 유속 측정기(170)는 샘플링 인렛(114)으로 구현될 수 있다.

도 5를 참조하면, 백그라운드 인렛(112)은 인렛 노즐의 포인트(Point) 샘플링 방식이 아닌 포집 면적을 넓히고자 깔때기 형태의 Face 인렛(point가 아닌 면적형태)을 통해 샘플링하여 샘플링의 대표성을 높이고, 에어로졸 덕트(160) 내에서 입자물질의 안정화 및 타이어 마찰열에 의한 가스상 물질의 응축성 먼지 생성을 위한 Residence chamber를 통해 타이어로부터의 발생한 모든 입자를 에어로졸 덕트(160)내 유체 속도에 따라 동적 등속흡인제어를 할 수 있다. 여기서, Residence chamber는 에어로졸 덕트(160)로 구현될 수 있다.

등속흡인은 마모먼지를 채취할 때, 인렛부(110)를 대기 공기의 흐름에 직면시키고, 그 흐름의 속도와 같은 속도로 흡입하는 것을 의미한다. 여기서, 실주행 측정 장치(100)는 일정한 속도에 맞추어 인렛부(110) 크기와 샘플링 유량을 조절하여 등속흡인이 되도록 할 수 있으며, 차량의 속도 변화를 감지하여 등속흡인이 항상 유지되도록 샘플링 유량을 제어할 수 있다. 구체적으로, 미세먼지는 관성력을 가지고 유체(공기)와 함께 흡인이 되며, 작고 큰 먼지들이 균질하게 분포된 공기를 흡인 시 샘플링 유속에 차이가 발생하면 다음과 같은 현상이 발생될 수 있다. 공기속도보다 샘플링 유속이 높을 경우, 관성력이 적은 작은 먼지가 더 흡인되고, 공기속도보다 샘플링 유속이 낮을 경우 관성력이 큰 먼지가 더 흡인될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 실주행 측정 장치(100)는 1 point inlet nozzle을 면적채취를 위한 Funnel inlet으로 인렛부(110)를 구성하고, 마모된 먼지뿐만 아니라 타이어 마모열로 발생된 가스가 응축성 먼지로 생성을 돕는 residence zone을 형성시키는 에어로졸 덕트(160)에서 먼지의 측정 및 분석을 하도록 할 수 있다.

실주행 측정 장치(100)는 차량의 주행 속도에 따라 등속흡인을 제어할 수 있다. 예를 들어, 실주행 측정 장치(100)는 도심 주행, 고속 주행 등에서 인렛부(110)의 크기 및 동속 흡인의 속도를 제어할 수 있으며, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.

도 6 내지 도 8은 본 발명의 일 실시 예에 따른 모사주행 측정 장치를 나타내는 블록도이다.

도 6은 본 발명의 일 실시 예에 모사주행 측정 장치를 나타내는 블록도이고, 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 모사주행 측정 장치 각각의 흐름을 자세히 나타내는 블록도이고, 도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 모사 주행에서의 모사주행 측정 장치의 시뮬레이션부를 나타내는 블록도이다.

도 6 내지 도 8에서 도시한 바와 같이 모사주행 측정 장치(200)는 주행 정보 설정부(210), 시뮬레이션부(220) 및 모사주행 통합 제어부(230)를 포함한다. 모사주행 측정 장치(200)는 도 6 내지 도 8에서 예시적으로 도시한 다양한 구성요소들 중에서 일부 구성요소를 생략하거나 다른 구성요소를 추가로 포함할 수 있다.

모사주행 측정 장치(200)는 차량 실주행 시 형성되는 주행 정보를 전달받고, 주행 정보를 이용하여 테스트 환경을 구현하여 모사 측정 데이터를 생성하고, 모사 측정 데이터와 실 측정 데이터를 비교하여 분석할 수 있다.

주행 정보 설정부(210)는 차량 실주행 시 형성되는 주행 정보를 설정할 수 있다.

주행 정보 설정부(210)는 실제 도로 주행 정보, 사용자 도로 주행 정보 설정 및 온도, 습도, 노면 온도를 적어도 하나 포함하는 환경 설정을 주행 정보로 설정할 수 있다.

시뮬레이션부(220)는 차량 실주행 시 사용되는 차량의 타이어를 포함하는 테스트 환경을 구현하고, 실시간으로 측정을 수행하여 측정 데이터를 생성할 수 있다.

도 8을 참조하면, 시뮬레이션부(220)는 에어컨디셔너(222), 테스트 챔버(224), 샘플링 터널(226), 측정 분석부(228) 및 배기부(229)를 포함한다. 시뮬레이션부(220)는 도 8에서 예시적으로 도시한 다양한 구성요소들 중에서 일부 구성요소를 생략하거나 다른 구성요소를 추가로 포함할 수 있다.

에어컨디셔너(222)는 제로 에어를 공급할 수 있다. 에어컨디셔너(222)는 먼지필터, 항온, 항습 제어를 수행할 수 있으며, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.

테스트 챔버(224)는 타이어에 의해 발생하는 마모먼지를 테스트하는 운행 시뮬레이터를 형성할 수 있다.

테스트 챔버(224)는 드럼부(2220), 타이어 제어부(2230) 및 동력계(2210)를 포함한다. 테스트 챔버(224)는 운행 시뮬레이터로서, 실주행 측정 장치(100)와 동일한 환경을 조성할 수 있다.

동력계(2210)는 드럼부(2220)와 조인트를 통해 연결되며, 동력 모터를 이용하여 드럼부(2220)의 밸런스를 교정할 수 있다. 여기서, 동력계(2210)는 드럼부(2220) 무게의 불균형량을 측정하고, 균형을 잡기 위한 것으로, 드럼부(2220)에 조립되는 포장 도로 등에 의해 형성되는 무게의 균형 상태에 따른 밸런스 조정을 수행할 수 있다.

동력계(2210)에서 사용되는 동력 모터는 드럼부(2220)를 회전시키는 모터로서, 조인트를 통해 동력을 전달할 수 있다.

드럼부(2220)는 내측에 형성되는 포장(Pavement) 도로에 타이어가 맞닿도록 위치시키고, 포장 도로를 거칠기 또는 재질 별로 교체 가능하도록 조립될 수 있다.

드럼부(2220)는 모사 측정부(2242, 2244) 및 온도 조절부(2248)를 더 포함한다.

모사 측정부(2242, 2244)는 타이어의 온도, 타이어의 압력 및 노면의 온도를 측정할 수 있다.

온도 조절부(2248)는 적외선 히터 또는 냉각 장치를 이용하여 노면의 온도를 제어할 수 있다.

드럼부(2220)는 타이어의 접촉면에 특정 온도의 공기를 접촉시키는 블로워 타입의 노즐이 부착될 수 있다.

타이어 제어부(2230)는 드럼부(2220)의 내측에 맞닿는 타이어와 연결되어 타이어를 제어할 수 있다.

타이어 제어부(2230)는 컨트롤 모터(2234), 브레이크(2232), 스티어링부(2236) 및 슬라이드부(2239)를 포함한다.

컨트롤 모터(2234)는 타이어를 기 설정된 방식으로 회전시키도록 조정할 수 있다.

브레이크(2232)는 컨트롤 모터(2234)와 연결되어 타이어의 회전 시 타이어의 회전 속도를 조절하고 제어할 수 있다.

스티어링부(2236)는 브레이크와 연결되어 타이어의 각도를 조절할 수 있다.

스티어링부(2236)는 스티어링각 조절부(2235), 등속 조인트(2237) 및 캠버각 조절부(2238)를 포함한다.

스티어링각 조절부(2235)는 타이어의 진행방향에 따라 회전축을 조절할 수 있다.

등속 조인트(2237)는 타이어의 회전과 조향이 가능하도록 타이어의 중심에 연결될 수 있다.

캠버각 조절부(2238)는 타이어의 중심선이 수직선에 대하여 이루는 각도를 조절할 수 있다.

스티어링부(2236)는 타이어의 정렬을 6° 내지 -6° 사이에서 조절하여 타이어 회전 시에 나타나는 영향을 반영할 수 있다.

슬라이드부(2239)는 브레이크 및 상기 컨트롤 모터를 상단에 구비하고, 상기 타이어가 상기 드럼부의 내측에 구비되는 위치를 조절하기 위해 가이드라인을 따라 이동할 수 있다.

샘플링 터널(226)은 테스트 챔버에서 발생하는 먼지가 유입되고, 상기 먼지가 유입되는 유속을 측정하고 등속 흡인하여 샘플링할 수 있다. 여기서, 샘플링 터널(226)은 먼지가 유입되는 유속을 측정하여 동속흡인을 하여 측정 분석부(228)에 공급할 수 있다.

측정 분석부(228)는 동속흡인하여 샘플링된 입자를 전달받아 먼지를 측정하고, 선택적으로 먼지를 분석하는 할 수 있다.

배기부(229)는 먼지와 함께 유입되는 공기를 배출할 수 있다.

모사주행 통합 제어부(230)는 주행 정보 및 상기 측정 데이터를 분석하여 주행, 환경 및 유량 각각을 제어할 수 있다.

모사주행 통합 제어부(230)는 주행 정보 실 측정 데이터, 및 시뮬레이션부에서 생성된 모사 측정 데이터를 분석하며, 도로 주행 시 차량의 속도에 따른 인렛 노즐 크기와 샘플링 유량을 조절하여 동속흡인이 되도록 차량의 주행, 환경 및 유량 각각을 제어할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 모사주행 통합 제어부(230)는 프로세서로 구현될 수 있으며, 시뮬레이션부(220)와 별도로 구현될 수 있다. 또한, 주행 정보 설정부(210)는 별도의 구성요소로 표현하였으나, 모사주행 통합 제어부(230)에 포함되어 하나의 프로세서로 구현될 수 있다.

도 7을 참조하면, 주행 정보 설정부(210)는 실도로 주행 정보, 사용자 도로 주행 정보 설정 및 환경 설정이 입력될 수 있다.

구체적으로, 실도로 주행 정보는 포장 도로의 거칠기, 재질, 온도 등의 차량이 주행하는 도로 정보를 나타낼 수 있으며, 사용자 도로 주행 정보는 속도, 가속도, 부하, 제동(Braking), 스티어링(Steering) 등의 차량이 도로를 주행하는데 조정되는 정보를 나타낼 수 있으며, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.

또한, 환경 설정은 온도, 습도, 노면 온도 등의 차량의 주행 시 차량에 영향을 줄 수 있는 환경에 대한 설정을 나타낼 수 있으며, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.

시뮬레이션부(220)는 분석기, 샘플러 등에 의해 실시간으로 측정한 측정 데이터를 모사주행 통합 제어부(230)로 전달할 수 있다.

모사주행 통합 제어부(230)는 주행 정보 및 통합 데이터를 전달받아 주행 제어, 환경 제어 및 유량 제어를 수행할 수 있다. 구체적으로, 주행 제어는 차량이 주행하도록 제어하는 것으로, 속도, 가속도, 제동, 스티어링 등을 포함할 수 있으며, 환경 제어는 온도, 습도, 노면온도 등의 차량의 주행 시 차량에 영향을 줄 수 있는 환경을 제어할 수 있으며, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.

또한, 유량 제어는 동적 등속을 제어하는 것으로, 유입되는 마모먼지를 등속으로 제어하는 것을 의미할 수 있으며, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 모사주행 통합 제어부(230)는 실주행 측정 장치(100)를 통해 획득한 마모먼지와, 모사주행 측정 장치(200)를 통해 획득한 마모먼지를 이용하여 실주행 시 차량에 부착된 인렛부(110)의 위치가 백그라운드를 대표할 수 있는지, 차량의 속도가 등속흡인 속도를 결정할 수 있는지, 인렛부(110)의 크기가 작은 경우 유입된 샘플 값이 대표성을 가질 수 있는지 등을 확인할 수 있으며, 이를 통해 실주행 측정 장치(100)의 구성 요소의 위치, 크기 등을 차량 별로 최적화시킬 수 있다. 또한, 모사주행 통합 제어부(230)는 실주행 측정 장치(100)를 통해 획득한 마모먼지와, 모사주행 측정 장치(200)를 통해 획득한 마모먼지를 이용하여 마모먼지를 적게 발생시키기 위한 제한 속도, 타이어의 제한 각도, 브레이크의 제한 횟수와 강도 등을 설정하여 차량에 제공할 수 있으며, 이에 한정되는 것은 아니다.

도 9 및 도 10은 본 발명의 일 실시 예에 따른 시뮬레이션부의 테스트 챔버 내의 형상을 나타내는 도면이다.

도 9 및 도 10을 참조하면, 테스트 챔버(224)는 동력계(2210), 드럼부(2220) 및 타이어 제어부(2230)를 포함한다. 테스트 챔버(224)는 도 9 및 도 10에서 예시적으로 도시한 다양한 구성요소들 중에서 일부 구성요소를 생략하거나 다른 구성요소를 추가로 포함할 수 있다.

도 9의 (a)는 본 발명의 일 실시 예에 따른 시뮬레이션부의 테스트 챔버 내의 형상을 일 측면에서 본 도면이고, 도 9의 (b)는 본 발명의 일 실시 예에 따른 시뮬레이션부의 테스트 챔버 내의 형상을 반대 측면에서 본 도면이다.

테스트 챔버(224)는 드럼부(2220)의 내부면을 포장(Pavement) 도로로 구성하고, 내부 회전면에 타이어(12)를 밀착시켜 실도로 주행이력과 동일한 운행환경을 조성시켜 실험할 수 있다. 이때, 테스트 챔버(224)는 실도로의 주행정보를 연동하여 모사주행 실시 시 실도로의 주행을 재현할 수 있으며, 또는 테스트 환경을 임의적으로 설정하여 테스트를 수행할 수 있다.

도 9의 (a)를 참조하면, 테스트 챔버(224)는 동력계(2210)와 드럼부(2220)를 조인트(2212) 및 제1 베어링(2214)으로 연결시키며, 드럼 스탠드(2216)를 제1 베어링(2214)과 연결하여 드럼부(2220)를 지탱할 수 있다.

동력계(2210)는 원동기의 동력을 측정하는 장치로서, 발생하는 동력의 대부분을 흡수하여 그 토크를 측정하고, 회전계로 측정한 회전수로부터 동력을 측정할 수 있다.

조인트(2212)는 동력계(2210)와 드럼부(2220)를 접합시키는 부재를 나타내며, 토크를 전달할 수 있다.

드럼 스탠드(2216)는 드럼부(2220)에 연결된 제1 베어링(2214)과 조립되어 지탱하는 역할을 할 수 있다. 구체적으로, 드럼 스탠드(2216)는 드럼부(2220)에 연결된 베어링(2214)의 하단에서 연결되어 평면에 고정될 수 있다.

도 9의 (a) 및 도 9의 (b)를 참조하면, 테스트 챔버(224)는 드럼부(2220)를 중심으로, 드럼부(2220)의 중심을 관통하는 축의 일면에는 제1 베어링(2214)과 제2 베어링(2222)이 각각 구비될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 제1 베어링(2214) 및 제2 베어링(2222)은 트러스트 베어링으로 구현될 수 있다. 여기서, 트러스트 베어링은 축방향의 하중이 걸리는 곳에 사용할 수 있으며, 연결하는 축이 쉽게 회전하도록 할 수 있다.

타이어 제어부(2230)는 컨트롤 모터(2234), 브레이크(2232), 스티어링부(2236) 및 슬라이드부(2239)를 포함한다. 타이어 제어부(2230)는 스티어링부(2236)에 의해 타이어(12)와 연결되어 있으며, 도 10을 참조하여 자세히 설명한다.

도 10의 (a)는 본 발명의 일 실시예에 따른 타이어 제어부를 일 측면에서 본 형상을 나타내는 도면이고, 도 10의 (b)는 본 발명의 일 실시예에 따른 타이어 제어부를 반대 측면에서 본 형상을 나타내는 도면이다.

모사주행 실험 시 사용되는 타이어(12)는 상용 타이어로서, 실주행 측정 장치(100)가 부착된 차량의 타이어와 같은 종류로 형성될 수 있으며, 종류에 따라 마모 정도에 차이가 있을 수 있다.

컨트롤 모터(2234)는 슬라이드부(2239)의 상단에 고정되어 구비될 수 있으며, 일 측면에서 브레이크(2232)와 연결될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 컨트롤 모터(2234)는 200kw로 구현될 수 있으며, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.

브레이크(2232)는 타이어(12)의 중심과 조인트(2237)를 통해 연결될 수 있다. 구체적으로, 브레이크(2232)는 컨트롤 모터(2234)의 중심과 연결되고, 타이어(12)와 컨트롤 모터(2234) 사이에 구비되어 컨트롤 모터(2234)의 동력을 타이어(12)에 전달하면서 제동을 걸 수 있다.

또한, 브레이크(2232)는 슬라이드부(2239)의 상단에 컨트롤 모터(2234)와 일정 간격을 유지하도록 고정되어 구비될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 브레이크(2232)는 디스크 브레이크로 구현될 수 있다. 디스크 브레이크는 차량의 브레이크의 한 종류로서, 차축에 금속제의 원판형 로터를 부착하고 로터의 양쪽에서 마찰이 큰 소재로 만들어진 패드를 유압 혹은 기계기구의 힘으로 압착하여 발생하는 마찰력으로 인하여 컨트롤 모터(2234)에서 발생하는 운동 에너지가 열에너지로 전환되면서 제동을 걸 수 있다.

본 발명의 일 실시예예 따르면, 슬라이드부(2239)는 가이드를 따라 이동하며, 이동함에 따라 상단에 구비하는 컨트롤 모터(2234), 브레이크(2232) 및 브레이크(2232)와 연결되는 스티어링부(2236)의 위치를 이동시킬 수 있다. 여기서, 슬라이드부(2239)는 가이드를 따라 상단에 구비되는 컨트롤 모터(2234), 브레이크(2232) 및 브레이크(2232)와 연결되는 스티어링부(2236)와 함께 이동하여 스티어링부(2236)와 연결된 타이어(12)가 드럼부(2220) 내측에 구비되는 위치를 조절할 수 있다.

스티어링부(2236)는 스티어링각 조절부(2235), 등속 조인트(2237) 및 캠버각 조절부(2238)를 포함한다.

스티어링각 조절부(2235)는 진행방향을 바꾸기 위해 타이어(12)의 회전축 방향의 각도를 나타내는 스티어링각을 조절할 수 있다. 구체적으로, 스티어링각 조절부(2235)는 차량의 핸들이 움직임에 따라 각도가 설정될 수 있으며, 차량의 앞 축의 타이어(12)와 연결되어 각도를 조절할 수 있다.

등속 조인트(2237)는 컨트롤 모터(2234) 및 브레이크(2232)와 타이어(12)를 연결하는 부재로서, 토크를 전달할 수 있다. 구체적으로, 등속 조인트(2237)는 컨트롤 모터(2234)의 중심 및 브레이크(2232)의 중심과 타이어(12)의 중심을 연결하며, 컨트롤 모터(2234)의 동력과 브레이크(2232)의 제동을 타이어(12)에 전달할 수 있다.

캠버각 조절부(2238)는 타이어(12)의 중심선이 수직선에 대하여 이루는 각도를 나타내는 캠버각을 조절할 수 있다.

도 10의 (b)를 참조하면, 스티어링부(2236)에 유압하중 a를 전달하도록 설정될 수 있다. 여기서, 유압하중 a는 10kN일 수 있으며, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.

도 11 및 도 12는 본 발명의 일 실시 예에 따른 모사주행 측정 장치의 테스트 챔버의 드럼부를 자세히 나타내는 도면이다.

도 11은 본 발명의 일 실시 예에 따른 드럼부의 결합 형상을 자세히 나타내는 도면이다.

도 11을 참조하면, 드럼부(2220)는 포장 도로 카세트 분해용 나사(2222), 카세트 고정 및 분해용 나사(2224), 림(2225), 포장 도로(2226), 복수의 카세트(2227), 축(2228) 및 먼지 덮개(2229)를 포함한다. 드럼부(2220)는 도 11에서 예시적으로 도시한 다양한 구성요소들 중에서 일부 구성요소를 생략하거나 다른 구성요소를 추가로 포함할 수 있다.

드럼부(2220)는 타이어가 접촉하는 내측면을 실주행 측정 장치(10)를 장착한 차량이 주행하는 도로와 동일하게 하기 위하여 타이어와 접촉하는 내부를 조립이 가능한 카세트(2227)에 포장 도로(2226)를 고착 성형시켜 제조할 수 있다. 여기서, 카세트(2227)에 성형되는 포장 도로(2226)는 원심력에 의해 이탈되는 것을 방지하기 위해 드럼부(2220)의 내측에 형성될 수 있다.

여기서, 카세트(2227)는 벨트식으로 형성되어 벨트의 구멍에 의해 드럼부(2220)의 외측 구조물과 결합될 수 있다.

도 11을 참조하면, 카세트(2227)는 드럼부(2220)의 내측 원형을 따라 복수 개가 결합된 형태로 형성될 수 있다. 예를 들어, 카세트(2227)는 24개가 드럼부(2220)의 내측 원형을 따라 벨트의 구멍에 의해 조립되어 결합될 수 있다.

포장 도로 카세트 분해용 나사(2222) 및 카세트 고정 및 분해용 나사(2224)는 복수의 카세트(2227)와 포장 도로(2226)를 결하여 고정하는 역할을 수행할 수 있고, 나사 체결 방식에 의해 결합될 수 있으며 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.

림(2225)은 드럼부(2220)의 가장 바깥쪽에 구비되며, 홀 형태의 구멍을 포함하여 홀에 의해 드럼부(2220)의 외측 구조물과 카세트(2227)와 결합하여 고정될 수 있다.

포장 도로(2226)는 실주행 측정 장치(100)가 장착된 차량이 이동하는 도로의 형태로 구현될 수 있으며, 예를 들어, 아스팔트, 시멘트 등으로 구현될 수 있다. 구체적으로, 포장 도로(2226)는 영역별로 서로 다른 재료의 특성을 가지거나, 모두 같은 특성을 가지도록 구현될 수 있다. 예를 들어, 포장 도로(2226)는 반은 시멘트로, 반은 아스팔트로 구현될 수 있으며, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.

축(2228)은 드럼부(2220)의 중심에 형성되는 축으로, 제1 베어링(2214) 및 제2 베어링(2222)이 양쪽에 각각 구비되어 타이어 제어부(2230) 및 동력계(2210)와 연결될 수 있다.

먼지 덮개(2229)는 먼지나 이물질이 들어오는 것을 방지하기 위한 것으로, 축(2228)에 결합되는 형상으로 구현될 수 있으며, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.

드럼부(2220)는 포장 도로(2226)가 마모된 표면에서 마모먼지가 적게 발생하므로, 교체가 가능하도록 구현될 수 있으며, 도로의 마찰, 재료의 특성 등을 실주행 측정 장치(10)를 장착한 차량이 주행하는 도로와 동일하게 제작될 수 있다.

따라서, 드럼부(2220)는 실도로와 동일한 재질과 거칠기 및 임의의 재료와 거칠기에서의 타이어 마모 테스트를 위한 드럼 형태의 포장 도로(2226)의 구조로 교체가 가능한 카세트 타입의 조립형 도로 포장재 교체 구조로 구현될 수 있다.

도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 드럼부에 더 구비되는 구성요소를 나타내는 도면이다.

드럼부(2220)는 모사 측정부(2242, 2244) 및 온도 조절부(2248)를 더 포함한다. 드럼부(2220)는 도 12에서 예시적으로 도시한 다양한 구성요소들 중에서 일부 구성요소를 생략하거나 다른 구성요소를 추가로 포함할 수 있다.

모사 측정부(2242, 2244)는 타이어의 온도 또는 압력을 측정하는 타이어 측정 센서(2242)와 노면의 온도를 측정하는 노면 온도 센서(2244)를 포함하여 타이어의 온도와 노면의 온도를 측정할 수 있다.

타이어 측정 센서(2242)는 타이어의 온도를 측정하는 온도 센서와 압력을 측정하는 압력 센서로 구현될 수 있다. 구체적으로, 타이어 측정 센서(2242)는 타이어의 온도를 측정하기 위해 비접촉식 온도 센서(2242b)가 드럼부(2220)의 측면에 구비될 수 있으며, 타이어와 접촉되는 부분에 접촉식 온도 센서 및 압력 센서(2242a)가 구비될 수 있으며, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.

노면 온도 센서(2244)는 드럼부(2220)의 측면에 구비될 수 있으며, 비접촉식으로 형성될 수 있다.

온도 조절부(2248)는 적외선 히터와 냉각 장치를 이용하여 노면의 온도를 제어할 수 있다. 구체적으로, 온도 조절부(2248)는 노면 온도 센서(2244)에서 측정된 노면의 온도를 전달 받아 기 설정된 온도로 조절되도록 적외선 히터와 냉각 장치를 제어하여 온도를 조절하도록 구현될 수 있다. 여기서, 온도 조절부(2248)는 타이어와 일정 거리 떨어진 위치에 구비될 수 있으며, 온도 조절 시 타이어에 영향이 가지 않는 거리에 구비될 수 있다.

따라서, 드럼부(2220)는 모사 측정부(2242, 2244) 및 온도 조절부(2248)를 더 포함하여 실도로의 타이어의 주변 환경과 동일시 할 수 있으며, 이를 위해 타이어 온도, 압력을 모니터링하여 비교하고, 도로면의 표면 온도를 조성하도록 적외선 히터 및 냉각장치를 통해 제어할 수 있다.

도 13은 본 발명의 일 실시 예에 따른 마모먼지 측정 방법을 나타내는 흐름도이다. 마모먼지 측정 방법은 마모먼지 측정 시스템에 의해 수행되며, 마모먼지 측정 시스템이 수행하는 동작에 관한 상세한 설명과 중복되는 설명은 생략하기로 한다.

마모먼지 측정 방법은 차량에 부착되어 운용되는 실주행 측정 장치를 통해 차량 실주행 시 비배기계에서 발생하는 먼지를 실시간으로 측정하여 실 측정 데이터를 생성하고, 실 측정 데이터를 생성하는 시점의 주행 정보를 저장하는 단계(S1310) 및 차량 실주행 시 형성되는 주행 정보를 전달받고, 주행 정보를 이용하여 테스트 환경을 구현하여 모사 측정 데이터를 생성하고, 모사 측정 데이터와 실 측정 데이터를 비교하여 분석하는 단계(S1320)를 포함한다.

차량에 부착되어 운용되고, 차량 실주행 시 비배기계에서 발생하는 먼지를 실시간으로 측정하여 실 측정 데이터를 생성하고, 실 측정 데이터를 생성하는 시점의 주행 정보를 저장하는 단계(S1310)는 인렛부를 통해 대기 공기와 함께 먼지가 유입되는 단계, 인렛부에서 유입되는 먼지가 가이드를 따라 이동하는 단계, 차량의 속도, 주행거리, 위치, 타이어의 공기압, 타이어의 온도, 대기 온도, 노면 온도를 적어도 하나 포함하여 측정하는 단계, 샘플링부가, 유입되는 먼지를 분석기를 통해 분석하여 선택적으로 입자를 샘플링하는 단계 및 인렛부의 크기와 먼지의 유량을 조절하여 등속 흡인이 유지되도록 유량을 제어하도록 샘플링부를 제어하고, 실 측정 데이터 및 실 측정 데이터를 생성하는 시점의 주행 정보를 저장하는 단계를 포함한다.

차량 실주행 시 형성되는 주행 정보를 전달받고, 주행 정보를 이용하여 테스트 환경을 구현하여 모사 측정 데이터를 생성하고, 모사 측정 데이터와 실 측정 데이터를 비교하여 분석하는 단계(S1320)는 차량 실주행 시 형성되는 주행 정보를 설정하는 단계, 차량 실주행 시 사용되는 차량의 타이어를 포함하는 테스트 환경을 구현하고, 실시간으로 측정을 수행하여 측정 데이터를 생성하는 단계 및 주행 정보 및 측정 데이터를 분석하여 차량의 주행, 환경 및 유량 각각을 제어하는 단계를 포함한다.

도 13에서는 각각의 과정을 순차적으로 실행하는 것으로 개재하고 있으나 이는 예시적으로 설명한 것에 불과하고, 이 분야의 기술자라면 본 발명의 실시예의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 도 13에 기재된 순서를 변경하여 실행하거나 또는 하나 이상의 과정을 병렬적으로 실행하거나 다른 과정을 추가하는 것으로 다양하게 수정 및 변형하여 적용 가능할 것이다.

이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 수정, 변경 및 치환이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시 예 및 첨부된 도면들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시 예 및 첨부된 도면에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구 범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

10: 마모먼지 측정 시스템
100: 실주행 측정 장치
200: 모사주행 측정 장치

Claims (14)

1. 차량에 부착되어 운용되고, 차량 실주행 시 비배기계에서 발생하는 먼지를 실시간으로 측정하여 실 측정 데이터를 생성하고, 상기 실 측정 데이터를 생성하는 시점의 주행 정보를 저장하는 실주행 측정 장치; 및
   상기 차량 실주행 시 형성되는 상기 주행 정보를 전달받고, 상기 주행 정보를 이용하여 테스트 환경을 구현하여 모사 측정 데이터를 생성하고, 상기 모사 측정 데이터와 상기 실 측정 데이터를 비교하여 분석하는 모사주행 측정 장치를 포함하는 마모먼지 측정 시스템.
2. 제1항에 있어서,
   상기 실주행 측정 장치는,
   대기 공기와 함께 먼지가 유입되는 인렛부;
   상기 인렛부에서 유입되는 먼지가 이동하는 가이드를 제공하는 에어로졸 덕트;
   상기 차량의 속도, 주행거리, 위치, 타이어의 공기압, 타이어의 온도, 대기 온도, 노면 온도를 적어도 하나 포함하여 측정하는 측정부;
   상기 유입되는 먼지를 분석기를 통해 분석하여 선택적으로 입자를 샘플링하여 실 측정 데이터를 생성하는 샘플링부; 및
   상기 인렛부의 크기와 상기 먼지의 유량을 조절하여 등속 흡인이 유지되도록 유량을 제어하도록 상기 샘플링부를 제어하고, 상기 실 측정 데이터 및 상기 실 측정 데이터를 생성하는 시점의 주행 정보를 저장하는 실주행 통합 제어부를 포함하는 마모먼지 측정 시스템.
3. 제2항에 있어서,
   상기 실주행 통합 제어부는,
   상기 차량의 속도 및 유속계를 통해 대기 공기의 속도를 측정하고, 상기 인렛부에서 대기 공기와 함께 유입되는 먼지의 유속과 등속 채취 유량계를 이용하여 샘플링 속도를 연산하며,
   상기 측정한 대기 공기의 속도 및 상기 연산한 샘플링 속도를 이용하여 등속 흡인 속도를 계산하고, 상기 등속 흡인 속도를 이용하여 등속 채취 유량을 제어하는 것을 특징으로 하는 마모먼지 측정 시스템.
4. 제2항에 있어서,
   상기 에어로졸 덕트는,
   상기 먼지 및 상기 차량의 타이어의 마모열로 발생되는 가스가 응축성 먼지로 생성되도록 하고, 상기 측정부와 상기 샘플링부에 연결되어 먼지의 측정 및 분석이 이루어지는 것을 특징으로 하는 마모먼지 측정 시스템.
5. 제1항에 있어서,
   상기 모사주행 측정 장치는,
   상기 차량 실주행 시 형성되는 상기 주행 정보를 설정하는 주행 정보 설정부;
   상기 차량 실주행 시 사용되는 차량의 타이어를 포함하는 테스트 환경을 구현하고, 실시간으로 측정을 수행하여 측정 데이터를 생성하는 시뮬레이션부; 및
   상기 주행 정보 및 상기 측정 데이터를 분석하여 주행, 환경 및 유량 각각을 제어하는 모사주행 통합 제어부를 포함하고,
   상기 주행 정보 설정부는 실제 도로 주행 정보, 사용자 도로 주행 정보 설정 및 온도, 습도, 노면 온도를 적어도 하나 포함하는 환경 설정을 주행 정보로 설정하는 것을 특징으로 하는 마모먼지 측정 시스템.
6. 제5항에 있어서,
   상기 시뮬레이션부는,
   제로 에어를 공급하는 에어컨디셔너;
   상기 타이어에 의해 발생하는 마모먼지를 테스트하는 운행 시뮬레이터를 형성하는 테스트 챔버;
   상기 테스트 챔버에서 발생하는 먼지가 유입되고, 상기 먼지가 유입되는 유속을 측정하고 등속 흡인하여 샘플링하는 샘플링 터널;
   상기 먼지와 함께 유입되는 공기를 배출하는 배기부; 및
   상기 동속 흡인하여 샘플링된 입자를 전달받아 먼지를 측정하고, 선택적으로 먼지를 분석하는 하는 측정 분석부를 포함하는 마모먼지 측정 시스템.
7. 제6항에 있어서,
   상기 테스트 챔버는,
   내측에 형성되는 포장(Pavement) 도로에 타이어가 맞닿도록 위치시키고, 상기 포장 도로를 거칠기 또는 재질 별로 교체 가능하도록 조립되는 드럼부;
   상기 드럼부의 내측에 맞닿는 상기 타이어와 연결되어 상기 타이어를 제어하는 타이어 제어부; 및
   상기 드럼부와 조인트를 통해 연결되며, 동력 모터를 이용하여 상기 드럼부의 밸런스를 교정하는 동력계를 포함하는 마모먼지 측정 시스템.
8. 제7항에 있어서,
   상기 타이어 제어부는,
   상기 타이어를 기 설정된 방식으로 회전시키도록 조정하는 컨트롤 모터;
   상기 컨트롤 모터와 연결되어 상기 타이어의 회전 시 상기 타이어의 회전 속도를 조절하고 제어하는 브레이크;
   상기 브레이크와 연결되어 상기 타이어의 각도를 조절하는 스티어링부; 및
   상기 브레이크 및 상기 컨트롤 모터를 상단에 구비하고, 상기 타이어가 상기 드럼부의 내측에 구비되는 위치를 조절하기 위해 가이드라인을 따라 이동하는 슬라이드부를 포함하는 마모먼지 측정 시스템.
9. 제8항에 있어서,
   상기 스티어링부는,
   상기 타이어의 진행방향에 따라 회전축을 조절하는 스티어링각 조절부;
   상기 타이어의 회전과 조향이 가능하도록 상기 타이어의 중심에 연결되는 등속 조인트; 및
   상기 타이어의 중심선이 수직선에 대하여 이루는 각도를 조절하는 캠버각 조절부를 포함하고,
   상기 스티어링부는 상기 타이어의 정렬을 6° 내지 -6° 사이에서 조절하여 상기 타이어 회전 시에 나타나는 영향을 반영하는 것을 특징으로 하는 마모먼지 측정 시스템.
10. 제7항에 있어서,
    상기 드럼부는,
    타이어의 온도, 타이어의 압력 및 노면의 온도를 측정하는 모사 측정부; 및
    적외선 히터 또는 냉각 장치를 이용하여 노면의 온도를 제어하는 온도 조절부를 포함하고,
    상기 드럼부는 상기 타이어의 접촉면에 특정 온도의 공기를 접촉시키는 블로워 타입의 노즐이 부착되는 것을 특징으로 하는 마모먼지 측정 시스템.
11. 제5항에 있어서,
    상기 모사주행 통합 제어부는,
    상기 주행 정보 상기 실 측정 데이터, 및 상기 시뮬레이션부에서 생성된 모사 측정 데이터를 분석하며,
    상기 도로 주행 시 차량의 속도에 따른 인렛 노즐 크기와 샘플링 유량을 조절하여 동속흡인이 되도록 상기 차량의 주행, 환경 및 유량 각각을 제어하는 것을 특징으로 하는 마모먼지 측정 시스템.
12. 마모먼지 측정 시스템에 의해 수행되는 마모먼지 측정 방법에 있어서,
    차량에 부착되어 운용되는 실주행 측정 장치를 통해 차량 실주행 시 비배기계에서 발생하는 먼지를 실시간으로 측정하여 실 측정 데이터를 생성하고, 상기 실 측정 데이터를 생성하는 시점의 주행 정보를 저장하는 단계; 및
    상기 차량 실주행 시 형성되는 상기 주행 정보를 전달받고, 상기 주행 정보를 이용하여 테스트 환경을 구현하여 모사 측정 데이터를 생성하고, 상기 모사 측정 데이터와 상기 실 측정 데이터를 비교하여 분석하는 단계를 포함하는 마모먼지 측정 방법.
13. 제12항에 있어서,
    상기 실 측정 데이터를 생성하고, 상기 실 측정 데이터를 생성하는 시점의 주행 정보를 저장하는 단계는,
    인렛부를 통해 대기 공기와 함께 먼지가 유입되는 단계;
    상기 인렛부에서 유입되는 먼지가 가이드를 따라 이동하는 단계;
    상기 차량의 속도, 주행거리, 위치, 타이어의 공기압, 타이어의 온도, 대기 온도, 노면 온도를 적어도 하나 포함하여 측정하는 단계;
    샘플링부가, 상기 유입되는 먼지를 분석기를 통해 분석하여 선택적으로 입자를 샘플링하여 실 측정 데이터를 생성하는 단계; 및
    상기 인렛부의 크기와 상기 먼지의 유량을 조절하여 등속 흡인이 유지되도록 유량을 제어하도록 상기 샘플링부를 제어하고, 상기 실 측정 데이터 및 상기 실 측정 데이터를 생성하는 시점의 주행 정보를 저장하는 단계를 포함하는 마모먼지 측정 방법.
14. 제12항에 있어서,
    상기 모사 측정 데이터와 상기 실 측정 데이터를 비교하여 분석하는 단계는,
    상기 차량 실주행 시 형성되는 상기 주행 정보를 설정하는 단계;
    상기 차량 실주행 시 사용되는 차량의 타이어를 포함하는 테스트 환경을 구현하고, 실시간으로 측정을 수행하여 측정 데이터를 생성하는 단계; 및
    상기 주행 정보 및 상기 측정 데이터를 분석하여 상기 차량의 주행, 환경 및 유량 각각을 제어하는 단계를 포함하고,
    상기 주행 정보를 설정하는 단계는 실제 도로 주행 정보, 사용자 도로 주행 정보 설정 및 온도, 습도, 노면 온도를 적어도 하나 포함하는 환경 설정을 주행 정보로 설정하는 것을 특징으로 하는 마모먼지 측정 방법.

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