배기가스 규제 모드 변화가 차량 배기가스에 미치는 영향 연구

이민호,김기호,이정민 한국응용과학기술학회 2018 한국응용과학기술학회지 Vol.35 No.4

대기오염에 대한 관심은 국내·외에서 점진적으로 상승하고 있으며, 자동차 및 연료 연구자들은 청정(친환경 대체연료) 연료와 연료품질 향상 등을 위해 새로운 엔진 설계, 혁신적인 후 처리 시스템 등의 많은 접근을 통하여 차량 배출가스와 온실가스를 감소시키려고 노력하고 있다. 이러한 연구들은 주로 차량의 배출가스 (규제 및 미규제물질, PM 입자 배출 등)와 온실가스의 두 가지 이슈로 진행되고 있다. 자동차의 배출가스는 환경오염과 인체에 악영향을 주는 많은 문제를 일으키고 있다. 이러한 배출가스를 줄이기 위하여 각국에서는 배출가스 시험모드를 새로 만들어 규제하고 있다. 2007 년부터 UN ECE의 WP.29 포럼에서 배출가스 인증을 위한 전 세계의 조화된 light-duty 차량 시험 절차 (WLTP)가 개발되었다. 이 시험 절차는 유럽과 동시에 국내 light-duty 디젤 차량에도 적용되어졌다. Light-duty 차량의 대기오염 물질 배출량은 거리 당 무게로 규제되어 있어 주행주기가 결과에 영향을 미칠 수 있다. 차량의 배출가스는 주행및 환경조건, 주행습관 등에 따라 크게 달라진다. 극단적인 외기온도는 배출가스를 증가시키는데, 이것은더 많은 연료가 실내를 가열하거나 냉각해야하기 때문이다. 또한 높은 주행속도는 증가된 항력을 극복하기 위해 필요한 에너지로 인해 배출가스 량을 증가시킨다. 일반적으로 상승하는 차량속도와 비교할 때, 급격한 차량가속도도 배출가스를 증가시킨다. 부가적인 장치 (에어컨 또는 히터)와 도로경사 또한 배출가스를 증가시킨다. 본 연구에서는 3대의 light-duty 차량을 가지고 light-duty 차량의 배출가스 규제에 사용되는 WLTP, NEDC 및 FTP-75로 시험을 하였으며, 배출가스가 다른 주행 사이클에 의해 얼마나 많은 영향을 받을 수있는지를 측정하였다. 배출 가스는 통계적으로 의미있는 차이를 보이지 않았다. 최대 배출 가스는 주로 냉각 된 엔진 조건에 의해 야기되는 WLTP의 저속 단계에서 발견된다. 냉각 된 엔진 상태에서 배출가스의 양은 시험 차량과 크게 다르다. 이는 WLTP 구동 사이클에 대처하기 위해, 이 측면에서 다른 기술적 솔루 션이 필요하다는 것을 의미한다. As the interest on the air pollution is gradually rising at home and abroad, automotive and fuel researchers have been studied on the exhaust and greenhouse gas emission reduction from vehicles through a lot of approaches, which consist of new engine design, innovative after-treatment systems, using clean (eco-friendly alternative) fuels and fuel quality improvement. This research has brought forward two main issues : exhaust emissions (regulated and non-regulated emissions, PM particle matter) and greenhouse gases of vehicle. Exhaust emissions and greenhouse gases of automotive had many problem such as the cause of ambient pollution, health effects. In order to reduce these emissions, many countries are regulating new exhaust gas test modes. Worldwide harmonized light-duty vehicle test procedure (WLTP) for emission certification has been developed in WP.29 forum in UNECE since 2007. This test procedure was applied to domestic light duty diesel vehicles at the same time as Europe. The air pollutant emissions from light-duty vehicles are regulated by the weight per distance, which the driving cycles can affect the results. Exhaust emissions of vehicle varies substantially based on climate conditions, and driving habits. Extreme outside temperatures tend to increasing the emissions, because more fuel must be used to heat or cool the cabin. Also, high driving speeds increases the emissions because of the energy required to overcome increased drag. Compared with gradual vehicle acceleration, rapid vehicle acceleration increases the emissions. Additional devices (air-conditioner and heater) and road inclines also increases the emissions. In this study, three light-duty vehicles were tested with WLTP, NEDC, and FTP-75, which are used to regulate the emissions of light-duty vehicles, and how much emissions can be affected by different driving cycles. The emissions gas have not shown statistically meaningful difference. The maximum emission gas have been found in low speed phase of WLTP which is mainly caused by cooled engine conditions. The amount of emission gas in cooled engine condition is much different as test vehicles. It means different technical solution requires in this aspect to cope with WLTP driving cycle.

자율주행 데이터를 이용한 주행시험장에서의 증강현실 테스트

이인규(Ingyu Lee),이명수(Myungsu Lee),김봉섭(Bongseob Kim),윤경수(Kyungsu Yun) 한국자동차공학회 2021 한국자동차공학회 부문종합 학술대회 Vol.2021 No.6

자율주행차량을 개발하고 검증하는 과정에서 예상하지 못한 경우가 발생한다. 이 경우에 자율주행자동차의 안전과 기능 개선을 위해 반복시험을 진행해야 한다. 하지만 반복시험을 진행하기에 불필요한 노력과 시간이 많이 소비되는 경우와, 우연히 발생하여 원인이 불분명해 반복시험이 불가능한 경우가 있다. 예를들어 자율주행 자동차를 주행시험장에서 더미를 이용하여 시험하는 도중 실패하는 경우 문제가 발생하면 더미를 본래의 위치에 다시 설치하거나 고도화된 장비의 경우 프로그램 세팅까지 다시 해야 한다. 다른 예로 실도로에서 주행하는 도중에 우연히 새로운 시나리오가 발생했을 때의 상황을 그대로 반복적으로 재현해서 자율주행 시스템을 개발하고 검증하기는 쉽지 않다. 본 논문에서는 센서가 장착된 차량을 이용하여 데이터를 수집하고 이를 주행시험장 등 통제된 공간에서 자율주행 차량을 제외한 별도의 장비 없이 증강현실을 구현하고 반복시험을 하기 위한 데이터 활용을 기술한다. 차량을 테스트하거나 실도로의 데이터를 계측하는 중에는 센서와 차량의 원시 데이터를 시간에 따라 저장한다. 이는 이후 원시 데이터를 시간에 따라 다시 재생하고 차량의 시스템으로 보내기 위함이다. 아무것도 없는 주행시험장에서 자율주행 차량에 장착된 센서데이터가 아닌, 저장된 데이터를 시간에 따라 재생시킨다면, 별도의 시험장비 없이 자율주행차량 단독으로 증강현실을 구현하여 특정 시나리오에 대한 반복 시험이 가능해진다. 레이다, 라이다, 카메라센서의 경우 기본적으로 상대적인 정보를 포함하지만 GNSS 데이터를 활용하면 상대정보 뿐만 아니라 특정 지역에서 자율주행차량의 위치와 독립적인 위치정보를 생성하고 테스트가 가능하다.

차량장착시험 시스템을 이용한 소형 풍력발전시스템의 성능평가

이종욱,김동현,박강균,최현철,김대룡 한국풍공학회 2010 한국풍공학회지 Vol.14 No.3

In this study, an effective vehicle mounted testing system (VMTS) has been constructed for the acceleration test of small wind-turbine system. The present VMTS is integrated with wind sensors, rotating speed sensor, electric power, battery and related monitoring units, and independent battery banks etc. General performance and safety test for ultimate wind-speed condition can be effectively performed and finished within one or two weeks including installation time using the constructed VMTS. Several small wind-turbine models of which performance curves are presented by the manufacturer have been tested and verified by the present VMTS. The comparison results between the actual field test data and the accelerated vehicle test data are compared and presented for experimental verifications. 본 연구에서는 차량장착시험 시스템을 이용하여 소형 풍력발전기의 성능평가를 수행하였다. 차량장착시험 시스템은 풍속센서, 전력, 배터리관련 모니터링 장치와 독립식 배터리 뱅크로 구성되어 있다. 본 차량장착시험 시스템을 통해 극한 풍속 상태에서 소형 풍력발전 시스템의 성능 및 안정평가를 1, 2주내에 효과적으로 수행할 수 있었다. 본 연구에 제시되어 있는 상용 소형 풍력발전기 성능평가의 비교검증은 인증된 상용모델의 제작사에서 제시한 성능곡선과 차량시험을 통하여 얻은 결과를 비교하여 검증되었으며, 그래프로 제시하였다.

차량용 CFRP 부품의 내구 성능 검증 방법에 대한 연구

양대근(Daegeun Yang),김효성(Hyosung Kim),이재원(Jaewon Lee),김규식(Kyusik Kim),정세웅(Sewoong Jung) 한국자동차공학회 2021 한국자동차공학회 부문종합 학술대회 Vol.2021 No.6

최근 국·내외에서 연비규제 및 경량화를 위한 차량용 부품 개발이 활발하게 이루어지고 있다. 하지만 단순히 경량화만을 목적으로 개발되어진다면 차량의 안전성에 대한 신뢰도는 현저히 떨어질 것이다. 그러므로 본 논문에서는 차량용 CFRP 부품 중 너클과 LCA에 대한 내구 성능 검증 방법에 대하여 기술하고 있다. 차량 주행 중에 발생되는 진동에 대한 내구 성능 검증을 위해 우선 실차량 주행 시 발생되는 진동을 측정하고 이를 변환하여 각 방향별 진동 내구 평가 모드를 도출하였으며 시험 계측 장비로는 지멘스社 Test.Lab을 통하여 계측 및 분석을 하였다. 또한 대상 부품의 실차 장착 상태를 모사한 지그를 제작하여 타부품과 체결한 상태에서 내구 실험을 진행하였으며 내구 평가 모드에 대한 시험 셋업은 전/후, 좌/우, 상/하 방향으로 나누어 진행하였다. 전/후 방향 시험은 휠허브에 장착된 지그를 이용하여 바퀴 중심을 기준으로 차량의 전/후 방향으로 하중을 가하였으며, 좌/우 방향 시험은 타이어의 동반경을 모사하는 지그를 이용하여 차량의 좌/우 방향으로 하중을 가하였다. 또 상/하 방향 시험은 휠 센터를 중심으로 차량의 상/하 방향으로 하중은 인가하였다. 실차장착 내구시험에 앞서 개발 부품의 안정성을 확인해 보기위해 실차 하중 데이터와 실차량을 장착상태를 모사한 지그를 이용하여 실차 하중 상태를 모사한 시험을 진행하여보았다. 이 시험 결과는 향후 실차 장착 주행 시험 데이터와 비교 분석하여 부품 내구 시험에 활용 되어 질 수 있을 것이다.

실차 측정 정보를 이용한 군용 차량의 다물체 동역학 모델링 및 검증

류치영(Chi Young Ryu),장진석(Jin Seok Jang),유완석(Wan Suk Yoo),조진우(Jin Woo Cho),강이석(E-Sok Kang) 대한기계학회 2014 大韓機械學會論文集A Vol.38 No.11

군용 차량의 경우 야지 주행에 대한 성능 시험이 필수적인데 실차 시험의 경우 비용과 시간에 의한 제약을 받게 되므로, 시뮬레이션을 통한 성능 분석이 효율적이다. 본 연구에서는 상용 다물체 해석 프로그램인 MSC.ADAMS 를 이용하여 차량 모델을 개발한다. 타이어 수직 강성 시험을 수행하고 FTire 모델에 반영하여 타이어 모델을 생성한다. 댐퍼의 경우 비선형 특성 시험을 통해 얻은 결과를 반영하여 댐퍼를 모델링 하였으며, 겹판 스프링은 빔 요소 모델로 차량 모델을 구성한다. 단순 장애물 통과 시험 및 파형로 통과 시험을 수행하고 가속도 응답 및 휠 하중 응답 분석을 통해 차량 모델의 신뢰성을 검증하였다. It is essential to perform driving performance tests of military vehicles on rough terrain. A full car test is limited by cost and time constraints, because of which a dynamic analysis via computer simulation is preferred. In this study, a vehicle model is developed using MSC.ADAMS, a commercial multibody analysis program, and compared via experiments . FTire is modeled using the results of a tire performance test to obtain the vertical stiffness. A nonlinear damper is modeled by a characteristic experiment. Leaf springs are modeled with beam force elements and consisted to a vehicle model . The vertical force and acceleration response of the wheel are identified when vehicle is passing over a simple bump as well as a sinusoidal road. The developed vehicle model is verified with the results of a full car test.

차량기술, 연료 유종 및 시험모드 특성에 따른 온실가스의 배출특성 연구

이정천,이민호,김기호,박언영 한국응용과학기술학회 2017 한국응용과학기술학회지 Vol.34 No.4

대기오염에 대한 관심은 국내·외에서 점진적으로 상승하고 있으며, 자동차 및 연료 연구자들은 청정(친환경 대체연료) 연료와 연료품질 향상 등을 이용하여 새로운 엔진 설계, 혁신적인 후처리 시스템 등의 연구를 통하여 차량 배기가스 및 온실가스를 감소시키고자 노력하고 있다. 이에 본 연구에서는 각기 다른 차량기술이 적용된 휘발유, 경유, LPG를 연료로 사용하는 7대의 차량을 대상으로 국내·외에서 법적시험모드로 사용되고 있는 도심모드, 고속모드, 급가·감속, 에어컨사용 및 겨울철 특성을 반영한 저온모드에서 온실가스의 배출특성을 확인하고자 하였다. 사용연료에 관계없이 대부분의 온실가스는 저온인 Cold FTP-75 모드에서 가장 안 좋은 결과가 나타나는 경향을 가지고 있다. 각 차량별 온실가스 증가 요인으로는 가솔린 차량인 A차량(2.0 MPI)과 B차량(2.4 GDI)에서는 최고속 및 급가·감속 , 에어컨 사용 , 저온 조건의 순인데 비해 E차량(1.6 T-GDI)은 에어컨 사용, 최고속 및 급가·감속 , 저온 조건의 순이다. G차량(LPLi)은 에어컨 사용 , 저온 , 최고속 및 급가·감속 조건의 순으로 가솔린 차량과 다른 특성을 가지고 있다. 경유 차량에 있어서는 A차량(2.0 w/o DPF)과 B차량(2.2 w/ DPF)은 최고속 및 급가·감속 , 에어컨 사용, 저온 조건의 순이었고, F차량(1.6 w/ DPF)은 저온, 에어컨 사용, 최고속 및 급가·감속 조건의 순으로 확인되었다. 따라서, 각 연료별로 배출가스 저감 기술을 다르게 적용하여야 효과적인 방법이라고 할 수 있겠다. Concerns about an air pollution are gradually increasing at home and abroad. The automotive and fuel researchers are trying to reduce emissions and greenhouse gases of vehicles through a research on new engine designs and innovative after-treatment systems using clean fuels (eco-alternative fuel) and fuel quality improvements. In this paper, we stduy the emission characteristics of greenhouse gases on seven vehicles using gasoline, diesel, and LPG by legal test mode in domestic and abroad.(Urban mode, Highway mode, rapidly acceleration and deceleration, using air conditioner, low temperature condition) Regardless of fuels, most of the greenhouse gases tend to show the worst results in cold FTP-75 mode. In the case of A vehicles (2.0 MPI) and B vehicles (2.4 GDI) using a gasoline fuel, the factors that increase greenhouse gases are in order of a rapidly acceleration and deceleration, using air conditioner, low temperature condition. But G vehicles(LPLi) have different emission characteristics from another vehicles. In the case of A vehicles (2.0 w/o DPF) and B vehicles (2.2 with DPF) using a diesel fuel, the factors that increase greenhouse gases are in order of a rapidly acceleration and deceleration, using air conditioner, low temperature condition. However, the factor of F vehicles are in order of low temperature condition, using air conditioner, rapidly acceleration and deceleration. In conclusion, it will be an effective method to apply different technologies of emission reduction for each fuel.

철도차량의 차체 굽힘모드 측정을 위한 충격시험

신범식(Bum Sik Shin),최연선(Yeon Sun Choi) 대한기계학회 2011 대한기계학회 춘추학술대회 Vol.2011 No.5

철도차량의 속도가 증가함에 따라 레일 불균일에 의한 가진주파수의 상승으로 인하여 철도차량의 동특성을 고려한 승차감 예측기술은 중요해지고 있다. 철도차량의 동특성은 전산 모드해석과 더불어 시험적으로 검증되어야 한다. 본 연구에서는 철도차량 차체 굽힘모드 시험을 고찰하고, 이를 대체할 수 있는 방안을 제시하였다. 이를 위해 우선 차체 크기비를 반영한 평판 시편을 제작하고, 이를 기존 시험규격인 JIS E7105 방법과 충격시험을 사용한 결과를 비교하여 충격시험의 타당성을 검증하였다. 또한 전산해석을 통하여 이 를 재현하였다. 타당성이 검증된 결과를 바탕으로 현장 굽힘모드 시험을 유압가진대신 충격시험으로 대체가능성을 검토하였다. As train speed increases, the prediction of the ride comfort with the consideration of the dynamic characteristics of high speed trains becomes important since the exciting frequencies from rail irregularity goes to higher. The dynamic characteristics of railway vehicles can be checked by modal analysis numerically and experimentally. In this study the modal test of railway vehicle is reviewed and a new test method is suggested. First, a sample plate which reflects the size ratio of the original train car-body is prepared and, the validity of the newly designed impact test is verified by comparing the result of JIS E7105 method, which is currently in use. It was also rechecked numerically. And, the applicability of the impact test to a prototype carbody is tested by the field test.

혼성장비 차량부 시험평가 및방위산업기술 보호 제도 개선에 관한 연구

윤흥수,류연승 한국융합학회 2018 한국융합학회논문지 Vol.9 No.7

상용차량 확대계획 및 군수품 상용화 정책에 의해 군용차량은 민간차량의 플랫폼을 사용하여 개발되고 있다. 그러나 민간차량의 플랫폼 정보가 정비지침서, 전장회로도 등에 담겨 공개되고 있기 때문에 민간차량과 동일한 플랫폼을 사용하는 군용차량도 관련 정보가 노출될 수밖에 없다. 특히 군용차량에 미사일, 레이더 등을 탑재하면 전투 목적을 가진 혼성장비가 되므로 기술보호 적용을 검토하여 정보 유출을 차단해야한다. 혼성장비는 2가지 이상의 장비로 구성된 장비를 말하며, 주장비 부분과 보조장비 부분으로 구분된다. 본 연구에서는 국내 혼성장비 차량부 시험평가 제도 및 방위산업기술 보호체계의 문제점을 도출하고, 전문가 인터뷰를 통해 개선방안을 도출하는 방법으로 연구를 진행하였다. 개선방안으로 전력화 시점을 기준으로 당시 최신 배출가스 기준이 반영된 엔진을 탑재한다는 조항을 추가하여 민간법령과 육군규정의 혼선을 줄이고, 상용화로 된 군수품의 역할 및 기능을 고려하여 방위산업기술의 요소기술로 선정하였다. The military purpose vehicles are developed by using the platform of civil vehicles according to the commercial vehicle expansion plan and military supplied product commercialization policy. But the information related to the military purpose vehicle which adopts the same platform with the civil vehicle is forced to be exposed because its information is revealed by containing into the maintenance manual and electric circuit diagram. Especially, the information disclosure should be blocked by reviewing the application of technology protection because the military vehicle becomes combating purposed mixed equipment when the missile and radar are mounted. The mixed equipment means the one configured with more than 2 types of equipment, and it is categorized into the main and sub equipment. This study was performed to derive the problems in Korean system for vehicle part test evaluation on the mixed equipment and the defense industry technology protection system, and to derive the methods for improving through interviews with the specialists. The conflicts between the civil laws and army regulation were reduced by adding a clause that the engine reflected with the newest emission gas standard should be mounted based on the time of force integration, and the commercialized military supplies were designated as element technology of defense industry technology in consideration of its roles and functions.

승용차용 자동 변속기 시험 장비의 개념 설계

오주선,남주석,심성보 경상대학교 농업생명과학연구원 2021 농업생명과학연구 Vol.55 No.2

본 연구는 다양한 차종의 승용 자동 변속기 변속 성능 및 내구성 평가를 위한 시험 장비 설계를 위하여 수행되었다. 다양한 차종의 주행 중 변속 특성을 시험 장비에서 구현하기 위하여 가장 작은 배기량을 갖는 차량과 가장 큰 배기량을 갖는 차량의 엔진 성능 곡선, 차량 총 중량, 총 기어비를 분석하였다. 분석된 결과를 바탕으로 하여 차량의 총 중량에 의한 관성이 변속기 후단에 전달되었을 때의 등가 관성을 각각 계산하였다. 다양한 차종의 엔진 관성과 성능 곡선을 만족시키기 위해서 입력 동력원은 정격 출력 440㎾, 정격 토크 146.7 kg·m, 관성모멘트 1.76 kg·m2으로 선정한 후 차종에 따라 3가지의 증속기(2.1:1~4.2:1)를 선택할 수 있으며 추가적인 기계 관성을 증속기 후단에 장착할 수 있도록 설계한다. 출력 동력원은 정격 출력 520㎾, 정격 토크 500kg·m, 관성모멘트 5kg·m2로 선정한 후 2:1 감속기와 추가적인 기계 관성을 장착할 수 있도록 설계한다. 다양한 차종의 자동 변속기 변속 특성 및 내구성을 간단한 장치 변경을 통하여 하나의 시험 장비에서 시험할 수 있는 방법을 대상 차량의 엔진 및 관성 정보를 분석하여 제안하였다. 이러한 시험 장비를 활용한다면 자동변속기 개발 및 성능 향상을 위한 비용 및 시간을 크게 절감할 수 있을 것이라 판단된다. This study was conducted to design a test bench for evaluating the transmission performance and durability of the automatic transmission of various passenger cars. In order to realize the shift characteristics o f various passenger cars in the test b ench, the engine performance curve, gross vehicle weight, and gross gear ratio of the vehicles with the smallest and largest emissions were analyzed. Based on the results of the analysis, the equivalent inertia when the inertia by the gross weight of the vehicle was transmitted to the end of the transmission was calculated respectively. In order to satisfy the engine inertia and performance curves of various vehicles, the input power sources corresponding to the rated output 440㎾, rated torque 146.7 kg·m and inertial moment 1.76 kg·m2 were selected, and three step-up gearbox (2.1:1 ~ 4.2:1) were selected depending on the model. In addition, it is designed that additional mechanical inertia can be installed at the rear end of the step-up gearbox. The output power sources corresponding to the rated output 520㎾, rated torque 500 kg·m and inertial moment 5 kg·m2 were selected, and 2:1 reducer and additional mechanical inertia were designed to be installed. The engine and inertia characteristics of the target vehicle was analyzed, and a method to test the shift characteristics and durability of various vehicles of automatic transmissions in one test bench through simple device change was proposed. It is believed that if the test bench proposed in this study is applied, the cost and time for automatic transmission development and performance improvement can be greatly reduced.

차량 성능시험을 위한 Autopilot Simulator 설계 및 제작

조정대(Jeongdai Jo),김광영(K. Y. Kim),김동수(D. S. Kim),최병오(B. O. Choi),김도식(D. S. Kim) 한국동력기계공학회 2006 한국동력기계공학회 학술대회 논문집 Vol.- No.-

The Lab. simulator for conducting a performance test and a reliability test on a vehicle and components has been designed and embodied. In order to control non-linear of a vehicle, a fuzzy control algorithm, a running mode tracking algorithm and a vehicle speed control algorithm were applied to the actuator control. The vehicle controller functions were implemented; setup of the actuator, position control, the gear shift control depending upon the vehicle RPM, the serial interface function for data communication and control with the servo controller, and transmitting and receiving data. The servo controller performed the function to drive the actuator by controlling the pneumatic servo valve, and measured data information such as a position, a velocity and an acceleration as obtained through operation by means of the second differentiator and controlled a position precisely. An experimental apparatus was consisted of a dynamometer and a vehicle, and the performance and durability of the controller was verified. The Lab. simulator was mounted onto the vehicle, and the position control test and a LAP mode tracking test were conducted. It was found that the response characteristic, the tracking capability and precision of the position control were so excellent.