활주흔과 정지지점으로부터 수학적방법과 최적화방법에 의한 교통사고 재현기법에 관한 연구

유장석,장명순 대한교통학회 2002 大韓交通學會誌 Vol.20 No.4

This research investigates the location and speed at the time of collision for an accident case. The collision location was determined by a mathematical method using the tire skid mark on the road surface. The collision speed is determined by a optimization method that minimizes a objective function of the difference in the location of the final stopped position of the vehicle observed in a real collision and a simulated collision experiment. The analysis of the collision speed using the optimization method with an error tolerance of 0.8% revealed the collision speed to be 67.75Km/h for the passenger sedan and 29.67Km/h for the Jeep. However, the collision speed analyzed using current collision speed analysis model equation was 64.97Km/h for the passenger sedan and 31.27Km/h for the Jeep. Therefore, it has been seen that the difference in the collision speed analyzed by the optimization method and current analysis model equation was 2.78Km/h for the passenger sedan and 1.6Km/h for the jeep. Since the speed difference between mathematical method and simulation technique is minimal, use of simulation technique is recommended to further investigate the dynamic motion of vehicle after collision in addition to speed. 본 연구는 차대차 충돌사고시 차량충돌위치와 충돌속도 분석기법을 사고사례를 통해 연구하였다. 차량충돌위치는 사고현장 노면에 생성된 타이어 마크를 이용하여 수학적방법으로, 충돌속도는 실제 사고차량 최종정지위치와 모의충돌실험을 통해 분석된 차량 최종정지위치와의 차를 목적함수로 하여 이를 최소로 수렴하는 최적화기법을 이용하였다. 연구결과, 승용차량 오른쪽 앞바퀴 위치는 중앙선으로부터 좌측으로 0.45m 떨어진 진행방향 1차로 상이고, 왼쪽 앞바퀴는 중앙으로부터 좌측으로 0.345m 떨어진 지점에 위치한 상태이다. 최적화기법을 이용하여 사고차량의 충돌속도를 분석한 결과, 최적화의 오차율이 0.8%인 경우 충돌속도는 승용차량 67.75Km/h, 짚형 승용차량 29.67Km/h로 분석되었으며, 충돌 후 x축에 대한 속도는 승용차량 20.0Km/h, 짚형승용차량 15.69Km/h이고, y축에 대한 속도는 승용차량 15.68Km/h, 짚형 승용차량 7.66Km/h로 분석되었다. 반면, 기존 충돌속도 분석모형식을 이용하여 사고차량의 충돌속도를 분석한 결과, 승용차량 64.97Km/h, 짚형승용차량 31.27Km/h로 도출되었다. 따라서, 최적화기법을 통해 분석한 충돌속도와 기존 분석모형식을 이용하여 분석한 충돌속도와의 오차가 승용차량 2.78Km/h, 짚형승용차량 1.6Km/h로 최적화기법을 이용하여 분석한 결과에 대한 신뢰성이 높은 것으로 연구결과 도출되었다. 따라서, 추후 차 대 차 충돌사고를 분석함에 있어 타이어 흔적을 이용한 수학적방법과 모의충돌실험을 통한 최적화기법을 이용하면 충돌속도는 물론 충돌전·후 차량의 운동특성에 대한 정확한 분석이 이루어질 수 있을 것으로 기대된다.본 논문은 과학기술부 한국과학재단에서 지원한 첨단도로연구센터의 연구수행 결과입니다.

최적화방법을 이용한 보행자 충돌사고 재현기법 개발

유장석,홍을표,장명순,박경진,손봉수 대한교통학회 2002 大韓交通學會誌 Vol.20 No.3

As the number of pedestrian accident increases, the reconstruction of an accident becomes important to find the source of the fault. Generally, accidents are reconstructed by the intuition of experts or primitive physics. A reconstruction method is pro- posed using sophisticated optimization technology. At first, a dynamic simulation model is established for the accident environment. Occupant analysis for automobile crashworthiness is employed. The situ- ation before an accident is identified by optimization. The impact velocity and the position of the pedestrian are utilized as design variables. The design variables are found by minimizing the difference between the simulation and the real accident. The optimization process is performed by linking an occupant analysis program MADYMO to an optimization program VisualDOC. Since the involved analysis is dynamics and highly nonlinear, response surface method is selected for the optimization process. Problems are solved for various situations. 기존 보행자 충돌사고 분석모형식은 모형식에 따라 분석결과에 대한 오차가 크게 발생하여 실용성에 많은 문제점을 내포하고 있다. 본 연구는 충돌 후 보행자의 최종정지위치를 이용하여 차량충돌속도 및 보행자 충돌위치를 최적화방법으로 분석하는 기법을 개발하였다. 충돌 후 보행자의 동역학적 선회특성에 대한 분석은 승객거동해석 프로그램인 MADYMO을 이용하여 모의충돌실험을 통해 분석하였다. 모의충돌실험을 통해 분석된 보행자 가슴 및 머리부위의 최종정지위치와 실제사고에서 보행자 머리 및 가슴부위의 최종정지위치와의 차를 목적함수로, 차량충돌속도와 보행자 충돌위치를 설계변수로 정의하여 이를 최소로 수렴하는 최적화 모형식을 정식화한 후 최적설계 전문 소프트웨어인 VisualDOC2 프로그램을 이용하여 반응표면근사최적화기법으로 목적함수를 최소로 수렴하는 차량충돌속도 및 보행자 충돌위치를 분석기법을 개발하였다. 최적화기법을 이용한 컴퓨터 시뮬레이션 분석기법을 이용하여 차량충돌속도 및 보행자 충돌위치를 분석한 결과, 기존 분석모형식에 비해 분석 오차율이 매우 낮아 보다 정확하고 과학적인 분석기법인 것으로 연구결과 도출되었다. 따라서, 추후 보행자 충돌사고를 분석함에 있어 기존 분석모형식이 아닌 보행자 선회특성을 고려한 최적화기법을 이용하여 보다 신속하고 정확한 분석을 수행함으로써 사고당사간의 의견대립으로 인한 시간적, 경제적 비용의 최소화는 물론 사고관련자의 권익을 보호할 수 있을 것으로 기대된다.이 연구는 한국과학재단지정 첨단도로연구센터/최적설계신기술센터의 연구비지원으로 수행되었음.

에어백과 안전벨트가 운전자 안전에 미치는 영향에 관한 연구

유장석,장명순 대한교통학회 2003 대한교통학회지 Vol.21 No.2

To minimize the death and injury by a collision, the installation of an air bag is recommended as a mandatory practice together with the wearing of the seat belt. By using simulated collision experi- ments, this research focused on the effect of an air bag and seat belt on the driver safety. The vehicle deceleration characteristics were obtained from impact experiment. LSDYNA, a software pro- gram for vehicle collision analysis, and MADYMO, a software program for driver motion after collision, were used for simulated experiment. Four cases such as air bag installed and seat belt wearing (case A), air bag installed but seat belt not wearing (case B), air bag not installed but seat belt wearing (case C), air bag not installed and seat belt not wearing (case D) were analyzed. The impact of acceleration on the injury of driver's head was analyzed by Head Injury Criterion (HIC) as well. It was found that having air bag and wearing seat belt effectively reduced driver's head injury about 52.9% to 70.5% compared with the case of having neither air bag nor wearing seat belt. 본 논문은 자동차 충돌사고시 승객보호장구인 에어백과 안전벨트가 운전자 안전에 미치는 영향을 컴퓨터 모의충돌실험을 통해 연구하였다. 에어백 전개특성은 실제 에어백 전개 단품실험을 통해, 모의충돌실험차량의 감속도 특성은 실제 차량충돌실험 결과자료를 기초로 자동차 충돌해석 전문프로그램인 LS-DYNA를 이용하여 도출하였고, 에어백과 안전벨트가 운전자 안전에 미치는 영향은 승객거동해석 전문프로그램인 MADYMO를 이용하여 연구하였다. 연구결과, 충돌 후 운전자 머리에 작용하는 1차 접촉 가속도에 대한 저감효과는 에어백을 장착하고 안전벨트도 착용한 A상황이 가장 높고, 다음으로 B상황, C상황, D상황 순이다. 안전벨트가 운전자 머리보호에 미치는 효과는 에어백을 장착한 경우, 안전벨트를 착용한 경우가 안전벨트를 착용하지 않은 경우에 비해 최소 12.2%, 최대 32.5% 증대되고, 에어백을 장착하지 않은 경우는 안전벨트를 착용한 경우가 안전벨트를 착용하지 않은 경우에 비해 최소 14.2%, 최대 28.0% 운전자 머리보호 효과가 증대된다. 에어백이 운전자 머리보호에 미치는 효과는 안전벨트를 착용한 경우, 에어백을 장착한 경우가 에어백을 장착하지 않은 경우에 비해 최소 45.0%, 최대 59.8% 증대되고, 안전벨트를 착용하지 않은 경우에는 에어백을 장착한 경우가 에어백을 장착하지 않은 경우에 비해 최소 39.4%, 최대 66.5% 운전자 머리 보호효과가 증대된다. 특히, 에어백을 장착하고 안전벨트를 착용한 경우가 에어백을 장착하지 않고 안전벨트도 착용하지 않은 경우에 비해 최소 52.9%, 최대 70.5% 운전자 머리를 부상으로부터 보호하는 효과가 증대된다. 따라서, 충돌 후 운전자의 인명피해를 최소화하고 안전을 극대화하기 위해서는 차량에 에어백을 장착함과 동시에 안전벨트를 반드시 착용한 후 운행해야 한다. 그러나, 충돌속도가 60Km/h 이상이면 에어백을 장착하고 안전벨트를 착용하였더라도 안전장구로써 기능이 저하되어 운전자 머리를 부상으로부터 보호할 수 없으므로 안전장구가 운전자 안전을 지켜주는 최선의 방법이 아니라 보조장구라는 것을 반드시 인식하여야 할 것이다.본 연구는 한국과학재단지정 첨단도로연구센터의 연구비지원으로 수행하였습니다.

차량손상위치를 이용한 상대속도 추정에 관한 연구

유장석,장명순,손봉수 한국법과학회 2001 한국법과학회지 Vol.2 No.4

에어백과 안전벨트가 운전자 안전에 미치는 영향에 관한 연구

유장석,Yu, Jang-Seok 대한산업안전협회 2006 안전기술 Vol.103 No.-

차량형상과 충돌형태에 따른 보행자 거동 특성에 관한 연구

유장석(Jangseok Yoo),박경진(Gyung-Jin Park),장명순(Myungsoon Chang) 한국자동차공학회 2005 한국 자동차공학회논문집 Vol.13 No.4

컴퓨터 시뮬레이션을 이용한 보행자 충돌 선회특성에 관한 연구

김종혁,박경진,장명순,유장석,손봉수,홍을표 대한교통학회 2002 대한교통학회지 Vol.20 No.2

차량과 보행자의 충돌시에는 충돌의 원인을 규명하는데 필요한 선회특성이 나타나게 된다. 지금까지의 연구에서는 보행자의 운동형태를 기초 물리학에서 유도된 공식으로 표현하였다. 그 결과 차량과 보행자의 다양한 변수에 대해 충분한 고려를 하지 못하였다. 그러한 한계를 극복하기 위하여 동역학적 시뮬레이션 프로그램인 MADYMO를 이용하여 다양한 조건하에서의 보행자 충돌 형태를 시뮬레이션하였다. 시뮬레이션에서 차체와 보행자 더미는 강체, 조인트, 스프링으로 모델링하였다. 보행자 시뮬레이션은 차량의 속도별로 수행되었으며 그 결과를 이전의 기초 물리학 공식과 비교하였는데 이전의 공식은 보행자의 상태조건을 제대로 반영하지 못함을 알 수 있었다. 따라서, 보행자 충돌시에 차량과의 충돌현상에 대해 명확히 설명해 주는 동역학적 시뮬레이션을 사용하여야 한다.본 논문은 한국과학기술부, 한국과학재단에서 지원한 첨단도로연구센터의 연구수행 결과입니다. An automobile crash with a pedestrian generates a trajectory which is crucial to identify the cause of the crash. Previous researches have been carried out for pedestrian movement using simple explicit formulae. The formulae are derived from elementary physics. Therefore, they could not sufficiently include variables of a vehicle and a pedestrian. To overcome such a limitation, a simulation is utilized for the pedestrian behavior in crash environment. A dynamic software called MADYMO is utilized for the simu- lation. A simulation model is established. The auto- mobile body and a dummy are modeled with rigid bodies, joints and springs. The simulation results are compared with those from explicit formulae. It is found that the explicit formulae did not fit to pedestrian conditions. Simulations are performed for various velocities of automobiles. Results are discussed for the usage of the simulation.

컴퓨터 시뮬레이션을 이용한 보행자 충돌 선회특성에 관한 연구

김종혁,박경진,장명순,유장석,홍을표 대한교통학회 2001 대한교통학회 학술대회지 Vol.40 No.-

간접흡연에 노출된 청소년의 요 코티닌 배설량

이혜령,김현근,김규남,이선영,유선미,김효빈,김봉성,홍수종,김자형,이소연,이도훈,유장석,성문우 대한가정의학회 2009 Korean Journal of Family Medicine Vol.30 No.1

Background: The aim of this study was to elucidate the relationship of environmental tobacco smoke (ETS) exposure and the urine cotinine concentrations in Korean adolescents. Methods: The study population was 1st grade high school adolescents (n = 1467, girls 22.2%) recruited from four high schools, two from Seoul, one from Kangleung and one from Woolsan. We obtained information on active smoking and ETS exposure through self-reported questionnaire and urine cotinine concentrations. Results: The prevalence of active smoking was 6.9% in boys and 0.9% in girls. Median urine cotinine concentrations were 19.5 ㎍/L (range, 0-2341 ㎍/L) among smokers, and 0 ㎍/L (range, 0-1359 ㎍/L) among nonsmokers. The positive rate of urine cotinine among nonsmokers exposed to ETS was 2.9%. Boys were exposed to ETS in the order of frequency in PC room (79.6%), home (39.4%), school (11.5%), and public places (5.9%); girls were exposed in the order of frequency in home (40.9%), PC room (33.2%), public places (28.0%), and school (15.2%). The frequency and duration of ETS exposure were significantly larger and longer in boys than in girls. Boys contacted friends who smoked more than girls did (32.6% vs. 17.1%). Parents’ smoking status was similar both in boys and girls. Any information on ETS exposure did not differ according to the detectable urine cotinine among nonsmoking adolescents. Conclusion: Low positive rate of urine cotinine and no association of urine cotinine with various ETS exposure history re-flect that urine cotinine may not be a good marker for ETS exposure in Korean adolescents. 연구배경: 간접흡연에 노출되고 있는 청소년을 대상으로 간접흡연 노출 특성에 따른 요 코티닌 분포를 알아보기 위하여 본 연구를 수행하였다. 방법: 서울의 2개, 강릉, 울산에서 각 1개 인문계 고등학교 1학년 1467명(여자 22.2%)을 대상으로 직접 흡연 및 간접흡연 노출 특성에 대한 설문조사와 요 코티닌 농도를 측정하였다. 성별에 따라 간접흡연 노출 특성을 비교하고, 요 코티닌 양성률에 영향을 주는 특성을 조사하였다. 결과: 직접흡연율은 남자 6.9%, 여자 0.9%이었다. 요 코티닌은 흡연자에서 중앙값 19.5 ㎍/L (범위, 0-2341 ㎍/L), 비흡연자에서 0 ㎍/L (범위, 0-1359 ㎍/L)이었고 비흡연 청소년의 요 코티닌 양성율은 2.9%이었다. 간접흡연에 노출되는 장소는 남자에서 PC방(79.6%), 집(39.4%), 학교(11.5%), 공공장소(5.9%) 순이었고 여자에서 집(40.9%), PC방(33.2%), 공공장소(28.0%), 학교(15.2%) 순이었다. 간접흡연 노출 빈도는 남자에서 주 1-4회(58.9%), 월 1-2회 이하(23.6%), 거의 매일(17.6%) 순이었고, 여자에서 주 1-4회(48.8%), 거의 매일(26.5%), 월 1-2회 이하(24.7%) 순이었다. 간접흡연 노출 시간은 남자에서 30분 미만(71.5%), 30분-2시간(21.0%), 2시간 초과(7.5%) 순이었고, 여자에서는 30분 미만(89.1%), 30분-2시간(9.0%), 2시간 초과(1.9%) 순으로 남자에서 노출되는 시간이 더 길었다. 흡연하는 친구와 접촉은 남자에서 더 많았고(32.6% vs. 17.1%), 부모의 흡연 상태는 청소년의 성별에 따라 차이를 보이지 않았다. 비흡연자에서 다양한 간접흡연 노출 특성은 요 코티닌 양성 여부에 따라 차이를 보이지 않았다. 결론: 비흡연 청소년의 요 코티닌 양성률이 낮고 간접흡연의 특성이 요 코티닌 양성률에 영향을 주지 않는 것으로 보아 요 코티닌은 청소년에서 간접흡연을 잘 반영하지 않는 것으로 보인다.