전동 킥보드의 새로운 안전 장치를 설계하고 시제품을 제작해볼까?
•
현재 개인형 이동장치(PM) 시장의 급격한 성장으로 이용자 수가 매년 13만 대 내외로 증가하고 있으나, 이에 따른 교통사고 발생 건수 또한 가파르게 상승
•
기존 연구 자료에 따르면 전동 킥보드가 자전거보다 최대 2.3배 높은 충격력을 탑승자에게 전달하는 구조적 취약성을 갖음
•
탑승자의 편의성을 저의하지 않으며, 정면 충돌에 의한 수평방향의 최대 충격력을 낮춰야 함
기존 방식의 문제점
•
공유 킥보드와 전동 킥보드의 구조적 안전 장치가 존재하지 않는다
•
기성 제품에 장착된 리어 업소버는 주행 중 발생하는 상하 진동 제어용일 뿐, 전방 정면 충돌 시 발생하는 수평 충격 에너지를 소산시키지 못함
•
정면 충돌 시 가해지는 물리적 충격력을 근본적으로 저감할 수 있는 새로운 안전 모듈 개발 필요
핵심 아이디어
•
자동차 범퍼의 범퍼 박스 개념과 가스 업소버의 슬라이딩 구조를 융합하여 수평 충격 흡수 모듈을 설계
•
충돌 순간 전방 가드가 변형되고 업소버가 가이드를 따라 압축되면서 충돌 시간을 늘려 피크 하중을 물리적으로 낮춘다
•
브래킷 부위에 가변형 슬롯 홈 설계를 적용하여, 기종에 상관없이 공유 및 개인 PM에 모두 탑재 가능한 범용성을 확보
활용된 핵심 기술 또는 이론
•
선행 논문과 실측을 바탕으로 탑승자 상체 및 바퀴를 등가 m-c-k 시스템으로 모델링하여 탄성·감쇠 계수를 도출
•
출된 물리 상수를 RecurDyn에 대입해 충돌 시뮬레이션을 수행하고, 피크 충격력 해석
기존 방식과의 차별성
•
기존의 수직 진동 제어를 넘어 정면 충돌 시 수평 충격을 직접 분산 및 흡수함.
•
브래킷에 가변 슬롯 홈을 적용하여 기종 제한 없이 모든 PM에 장착 가능함.
•
정면 충돌에 의한 수평 충격력을 효과적으로 줄인다.
문제 해결 과정
•
주행 분석 및 바퀴 변위 실측 실험으로 시스템의 등가 물성치를 정립함
•
RecurDyn 충돌 시뮬레이션을 통해 정량적인 충격 저감 설계 목표를 수립함
•
SolidWorks로 파트별 상세 설계 후 시제품 제작 및 킥보드 탑재를 완료함
•
아두이노 로드셀 낙하 테스트를 수행하여 모듈의 하중 감소 효과를 검증함
최종 사용자
•
주행 중 정면 충돌 위험과 상해에 노출된 개인 전동 킥보드 라이더
•
기체 파손 방지와 내구성 향상을 통해 유지보수비를 절감할 공유 PM 운영 기업
기대효과
•
충돌 시간 연장 및 피크 하중 감소로 탑승자의 골절 등 중상해를 획기적으로 방지
•
전방 프레임으로 가해지는 응력을 흡수하여 보드 굽힘 등 기체 파손을 예방
참여 정보
팀명
MIND팀
수강 교과목
심화종합설계
지도 교수
박승환
참여 개발자
왕준혁(기계공학부), 김강영(기계공학부)
