울산대 박기서 교수, 차량 무게 중심 높이 실시간 추정하는 관측기 개발

- 차량 전복 위험 감지하고, 안전 제어 시스템 성능 개선 기대

울산대학교 기계공학부 박기서(29) 교수가 차량 무게 중심 높이를 실시간으로 추정해 차량의 실시간 전복 위험을 감지하고 차량 안전 제어 시스템의 성능을 개선하는 통합 관측기를 개발했다.

박 교수는 카이스트 기계공학과 최세범 교수와 공동으로 연구를 진행하였고, 연구 결과는 지능형 자동차 분야 저명한 저널인 ≪국제전기전자기술자협회(IEEE) 지능형수송시스템학회지(Transactions on Intelligent Transportation Systems, IF: 6.492)≫에 게재됐다.
미국고속도로안전보험협회에 따르면 2018년에 발생한 SUV 차량 사망 사고의 42%가 차량 전복으로 인한 것이었으며, 차량 무게 중심 높이는 차량 전복 위험도를 정확히 계산할 수 있는 중요한 지표다.
기존 연구의 관측기 알고리즘은 차량의 종방향 및 횡방향 운동 중 하나로부터 무게 중심 높이를 도출해 추정 속도가 느려 차량 전복을 실시간으로 감지하기 어렵고, 복잡한 구조를 가져 과도한 연산 부담이 발생하며, 비싼 센서를 구매해 무게 중심 높이를 측정해야 하는 문제점을 가지고 있다.
박 교수는 새롭게 고안한 연산 부담이 적은 알고리즘을 통해 종방향 제동 및 횡방향 이동 각 상황에서 독립적으로 차량 무게 중심 높이를 도출한 뒤, 이 값들을 결합해 잡음 없이 부드러운 신호로 출력되는 차량 무게 중심 높이를 최종적으로 계산할 수 있었다.

▲자동차에 장착된 다양한 센서들의 신호(a)가 통합 관측기(Integrated observer)에 전달된다. 통합 관측기에서 차량의 종방향 제동 시에는 여러 데이터의 누적 오차합을 최소로 해 원하는 값을 도출하는 LRLS 알고리즘(b)이, 횡방향 이동 시에는 급격한 신호 변화에 적응하면서 원하는 값을 도출하는 적응 법칙(Adaptation law)(c)이 차량 무게 중심 높이를 각각 추정한다. 마지막으로 두 개의 신호를 합성해 잡음 없는 부드러운 신호로 정제하는 방법인 관측기 합성(Observer synthesis)(d)으로 최종적인 차량 무게 중심 높이를 도출한다.

이 연구를 통해 박 교수는 두 방향에서 모두 작동하면서 상대적으로 연산 부담이 적은 차량 무게 중심 높이 추정 알고리즘을 제안했으며, 알고리즘의 적용 검증을 위한 다양한 실제 주행 시나리오에서 쉽게 구할 수 있는 센서만 사용해 후속 연구 및 차량 안전 제어 시스템 성능 개선 분야에서 실용성도 확보하는 성과를 거뒀다.
박 교수는 “이번 연구 결과는 두 방향에서 모두 작동하는 관측기 알고리즘을 제안해 차량 무게 중심 높이를 빠르게 추정하면서 실용성까지 확보한 사례”라며 “향후 차량 전복 위험을 실시간으로 감지해 이와 관련한 인명 사고를 줄일 수 있을 것”이라고 소개했다.

하영 기자 다른기사 보기