충돌시 속도변화의 의미

속도변화(Delta-V)란 충돌 시 매우 짧은 시간 동안에 발생된 차량의 속도 변화량을 말한다. 정면 충돌시 차량은 차체 전면이 파손되면서 급격히 감속되고, 추돌된 차량은 후미 충격에 의해 급격히 가속되면서 속도변화를 일으키게 된다. 미국 및 국내 법규에서 자동차 사고기록장치(EDR)는 적어도 충돌 후 150ms(0.15초) 시간 동안에 발생된 속도변화의 누계가 8km/h 이상인 경우에는 EDR에 충돌 및 운행정보를 기록하도록 요구하고 있다. 때문에 실제 EDR이 장착된 대부분의 자동차에는 법규 기준보다 다소 낮은 속도변화 조건에서 EDR이 작동하는 트리거(Trigger : 물리적 조건 또는 신호) 임계치가 설정되어 있다.

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충돌 시 차량에 발생하는 속도변화는 에어백제어모듈(ACM)에 내장된 가속도 센서에 의해 측정되고, 그 측정된 가속도 변화를 통해 속도변화를 연산한다. 가속도란 단위 시간 동안에 나타난 속도변화를 의미한다. 따라서 측정된 가속도를 시간 t로 적분하면 속도변화를 구할수 있다. t=0 일 때의 초기 속도(충돌속도)를 V_​0 ​라고 할때 속도변화(dv), 가속도(a), 시간(dt)의 관계는 다음 식과 같이 나타낼 수 있다.

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EDR에서 사고(Event)의 판단 기준이 되는 속도변화는 물리적으로 어떤 의미를 가지는 것일까. 속도변화는 충돌사고 발생시 차량에 가해진 충격의 치명도(Severity)를 가늠하는 척도가 된다. 뉴턴의 운동법칙에 따라 힘(충격력)은 물체의 질량과 가속도의 곱으로 정의되고, 질량 m인 물체에 힘 F를 가하면 F에 비례하고 m에 반비례하는 가속도 a가 발생한다.

즉 물체의 질량은 변하지 않으므로 동일 시간 동안에 발생한 힘(충격력) F, 가속도 a, 속도변화 dv는 항상 방향이 같고 비례적으로 감소 또는 증가하는 특성을 가지는 물리량이다. 무게가 1톤인 2대의 동종 차량이 정면충돌하였을 때 충돌시간 150ms(0.15초) 동안에 발생한 평균 속도변화, 가속도, 충격력의 관계는 다음 표의 산출내역과 같다.

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[속도변화와 가속도, 충격력의 관계]​

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