1. 수행배경

•  개문 시 추돌 사고는 차량에서 문을 열거나 내릴 때 승차자가 측면을 진행하는 차량에 피해를 입는 경우이다. 도로교통법 제49호 제1항 7호에 따르면 '운전자는 안전을 확인하지 아니하고 차의 문을 열거나 내려서는 아니 되며, 승차자가 교통의 위험을 일으키지 아니하도록 필요한 조치를 할 것' 이라 나와 있다. 또한 도시교통정보센터에서 나온 자료에 의하면 최근 3년간 개문 추돌 사고 발생은 5733건, 사망 8건, 부상 6273건으로 상당히 많은 양의 사고가 발생하며, 이는 충분히 조치를 취할 가치가 있는 사항이다. 최종 결과물은 차량이 멈춰서고 문이 열릴 때 뒤에서 빠른 속도로 물체가 접근할 경우 센서가 물체의 접근을 포착하게 된다. 그렇게 되면 이후 리니어 모터가 움직여 문의 개방을 막게 된다. 리니어 모터가 움직임과 동시에 장착된 LED와 스피커에서 빛과 소리가 발생한다. 이후 물체가 지나가거나 멈춰 설 경우 리니어 모터가 다시 원래 자리로 가게 되면서 차량 문의 개폐가 가능해지고 LED와 스피커도 작동을 멈추게 된다. 즉 최종 결과물은 물체를 감지하는 센서와 모터, LED와 스피커의 작동이 원활하게 이루어지는가가 중요하며, 이가 원활하게 작동할 경우 간단한 재료로도 작품의 원활한 구동이 가능할 것이다. 또한 실제로 겉으로 들어나는 부품의 양이 굉장히 적고, 작기 때문에 자동차 디자인에 영향을 미치지 않는다. 그러므로 기존의 차량에도 미관을 해치지 않는 선에서 장착할 수 있으며, 새로 제작되는 차량에도 디자인적 고려에 크게 영향을 미치지 않고 디지인 할 수 있다.

•  차량 전후방에서 다가오는 물체를 인식하면 도어가 열리지 않도록 설계한다. 이때 모든 물체를 인식하지 않고 디지털 레이더 센서를 장착하여 다가오는 물체의 속도를 파악한 후 그를 통해 사람인지 자전거인지 차량인지 파악한다. 파악한 후 사람과 차량을 구분하여 인식하도록 하고 이때 리니어모터와 DC모터를 이용하여 도어가 열리지 않도록 한다. 또한 도어가 열리지 않도록 할 뿐만이 아니라 LED경고등과 경고음을 작동하여 시청각적인 경고시스템을 동시에 가동한다. 도어가 닫혀있는 상태에서는 리니어 모터가 작동하여 도어가 열리지 않도록 하고 도어를 열고 있는 상태에서는 LED경고등과 경고음을 통해 차량 내 인원이 위험을 감지하도록 하는 것이 목표이다.

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2. 수행기간

• 수행기간
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3. 개발작품 설명

• 하드웨어 설계
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• 차량 도어프레임과 하단부 프레임 구현은 40x40 알루미늄 프로파일을 이용하여 3m * 0.6m의 차량의 하단부 프레임을 만들고 그 위에 나무 판을 적층하고 나무판에 나무 각목을 고정하여 도어 프레임을 만들고 도어를 구성하여 차량 도어를 구현하였다. 도어는 폴리카보네이트 소재의 판으로 제작하였으며, 대기어, 소기어, 싱크로나이저. 리니어 브라켓 등의 부품은 3D프린터의 PLA소자를 활용하여 출력 제작하였다.

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• 소프트웨어 설계
•  구체적으로 상세한 메커니즘 설명은 다음과 같다. 차량의 전면 헤드라이트 아래쪽과 차량의 후면 헤드라이트 아래쪽에 레이다센서를 장착한 후 차량의 도어에는 리니어모터를 이용한 장치를 부착한다. 이 도플러 센서의 경우 10M 이내 물체의 움직임을 감지하며 3M이내 대상의 모션을 감지하여 아날로그 신호를 출력하는 센서이다. 이 센서를 통해서 전방 후방의 물체를 감지하여 차량의 도어를 제어한다. 이 도어의 제어에 대한 매커니즘은 크게 2가지로 분류하여 나눌 수 있다. 첫 번째로, 물체가 다가올 때 문을 열고있는 경우. 두 번째로, 안전장치가 작동된 후 차량 도어와 프레임 사이에 끼인 물체가 있는 경우. 첫 번째의 경우 도플러 센서에 의해 물체가 감지되면 물체가 다가왔을 때 차량 도어를 닫아 승객과 후측방 다가오는 물체를 보호하는 매커니즘을 탑재한다. 또한 경고음, 경고등을 통해서 승객과 후측방 물체에게 경고 신호를 보낸다. 두번째의 경우 차량 도어와 프레임 사이에 끼인 물체가 있을 때 센서가 끼인 물체를 감지하게 되면 DC모터를 역회전하게 된다.
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•  본 작품의 설계를 위해서 기존의 스트라이커 렛치 구조에 소기어와 싱크로나이저를 추가했으며, 이를 통해 소기어와 싱크로나이저가 맞물리는 효과를 활용하여 도어 각도 고정 및 잠금 장치를 구현 하였다. 또한 센서부에서 다가오는 물체의 속도를 측정하고 거리를 측정함을 구현하기 위하여 아두이노와 모션 감지 레이다 센서, 디지털 레이다 모듈을 활용하였으며, 이 감지를 통해 문의 각도고정과 경고음 경고등 출력을 제어하기 위하여 SCU를 MOSFET을 활용하여 구축하였다. 이를 통해 아두이노에 센서의 감지 신호가 들어오면 출력신호로 MOSFET의 Gate에 신호가 가게 되고 이에 따라 LED모듈, 리니어 모터, 디지털 엠프 모듈에 각각 신호가 가게 되어 개문 사고 안전 장치의 역할을 수행하도록 설계하였다.
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4. 활용방안

• 기존의 개문 안전장치는 차량 뒤에 움직이는 물체가 감지되면 이를 인지해 차문을 잠궈주는 메커니즘이다. 하지만 문이 열린 상황에 뒤에서 자동차, 전동 킥보드, 자전거 등이 다가온다면 아무것도 할 수 없다는 문제점이 존재한다. 그렇기 때문에 기존의 방식인 물체 접근을 인식하고 차문을 잠궈주는 시스템에 더불어 리니어 모터, LED, 스피커를 활용하여 다가오는 운전자들에게 차 문이 열려있으니 주의하라는 경고를 시청각적으로 보낸다. 상대방 운전자에게 경각심을 부각시켜 안전사고를 방지하여 기존에 존재하는 시스템적인 문제를 개선하고 보완할 수 있다.
• 기존의 개문안전장치는 차 안에 있는 사람의 안전을 고려해 설계한 제품이지만, 본 작품은 후측방 인물의 안전사고를 예방할 수 있다는 차별성이 존재한다. 또한 이는 자동차뿐 아니라 사람들이 자주 타고다니는 대중교통, 대형버스 등 어디에든 적용할 수 있다. 때문에 이는 현재의 개문안전장치보다 더 안전하다 할수 있으며, 상업적인 면에서 또한 긍정적으로 바라볼 수 있을 것이다.