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Journal of the Korean Society of Hazard Mitigation 2009;9(2):23-30.
Published online April 30, 2009.
컴퓨터 시뮬레이션에 의한 관성과 마찰 에너지를 이용하는 충격흡수시설의 개발
김동성, 김기동, 고만기, 김광주
Development of a Crash Cushion Using the Frictional and Inertial Energy by Computer Simulation
Dong-Seong Kim, Kee-Dong Kim, Man-Gi Ko, Kwang-Ju Kim
Abstract
Crash cushions are protective devices that prevent errant vehicles from impacting on fixed objects. This function is accomplished by gradually decelerating a vehicle to a safe stop in a relatively short distance. Commonly used crash cushions generally employ one of two concepts to accomplish this function. The first concept involves the absorption of the kinetic energy of a moving vehicle by crushable or plastically deformable materials and the other one involves the transfer of the momentum of a moving vehicle to an expendable mass of material located in the vehicle`s path. Crash cushions using the first concept are generally referred to as compression crash cushions and crash cushions using the other concept are generally referred to as inertial crash cushion. The objective of this research is the development of a compression-type crash cushion by employing the two concepts simultaneously. To minimize the number of full-scale crash tests for the development of the crash cushion, preliminary design guide considering inertial and frictional energy absorption was constructed and computer simulation was performed. LS-DYNA program, which is most widely used to analyze roadside safety features, was used for the computer simulation. The developed crash cushion satisfied the safety evaluation criteria for various impact conditions of CC2 performance level in the Korean design guide.
Key Words: Crash Cushion; Frictional Energy; Inertial Energy; Computer Simulation
요지
충격흡수시설은 주행차로를 벗어난 차량이 도로상의 고정된 구조물과의 직접적인 충돌을 방지하도록 하기 위한 보호시설이다. 이러한 기능은 충돌차량이 안전하게 점진적으로 멈추도록 속도를 감소시킴으로써 이루어진다. 기존의 일반적인 충격흡수시설에는 이러한 기능을 수행하기 위해서 다음의 두 가지 개념 중 하나가 적용된다. 첫 번째 개념은 파괴 또는 소성변형이 가능한 재료에 의해 충돌차량의 운동에너지를 흡수하는 것이고, 두 번째 개념은 충돌차량의 운동량을 차량의 이동경로에 놓인 소모성 재료의 질량체에 전달하는 것이다. 일반적으로 첫 번째 개념을 이용한 충격흡수시설은 압축(비관성) 충격흡수시설로 분류되고, 두 번째 개념을 이용한 충격흡수시설은 관성 충격흡수시설로 분류된다. 본 논문의 목적은 위에서 언급한 두 가지 개념을 동시에 적용한 압축형 충격흡수시설의 개발이다. 실물차량 충돌시험을 최소화 할 수 있도록 관성 에너지와 마찰 에너지 소산을 고려한 예비설계 가이드를 수립하고 충격흡수시설 개발을 위한 컴퓨터 시뮬레이션을 수행하였다. 시뮬레이션을 위하여 도로안전시설물 해석에 가장 많이 사용되는 LS-DYNA를 이용하였다. 개발된 충격흡수시설은 국내지침 CC2급의 다양한 충돌조건에 대한 성능 평가 기준을 만족하였다.
핵심용어: 충격흡수시설; 마찰 에너지; 관성 에너지; 컴퓨터 시뮬레이션


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