더미 높이 변화에 따른 실린더 타입 공기안전매트의 내부 유동특성 분석

Internal Fluid Characteristics of Cylinder-Type Air-Safety Cushion as a Function of Dummy-Drop Height

본 연구에서는 더미의 낙하 높이 변화에 따른 실린더식 공기안전매트 내부의 압력상승 상관관계를 분석하였다. 이를 위해서 DIN 14151-3의 가속감소시험(verzögerungswerte)에서 적용하고 있는 가속값과 머리상해범위(head injury criteria) 기준을 검토하였으며, 상태방정식을 사용하여 내부 압력 상승에 따른 부피 변화량을 산출하였다. 실린더식 공기안전매트는 가로 3.5 m × 세로 3.5 m × 높이 1.7 m인 시료를 사용하였으며, 낙하 높이 8 m, 12 m, 그리고 16 m에 서 75 kg의 더미를 낙하하였을 때 실린더 내부의 압력 변화와 평균 부피 변화량을 분석하였다. 그 결과 낙하 높이 8 m~16 m인 경우 공기안전매트의 실린더 내부 압력은 약 7.3%~10.7%까지 증가하였으며, 평균 부피 변화량은 4.2%~10.1% 정도인 것으로 나타났다. 본 연구의 결과는 공기안전매트의 머리상해범위에 대한 가속값을 설계하기 위한 기초 실험 자료로 활용이 가능할 것으로 판단된다.

In this study, we analyzed the relationship between the internal pressure rise of a cylinder-type air-safety cushion and the drop height of a dummy. The volume change in relation to the increase in the internal pressure was evaluated using the ideal gas equation of state. A prototype cylinder-type air cushion with dimensions of 3.7 × 3.7 × 1.7 m3 was used in the experiments. A dummy weighing 75 kg was dropped from heights of 8, 12, and 16 m, and the internal pressure of the cylinder and the resulting volume reduction were analyzed. The internal pressure of the air safety mat increased by 7.3%~10.7%, while its volume decreased by 4.2%~10.1%. The results of this study can be applied as research data to evaluate the acceleration value for the head injury criterion for air safety cushions.