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노면의 요철은 차량의 동역학적 거동에 의해 시트의 진동 또는 움직임을 유발하여 탑승자의 승차감을 저해시키는 요인이 된다. 차량의 동역학적 거동을 단순화한 모델 중 IRI(International Roughness Index)를 비롯하여 널리 적용되고 있는 Quarter-car모델은 그림 1과 같이 네 바퀴 차량의 1/4 모델로서, 현가상질량(sprung mass)의 수직 변위를 계산하는 모델이다. 그러나 실제 차량의 거동은 수직 방향 거동 외에도 네 바퀴의 거동 차이에 의해 그림 2와 같이 중심축에 대한 회전 운동을 하며, 이로 인해 시트에 앉아 있는 탑승자의 회전진동을 유발한다. 탑승자의 진동방향은 3축 병진운동과 각 축의 회전운동으로 그 림 3과 같이 정의할 수 있으며, 직진 주행 중인 차량으로 가정할 경우 z축에 대한 회전운동인 yaw 거동은 발생하지 않는다. 따라서 본 연구에서는 roll, pitch 회전거동과 연직 z방향 거동에 노출된 탑승자의 승차 감을 모사, 평가하기 위해 그림 4와 같이 시뮬레이터를 개발하였다. 또한 sin파형에 반응하는 시뮬레이터 패널 평가결과를 바탕으로 인체에 민감하게 영향을 주는 차량 거동요소의 주파수 특성을 분석하였다.
시뮬레이터 분석을 통하여 roll, pitch 및 z방향 거동의 특성에 따라 시뮬레이터에 탑승한 패널의 정성 적인 승차감 평가가 달라지는 것을 그림 5와 같이 확인하였다. roll과 pitch거동의 경우 8Hz 대역에서, z방향 거동은 4~8Hz대역에서 패널의 승차감에 가장 민감한 영향을 주는 것으로 분석되었다. 또한 양호- 불량의 경계에 해당하는 거동특성을 비교한 결과, 동일한 회전변위에 대해서 전반적으로 pitch의 영향이 더 큰 것으로 나타났다. 향후 본 연구결과를 토대로 승차감을 정량적으로 표현할 수 있는 방안을 마련할 계획이며, 도로이용자에게 보다 우수한 승차감을 제공하는데 기여할 수 있을 것으로 판단된다.
