1. 서 론
2. EDR 저장 데이터 분석
3. 전자식 주차 브레이크 시스템
4. 다이나믹 브레이킹(Dynamic Braking by EPB) 실험 결과
5. EDR 저장 데이터 개선방안
6. 결 론
1. 서 론
전자제어주차제동장치(EPB: Electronic Parking Brake)는 기존의 핸드레버나 풋 페달과 같은 기계식 주차제동장치를 대신하여 최근 급속히 보급되고 있다. 주차제동장치의 전자화로 인하여 기존의 주차시 차량을 정지상태로 유지하는 단순한 기능 외에 운전자 편의성, 안정성 향상을 위한 다양한 부가 기능을 제공할 수 있게 되었으며, 실제로 다양한 차량에서 이러한 기능을 볼 수 있다. 이러한 부가 기능 중의 하나가 주행 중인 차량을 전자제어주차제동장치로 제동하는 다이나믹 브레이킹(Dynamic Braking) 기능이다.
다이나믹 브레이킹은 차량에 장착된 유압 브레이크에 이상 발생시 운전자가 비상 제동장치로 전자제어주차제동장치를 사용할 수 있도록 해 준다. 뿐만 아니라 뒷 바퀴에서 휠 락(Wheel Lock)이 발생할 때 생길 수 있는 운전자의 차량 제어력 상실 등의 문제를 방지하면서 차량을 안전하게 제동할 수 있도록 해 주기 때문에 대부분의 자동차 제작사에서 다이나믹 브레이킹을 필수로 채택하고 있는 추세이다.(1) 최근 한국교통안전공단은 전자식 주차 브레이크가 장착된 국내 판매 차량을 대상으로 주행 중 의도하지 않은 가속이 발생한 경우에는 제동페달을 작동시키는 방법과 전자식 주차 브레이크를 지속적으로 작동시키는 방법이 가장 효과적이라고 밝혔다.(2) 우리 나라 국토교통부에서는 2023년 12월 최근 자동차 급발진 의심 사고 및 첨단운전자보조기능 작동 중 사고 등 사고 당시 차량 상태를 확인하기 위한 EDR(Event Data Recorder, 사고기록장치)의 기록조건 및 장착기준 개정안을 입법예고하였다.(3) 개정안을 세부적으로 살펴보면, EDR의 기록 조건을 보행자, 자전거 등과 충돌 시 보행자나 자전거 탑승자 등의 상해를 완화하도록 설계된 안전장치가 작동하는 경우도 추가되었고, 기록항목을 기존 필수 15개, 선택 30개 항목에서 필수 55개, 선택 12개 항목으로 확대하였다. 그리고, 2021년 3월, UNECE WP.29 제183차 회의에서 차량의 최신기술을 반영한 사고기록장치 국제기준(UN R160)이 채택되었고, 이 국제기준은 첨단운전자보조기능(ADAS) 등 차량의 최신기술을 반영하여 기록조건 및 기록항목을 확대하였다.(4) 이러한 국제기준에 따라 유럽연합은 ‘22년 7월부터 승용자동차 및 차량총중량 3.5톤 이하 화물자동차를 대상으로 생산대륙 및 신규 개발차량 여부에 따라 Table 1과 같이 의무 장착 시기를 단계적으로 규정하고 있다.(5)
Table 1.
Timeline for mandatory EDR implementation
| Division | ’22.7. | ’24.7. | ’26.7. | |
| Production area | EU |  New vehicle |  New vehicle | |
| Outside EU |  Existing |  Existing | ||
이에 우리 나라도 국제기준 조화 및 사회적 필요성에 따라 사고기록장치 관련 기준을 개정하였다. 그러나, 입법예고된 개선안에서는 전자제어주차제동장치나 기계식 주차제동장치의 작동 여부에 대한 항목이 부재하고, 비상제동장치 작동 여부의 기록시간은 ‘-5초부터 0초까지’로 되어있어서 의도하지 않은 급가속 발생시 운전자의 제동의지를 판단하기에는 너무 짧게 기록시간이 설정되어있다.
이에 본 논문에서는 2023년 12월 입법예고된 사고기록장치 장착기준의 개정안 분석을 통해 자동차의 의도하지 않은 급가속 원인 규명을 위한 EDR 저장 데이터 개선방안을 제안하였다. 제안한 개선방안에는 기계식 주차제동장치 작동 여부와 전자제어주차제동장치(EPB) 작동 여부를 추가하였으며, 이 항목들의 기록 시간은 -30초부터 0초까지로 제안하였다. 그리고, 전자제어주차제동장치의 다양한 기능을 확인하였고, 눈길에서 전자제어주차제동장치의 다이나믹 브레이킹을 작동 시험을 통해 차량을 완전히 정지시키는데 소요되는 시간을 확인하였다.
2. EDR 저장 데이터 분석
우리 나라에서는 자동차 및 자동차부품의 성능과 기준에 관한 규칙 제56조의2 제2항에 따라 승용자동차와 차량 총중량 3.85톤 이하의 승합자동차·화물자동차는 EDR을 장착하고, 운행정보를 기록하여야 한다. 그리고, 사고로 운행정보를 기록하는 경우 이후 다른 사고에 의한 운행정보에 의해 덮어 쓰여지면 아니된다. 또한, 차량 정면 충돌 사고를 대비하여 승객 보호를 위한 에어백 또는 좌석안전띠 프리로딩 장치 등 비가역안전장치가 장착되지 않은 경우, 0.15초 이내에 진행방향의 속도 변화 누계가 시속 25킬로미터를 초과하는 경우에도 이후 다른 사고에 의한 운행정보에 의해 덮어 쓰여지면 아니된다. 그리고, 운행정보의 기록을 3회 이상 할 수 있어야 한다.(7)
Table 2, 3에서 개정안으로 표시한 항목은 개정안에서 추가한 항목이며, 조화로 표시한 항목은 국제기준(UN R160)과 조화된 항목이다. Table 2의 개정된 EDR 기록항목 중에서 주차제동장치와 가장 유사하다고 판단되는 항목으로 비상제동장치 작동 여부를 저장하게 되어있다. 그러나, 자동차 및 자동차부품의 성능과 기준에 관한 규칙에서는 비상제동장치가 주차제동장치를 포함한다는 내용은 기술되어 있지 않고, 다음과 같이 각각 정의하고 있다. 주차 중에 주로 사용하는 제동장치(이하 “주차제동장치”라 한다), “주차제동장치”에는 기계적인 장치에 의하여 잠김상태가 유지되도록 하고, 주행 중에도 제동할 수 있는 구조일 것으로 기술되어 있다. 그리고, “비상제동장치”라 함은 주행 중에 주제동장치의 계통 중 하나의 계통에서 고장이 발생하는 경우 운전자가 자동차를 정지시키기 위하여 사용할 수 있는 제동장치를 말한다.(6) 그리고, 한국교통안전공단은 주행 중 의도하지 않은 가속이 발생한 경우에는 전자식 주차 브레이크를 지속적으로 작동시키는 방법이 가장 효과적이라고 밝혔다. 그러므로, 자동차의 의도하지 않은 급가속 상황에서 운전자가 제동했다는 것을 증명할 수 있는 주차제동장치 작동 여부 데이터를 EDR 저장 데이터에 추가할 필요가 있다.
Table 2.
EDR record item
Table 3.
EDR record additional item
3. 전자식 주차 브레이크 시스템
자동차에서 제동장치는 주행 중인 차량을 감속 또는 정지시키거나 주차상태를 유지하기 위한 기능 등을 담당하는 핵심 안전 부품으로, 차축과 함께 회전하는 디스크 및 드럼과 마찰재 사이의 마찰력을 이용하여 제동력을 얻으면서 자동차의 운동에너지를 열에너지로 바꾸는 장치이다. 여기서 차량의 정지 상태를 유지하는 기능을 주로 수행하는 장치를 주차제동장치라고 하는데, 족동식 타입이나, 수동식 타입을 사용하는 기존의 기계식 주차제동장치를 대신하여 최근에는 다기능 핸들이나 데쉬 보드에 설치된 스위치로 작동시키는 전자제어주차제동장치가 적용되는 추세이다.(8)
전자제어주차제동장치는 Fig. 1과 같은 케이블 당김형(Cable Puller EPB)과 Fig. 2와 같은 모터 캘리퍼 일체형(Motor On Caliper EPB)이 있다. 케이블 당김형은 운전자의 조작력을 대신할 액추에이터(모터)가 ECU(Electronic Control Unit)와 일체형으로 되어 있으며 감속 및 토크를 키워주는 기어(Gear), 링크(Link) 그리고 주차 케이블 등으로 구성되며, 캘리퍼 일체형은 ECU(단독 또는 ESC(Electronic Stability Control) ECU와 일체형)와 모터, 기어, 피스톤, 캘리퍼, 펌프 등으로 구성된다.
전자제어주차제동장치에서 운전자의 편리성과 차량의 안정성을 향상 시킬 수 있는 주요기능은 다음과 같다.
① 수동 주차(Static Apply)
전자제어주차제동장치의 기본기능으로 차량이 저속구간일 때 운전자가 작동 스위치(Switch) 조작에 의해 주차 브레이크를 작동시켜 체결한다.
② 수동 해제(Static Release)
운전자의 작동 스위치 조작에 의해 체결된 주차 브레이크를 해제한다.
③ 시동 키 탈거 시 자동 주차(Key Out Apply)
운전자가 차량을 주차한 후, 시동은 끄고 차량 키(Key)를 탈거하면 자동으로 주차 브레이크를 작동시켜 체결한다.
④ 출발 시 자동 해제(Drive Away Release)
주차제동장치가 체결된 상태에서 운전자가 전자제어주차제동장치 작동 스위치를 이용하여 해제하지 않고, 차량의 가속 페달 조작만으로 주차제동장치를 자동으로 해제한다.
⑤ 전자제어주차제동장치에 의한 다이나믹 브레이킹(Dynamic Braking by EPB)
차량 주행 중 주제동장치 고장 시 전자제어주차제동장치의 작동 스위치 조작에 의한 제동으로 신속한 감가속도 형성 및 후륜 잠김(Locking) 방지를 통한 제동거리 단축 기능이다. 이 기능은 주제동장치 고장 시 전자제어주차제동장치의 액추에이터만을 이용하여 제동하는 기능이며, 이를 위해서 차량 자세제어시스템(ESC)로부터 휠 스피드(Wheel Speed) 정보를 받으며, 감속 컨트롤러(Deceleration Controller)와 슬립 컨트롤러(Slip Controller)를 연속단계로 구성하였다.
⑥ 자동 정차(Auto Hold)
차량이 장시간 정차 시 운전자의 조작이 없더라도 자동으로 전자제어주차제동장치를 작동시켜 차량의 정차 상태를 유지하는 기능이다.(9)
4. 다이나믹 브레이킹(Dynamic Braking by EPB) 실험 결과
다이나믹 브레이킹은 본질적으로 전자제어주차제동장치가 장착된 차량 뒷 바퀴의 잠김(Locking)으로 인한 차량의 불안정성, 운전자의 제어력 상실 등이 발생하지 않아야 하므로, 기능 구현 시에도 바퀴잠김방지식제동장치(ABS)와 유사한 10%~30% 범위로 슬립율을 제어한다.
이러한 알고리즘을 바탕으로 눈길(low mue) 상황에서 실차 시험를 진행하면서, 차량속도, 각 바퀴의 휠속도, 차량감속도 데이터를 CAN 통신을 통하여 취득하였다. Fig. 3은 주제동장치인 자동차안정성제어장치(ESC)를 이용하여 눈길 노면에서 제동시 차량의 속도와 4개 바퀴의 휠 속도를 나타낸 그림이다. 실험 결과에서 보면, 감속도는 약 0.4 G이고, 약 80 KPH에서 정지까지의 제동시간은 약 7초이다. 그리고, Fig. 4는 전자제어주차제동장치를 이용하여 눈길 노면에서 제동시 차량의 속도와 후륜 2개 바퀴의 휠 속도를 나타낸 그림이다. 실험 결과에서 보면, 감속도는 약 0.1 G이고, 약 80 KPH에서 0 KPH까지의 제동시간은 약23초이다. 이처럼, 눈길과 같이 접지력이 낮은 노면에서는 20초 이상 EPB가 작동해야 정지가 가능하므로, 주차제동장치나 전자제어주차제동장치(EPB) 작동 여부의 기록시간은 -30초부터 0초까지 기록하는 것이 타당하다고 판단된다.
5. EDR 저장 데이터 개선방안
최근 한국교통안전공단은 주행중 발생한 의도하지 않은 가속에 대한 대처방안을 시연하면서, 제작자와 소비자가 교통사고 피해를 최소화할 수 있는 안전조치를 권고하였다. 권고 내용을 세부적으로 보면, 전자식 주차브레이크(EPB)가 장착된 국내 판매 차량(가솔린, 디젤, 하이브리드, 전기차)을 대상으로 주행 및 제동 시험을 실시한 결과, 주행 중 의도하지 않은 가속이 발생한 경우에는 제동페달을 작동시키는 방법과 전자식 주차브레이크(EPB)를 지속적으로 작동시키는 방법이 가장 효과적이라고 밝혔다.(2) 그러므로, 급발진과 같은 의도하지 않은 급가속 원인 규명을 위해서는 전자제어주차제동장치(EPB)와 기계식 주차제동장치 작동여부를 EDR에 저장할 필요가 있다. 또한, Fig. 4의 실험결과에서 보면 눈길 노면과 같은 상황에서 전자식 주차브레이크(EPB)를 이용한 제동은 주제동장치를 이용한 제동보다 긴 시간이 소요되므로 기록시간을 30초로 변경하여 EDR 저장 데이터 개선방안을 제안하였다.
6. 결 론
본 논문에서는 급발진과 같은 의도하지 않은 급가속시 운전자가 주차제동장치를 작동했다는 것을 증명 할 수 있도록 기계식 주차제동장치 작동여부와 전자제어주차제동장치(EPB) 작동 여부를 추가하고, 이 데이터들의 기록시간을 30초로 설정한 EDR 저장 데이터 개선방안을 제안하였다.
이를 위해 사고 당시 차량 상태를 확인하기 위한 EDR(Event Data Recorder, 사고기록장치)의 기록조건 및 장착기준 개정안과 사고기록장치 국제기준(UN R160)을 분석하였다. 그리고, 전자제어주차제동장치의 종류와 구성, 주요 기능 연구를 통해서 운전자가 주행 중 전자제어주차제동장치에 의한 다이나믹 브레이킹을 통해서 차량을 정차 시킬 수 있음을 확인하였고, 눈길(low mue) 상황에서 실차 시험을 수행하면서 차량속도, 각 바퀴의 휠속도, 차량감속도 데이터를 CAN 통신을 통하여 취득하였다. 이를 통해, 기계식 주차제동장치나 전자제어주차제동장치(EPB)의 작동여부를 기록조건에 추가한다면, 급발진 상황에서 운전자가 제동장치를 작동했다는 것을 증명 할 수 있는 확률을 향상시킬 수 있다.
