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인출력은 탑승자가 시트 벨트를 인출할 때 느끼는 감성이다. 시트 벨트의 가장 기본적인 단품 특성으로 감성에 영향을 주는 요인일 뿐 만 아니라 각 평가지표의 기준이 될 수 있다. 인출력과 연계하여 측정할 데이터는 실차 평가 지그를 활용한 실차에서의 인출력이고 그 후에 시트 벨트 단품 인출력에 실차의 인출력 감성평가를 적용한다.

탑승자가 시트 벨트 버클을 해제하고 착용 전 상태로 돌아가는 동안 느끼는 감성을 리턴성이라고 한다. 리턴성과 연계하여 측정할 데이터는 실차 평가 지그를 활용한 실차에서의 리턴타임이고 그 후에 시트 벨트 단품 인출력에 리턴성 감성평가를 적용한다.

탑승자가 시트 벨트를 착용할 때 느끼는 압박 정도를 압박감이라고 한다. 압박감과 연계하여 측정할 데이터는 실차 평가 지그를 활용한 실차에서의 압박감이고 그 후에 시트 벨트 단품 인출력에 압박감 감성평가를 적용한다.

실차 평가 지그를 활용하여 인출력을 측정하는 방법은 Push Pull Gauge를 텅에 걸고 약 500 mm가량 인출할 때의 인출력 값을 측정한다. 측정하는 과정에서의 오차를 최대한 줄이기 위해 실제 인출속도보다 느리게 측정한다. 웨빙을 인출하는 속도 및 가속도에 따라서 인출력 값이 달라지기 때문에 모션캡쳐(Optitrack) 장비를 활용하여 비슷한 평균속력(400~450 mm/s)의 데이터를 사용하면서 같은 조건 내에서의 데이터 오차를 줄인다.¹¹⁾

Fig. 2 
Restraining force experimental process

실차 평가 지그에서 측정되는 인출력의 주된 변수는 스프링 강성이지만 Fig. 3을 보면 초기에 인출하는 과정인 구간 ①은 인출하는 속도 및 가속도에 따라 달라지며 그 후에 수렴하는 곳 구간 ②에서는 다른 조건들과 비슷한 경향성을 보인다. 구간 ①에서는 실험자가 어떤 속도와 가속도로 당기는지에 따라 그래프의 개형이 달라지므로 이 구간에서는 직접적인 비교가 불가능 하다는 것을 판단하였다. 구간 ①에서 인출력 변화를 정확히 비교하려면 동일한 속도 및 가속도 조건에서 실험이 필요하다. 구간 ②에서는 각 변수마다 일정한 값으로 수렴하는 현상을 보이고 감성평가를 반영하였을 때 감성적으로 구분되는 구간이 나타나는 것을 확인하였다. 동일한 속도 및 가속도 조건이 주어진다면 구간 ①도 인출력에 대한 감성평가를 연계하였을 때 구간 ②와 같이 좋고 싫음의 구간이 나뉠 것으로 예상된다.

Fig. 3 
Restraining force about withdrawal force in the car (A, B, C company)

실차 평가 지그에 탑승하여 버클에 체결하듯이 텅을 잡아 버클 뱡향으로 잡아당기는 동작을 반복한다. 감성평가를 진행할 때 리트렉터를 교체하지 않는다면 리트렉터의 복원력은 고정된 값이다. 평가자들이 복원력을 이겨내는 최소한의 힘으로 웨빙을 인출하여도 각 평가자마다 느끼는 힘듦의 정도는 다르다. 이 힘듦의 정도를 기준으로 하여 시트 벨트 단품의 좋고 싫음을 점수화 하였다.

실차 평가 지그에서 텅에 마커를 붙여 모션캡쳐(Optitrack)를 활용하여 특정구간(버클부터 D-ring까지)의 리턴타임을 측정한다. 리턴이 진행되는 과정 중 처음과 끝 부분에서는 오차가 발생하므로 오차를 줄이기 위해 리턴타임 측정구간을 처음과 끝 부분을 제외하여 설정한다.

Fig. 4 
Restoring force experimental process

Fig. 5의 x축은 A제조사 리트렉터(ⅰ, ⅲ, ⅳ)마다 감긴길이(2000 mm, 1800 mm, 1600 mm, 1400 mm, 1200 mm)를 순차적으로 바꿔가며 1~15번으로 나타냈다. B제조사 리트렉터(ⅱ, ⅳ, ⅴ)마다 감긴길이(2000 mm, 1800 mm, 1600 mm, 1400 mm, 1200 mm)를 순차적으로 바꿔가며 1~15번으로 나타냈다. C제조사 리트렉터(ⅰ, ⅱ, ⅲ, ⅳ)마다 감긴길이(2000 mm, 1800 mm, 1600 mm, 1400 mm, 1200 mm)를 순차적으로 바꿔가며 1~20번으로 나타냈다. Fig. 5를 보면 리트렉터의 종류와 감긴길이가 변경될 때 감성평가와 리턴타임 값이 다르게 나온 것을 확인하였다. 같은 리트렉터를 사용한 경우 웨빙의 특성 만으로도 리턴성 감성평가에 영향을 준다는 것을 확인하였다.

Fig. 5 
Return time of A, B, C company

실차 평가 지그에서 탑승자가 앉아 시트 벨트를 체결한 상태에서 시트 벨트를 해제할 때 버클에서 D-ring까지 텅과 웨빙이 이동한다. 각 시트 벨트 단품의 웨빙이 들아가는 속도와 웨빙의 재질은 고정된 특성이다. 위 두가지 특성을 기준으로 하여 시트 벨트 단품의 좋고 싫음을 점수화 하였다.

기압 측정 센서와 공기 주머니를 이용하여 실험 장비를 제작하였고 추가적으로 실차 평가 지그를 활용하여 측정하였다. 벨트가 흉부를 압박할 때 공기주머니가 압축되는 만큼 반대쪽 센서가 있는 공기주머니 부피가 팽창하고 그때의 압력 변화를 측정하였다.¹²⁾ 그 압력 변화를 압박감에 대한 데이터로 나타낸다.

Fig. 6 
Pressure experimental process

Fig. 7 
Pressure sensor

Fig. 8 
Pressure sensor operating diagram

압박감 결과 값이 의미하는 구간을 설명하기 위한 예시이다.

Fig. 9에서 ①번은 시트 벨트를 체결한 상태에서 상체를 숙이는 구간, ②번은 숙인 상태로 유지하는 구간, ③번은 시트 벨트를 체결한 초기 상태로 돌아오는 구간이다.

Fig. 9 
Pressure of A company 20t 19rev 2000 mm retractor

Fig. 10 
Pressure in the car (A, B, C company)

압박감의 경우 인출력이 낮은 리트렉터 구간에서 감성이 우수한 것을 확인하였다.

실차 평가 지그에서 시트 벨트를 체결한 후 상체를 약 30º정도 숙이는 동작을 반복한다. 이 과정에서 리트렉터의 복원력은 평가자에게 가해지는 압박감에 지배적인 영향을 주는 요인이다. 평가자가 앞으로 숙이는 동작을 하였을 때 복원력으로 인해 평가자는 웨빙이 신체 상부를 압박하는 것을 느끼게 된다. 이때의 압박정도에 따라 시트 벨트 단품의 좋고 싫음을 점수화 하였다.

시트 벨트의 인출력을 측정하기 위해 실차 및 단품 인출력 측정 방법을 수립하고 영향을 미치는 인자를 고려하여 변수를 설정하였다.

웨빙과 리트렉터의 강성이 인출력 감성평가에 영향을 미치는 것을 알 수 있었다.

실차 평가 지그에서의 인출력을 측정할 때 실험자의 인출하는 속도와 가속도에 따라 오차가 커지는 구간이 발생한다.

각 웨빙 별 단품 인출력 측정 데이터 그래프에서 감성평가가 높게 나타나는 구간을 명확하게 확인하였다. 위 결과에 따라 각 시트 벨트마다 단품 인출력을 빨간색만 존재하는 구간 또는 검은색이 존재하지 않는 구간으로 설계한다면 실차의 인출력의 감성에는 큰 문제가 없다고 판단할 수 있다. 이러한 결과들을 바탕으로 단품 인출력 측정을 통해 실차에 적용되었을 때의 고급감을 유추할 수 있는 평가지표를 구축할 수 있다.

시트 벨트의 리턴타임을 측정하기 위해 실차에서의 리턴타임 측정 방법을 수립하고 영향을 미치는 인자를 고려하여 변수를 설정하였다.

단품 인출력에 리턴성 감성평가를 적용하였을 때 높은 감성평가 구간이 인출력의 감성평가 구간과는 다르게 나타난다.

웨빙과 리트렉터의 강성이 리턴성 감성평가에 영향을 미치는 것을 알 수 있었다.

리턴타임의 경우 대체적으로 0.3~0.6 sec의 경우에서 높은 감성평가 점수를 획득하고 이 범위에서 리턴타임이 나올 수 있게 설계를 한다면 큰 문제가 없을 것으로 예상된다.

각 시트 벨트 마다 단품 인출력 측정 데이터 그래프에서 리턴성 감성평가가 높게 나타나는 구간을 명확하게 확인하였고 위 결과들을 통해 단품 인출력 측정으로 실차에 적용되었을 때의 리턴성 고급감을 유추할 수 있는 평가지표를 구축할 수 있다.

기압센서를 활용하여 실험장비를 제작하며 압박감 측정 방법을 수립하고 실험에 있어서 영향을 미치는 인자를 고려하여 변수를 설정하였다.

웨빙과 리트렉터의 강성이 압박감 감성평가에 영향을 미치는 것을 알 수 있었다.

각 시트 벨트 마다 단품 인출력 측정 데이터 그래프에서 압박감 감성평가가 높게 나타나는 구간을 명확하게 확인하였고 단품 인출력 측정으로 실차에 적용되었을 때의 압박감 고급감을 예측할 수 있는 평가지표를 구축하였다.

탑승자 마다 각 특성(인출력, 압박감, 리턴성)에 대한 중요도가 다를 것이다. 이를 고려하여 각 특성에 부여한 점수에 가중치를 적용한다.¹³⁾ 가중치의 총 합은 1이 되고 특성들의 중요도에 따라 분배한다. 가중치의 경우 6명의 평가자가 3가지 특성에 대하여 Table 4와 같이 분배하였다.

탑승자 대부분의 공통적인 의견은 인출력과 리턴성은 불편하더라도 일시적인 또는 순간적인 불편함이지만 압박감은 세 특성 중 유일하게 지속되는 불편함이기 때문에 가장 불편한 특성으로 가중치가 부여된 경우가 많았다. 인출력과 리턴성은 시트 벨트를 인출하고 풀 때 불편하다고 생각한 적이 없다는 의견이 많았고 인출력과 리턴성에 대한 중요도는 개인에 따라 점수가 달라지는 경우가 많았다.

이를 기반으로 최종 가중치는 6명의 평균값을 적용하였고, 그 결과 평균 가중치는 인출력(0.314), 리턴타임(0.189), 압박감(0.497)으로 분배되었다.

가중치를 적용하였을 때 점수 그래프는 다음과 같다.

Fig. 23 
Weighting total score of each comparison line (A, B, C company)

가중치를 균등하게 분배한 경우와 다르게 그래프 경향이 달라 진 것을 확인할 수 있다.

비교선의 점수에 균등 가중치를 적용한 후, 최종 점수가 가장 높은 비교선을 최적 추세선으로 선정한다. Fig. 22 A사를 보았을 때 최종점수가 10번 막대가 가장 높기 때문에 Fig. 17의 10번 비교선을 최적 추세선으로 선정한다. 구한 최적 추세선을 기준으로 감성적으로 우수한 범위를 도출해 내기위해 허용 범위를 구축하였다. 평가자들의 기준으로 실제 데이터와 비교하였을 때 0.6점 이상의 직선들이 감성적으로 우수하다고 판단하였다. 이러한 기준으로 A사의 경우 0.6점 이상의 직선들[Fig. 22 A사(4~17번)]을 허용 범위로 지정하였다.

Fig. 24 
Best line among comparision lines (A, B, C company)

Fig. 25 
Best line among comparision lines (A, B, C company weighting)

실험자의 개인 주관을 고려한 가중치(인출력: 0.314, 압박감: 0.497, 리턴성: 0.189)를 적용한 후 최종 점수를 계산하여 앞서 구한 방법과 동일하게 최적 추세선을 구축하였다.

가중치에 따라 최종점수가 달라지고 이에 따라 추세선 또한 변화하는 것을 볼 수 있다.