고객이 직면한 과제
미국 버지니아주 올튼에 있는 국립 타이어 연구 센터(NTRC)는 전 세계 자동차 및 타이어 제조업체의 연구 개발 노력을 지원하도록 설계된 타이어 테스트 기능의 전체 영역을 제공합니다. Jonathan Darab 운영 이사에 따르면 NTRC는 제조업체가 어떤 곳에서도 찾을 수 없는 테스트 장비와 전문 지식을 제공하며, 앞으로 타이어 테스트와 가상 차량 개발에 상당한 영향을 줄 것으로 예상하고 있습니다.
"이것과 비교할 수 있는 가장 근접한 것은 바이어스 타이어에서 래디얼 타이어로 전환했을 때이며 그것은 타이어와 타이어 성능 자체를 개발하는 데 사용된 기술 면에서 거대한 도약이었습니다. 저는 이 점이 바로 NTRC가 가지고 있는 역량이라고 생각합니다."라고 Darab 이사는 말했습니다.
이러한 수준에 이르기 위해서 NTRC는 아직까지 현존하지 않는 테스트 장비를 찾아야 했습니다. 특히, 운전자가 충돌을 피하기 위해 방향을 바꾼 후 원래 방향으로 과도하게 방향을 전환하는 이중 차선 변경을 포함한 다양한 작동 조건 및 운전 상황을 모사할 수 있는 시스템이 필요했습니다. 잦은 전복 원인이 되는 이러한 핸들 조작은 연방 자동차 안전 기준(FMVSS) 126 테스트를 통과하기 위해서는 반드시 수행되어야 하는 것입니다. 이 표준은 2013년부터 전자식 주행안정 제어장치를 탑재한 차량 중량 10,000파운드 미만의 모든 자동차와 트럭에 요구됩니다.
“현재 실험실에서 126 테스트를 정확하게 모사할 수 있는 타이어 테스트 시스템이 없습니다"라고 Darab 이사는 전했습니다. “새롭게 설계된 타이어가 이 테스트를 통과하도록 하기 위해서 차량 OEM과 타이어 제조업체들은 다른 유사 상황을 바탕으로 데이터를 추정해야 합니다. 따라서 새로운 타이어 모델이 통과할지에 대한 이들의 신뢰도는 95%가 아닌 80% 정도밖에 되지 않습니다.”
MTS 솔루션
126 테스트는 OEM에게 심각한 문제입니다. 이들은 특정 빈도 수준을 피하기 위해 차량을 정비하고, 리소스 집약적인 물리적 시험을 추가해 가상 개발 노력을 확대해야 합니다. 생산 시 FMVSS 126 테스트를 통과하지 못한 차량은 상당한 벌금이 부과되고 브랜드의 대외 이미지를 손상시키기 때문에 OEM은 다른 선택의 여지가 없습니다. 이것이 바로 NTRC가 126 테스트를 실행할 수 있는 타이어 테스트 시스템을 찾으려고 하는 이유입니다.
이러한 점 때문에 NTRC는 MTS와 함께 협력하게 되었습니다. MTS Flat-Trac® 테스트 시스템은 평면상의 힘과 모멘트 측정 부분에서 30년 이상 업계를 주도하고 있고 이러한 명성 때문에 자연스럽게 MTS를 선택하게 되었습니다. NTRC의 시스템 요건을 협의한 후, MTS는 독보적 기능으로 진보된 가상 개발을 지원하는 타이어 테스트 시스템인 Flat-Trac LTRe를 개발했습니다.
“126 테스트를 포함하여 승용차나 소형 트럭에서 볼 수 있는 실제 상황의 모든 운전 조작을 모사할 수 있도록 장비의 사양을 요구했습니다”라고 Darab 이사가 말했습니다. “이것이 90°/s 슬립 각도와 38°/s 캠버 각도를 고집한 이유입니다. 우리는 OEM 제품의 95%를 이 장비에서 시험할 수 있기를 원했습니다."
Flat-Trac LTRe의 가장 큰 특징은 영구 자석 전기모터 또는 스핀들 토크 드라이브입니다. 이 모터는 세 방향의 힘을 최대 하중 30,000N까지 최대 도로 속도에서 주행 및 제동 토크를 인가하는 데 필요한 높은 출력 밀도와 초고성능 대역폭을 제공합니다. 또 다른 주요 특징은 시스템의 속도와 하중 범위 전반에 걸쳐 벨트를 평면으로 유지하는 특수 물 베어링과 레이싱에서 볼 수 있는 코너링 조작을 재현하기 위해 도로를 최대 200mph(320kph)까지 달리는 보조 전기 모터가 있습니다.
고객 혜택
이러한 모든 기능을 통해 Flat-Trac LTRe는 차량 OEM과 타이어 제조업체가 타이어 설계의 물리적 한계를 넘는 광범위한 시험할 수 있도록 해 줍니다.
“우리는 타이어 테스트의 완전히 새로운 장르를 만들고 있습니다”라고 NTRC Frank Della Pia 전무 이사가 말했습니다. “NTRC에 이보다 더 뛰어난 시험장비는 없을 것입니다. 또한 NTRC가 요구하는 모든 기능을 추가할 경우 타이어 시험기술의 혁신적인 도약이 될 것입니다.”
Flat-Trac LTRe가 이전의 제한된 실험실 환경조건 하에서 달성할 수 없었던 타이어 테스트를 가능하게 했다는 것이 타이어 제조업체에게 중요한 점입니다. OEM은 새로운 방식으로 타이어를 테스트할 수 있을 뿐 아니라 하이브리드 시뮬레이션 또는 HIL(Hardware-In-the-Loop) 테스트를 이용하여 다른 구성요소 및 하위 시스템과 타이어의 상호작용을 평가할 수 있습니다. 이러한 점에서 LTRe 시스템은 전체 차량의 컴퓨터 모델과 연계하여 운용됩니다. 가상 차량에서 핸들을 조작하면, LTRe 시스템은 실제 타이어에 그것을 재현하고, 타이어의 응답이 모델로 피드백되어 시뮬레이션의 정확도를 향상시킵니다.
“OEM 테스트 팀이 NTRC에 오게 되면, 전체 차량을 이용하여 계측하는 대신 하나의 타이어로 시험할 수 있습니다”라고 Darab 이사는 말합니다. “2일 동안 잠재적 오류율이 20%인 한 가지 시험을 실행하는 대신 수 천번의 시뮬레이션을 동일한 기간 동안 실행할 수 있습니다."
지금까지 LTRes 시스템을 통한 시험은 잘 수행되어 왔습니다. Della Pia는 이것이 LTRe를 개발하는 동안 두 팀의 협력 덕분이라고 생각합니다.
“MTS와 협력하는 동안 우리는 같은 팀이라는 느낌을 받았습니다”라고 Della Pia는 말합니다. “양쪽 모두 보유한 기술을 제대로 수행하려고 노력했습니다. 좋은 경험이었습니다.”
