자동차 충돌시험 고속카메라 선정법 : 온보드(On-board)와 오프보드(Off-board) 완벽 비교
비전리서치(Vision Research)의 Phantom(팬텀) 고속카메라는 전 세계 다양한 산업·연구 현장에서 분석 장비로 폭넓게 활용되고 있습니다.
자동차 충돌시험에서는 짧은 순간에 발생하는 차체 변형과 에어백 전개, 탑승자 더미의 움직임을 정확하게 기록해야 합니다. 이때 고속카메라는 충돌 순간을 세밀한 영상 데이터로 남겨 시험 결과의 판독과 분석을 지원합니다.
이번 콘텐츠에서는 자동차 충돌시험의 두 가지 목적을 살펴보고, 차량 내부와 외부에서 각각 활용되는 온보드·오프보드 고속카메라의 촬영 방식과 선택 기준을 비교해 보겠습니다.
📌 3줄 주제 요약
🔸 자동차 충돌시험은 규격(IIHS·NHTSA·NCAP) 대응 안전성 검증과 엔지니어링 관점의 설계·부품 거동 분석이라는 두 가지 목적을 가집니다.
🔸 고속카메라는 충돌 순간을 슬로 모션으로 재생할 수 있는 영상 데이터로 기록해 에어백·벨트·더미·차체 변형을 정확히 판독하도록 돕습니다.
🔸 온보드·오프보드 촬영 조건(화각·해상도·조명 등)에 따라 카메라를 적절하게 선택해야 세부적인 분석이 가능합니다.
충돌시험의 목적과 고속카메라의 역할
자동차 충돌시험은 크게 두 가지 목적을 가지고 진행됩니다.
첫째는 IIHS·NHTSA·NCAP 등 평가 기관의 프로토콜에 맞춰 안전성을 검증하는 것이고, 둘째는 엔지니어링 관점에서 설계·부품의 거동을 분석해 개선 근거를 확보하는 것입니다.
| 구분 | ① 안전성 평가 목적 | ② 엔지니어링(개발) 목적 |
|---|---|---|
| 목표 | 차량 안전성 검증 (평가·인증·등급) | 설계 시험 및 원인 분석 (개선 근거 확보) |
| 기준·근거 | 산업 표준 및 기관 프로토콜 (IIHS, NHTSA, NCAP 등) | 개발·설계 검증 필요 (엔지니어 요구사항) |
| 촬영 중요 포인트 | 기관이 제시하는 카메라 위치·각도·화각 시험 조건에 따른 필수 관측 지점 충족 | 특정 현상(에어백 전개, 부품 변형, 더미 움직임 등)을 확인하기 위한 카메라 선정 및 배치 최적화 |
| 예시 | IIHS Small Overlap Frontal 시험의 차량 내부 촬영 지점 및 권장 초점거리(10mm·16mm 등) | 자동차 설계 시험, 단품 에어백 시험, 부품 시험 등 |
이러한 시험에는 다양한 장비가 동원되며, 그중 고속카메라는 차량이 충돌시험 장비에 부딪히는 순간을 ‘판독 가능한 영상 데이터’로 남기는 역할을 수행합니다.
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안전성 평가를 위한 카메라 설치 위치 예시: 전면 조수석 도어(H), 실내 천장(조수석 측 I, 운전석 측 J), 후면 조수석 도어(K)
예를 들어, 안전성 평가 목적으로 진행되는 IIHS 스몰 오버랩 정면충돌시험은 운전자 측면, 어깨 너머, 후면 등 주요 관측 지점과 권장 렌즈 초점거리를 제시해 촬영의 재현성과 판독 가능성을 확보합니다.
시험 유형에 따라 최대 16대의 카메라가 각기 다른 장면을 담당하기도 합니다. 이는 충돌 중 동시에 발생하는 복합적인 현상을 관측 목적별 영상 데이터로 나누어 기록하기 위한 것입니다.
온보드(On-board) 촬영
충돌시험 촬영은 카메라 설치 위치에 따라 크게 온보드(On-board)와 오프보드(Off-board)로 나뉩니다.
온보드는 카메라를 차량 내부에 장착해 에어백·벨트·더미·페달 등 실내에서 발생하는 움직임을 가까이서 촬영하는 방식입니다.
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① 촬영 목적 : 차량 내부의 순간적인 동작 분석
온보드는 차 안에서 에어백, 시트벨트, 더미(ATD), 페달 및 계측 장비 등 핵심 부품의 미세한 움직임을 포착하는 것이 중요합니다.
영상을 느리게 재생했을 때 '어느 순간에 무엇이 어떻게 움직였는지'를 확인할 수 있어야 설계 및 안전성 개선의 근거로 활용할 수 있습니다.
② 필요 조건 : 협소한 공간과 충격 하중에 대응하는 내구성
차량 내부는 설치 공간이 제한적이고 충돌 과정에서 높은 G 하중이 발생하기 때문에, 카메라의 소형화·경량화·내충격성이 중요합니다.
도어 패널 안쪽이나 브레이크 페달 근처처럼 좁은 위치에서는 소형 카메라 헤드를 설치하고 제어·저장 장치를 분리하는 방식도 활용할 수 있습니다.
③ 온보드에 적합한 고속카메라 : Phantom Miro C321
Phantom Miro C321은 소형의 견고한 본체와 높은 감도를 갖춰 차량 내부 탑재 촬영에 적합합니다. 내장 백업 배터리와 저장 장치를 통해 충돌로 인한 전원 손실 상황에서도 촬영 데이터 보호를 지원합니다.
| 항목 | Phantom Miro C321 |
|---|---|
| 해상도·속도 | 1920 × 1080에서 최대 1,480fps |
| 충격 내구성 | 최대 170G 충격 테스트 |
| 진동 내구성 | 24Grms 진동 테스트 |
| 데이터 보호 | 내장 백업 배터리 및 저장 장치 |
④ 온보드 실제 촬영 영상 : Miro C321 Crash Test
Phantom Miro C321을 활용한 자동차 충돌시험 촬영 영상을 확인할 수 있습니다.
오프보드(Off-board) 촬영
오프보드는 차량 외부에 카메라를 설치해 충돌 순간의 차체 거동·변형·전체 흐름을 다양한 각도에서 촬영하는 방식입니다.
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① 촬영 목적 : 충돌 전체를 여러 각도에서 기록
오프보드는 차량에서 떨어진 위치에 카메라를 설치하고, 측면·전면·상부·하부 등 다양한 시점에서 충돌 과정을 기록합니다.
시험 목적에 따라 카메라 한 대 또는 여러 대로 구성하며, 필요에 따라 서로 다른 장면을 분담해 촬영합니다.
② 필요 조건 : 넓은 장면에서도 디테일을 확보하는 고해상도
오프보드는 촬영 장면이 넓어지는 만큼, 큰 화각(FOV) 안에서 부품이나 차체의 변형을 추적·분석하려면 높은 해상도가 유리합니다.
또한 차량 외부는 내부보다 작업 공간과 조명을 확보하기가 비교적 수월합니다. 따라서 카메라와 렌즈를 동일한 위치에 설치해 반복 운용하면 시험 준비 작업을 줄이고 일관된 이미지를 확보하는 데 도움이 됩니다.
③ 오프보드에 적합한 고속카메라 : Phantom VEO 440
Phantom VEO 440은 약 400만 화소의 센서를 통해 고해상도 영상과 넓은 촬영 범위를 제공하므로 차량 외부 오프보드 촬영에 적합합니다.
| 항목 | Phantom VEO 440 |
|---|---|
| 센서 해상도 | 2560 × 1600 (약 400만 화소) |
| 촬영 속도 | 2560 × 1600에서 1,100fps |
| 렌즈 마운트 | Nikon F, C, Canon EF 등 지원 |
④ 오프보드 실제 촬영 영상 : VEO 640 Crash Test
Phantom VEO 640을 활용한 자동차 충돌시험 오프보드 촬영 영상을 확인할 수 있습니다.
온보드 vs 오프보드, 한눈에 비교하기
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좌) Phantom 홈페이지 / 우) Engineering Cybertruck for Maximum Safety
| 비교 항목 | 온보드(On-board) | 오프보드(Off-board) |
|---|---|---|
| 촬영 목적 | 에어백·벨트·더미·페달 등 내부 부품의 순간 동작 분석 | 충돌 전체를 다양한 시점에서 기록·분석 |
| 설치 위치 | 차량 내부, 슬레드(Sled) | 차량 외부 (예시: 약 5~15m 거리) |
| 카메라 조건 | 소형·경량·높은 내충격성 및 협소 공간 설치 용이성 | 넓은 장면의 대상 추적에 유리한 고해상도·대형 센서 |
| 화각·해상도 | 피사체와 근접하므로 넓은 FOV 확보와 렌즈·거리·해상도 조합이 중요 | 넓은 FOV에서도 분석 대상을 식별·추적할 수 있는 해상도 확보가 중요 |
