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크러시존
크러시존(crush zone)은 자동차가 충돌했을 때 찌그러지면서 그 변형에 따라 운동에너지를 흡수하여 승객의 충격을 완화하는 부분이다. 크럼플존(Crumple zone), 크러셔블존(crushable zone)이라고도 한다.
개요[편집]
크러시존은 차량 충돌 시 먼저 꺾이고 찌르거지면서 충격을 완화하는 전면의 엔진룸, 후면의 트렁크 등을 말한다. 이러한 크러시존이 없거나 부족하면 충돌 시의 충격이 그대로 차량의 운전자와 승객에게 전달되어 훨씬 더 심각한 부상을 입게 된다. 안전한 차는 반드시 적절하게 파손되면서 승객 룸은 보호하는 최적화된 크러시존이 있어야 한다.[1] 크러시존의 개념을 자동차에 처음 도입한 브랜드는 메르세데스-벤츠(Mercedes-Benz)이다. 메르세데스-벤츠의 엔지니어 벨라 바레니(Béla Barényi)는 입사 전인 1937년 처음 이 개념을 만들어냈고, 그가 입사한 이후인 1953년, 폰튼(Ponton)이라는 별칭으로 불린 메르세데스-벤츠의 W120은 그의 아이디어가 반영된 첫 자동차가 됐다.[2] 크러시존은 차체에서 가장 약한 부품이다. 크러시존은 충돌의 충격을 흡수하기 위해서 의도적으로 약하게 만들어진다. 충돌사고가 발생하면 크러시존은 빠르게 찌그러지거나 구부러진다. 일반적으로 크러시존으로 인해 차량이 1m 가량 찢어지는 동안 운전자에게 전달되는 충격량은 90% 이상 감소한다고 알려져 있다. 크러시존은 충격을 흡수하기 위하여 차량의 전륜에 위치하지만 후륜에도 존재할 수 있다. 충돌사고의 65%가 전면 충돌사고이며, 후면 충돌은 25%, 측면 충돌사고는 각각 5%의 비율로 알려져 있다.[3]
원리[편집]
자동차가 설계된 구조에 따라 도로를 주행하는 다른 차량 또는 장애물과의 충돌사고로 인한 차량 탑승자의 부상 정도가 달라진다. 세계 어느 나라이든 탑승자의 부상을 줄이기 위하여 자동차 안전을 위한 법규가 제정되어 있다. 자동차 제조업체들은 이러한 법규들을 만족시키기 위해 차량을 최대한 안전하게 설계한다. 일반적으로 자동차는 충돌의 세기, 다시 말해 충격량을 줄이기 위해 크러시존과 같은 안전 구조로 설계된다. 크러시존이 잘 찌그러져야 더 안전한 이유는 물리 원칙 하나만 알면 쉽게 이해가 된다. '충격량=운동량의 변화량'이라는 공식이다. 운동량은 물체의 무게(m)와 속도(v)에 의해 정해진다. 무거울수록, 그리고 속도가 빠를수록 운동량도 크다는 의미이다.
'운동량 = 무게 x 속도'
그리고 운동하던 물체의 속도가 가파르게 줄면 운동량의 변화량은 커진다. 이를 앞서 살펴본 공식에 대입해 보면 속도의 변화가 클수록 결국 충격량도 커진다는 것을 의미하게 된다. 충격량은 물체에 전달되는 충격, 다시 말해 힘(F)과 힘이 전달되는 시간(t)에 따라 결정된다.
'충격량 = 충격 x 시간'
운동량의 변화량(충격량)이 일정하다고 가정할 경우 실제로 가해지는 충격(힘, F)을 줄이는 방법은 충격이 전달되는 시간(t)을 늘리는 것이다. 크러시존이라는 개념은 이 원리를 착안해 만들어졌다. 예컨대 마주 오던 두대의 차가 정면으로 충돌했다고 가정해 보자. 충돌 즉시 두 차량 모두 완전히 멈춰섰다면, 이들이 가지고 있던 운동량은 고스란히 충격량으로 전환되며 이는 두 차량의 전면부로 전해진다. 이때 전면부가 단단한 구조를 띠고 있어 구겨지지 않고 버틴다면, 그 충격은 충돌 즉시 사람이 타고 있는 객실로 전해지게 된다.[4]
이처럼 뉴턴역학 제3법칙인 운동량 보존 법칙에 따르면 하나의 물체가 다른 물체와 충돌할 때 받는 충격력은 충돌시간에 반비례한다. 충돌 시간이 길어질수록 물체가 받는 충격력은 작아진다. 운동량의 변화는 동일하므로 충격량은 변함이 없다. 예를 들어, 달걀 하나를 아스팔트 바닥과 방석에 떨어트렸다고 가정해 보면 아스팔트 바닥에 부딪치는 달걀은 곧바로 깨져 버린다. 하지만 방석에 떨어지는 달걀은 깨지지 않는다. 푹신한 방석이 충돌시간을 늘려 달걀이 받는 충격력을 감소시켜 주었기 때문이다. 자동차 제조업체들은 이와 같은 원리로 차량이 받는 충격력을 감소시킨다. 차량 설계자들은 충돌 시간을 조금이라도 증가시키기 위해 차량의 전륜과 후륜을 잘 찌그러질 수 있도록, 잘 구겨질수 있도록 지그재그 모양의 구조로 설계한다. 이러한 구조가 크러시존이다. 움직이는 모든 물체는 이전 상태를 유지하려는 관성과 운동량을 가지고 있다. 차량이 갑작스럽게 움직임을 멈추기 위해서는 이러한 힘들이 감소함으로써 받는 충격량을 이겨 내야 한다.[3]
특징[편집]
크러시존이 좁으면 충격 흡수할 공간과 시간이 적어지기 때문에 캐빈룸에 일찍 강한 충격이 가해진다. 캐빈룸은 승객 보호를 위해 구겨져서는 안 되고, 크러시존은 캐빈룸 보호를 위해 존재한다. 크러시존은 사고 시에 그 짧은 시간 동안 공간과 시간을 확보하며 적당한 강성으로 찌그러지면서 충격 흡수를 통해 캐빈룸을 보호하는 임무를 가졌다. 또한 크러시존이 넓으면 사고 날 때의 안전성 말고도 두 가지 장점이 있다. 엔진룸이 넓으면 엔진, 미션 등 파워트레인을 좀 더 널찍하게 앞공간을 비워두고 운전석 쪽으로 설치할 수 있다. 반면 크러시존이 좁으면 엔진, 미션 등 파워트레인 부품을 좁은 공간에 다 밀어넣어야 한다. 큰 사고가 났을 때 크러시존이 좁은 차는 앞으로 몰려 있는 엔진, 미션 등의 값비싼 부품들이 망가질 확률이 크기 때문에 수리비가 많이 나온다. 폐차할 확률도 크다. 또 한 가지 장점은 엔진 룸, 즉 크러시존이 좁으면 공간이 적어서 정비성이 안 좋다. 반면 엔진룸이 넓으면 정비하기 좋다. 자가 정비를 스스로 하는 비율이 높은 유럽, 미국 등지의 자가정비를 하는 소비자에겐 크러시존이 넓은 것이 더 편리한 것이다.[5] 그리고 일부 레이싱카는 크러시존에 알루미늄이나 카본으로 만들어진 벌집 형태의 구조물을 삽입하기도 하고 에너지 흡수 소재를 적용하는 등 운전자 보호를 위해 특별한 노력을 기울이기도 한다.[4]
각주[편집]
- ↑ 아토럽, 〈자동차 용어 - 크럼플 존, 프레임, 모노코크〉, 《티스토리》, 2022-05-20
- ↑ 박상욱 기자, 〈(박상욱의 모스다) (35) '외유내강' 자동차의 안전 책임지는 크럼플존과 세이프티존〉, 《중앙일보》, 2017-11-02
- ↑ 3.0 3.1 월리, 〈크럼플 존(Crumple Zone)이란 무엇일까? 잘 찌그러질수록, 잘 구겨질수록 안전하다!〉, 《네이버 블로그》, 2021-05-09
- ↑ 4.0 4.1 김일권 기자, 〈잘 찌그러져야 더 안전하다 '크럼플존'〉, 《모터프레스》, 2021-12-09
- ↑ 낮은마음_상일, 〈(스크랩) 현기차 공간확보, 꼭 좋은게 아님.〉, 《다음 블로그》, 2014-07-08
참고자료[편집]
- 아토럽, 〈자동차 용어 - 크럼플 존, 프레임, 모노코크〉, 《티스토리》, 2022-05-20
- 월리, 〈크럼플 존(Crumple Zone)이란 무엇일까? 잘 찌그러질수록, 잘 구겨질수록 안전하다!〉, 《네이버 블로그》, 2021-05-09
- 낮은마음_상일, 〈(스크랩) 현기차 공간확보, 꼭 좋은게 아님.〉, 《다음 블로그》, 2014-07-08
- 박상욱 기자, 〈(박상욱의 모스다) (35) '외유내강' 자동차의 안전 책임지는 크럼플존과 세이프티존〉, 《중앙일보》, 2017-11-02
- 김일권 기자, 〈잘 찌그러져야 더 안전하다 '크럼플존'〉, 《모터프레스》, 2021-12-09
같이 보기[편집]
