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충격
충격(shock)은 물체가 급격하게 힘을 받는 현상을 말한다. 운전 시 자동차의 충돌로 인해 탑승자에게 충격이 가해질 수 있다.
목차
개요
충격은 물체에 급격이 가해지는 힘을 말한다. 자동차의 경우 충돌사고, 접촉사고, 전복 등에 의해 충격이 발생할 수 있다. 자동차의 가장 큰 존재 목적은 탑승자를 목적지까지 빠르게 이동시키는 것이라 할 수 있다. 그리고 이러한 목적의 전제조건에는 탑승자의 안전 보장이 있다. 아무리 빠르게 달려도 탑승자가 안전하지 못해 불안감을 느낀다면 좋은 자동차라고 할 수 없다. 이러한 직접적인 사고 외에도 자종변속기 차량의 경우 변속이 이루어질 때 미세한 충격이 발생할 수 있다. 이는 변속 시 엔진 토크 변동에 의해 일어나는 정상적인 현상이다. 하지만 자동변속기 고장으로 인해 자동차 시동을 걸고 변속레버를 선택 할 때는 심한 충격이 발생할 수 있다. 또한 변속레버를 선택하고 출발 시 엔진회전수만 상승하고 출발이 지연되며 충격이 발생하는 경우도 있다. 도로를 달리는 자동차가 점점 증가하고 기술의 발달로 자동차의 속도가 점점 빨라짐에 따라 자동차로 인한 사고 발생률이 높아졌다. 또한 사고 시 탑승객이 충격으로 인해 큰 부상을 당할 확률이 높아졌다.[1][2]
충격 방지 부품
외장
범퍼
범퍼는 차량의 차체 앞뒤를 보호하기 위해 장착된 완충 부속 장치로 충돌 시 가장 먼저 충격을 받는 곳이다. 뿐만 아니라 범퍼는 사고가 발생할 경우 차체나 운전자를 비롯한 탑승자, 화물 등을 보호하고 상대방에게 주는 손상을 줄이는 역할을 하기도 한다. 범퍼의 가장 중요한 역할을 외부 충격 흡수이다. 자동차 사고 시 범퍼 자체가 변형되거나 찌그러짐으로써 충돌 시 충격을 흡수하게 된다. 철로 만든 범퍼에서 플라스틱 재질의 범퍼로 넘어오면서 범퍼의 구조는 복잡해졌다. 보행자와 자동차를 함께 보호해야 하기 때문이다. 일반적인 자동차 범퍼의 구조는 버퍼 커버와 에너지 옵서버, 라디에이터 그릴, 백빔으로 이루어진다. 범퍼 커버는 저속 충돌 시에 범퍼 자체가 파손되는 것을 막기 위해 고무재질 첨가한 복합소재를 이용한다. 에너지 옵서버는 충격흡수를 위해 폴리프로필렌 발포 제품을 주로 사용한다. 외부에서 바람이 들어오는 라디에이터 그릴은 디자인 요소를 강화하는 부품이다. 그리고 대부분의 충격을 흡수하는 역할을 하는 것이 바로 백빔이다. 백빔을 내부에 삽입해 내충격성을 향상시켜 내구성을 높이고 충격을 완화시켜 준다. 범퍼는 차체 보호성능과 재질에 따라 에너지 흡수범퍼, 수지범퍼, 스틸범퍼 등으로 나눌 수 있다. 스틸범퍼는 U자형 단면 형상을 갖는 강판을 범퍼에 삽입하는 형식으로 제작된다. 범퍼는 보통 시속 16km이내의 저속으로 부딪혔을 때 자체적으로 복원될 수 있도록 제작한다. 충격흡수력과 복원력이 뛰어난 플라스틱, 우레탄 등의 소재를 사용하고 있기 때문이다. 이와 함께 내부에 타이어 고무와 튜브가 들어가 있는 경우도 있다. 이 밖에도 차량을 경량화 하는 추세에 맞춰 범퍼의 무게를 줄이기 위해 다른 소재를 활용하기도 한다. 백빔에 강화 열가소성 플라스틱 소재를 사용하기도 한다. 이 소재는 폴리프로필레에 유리섬유를 섞어 만들어 강도는 철과 비슷하지만 무게는 적다.[3]
- 유리섬유강화 열가소성 플라스틱
유리섬유강화 열가소성 플라스틱은 2009년부터 세계 GMT 시장의 70%를 점유하고 있을 만큼 기술력과 품질을 인정받고 있는 소재이다. 폴리프로필렌 수지에 유리섬유 매트가 강화재로 보강된 판상 형태의 복합소재로 각광받고 있다. 또한 디자인 자유도가 높고 충돌 에너지 흡수성이 우수하며 가공 생산성이 좋아 차량 하부를 충격으로부터 보호하고 소음을 줄여주는 언더커버, 고강도 플라스틱 범퍼, 의자 등받이 등에 적용되고 있다. 자동차와 사람을 보호하기 위해 탄생한 복합소재 플라스틱 범퍼는 첨단 경량화소재로 탄소배출을 줄이고 연비를 높이는 친환경 소재로 발전해나가고 있다.[4]
내장
에어백
에어백은 자동차 충돌 사고 시 그 충격으로부터 운전자나 승객을 보호하기 위해 조향 핸들이나 대시보드 등에 장착하는 안전장치이다. 자동차의 앞부분이 충돌하는 순간 급격이 공기주머니가 팽창하여 머리와 가슴의 충격을 흡수하게 된다. 탑승객 보호장치인 에어백은 검지 시스템과 에어백 모듈로 이루어져 있다. 검지 시스템은 센서, 배터리, 진단장치 등으로 이루어진다. 에어백 모듈은 에어백과 작동기체 팽창장치로 구성된다. 센서에 의해 충돌이 감지되면 작동기체장치가 폭발하게 되는데 이때 발생하는 폭발가스로 에어백이 순간적으로 부풀게 된다. 충돌부터 에어백이 완전히 작동되는 시간은 매우 짧은 시간이다. 에어백에 사용되는 가스는 고체의 급격한 연소로 발생되는 고압가스나 고압가스 용기에 저장된 기체를 사용한다. 충돌 때 승객 보호성능이 매우 우수하므로 세계적으로 사용이 급격히 증가하고 있다.[5] 에어백에는 운전석 에어백, 조수석 에어백, 사이드 에어백 등 다양한 종류가 있다. 운전석 에어백은 스티어링 휠에 장착이 되어 있어 충돌이 발생하면 탑승자의 정면 충격에 대한 보호를 한다. 하지만 가끔 클락션 위치에 강한 충격을 받아 오작동을 일으킬 수도 있으니 주의를 해야 한다. 따라서 운전을 할 때는 스티어링 휠 10시와 2시 방향 위에 손목을 얹고 생명선이 맞닿을 수 있게 하는 것이 좋다. 또한 양팔을 쭉 펴서 손목을 겹치고 힐 위에 팔을 올렸을 때 손목이 안정감 있게 걸쳐지는 자세를 취하는 것이 좋다. 조수석 에어백은 대시 패널에 장착이 되어 있어 탑승자의 정면 충격에 대한 보호를 해준다. 시트 안에 장착되어 있는 사이드 에어백은 탑승자의 머리를 보호해 주며 차량 밖으로 튕겨 나가는 것을 방지하는 역할을 한다. 차의 천장과 기둥이 만나는 부분에 장착된 커튼 에어백은 유리창에 머리가 부딪혀 입는 충격이나 유리 파편으로부터 탑승자를 보호한다. 무릎 에어백은 정면으로 충돌하는 사고가 발생했을 때 무릎 부위의 부상을 최소화해준다.[6]
안전벨트
안전벨트는 자동차에서 충격으로 인해서 탑승자가 받아야 할 충격을 흡수해주는 장치이다. 탑승자의 생명을 지켜주는 가장 중요한 장치이므로 항상 차량에 탑승하자마자 안전벨트를 착용해야 한다. 기계식으로 작동되는 안전벨트는 무거운 무게를 가지고 있는 사람의 몸의 무게를 급정거나 급회전 등과 같은 상황에서 탑승자를 지탱해야 한다. 따라서 직물로 만들어진 벨트가 닳거나 늘어날 수도 있고 벨트를 잠그는 장치들이 충격을 흡수하다 보면 제 역할을 잃을 수도 있다. 사고 시에는 매우 큰 충격이 전해지기에 안전벨트가 모든 충격을 흡수하면서 벨트가 망가질 가능성이 높다. 특히 사고 시 화학적 폭발 혹은 전자식으로 탑승자의 신체를 더욱 당겨주는 장치인 프리텐셔너 기능을 탑재하고 있는 벨트가 대부분이기에 한 번 사고 발생하면 프리텐셔너 기능을 다시 사용할 수 없기 때문에 발생 시에는 반드시 벨트를 교체해야 한다.[7] 안전벨트는 지지점의 개수에 2점식, 3점식, 4점식 등의 안전벨트로 구분할 수 있다. 2점식 안전벨트는 보통 버스에서 볼 수 있는 안전벨트다. 주로 다인승 승합차의 뒷좌석 혹은 버스 등에 사용된다. 단점은 충돌 사고 시에 안전벨트 부위에 큰 충격이 가해질 수 있고 벨트가 몸을 완전히 지지하지 못하고 빠질 수 있다는 점이다. 3점식 안전벨트는 자동차에 가장 많이 적용되어 있는 안전벨트이다. 가장 대중적인 안전벨트 방식으로 안전과 상체의 자유로움을 가질 수 있다. 편의성과 밸런스가 뛰어나지만 상하 이동과 누운 상태에서는 취약하다. 4점식 안전벨트의 경우 일반 자동차보다 레이싱 경주 차량에 많이 사용되는 안전벨트다. 보통 버킷시트와 조합을 이루고 있는 경우가 많다. 상체를 잘 잡아주기 때문에 3점식보다는 안전하지만 충격이 커지면 운전자의 몸이 아래쪽으로 밀리기 때문에 부상이 커질 수도 있다는 단점을 가지고 있다. 5점식 안전벨트는 4점식 안전벨트와 비슷하나 하부 쪽의 지지를 위해서 지지점을 하나 추가한 형태이다. 운전자를 시트에 밀착시켜 뛰어난 안전성을 자랑한다. 하지만 남성 운전자의 경우에는 급소 압박으로 불편할 수도 있다. 주로 유아용 카시트에 맣이 장착되어 있다.[8]
크럼플 존
크럼플 존은 자동차의 충격흡수구조를 말한다. 크럼플 존은 차가 부딪히는 순간 적당한 찌그러짐을 통해 차의 충돌 속도와 충격량을 크게 줄여준다. 완성차로 충돌실험을 한 결과 차가 1m가량 찌그러지는 동안 차량 운전자에게 전달되는 힘은 크럼플 존에 90%가량 흡수된다는 데이터도 도출된 바 있다. 어떤 물체가 충돌했을 때의 충격량은 시간에 반비례해 커진다. 즉, 충돌 시간이 길면 길수록 충격이 흡수돼 오히려 충격량은 작아진다. 이 때문에 자동차 회사들은 충돌 시간을 조금이라도 늘리고자 자동차의 앞부분과 뒷부분을 더 잘 찌그러질 수 있는 지그재그 구조로 만들어 총 충격량을 최소화하고 있다. 또한 탑승자 안전케이지는 앞쪽 크럼플 존과 뒤쪽 크럼플 존 사이에 있는 튼튼한 강철 구조로 되어 있다. 사람의 인체로 치면 뼈대라 불릴 수 있다. 심한 충돌이나 전복에도 원래 형태를 그대로 유지하게끔 설계된 안전케이지는 차 모양이 변할 때 탑승자가 찌그러지는 부위에 갇히지 않게 해주는 역할을 한다. 크럼플 존과는 달리 훨씬 강도가 센 구조물로 설계되는데 충돌 시 발생하는 충돌에너지는 안전케이지 뼈대를 통해 탑승자를 비껴가게끔 설계된다. 하지만 질량이 크고 속도가 빠른 자동차가 충돌할 떄 발생하는 충격량은 탑승자의 생명을 노릴 만큼 위협적이기 때문에 크럼플 존과 안전 케이지가 있다고 안심할 수는 없다.[9]
충돌 테스트
자동차 충돌 테스트는 자동차의 전면, 측면, 후면뿐 아니라 낙하, 전복 등의 충격 상황을 가정해 다양한 테스트를 진행하며 이를 통해 얻은 데이터를 바탕으로 자동차의 안전도를 평가하고 신차 개발에 적극 활용하는 중요한 테스트다. 자동차는 무거운 무게를 지니고 빠른 속도로 움직이기 때문에 다른 물체와 충돌 시 물체뿐 아니라 탑승객에도 큰 충격을 준다. 자동차 충돌 테스는 테스트 기관에 따라 여러 방식으로 시행되며 평가항목도 시행기관에 따라 천차만별이다. 안전에 특히 관심이 많은 브랜드의 경우 자체 충돌 테스트장을 만들어 생산한 자동차의 테스트를 진행하기도 한다. 자동차 산업에서 널리 인정받고 있는 충돌 테스트 기관은 유로 앤캡(Euro NCAP), 미국 고속도로 안전보험협회(IIHS), 호주와 뉴질랜드의 앤캡(ANCAP)등이 있고 대한민국에서는 한국도로교통안전공단에서 진행하는 KNCAP이 있다. 여러 기관에서 진행하는 충돌 테스트 중 자동차의 발상지인 유럽 지역에서 시행하고 하고 있는 유로 앤캡의 평가 지수가 가장 널리 알려져 있다. 유로 앤캡에서는 자동차를 승용차, 다목적 자동차(MPV), 오프로드, 로드스터, 픽업으로 세분화해 테스트를 진행한다. 테스트 항목은 전면, 측면, 보행자 충돌 테스트와 함께 후방 추돌시 탑승자의 충격을 테스트하는 후방 충격(Whiplash)테스트도 함께 진행하고 있다. 전면 테스트는 자동차의 전면부 40%에 해당하는 부분이 1,000mm x 540mm 기둥에 64km/h의 속도로 부딪혔을 때 충격을 측정한다. 측면테스트의 경우 측면에 자동차의 충격을 가정한 1,500mm x 500mm의 물체를 50km/h의 속도로 충돌시키는 사이드 임팩트와 전봇대와 같은 직경 254mm의 기둥을 29km/h의 속도로 충돌시키는 사이드 임팩트 폴 테스트로 나뉜다. 보행자 충돌 테스트는 정면 충돌을 가정해 다리, 대퇴부, 머리 부분(어린이&성인) 충격 시 어느 정도의 데미지를 입는지 측정하고 후방 충격은 자동차 시트에 앉은 탑승자에게 후방 충돌 상황을 일으켜 목, 허리 등에 어떤 충격이 가해지는지 측정한다. 이러한 충돌 테스트 결과뿐 아니라 앞서 가는 자동차가 갑자기 정지했을 때 자동차 스스로 브레이크를 제어하는 긴급제동보조시스템(Autonomous Emergency Braking, AEB), 에어백의 수와 위치, 차선유지장치 등 안전장비의 장착 여부를 종합해 판단하며 평가 결과를 성인 및 어린이 탑승객, 보행자, 안전장비 4개 부분으로 점수를 매긴다. 이후 이 네개 부문의 안전도를 종합해 우리가 잘 알고 있는 별점으로 자동차를 최종 평가하게 된다. 가장 우수한 자동차에는 별점 5개를 부여해 안전한 자동차임을 나타낸다.[10]
첨단 기능
시트벨트 프리텐셔너
시트벨트 프리텐셔너는 충격감지 시 안전벨트 앵커 부분을 끌어당겨 안전벨트를 되감아 조이는 장치이다. 안전벨트는 사고 시 몸이 튕겨져 나가는 것을 방기하기 위해 꼭 착용해야 한다. 그런데 만약 사고 시에도 안전벨트가 착용할 때처럼 느슨하면 곤란하다. 반대로 사고를 대비해서 너무 타이트하게 안전벨트를 설계한다면 운전하기가 힘들 것이다. 그래서 등장한 장치가 시트벨트 프리텐셔너이다. 프리텐셔너의 여러 가지 타입 중 가장 많이 쓰이는 방식은 에어백과 유사한 원리인 화약식이다. 센서사 충격을 감지하면 화약을 폭발시킨 힘을 이용해 벨트를 역으로 당겨 탑승자를 시트에 단단히 고정시켜주는 방식이다.[11]
능동형 헤드레스트
능동형 헤드레스트는 추돌 사고 발생 시 헤드레스트를 앞쪽으로 움직여 운전자의 목과 헤드레스트 사이의 간격을 좁혀 충격을 줄여주는 기능이다. 갑작스러운 후방 추돌 발생 시 탑승자가 가장 쉽게 다치는 부위킄 목이다. 후방 추돌 시 탑승자의 몸은 먼저 시트에 눌리고 그 후 목이 뒤로 젖혀져 헤드레스트에 눌리게 된다. 능동형 헤드레스트의 작동 방식은 크게 2가지로 나뉜다. 추돌 시 몸이 시트에 눌렸을 때의 힘을 시트가 감지해 헤드레스트를 작동시키는 방식과 후방 레이더가 감지하여 추돌을 피할 수 없다고 판단하면 추돌 직전에 자동으로 헤드레스트를 앞으로 이동시키는 방식이 있다. 액티브 헤드레스트가 없더라고 헤드레스트의 위치가 적절하면 사고 시 충격을 충분히 경감시킬 수 있다. 가급적 머리가 헤드레스트보다 높게 올라가지 않게 하고 헤드레스트와 머리 사이에 주먹 하나 정도의 간격이 적당하다.[11]
충격 흡수 보닛
충격 흡수 보닛은 운전자보다는 사고 시 보행자의 충격을 완화해주는 장치이다. 액티브 후드라고도 한다. 차가 보행자와의 충돌을 감지하면 액추에이터를 작동시켜 보닛의 뒤쪽을 들어 올려 충격을 경감하는 방식이다. 이 기술은 차량에서 자주 볼 수 있을 정도로 범용화되어 있다. 안전을 위해 보닛을 높게 설계할 필요가 없고 사고 시에만 작동되기 때문에 공기 저항으로 인한 연비 손실을 줄이면서 보행자 안전까지 지켜주는 유용한 안전 기술이다.[11]
각주
- ↑ 도이치모터스MINI, 〈안전한 자동차 어떻게 구별할까?〉, 《네이버 포스트》, 2020-12-11
- ↑ 공임나라, 〈오토 기어 변속 시 덜컹거려요, 자동변속기 고장〉, 《네이버 포스트》, 2018-04-27
- ↑ 금호타이어, 〈자동차 보호막, 범퍼의 존재감을 알려주마!〉, 《네이버 포스트》, 2018-08-10
- ↑ 한화솔루션 첨단소재, 〈충격을 흡수하는 플라스틱 범퍼의 탄생〉, 《네이버 포스트》, 2019-02-11
- ↑ 박관훈, 〈(자동차 상식) 승객의 충격을 최소화 하는 에어백〉, 《모토야》, 2015-04-07
- ↑ 카스탯, 〈에어백, 어디까지 알고 있니?〉, 《네이버 포스트》, 2020-05-11
- ↑ CARPRESS, 〈여러분의 안전벨트는 안전한가요?〉, 《네이버 포스트》, 2018-09-10
- ↑ 막차폐차 공식포스트, 〈자동차 안전벨트의 종류〉, 《네이버 포스트》, 2018-09-27
- ↑ 매일경제, 〈車충돌때 적당히 찌그러지는 기술…탑승객이 받는 충격 크게 줄여줘〉, 《매일경제》, 2016-09-19
- ↑ 모터플렉스 포스트, 〈튼튼하고 안전한 자동차를 위해. 자동차 충돌 테스트〉, 《네이버 포스트》, 2021-08-09
- ↑ 11.0 11.1 11.2 차량관리 앱 마이클, 〈충격을 줄여주는 자동차 첨단 안전기술 3가지〉, 《네이버 포스트》, 2019-01-18
참고자료
- 도이치모터스MINI, 〈안전한 자동차 어떻게 구별할까?〉, 《네이버 포스트》, 2020-12-11
- 공임나라, 〈오토 기어 변속 시 덜컹거려요, 자동변속기 고장〉, 《네이버 포스트》, 2018-04-27
- 금호타이어, 〈자동차 보호막, 범퍼의 존재감을 알려주마!〉, 《네이버 포스트》, 2018-08-10
- 한화솔루션 첨단소재, 〈충격을 흡수하는 플라스틱 범퍼의 탄생〉, 《네이버 포스트》, 2019-02-11
- 박관훈, 〈(자동차 상식) 승객의 충격을 최소화 하는 에어백〉, 《모토야》, 2015-04-07
- 카스탯, 〈에어백, 어디까지 알고 있니?〉, 《네이버 포스트》, 2020-05-11
- CARPRESS, 〈여러분의 안전벨트는 안전한가요?〉, 《네이버 포스트》, 2018-09-10
- 막차폐차 공식포스트, 〈자동차 안전벨트의 종류〉, 《네이버 포스트》, 2018-09-27
- 매일경제, 〈車충돌때 적당히 찌그러지는 기술…탑승객이 받는 충격 크게 줄여줘〉, 《매일경제》, 2016-09-19
- 모터플렉스 포스트, 〈튼튼하고 안전한 자동차를 위해. 자동차 충돌 테스트〉, 《네이버 포스트》, 2021-08-09
- 차량관리 앱 마이클, 〈충격을 줄여주는 자동차 첨단 안전기술 3가지〉, 《네이버 포스트》, 2019-01-18
같이 보기
