안전벨트

안전벨트란

안전벨트는 자동차나 비행기 등에 탑승하여 이동할 때 사고에서 운전자와 동승자의 사망률을 낮춰주기 위해 설치되어 있는 벨트이다. 안전띠나 좌석벨트라고도 한다.

원리

안전벨트의 원리는 빠른속도로 가는 자동차에서 강한 속도변화등이 나타날 때 관성에 의해 기존의 빠른속도를 유지하려는 힘이 발생해 몸이 튕겨져 나가 자동차의 유리, 문, 핸들, 기어봉, 동승자등 여러 물체에 부딪혀 2차 충격이 발생해 탑승자가 피해를 입는 경우가 있는데 이때 안전벨트가 몸을 고정시켜 이리저리 부딪히게 되어 상해를 입는 것을 방지하는것이 안전벨트의 주된 원리이다. 사고가 발생하면 자동차는 급격하게 속도가 0km에 가까워지지만 신체의 경우 관성에 의해 최대 100km의 속도로 앞으로 쏠려 부딪혀 충격을 받게 된다. 일반적인 성인남성의 머리 무게가 10kg이고 두개골의 두깨는 mm단위기 때문에 사람 스스로 충격피해를 막는건 거의 불가능하기 때문에 안전벨트가 존재하는 것이다. 현재 3점식 안전벨트의 장치적 원리는 평소에 안전벨트를 천천히 당길때는 사용자가 당기는 만큼 당겨지는것으로 설계되다가 안전벨트가 풀리는 속도가 일정 수준을 넘어서면 안전벨트가 잠겨 더 풀리지 않게되어 인체를 움직이지 못하도록 고정시키는 원리로 작동한다. 안전벨트의 작동원리는 ELR(Emergency Locking Retractor)의 잠금장치로 내부부조에서 무게추를 이용해서 사고시 관성에 의해 무게추가 앞으로 쏠리면 안전벨트를 잠그는 식의 방법으로 작동하게 하는 부분이 있고 리트랙터라는 로크기구에 내장된 감지장치에 의해 안전띠를 잡아주기도 합니다 https://m.cafe.daum.net/STSC/g4K9/28

역사

1886년 세계 최초로 자동차가 발명되고 사람들의 이동수단은 고속화 되고 또 1903년에 세계 최초로 라이트형제가 하늘을 나는 비행기를 발명하면서 이동수단의 속도가 빨라짐에따라 당시 가장 빠른 교통수단이었던 비행기에서 곡예비행을 할때 조종사가 떨어지는 일이 발생하면서 독일 비행가인 칼 고타가 전투기의 회전시 조종사를 고정시킬 수 있게 처음으로 안전벨트를 도입되었고 이어 1914년에는 가죽으로 된 안전벨트가 나오게 되었다.그렇게 안전벨트가 발명된 후 2차세계대전 이후에는 비행기에 안전벨트가 기본적으로 장착되기 시작했다.자동차도 비행기끼리 전투를 하며 급박한 상황에 노출된 것 처럼 레이싱을 통해 차량들이 한계치까지 다가가며 경쟁하는 상황에 노출되었고 레이싱중 사람이 튕겨나가는 것을 방지하기위해 안전벨트를 달기 시작했다. 그래서 1936년 스웨덴의 볼보직원이 2점식 안전벨트를 장착한 것을 시작으로 안전벨트가 보급되었습니다. 1951년 벤츠와 GM이 먼저 시판용 차에 기존에 비행기에서 채용했던 2점식 안전벨트를 도입해 2점식 안전벨트를 채용했고 이어 1949년에는 미국자동차 회사 내쉬 1955년에는 포드 1957년에는 스웨덴의 볼보 1958년에는 스웨덴의 사브가 안전벨트를 도입했다. 2점식 안전벨트의 보급 20년 후 자동차가 많이 보급되어 본격적으로 병원에서 안전벨트의 연구가 진행되기 시작했다. 1946년 미국 캘리포니아 헌팅턴 메모리얼 병원의 허너 쉘든 박사가 응급실로 들어오는 자동차 사고 환자들을 연구했고 1955년 미국의 의학 협회지에 발표했다. 환자들은 사고시 주로 머리나 가슴에 강한 충격을 받아 심각한 부상으로 연결되는 것을 나타났고 그 때문에 기존에 사람을 튕겨나가지 않게 하는 역할을 지닌 벨트에서 머리와 가슴을 보호하는 역할까지 맡게 하는 안전벨트에 대한 연구가 진행되었다. 기존 2점식 안전벨트에는 허리만 고정시키기 때문에 충돌할 때 머리나 가슴에 충격이 그대로 전달되어 심각한 부상으로 이어졌고 이런 2점식 안전벨트의 단점을 개선하고자 스웨덴의 볼보자동차 사장인 거너 엔겔라우가 스웨덴 사브에서 비상탈출 좌석을 개발한 항공기 안전장치 엔지니어 닐슨 볼린을 채용한다. 이어 닐슨 볼린은 전투기의 비상탈출 좌석을 바탕으로 안전벨트를 개발한다. 닐슨볼린이 연구를 진행하기 시작하여 1959년 8월 13일 스웨덴 볼보는 볼보의 자동차 모델중 아마존 120, PV544모델에 세계 최초로 3점식 안전벨트를 적용하는데 이른다. 이때 세상밖으로 나온 3점식 안전벨트는 현대에 주로 사용되는 안전벨트와 비슷한 모양을 가졌다. 3점식 안전벨트는 기존 사람이 자동차 밖으로 튕겨저 나가는 기능에 더해 신체중 충격을 잘 흡수하는 골반과 가슴뼈를 벨트로 고정시키고 당시 안전벨트가 거추장 스럽고 귀찮게 여겨졌기 때문에 편의성도 업그레이드 시키는 방법을 연구하어 한손으로도 안전벨트를 착용할 수 있게 개발을 한다. 이때 3점식 안전벨트가 등장한 이후 현제까지 자동차 메이커들이 3점식 안전벨트를 채용하여 사용하기에 이르렀다. 이후 자동차 레이싱에는 4점식과 6점식 안전벨트까지 세상밖에 나오기도 했다.

안전벨트와 에어백

기본적이고 대표적인 자동차 안전장치인 안전벨트는 자동차 안전장치 에어백과 연계하여 강력한 효과를 발휘한다. 그러나 안전벨트와 에어백이 연계할때에만의 얘기지 안전벨트 장착 없이 에어백으로만 사용될경우 오히려 사람에 부정적으로 치명적인 영향을 끼칠 수 있다. 그래서 에어백이 SRS(Supplemental Restraint System) Airbag 즉 보조장치 에어백이라 불리는 경우도 있다. 현재 사고시 안전벨트의 대표적 역할 중 하나는 사람을 튕겨나가지 않도록 하는것이고 에어백은 앞으로 튕겨나오는 사람이 차체에 부딪혀 오는 피해를 막아주는 것이 대표적 역할중 하나이다. 문제는 자동차 사고가 일어나 급격하게 앞으로 쏠리는 시간이 평균 0.05초일정도로 눈 깜짝할 사이에 일어나는데 그 짧은시간에 에어백이 제역할을 하기 위해서는 거의 폭발수준으로 빠르게 에어백이 작동되어야 한다. 문제는 그만큼 에어백 전개속도가 빠르기 때문에 안전벨트를 미착용시 앞으로 나갔다가 에어백이 터져 에어백의 폭발 에너지를 그대로 받아 심각한 화상이나 충격 피해를 입어 다칠 수 있다는 것이다. 때문에 에어백이 터지고 나서 사람이 에어백에 부딪혀 에어백이 제 역할을 할 수 있게 하려면 반드시 안전벨트를 착용해야 한다는 것이 중요한 사실이다. 현재에 이르러서는 안전벨트에 프리텐셔너가 장착되어 만일 에어백이 전개되게 되면 에어백 전개와 동시에 안전벨트를 고정하는 것을 넘어서서 안전벨트를 되감기까지 해 에어백과 충돌하는 거리를 확보해 에어백의 피해를 줄이고 에어백의 효과를 극대화에 운전자가 위험한 상황에 빠지지 않게 할 수 입도록 돕는다. 안전벨트의 프리텐셔너는 일회용으로 가스가 점화되는 방식이라 에어백과 함께 교환이 필요하다.