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에어백
에어백(airbag)은 차량 충돌 시 충격으로부터 운전자나 승객을 보호하기 위해 스티어링휠이나 대시보드에 장착해 놓은 안전장치이다. 에어백은 공기주머니라는 뜻으로, 자동차의 앞부분이 충돌하는 순간 급격히 공기주머니가 팽창하여 머리와 가슴의 충격을 흡수하게 된다. 에어백 시스템은 검지 시스템과 에어백 모듈로 이루어져 있다. 검지 시스템은 센서·배터리·진단장치 등으로 이루어지며, 에어백 모듈은 에어백과 충격감지시스템, 작동기체장치로 이루어져 있다. 센서에 의해 충돌이 감지되면 작동기체장치가 폭발되고, 점화가 되면 폭발가스로 인해 백이 순간적으로 부풀게 된다. 충돌부터 에어백이 완전히 작동되는 시간은 보통 50/1,000초 정도의 짧은 시간이다. 에어백에 사용되는 가스는 고체의 급격한 연소로 발생되는 고압가스나 고압가스 용기에 저장된 기체를 사용한다. 에어백은 충돌 때 승객 보호성능이 매우 우수하여 거의 모든 자동차에 탑재되어 있다.
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목차
역사
1950년대까지 자동차에는 안전벨트조차 없었다. 고속으로 달리는 자동차에 아무런 보호장치가 없었던 시절이다. 1950년대 메르세데스-벤츠(Mercedes-Benz), 사브(Saab), 볼보(Volvo), 제너럴모터스(GM) 등 자동차 회사들이 안전에 대한 경각심을 가지면서 차 사고로 인해 부상당하거나 사망하는 일이 줄어들도록 많은 연구를 하기 시작했다. 하지만 당시 자동차 회사들은 에어백의 안전요소보다는 스타일에 더 많은 관심이 있었다. 처음 에어백의 특허를 따낸 것은 이러한 회사들이 아닌 미국인 토목 기사 존 헤트릭(John Hetrick)이다. 1952년 어느 날, 운전 중이던 존 헤트릭은 장애물을 피하기 위해 급제동해야 했다. 그 당시 헤트릭의 차 앞 좌석에는 부인과 딸이 함께 타고 있었다. 그와 부인은 딸을 보호하고자 본능적으로 대시보드와 앞 유리창 쪽으로 팔을 뻗었다. 이 사건이 계기가 되어 헤트릭은 에어백 장착 차량을 연구하게 됐다. 제2차 세계대전 당시 미 해군 엔지니어로 근무했던 헤트릭은 터지는 순간 눈 깜짝할 사이에 모든 것을 덮어버리는 압축 공기 지뢰를 우연히 생각해냈다. 1952년 헤트릭은 자동차가 충돌할 시 압축공기를 사용하여 급속히 에어백을 팽창시키는 방법을 제안했다. 그는 1953년 자신의 발명에 대한 특허를 취득했다. 당시 제품은 자동차 후드 밑에 압축 공기를 두고 차량 여러 곳에 공기 주머니를 설치해서 충돌로 관성 질량이 가해지면 주머니 안에 공기가 주입되는 방식이었다.[1] 1960년대, 미국에서 대중화된 안전벨트는 자동차 사고 시 탑승자를 시트에 묶어둠으로써 치명적인 피해를 줄여주는 데 큰 역할을 하였다. 하지만 초기에 사용된 2점식 안전벨트는 허리만 고정시켜 가슴, 머리 등이 핸들이나 계기판 등에 부딪히는 피해는 여전하였다. 이를 개선하여 나온 3점식 안전벨트는 허리벨트와 어깨 벨트를 통하여 상체의 움직임을 제어하였는데, 여전히 머리와 목 부위가 다치는 문제를 남겼다. 이러한 안전벨트를 보완하기 위해 보조 안전장치로 에어백이 개발되었다. 1968년 탤리 디펜스 시스템즈에서 일하던 미국인 화학자 존 파에츠가 아지드화 나트륨과 금속 산화물을 이용한 고체 추진체를 개발했다.[1] 이후 제너럴모터스, 포드(Ford)의 협조 아래 4년간의 연구 끝에 1971년, 질소 생성 고체 추진제가 탑재된 최초의 에어백이 개발되었다. 안전띠 보조용 승차자 보호장치(SRS; supplemental restraint system airbag)이라 불렸던 이 에어백은 당시 운전자의 허리만 시트에 고정하는 2점 고정 방식의 안전띠 때문에 자동차 충돌시 발생하는 사망 사고를 방지하기 위해 만들어졌다. 이때부터 점차 에어백 기술은 개선되었고 소비자들은 안전에 더욱 신경쓰게 되었다. 한편 최초로 에어백이 장착된 차량은 1980년 12월 출시된 메르세데스-벤츠의 S클래스다. 안전벨트와 함께 에어백을 장착해 출시했으며 1992년부터는 모든 메르세데스-벤츠 차량에 운전석 에어백을 장착했다.
원리
최근의 자동차들은 특정 상황에만 에어백이 작동하도록 설계됐다. 잘못 작동하면 승객에게 오히려 부상을 입힐 수 있고 한번 터지면 재사용이 불가능하기 때문이다.[2] 에어백이 작동하는 순간은 사고가 일어났을 경우다. 차체에 장착된 센서가 충돌을 감지하는데 에어백 컨트롤 유닛이라는 장치에 들어 있는 가속센서, 충돌센서가 이런 역할을 한다. 일부 업체에서는 충돌을 감지하는 것보다 충돌 시 발생하는 소리를 감지해 에어백을 폭발시키기도 한다. 에어백과 연결된 센서는 상상외로 많다. 바퀴 속도센서, 브레이크 압력센서, 자이로스코프(gyroscope)까지 에어백의 작동에 관여한다.[3] 센서가 에어백의 폭발을 지시하면 에어백은 0.05초 안에 팽창한다. 에어백이 처음 개발된 1970년대에는 공기를 넣어 작동시키기도 했지만 최근에는 질소를 폭발시켜 작동한다. 에어백은 주로 나일론 섬유로 제작한다. 또 폭발이 일어난 다음에는 승객이 차에서 탈출할 수 있도록 수축된다. 팽창 상태가 유지되면 승객이 질식하거나 차에서 탈출하지 못해 2차 사고로 이어질 수 있기 때문이다. 통상 에어백이 충돌을 감지한 후 펴지는 시간은 0.03~0.05초로 정말 눈깜짝할 사이에 펼쳐지며 펼쳐진 이후에도 운전자 시야를 가리지 않게 위해 바로 꺼지게 된다. 통상적인 방법으로는 이렇게 짧은 시간동안 에어백을 부풀릴 만큼의 기체를 한꺼번에 발생시키는 것은 매우 어려운 일이다.
폭발
에어백을 순간적으로 부풀리는 데 사용하는 물질은 나트륨과 질소로 이루어진 아지드화나트륨(NaN3)이라는 물질이다. 이 물질은 영상 350도 정도의 높은 온도에서도 불이 붙지 않으며, 충돌이 일어날 때 폭발하지 않는 안정성을 가지고 있어 차내에 저장해두기에 매우 안전한 물질이다. 이러한 물질에 산화철이라는 화합물을 섞어 놓으면, 격렬히 반응하며 질소를 생성하는데 이를 이용한 것이 바로 에어백이다. 에어백이 장착된 운전대에는 접혀져 있는 에어백과, 아지드화나트륨 캡슐, 약간의 산화철(Fe2O3), 그리고 기폭 장치가 들어있다. 충돌 시에 스위치가 작동하여 전류가 기체발생장치 내의 점화기를 작동시키면 순간적으로 높은 열이 발생하여 불꽃이 생긴다. 이 때 아지드화나트륨 캡슐을 터트려 산화철과 반응하게 만들고 아지드화나트륨을 나트륨과 질소로 분해된다. 이 때 나오는 질소 가스가 에어백을 채워 부풀어지게 한다. 아지드화나트륨에는 질소가 질량 퍼센트로 65% 들어 있는데, 충돌 시에 생성된 불꽃에 의해 0.04초 이내에 화합물들이 분해되면서 많은 양의 질소기체가 발생된다. 이 때 생기는 나트륨은 산화철과 섞이면서 산화나트륨을 만드는데, 이것은 금속 나트륨보다 훨씬 안전하다. 발생된 질소는 압력이 낮은 에어백 속으로 들어가 이를 부풀리고 시간이 지나면 작은 구멍을 통해서 점점 빠져나가게 된다. 이 과정에서 자동차 탑승자는 충격을 적게 받게 되고, 에어백은 본래의 상태로 되돌아가 다시 사용할 수 있게 되는 것이다.
충격 완화
달리는 자동차 안에서 사람의 몸은 자동차와 같이, 같은 속력으로 달리고 있는 것과 같다. 따라서 몸도 운동량을 갖게 되는데, 이 운동량은 물체가 다른 물체와 충돌할 때 변하게 된다. 충격량은 가해진 힘의 크기 즉, 충격력(F)에 충돌한 시간(t)을 곱한 값으로, 운동의 변화량과 같다. 자동차가 부딪혔을 때, 실제 승객이 받는 힘은 충격력으로, 물체에 실질적으로 가해지는 힘의 크기이다. 승객이 가지고 있는 운동 변화량은 일정하므로 충격량의 값 또한 일정한데 승객이 충격을 적게 받으려면 충돌 시간을 길게 하여 충격력을 줄여주어야 한다. 즉, 충격량의 식에서 충격량이 일정할 때, 충격력과 시간은 반비례하므로 충격력을 줄이려면 충돌시간을 늘려주면 된다. 에어백에서 생성되는 질소가 에어백을 쿠션으로 만들어 사람이 차체에 충돌하는 시간을길도록 해준다. 따라서 상대적인 충격력이 감속되어 사람에게 가해지는 충격, 즉 힘의 크기는 줄어들게 되고 그에 따라 운전자는 덜 다치게 된다. 이는 마치 우리가 세게 던진 공을 받을 때 뒤로 물러나며 받으면 충격이 덜한 것과 마찬가지이다.
에어백의 진화
1세대 에어백 : SRS 에어백
SRS에어백으로도 불리는 최초의 에어백은 가장 기본적인 방식으로 작동했다. SRS(supplemental restraint system)는 보조 구속 장치라는 의미로, 차량충돌이 일어나면 센서가 신호를 보내고 화약이나 가스가 폭발하면서 0.001초 단위로 에어백을 팽창시키는 방식이다.[4] 이때 생성되는 기체는 1000분의 1초 단위로 공기주머니를 부풀게하여 승객이 다른 내장제품에 부딪치는 것을 막는다. 1991년에서 1996년 사이에 주로 사용되었다.[5] 하지만 한 번에 전체가스가 배출되므로 따로 팽창속도와 세기가 조절되지 않아 어린이 혹은 벨트 미착용 시 작동하게 되면 위험한 상황을 초래하곤 했다. 이점이 1세대 에어백의 가장 큰 단점이었다. 한번에 모든 가스가 폭발하므로 그 힘이 강하여 가스 폭발로 화상을 입는 경우도 있어서 크게 다치고 사망하는 경우도 생기곤 했다.[4] 때문에 현재의 자동차에는 SRS 에어백보다 한참 진화된 에어백이 장착되지만, 에어백이 장착된 곳에는 아직까지도 SRS 에어백이라고 쓰여있는 모습을 볼 수 있다. 유사시 에어백이 폭발하는 지점이라는 뜻이기도 하고 폭발이 일어날 때 위험할 수 있는 물건을 근처에 두지 말라는 뜻이기도 하다.[2] 만약 에어백이 폭발하는 곳에 내비게이션이나 컵홀더 같은 액세서리를 부착해두면 폭발이 일어남과 동시에 흉기가 될 수 있다. 한편 국산차 중 에어백을 최초로 장착한 모델은 1992년 현대자동차㈜의 뉴그랜저다.
2세대 에어백 : 디파워드 에어백
디파워드 에어백(Depowered Airbag)으로도 불리는 2세대 에어백은 1세대 에어백을 보완하기 위해 에어백의 팽창력을 줄이는데 초점을 맞춘 에어백이다.[4] 짧은 시간 안에 전개되어야 하는 에어백은 상당한 팽창압력을 가진다. 이게 안전벨트를 한 어른이라면 별 문제 없는 상황이지만 안전벨트를 제대로 안한 어린이들에겐 치명적인 상해를 일으키기 시작했다. 메이커들은 에어백이 장착된 좌석에는 아이를 태우지 말라는 경고문을 돌리며 당장의 불을 끄기 위한 가장 손쉬운 방법을 적용한다. 그러나 이것은 임시방편이 되었고, 자동차 회사들은 2세대 에어백, 디파워드 에어백을 개발 및 자동차에 탑재하기 시작한다. 디파워드 에어백은 팽창력을 20~30% 정도 줄였기 때문에 초기보다 팽창력이 부족하지만 어린이를 포함하여 작은 체구의 사람까지 넓은 범위에서 사용이 가능해졌다.[4] 또한 운전자가 조수석 에어백을 직접 끌 수 있도록 하는 에어백 킬 스위치도 달리게 된다. 하지만 체구가 큰 탑승자들의 보호성능이 상대적으로 떨어져 이를 보완할 새로운 방식의 에어백이 여전히 필요했다.
3세대 에어백 : 스마트 에어백
디파워드 에어백으로 시간을 번 회사들은 신속하게 다음 에어백을 개발했다. 그리고 문제를 본질적으로 개선할 수 있는 에어백을 만들게 된다. 3세대 에어백인 스마트 에어백(Smart Airbag)은 운전자의 위치와 안전벨트 착용 여부, 그리고 충격강도 등을 센서가 감지해 팽창력을 조절할 수 있다. 어느 정도의 충돌인지, 탑승자가 안전벨트를 착용했는지도 감지를 한다. 따라서 센서가 충격이 약할 때는 약하게 에어백이 터지도록, 충격이 강하면 세게 에어백이 터지도록 감지하여 능력이 발휘된다. 충격강도에 따라 팽창력을 조절하기 때문에 조금 더 세밀하게 탑승자의 안전을 보장할 수 있다는 장점이 있다.[4] 때문에 이후 4세대 에어백이 출현했지만 3세대 또한 4세대의 일부 기능을 받아들여, 3.5세대로 진화하여 여전히 쓰이고 있다.
4세대 에어백 : 어드밴스드 에어백
3세대만으로도 어린이가 에어백에 상해를 입을 가능성은 없어졌지만 기술은 그 가능성마저 원천봉쇄하기 위해 노력해 나가게 된다. 기본적으로 어드밴스드 에어백(Advanced Air bag)은 스마트 에어백에 탑승자의 무게를 감지하는 압력센서를 추가한 것인데, 이를 통해 에어백모듈은 착석한 승객의 정보를 마치 스캔 하듯 낱낱이 파악한다.[6] 승객의 위치와 체격, 앉은 자세 및 충돌 정도를 판단해 에어백이 스스로 팽창 여부를 결정한다.[7] 약한 충격의 경우에는 에어백이 나오지 않거나 2단계로 나눠 팽창하는 기능이 포함된다.
자율주행 자동차의 에어백
아직 자율주행 자동차가 상용화되지 않은 상황에서 그 모습을 상상하는 데에는 한계가 있지만, 이미 자율주행 자동차 관련 업체들은 에어백에 대한 연구를 진행하며 다가올 미래를 준비하고 있다.[8] 미국에서 자율주행 관련 기술을 축적해가고 있는 구글(Google)의 경우 차량 측면뿐 아니라 정면 전개 외장 에어백에 대한 특허를 출원하기도 했다.[9] 이는 운전자가 없는 자율주행 자동차로 인해 보행자가 입을 수 있는 피해를 줄이기 위한 것이었다. 또 세계 2위 에어백 업체인 TRW오토모티브(TRW Automotive)도 차세대 외장 에어백, 뒷좌석 에어백 등과 같은 미래 에어백 개발에 심혈을 기울이고 있다. 외장 에어백은 커튼 에어백의 2배인 약 200리터의 용량으로 측면 충격의 30%를 흡수하는 것으로 알려졌다.[10] 자율주행 기술이 발달로 운전자의 조종이나 제동 등 차에 대한 개입이 적어지면서 안전장치에 대한 소비자들의 요구가 더욱 증가할 것이라는 분석이다.[11] 한편 국내에서도 미래 에어백에 대한 관심이 높다. 현대자동차는 센터사이드 에어백, 허그 에어백 등 자율주행 자동차 시대를 맞이하기 위한 에어백의 진화에 동참하고 있다.
센터사이드 에어백
센터사이드 에어백은 전동화와 자율주행 시대에 맞춘 새로운 개념의 시스템으로, 주로 사람과 사람이 부딪히는 2차 충돌을 방지한다. 현대자동차그룹이 개발했다. 운전석 시트에 수납되어 있다가 운전자와 동승자 사이에서 전개되는 에어백이다. 측면 충돌 직후, 승객이 반대편으로 넘어가는 것을 방지해 사람간의 충돌은 물론, 내장재와의 충돌도 막아주는 개념이다. 여기서 핵심은 테더(Tether)라는 고정 장치다. 테더는 일반적으로 승객의 움직임을 최소화하면 복합 충돌 시 승객의 피해가 줄어든다는 데서 착안됐다. 전개된 에어백이 승객을 감싸는 형태로 고정돼 충돌 후 승객의 움직임을 제어한다. 동승자가 탑승했을 경우, 측면 충돌이 일어나면 승객 간 2차 충돌이 일어날 수 있다. 승객 상해가 심각할 경우 사망 가능성도 높아진다. 하지만 승객 사이에서 센터사이드 에어백이 전개되면 이와 같은 상황을 방지할 수 있다. 또한 운전자만 탑승했을 때도 센터사이드 에어백은 전개된다. 운전자가 동승석 쪽 내장재와 충돌할 수 있기 때문이다. 센터사이드 에어백의 경우 용량을 크게 해 체격이 작은 승객부터 큰 승객까지 충분히 보호할 수 있도록 제작됐다. 따라서 팽창 정도 구분 없이 모든 승객을 아우를 수 있다. 또한 비정상적인 착좌 상태에서도 에어백에 의한 상해가 발생하지 않도록 설계됐다. 센터사이드 에어백은 시트의 깔끔한 외관을 유지하기 위해 내부에 장착된다. 자동차 시트가 점점 더 슬림해지고 있기 때문에 모듈의 소형화는 필수다. 이를 위해 부피를 크게 줄일 수 있는 열압축 폴딩 공법을 현대자동차그룹 최초로 적용했다. 이 공법은 에어백을 접어 부직포로 감싼 후 열을 가하여 압축시키는 방식으로, 덕분에 부피를 최대한 줄이면서 모듈의 형태는 고스란히 살릴 수 있었다.[12]
허그에어백
허그에어백(hug airbag)은 측면 충돌 시 기존의 측면 에어백 보호 영역과 동일하게 쿠션을 구성해 탑승자를 보호한다. 현대자동차그룹이 개발했다. 정면 충돌 시에는 쿠션 형상이 가이드가 되어 에어백의 형태를 유지해주고 승객의 체중을 견디도록 돕는 끈 형태의 부품, 테더가 승객 어깨부를 구속한다. 현대차그룹의 허그에어백은 충돌 방향에 따라 쿠션(측면 보호)과 테더(정면 보호)의 역할을 분리했다. 구속력을 갖추면서도 크기 최적화가 용이하며 어느 각도에서 충격이 오더라도 탑승객을 보다 안전하게 보호할 수 있도록 고안됐다. 허그에어백은 테더 외에도 크게 3개의 챔버(chamber)로 구성됐다. 챔버는 위치에 따라 역할이 다르다. 상단 챔버는 탑승객의 머리와 가슴을 보호하고 신체 이동을 구속한다. 중앙 챔버는 허그에어백에서 유일하게 전방으로 꺾여 탑승객의 전방부를 지지하며, 하단 챔버는 골반을 보호하는 개념이다. 각각의 챔버는 테더로 연결된다. 허그에어백이 사고 시 탑승객의 몸을 단단히 잡아 전방 보호 기능까지 수행할 수 있는 것은 바로 이와 같은 챔버와 테더의 유기적인 연결 덕분이다. 허그에어백은 기존의 측면 에어백을 기준으로 탑승객의 평균 신체 크기에 맞춰 보호 영역이 설계된다. 그러나 머리를 보호하는 상단 챔버의 경우, 승객의 키에 따라 보호 기능이 제대로 작동하지 않을 수 있는 만약의 경우까지 대비해야 한다. 이를 위해 머리에 추가 상해가 발생하지 않게 테더의 장력과 상단 챔버의 압력을 조절하는 기술을 보완하기 위해 연구를 계속하고 있다.[13]
종류
정면 에어백
승객의 정면에 위치하는 에어백으로는 자동차 핸들에 설치되어 있는 운전석 에어백과 대시 패널에 위치하는 조수석 에어백이 있다. 정면 에어백의 경우 대체적으로 정면에서 좌우 30도 이내의 각도로, 유효 충돌속도가 약 20~30 키로미터 이상일 때 작동된다. 주의해야 할 것은 유효충돌속도의 개념으로 이것은 일반적인 자동차의 주행속도를 의미하는 것이 아니라 충격의 크기를 추정할 수 있는 속도변화량(V)를 말한다. 예를 들어 100 키로미터로 주행하다가 단단한 고정벽에 부딪쳐 속도가 0이 될 때까지 계속적으로 충돌하였다면 이때 유효충돌속도는 100 키로미터가 되지만 100 키로미터로 주행하다가 단단한 고정벽에 스치면서 충돌하고, 충돌후의 속도가 85 키로미터로 감속되었다면 이때 유효충돌속도는 15 키로미터가 되는 것이다.[14] 따라서 고속에서 충돌하였다고 반드시 에어백이 작동되는 것은 아니다. 조수석 에어백은 전방에서의 일정수준 이상의 충격이 가해질 때 조수석에 탑승한 승객의 안전을 위하여 순간적으로 팽창된다. 조수석의 에어백 면적이 운전석보다 넓고 용량이 2배 이상 큰 것이 일반적이기 때문에 조수석 에어백은 팽창속도도 더 빠르다. 따라서 에어백 팽창으로 인한 부상의 위험이 클 수 있어 보조석에 어린아이나 노양자의 탑승은 되도록 피해야 한다. 특히 아이는 가급적 동반석에 태우지 않아야 하는데, 유아용 시트를 장착했을 때 에어백이 터진다면 더 큰 화를 입을 수 있다. 피치 못해 아이를 조수석에 태울 경우에는 반드시 좌석을 최대한 뒤로 밀고 에어백 작동을 꺼야 한다.[15]
센터 에어백
센터 에어백은 운전자와 조수석 탑승자 간 충돌을 방지하는 역할을 한다. 자동차 제조업체가 센터 에어백에 집중하는 이유는 뛰어난 안전성 때문이다. 특히 측면 충돌이 발생할 경우 탑승자가 서로 부딪히며 발생하는 충격을 방지할 수 있다. 유럽자동차제조협회(ACEA)에 따르면 측면 충돌 사고 시 탑승자끼리 충돌 등으로 인한 2차 피해 비율은 45%에 달한다. 자동차 구조상 측면부는 사고가 났을 때 가장 취약한 부분이다. 전면이나 후면과 달리 충돌 에너지를 흡수할 수 있는 장치가 없어 인명 사고로 이어질 가능성이 크다. 이 때문에 탑승자 간 사고를 막을 수 있는 센터 에어백이 주목받고 있다. 미국의 자동차 회사 제너럴모터스는 미국 도로교통안전국의 사망자 분석 보고 시스템 데이터를 바탕으로 센터 에어백 개발에 나섰다. 우측면 추돌사고 시 벨트를 착용한 1열 탑승자 사망률이 높은 것을 보고 사고충격을 완화할 수 있는 센터 에어백을 2011년 개발했다. 이후 센터 에어백 양산화에 성공해 2013년형 쉐보레 트래버스(Chevrolet Traverse), GMC 아카디아(Acadia), 뷰익(Buick) 엔클레이브(Enclave) 등 제너럴모터스 산하 브랜드의 SUV 차량에 적용했다.[16]
사이드 에어백
사이드 에어백은 측면 충돌 때 운전자 및 동승자를 보호하는 장치다. 사이드 에어백은 운전석과 조수석 등받이 오른쪽 시트 안에 장착되어 있으며, 차량에 충돌이 감지되면 운전석 에어백과 동시에 펼쳐진다.[17] 운전석 에어백과 작동 원리는 같으며 측면 충돌을 감지하는 센서가 차량 좌우측 에어백 내부에 내장되어 있다. 센터 필러 하단부와 리어 필러 부근의 측면 충돌 감지 센서와 에어백 엔진제어장치(ECU) 내부의 측면 충돌 감지 센서 두 개가 동시에 작동될 때 에어백이 펼쳐지며 한곳의 신호만으로는 펼쳐지지 않는다. 측면 충돌 시 탑승자를 보호할 목적으로 설치한 에어백이지만, 정면 충돌과 경사 충돌 때도 영향을 준다. 차량 출고 때 기본적으로 장착되어 있으며, 옵션으로 뒷좌석에 설치되는 경우도 있다.
커튼 에어백
커튼 에어백은 루프에서부터 차 유리창과 승객 사이에 펼쳐져 측면 충돌로부터 머리를 보호하는 에어백이다. 1998년 볼보에서 인간의 뇌가 전후 충격보다 좌우 충격에 더 취약해 사고 발생 시 더 크게 다칠 가능성이 크고 사고 후 회복도 더 오래 걸리는 만큼, 측면 충돌에 대한 운전자 보호 필요성을 느끼고 처음 개발했다.[18] 주로 사이드 윈도우 상단의 루프 라인을 따라 탑재되어 있다. 충돌 시 사이드 윈도우를 덮을 수 있도록 확장되어 펼쳐져 탑승자를 보호하게 된다. 다른 에어백과의 결정적인 차이는 작동 후 몇 초 동안 전개된 상태를 유지하게 된다는 점이다. 이는 전복과 전복에 의한 탑승자의 외부 손상을 방지하기 위함이다. 물론 자동차 회사에 따라 팽창 후 바로 수축이 되는 커튼 에어백도 있다. 이는 탑승자의 탈출을 방해하지 않고, 질식 등 2차 피래를 없애기 위함이다. 2시트와 3열 시트 등 다양한 종류의 차량이 나오고 있는 요즘 각 창문의 모양과 열 개수에 따라 다르게 설계된다.
루프 에어백
루프 에어백은 전방위적으로 탑승자를 보호하기 위해 현대모비스㈜가 개발했다. 루프에어백은 루프 전방 또는 후방의 매우 작은 공간에 수납되어 있다가, 차량이 전복되는 상황에서 0.08초 만에 선루프 전체에 펼쳐진다. 루프에어백의 핵심 기술은 에어백 쿠션과 에어백 쿠션 양쪽에 적용된 전개가이드다. 에어백 쿠션에는 최대 6초까지 팽창된 상태를 유지하도록 실리콘 코팅을 입혔다. 스테인리스 와이어로 만든 전개가이드는 스프링 복원력을 이용해 에어백 쿠션 전개 속도를 높였으며, 전개된 이후에는 에어백 쿠션을 팽팽하게 당겨 탑승자 이탈을 방지하도록 설계됐다. 한편, 차량의 거동 상황은 센서가 전달하는 정보를 통해 파악한다. 수평을 감지하는 자이로 센서의 정보와 주행 속도를 가늠하는 가속도 센서의 정보를 함께 계산해 전복 위험을 감지한다. 이런 센서의 정보를 바탕으로 에어백 제어기가 차량이 전복을 피하기 어려운 상황이라고 판단하면 안전벨트 프리텐셔너, 커튼 에어백, 루프에어백을 작동시킨다.[19]
보행자 에어백
볼보가 세계 최초로 개발한 보행자 에어백은, 심각한 보행자 사고의 대부분이 차량 보닛 하부의 엔진, 전면 유리 하단, 그리고 강성이 강한 A필러에 머리가 부딪혀 발생하게 된다는 점을 감안해 보행자의 피해를 완화하기 위해 개발됐다. 보행자 에어백 기술은 자동차 전방에 7개의 센서를 탑재해 차량과 부딪힌 대상이 무엇인지 감지해 대상이 사람으로 판단되면 즉시 제어장치로 신호를 전달한다. 보행자 감지 신호를 받은 차량 제어부는 보닛 후방의 핀을 풀어 보닛을 수직으로 10cm 정도 상승시켜 보행자의 머리가 보닛 하부의 엔진에 직접 닿지 않도록 충격 완화 공간을 확보하는 동시에 전면 유리 하단부와 양쪽 A필러를 감싼 디귿(ㄷ)자 형태의 에어백을 팽창시킨다. 에어백은 수 천분의 1초만에 가스로 채워지며, 전면 유리 하단부와 A필러 모두를 감싼다.[20] 이러한 과정을 통해 보행자 에어백은 충돌 후 발생할 수 있는 2차 충격으로부터 보행자를 안전하게 보호해 보행자의 사망률을 크게 낮출 수 있다.
주의사항
에어백이 터지는 평균 속도는 무려 321Km이다. 이 때문에 체형이 작은 사람이나 어린아이가 에어백과 얼굴이 직접 부딪힐 경우 심한 충격을 받게되며 때론 사망에까지 이를 수 있다. 미국의 경우 이런 사고로 숨진 아이들이 상당수이며 독일의 경우 안전을 위해 12살 미만의 어린이는 에어백이 적용된 차의 앞자리에 태우지 못하게 되어있다.
각주
- ↑ 1.0 1.1 〈에어백〉, 《위키백과》
- ↑ 2.0 2.1 이다일 기자, 〈(자동차대백과)에어백〉, 《경향비즈》, 2011-03-18
- ↑ 〈에어백 - 안전을 위한 필수장치〉, 《네이버 캐스트》
- ↑ 4.0 4.1 4.2 4.3 4.4 MCARFE, 〈에어백의 진화, 어디까지 가능하니〉, 《네이버 블로그》, 2020-01-08
- ↑ 〈에어백〉, 《나무위키》
- ↑ 박관훈 기자, 〈(자동차 상식) 승객의 충격을 최소화 하는 에어백〉, 《모토야》, 2015-04-07
- ↑ 박승헌 기자, 〈(CAR&Money)펑! '내 생명 지킴이' 에어백은 진화한다)〉, 《동아일보》, 2010-08-25
- ↑ 박도제 기자, 〈(2030년 자율주행 귀성길②)진화하는 에어백...시트 전개로 승객 완전 보호〉, 《헤럴드경제》, 2017-10-02
- ↑ 박도제 기자, 〈자율주행 성큼...'에어백'이 궁금해!〉, 《헤럴드경제》, 2017-07-18
- ↑ 박도제 기자, 〈진화하는 에어백…자율주행 시대엔 어떤 모습으로 변화할까?〉, 《헤럴드경제》, 2017-07-18
- ↑ 김현우 기자, 〈(오토라이프) 자율주행 시대 신형 에어백 쏟아진다〉, 《한국일보》, 2018-08-07
- ↑ 현대자동차그룹, 〈승객 안전을 위한 또 하나의 기술, 센터 사이드 에어백〉, 《현대자동차그룹 저널》, 2019-09-18
- ↑ 현대자동차그룹, 〈자율주행차 시대를 대비한 새로운 안전 기술, 허그 에어백〉, 《현대자동차그룹 저널》, 2020-07-12
- ↑ 관리자, 〈시트벨트 vs 에어백〉, 《교통사고공학연구소》, 2013-12-03
- ↑ SOMIN PARK 기자, 〈우리 모두 다함께! 에어백 기초 공부〉, 《카랩》, 2017-02-18
- ↑ 조지원 기자, 〈운전자·조수석 간 충돌 방지 '센터 에어백' 기본 탑재〉, 《조선비즈》, 2019-09-25
- ↑ 쌍용자동차 주식회사, 〈자동차용 사이드 에어백을 내장한 시트구조 - air bag built-in seat structure for automobile〉, 《특허정보넷 키프리스》, 2011-11-29
- ↑ 박준우 기자, 〈천장 깨져도 보호… 에어백 무한진화〉, 《문화일보》, 2017-11-15
- ↑ 현대모비스, 〈전복 사고에서도 탑승자를 보호한다. 세계 최초 루프에어백은 어떻게 탄생했을까?〉, 《현대자동차그룹 저널》, 2020-04-20
- ↑ 김용주 기자, 〈(It's Car)볼보 보행자 에어백〉, 《전자신문》, 2013-02-01
참고자료
- 〈에어백〉, 《위키백과》
- 〈에어백〉, 《나무위키》
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