현대·기아차, 2차 충돌까지 고려한 세계 최초 에어백 개발

[송방섭(소방서)]

현대·기아차, 2차 충돌까지 고려한 세계 최초 에어백 개발

현대·기아차가 세계 최초로 개발한 ‘복합충돌 에어백 시스템’은 1차 충돌 후 이어지는 2차 충돌로 인한 탑승객의 피해를 최소화하려는 첨단 기술이다.

2019/01/21   현대자동차그룹                                         

                                                                                                                                                                                                                                                            

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현대·기아차가 세계 최초로 개발한 복합충돌 에어백 시스템은 에어백 기술 진화의 최신 결과물이다

도로 위 교통사고는 어느 것 하나 쉽게 예측할 수가 없다. 다양한 변수와 함께 2차, 3차 사고 가능성이 항상 존재한다. 따라서 제아무리 안전을 자부하는 자동차라 할지라도 탑승객을 100% 완벽히 지켜줄 수 없다. 대신 여러 첨단 기술을 통해 100%의 확률에 근접하기 위해 노력할 뿐이다.

현대·기아차가 세계 최초로 개발한 복합충돌 에어백 시스템이 바로 그러한 노력의 결과물이다. 1차 충돌 시 에어백 전개성을 향상시키면서, 2차 충돌 이후의 상황에서도 탑승객을 더욱 안전하게 보호하는 이 혁신적인 시스템은 반세기 넘는 에어백 기술 진화의 최신 결과물이라 할 수 있다.

반세기가 넘는 자동차 에어백의 역사

에어백은 외부 충격으로부터 탑승객을 보호하는 가장 효과적인 안전수단이다

에어백은 자동차 안전을 논하는 데 있어 안전벨트와 함께 없어서는 안 될 중요한 요소다. 개념은 간단하다. 일정 속도로 달리던 자동차가 충돌할 때 에어백 센서 및 전자장치가 충격을 감지하면, 압축가스로 주머니를 순식간에 부풀려 탑승객이 받는 충격을 완화시킨다.

에어백의 역사는 생각보다 길다. 개념과 원리가 최초로 등장한 것은 1953년이다. 당시에는 자동차 보닛 밑에 압축 공기를 두고 실내 이곳저곳에 공기주머니를 설치해 외부충격이 가해지면 주머니로 공기가 주입되는 방식이었다. 오늘날처럼 화학 재료를 활용한 에어백은 그로부터 10여 년이 지난 1968년 등장했다. 아지드화나트륨과 금속산화물이 결합해 질소를 생성하는데, 이 질소가 공기주머니를 빠르게 팽창시켜 치명적인 부상을 피할 수 있게 해주는 원리다.

자동차에 에어백이 본격적으로 탑재되기 시작한 것은 그로부터 꽤 오랜 시간이 흐른 뒤인 1980년대다. 독일과 미국의 고급 대형 세단 또는 스포츠카에 옵션으로 제공되며 탑승객을 보다 안전하게 지켜주기 시작했다.

1세대부터 4세대까지 진화한 에어백

1980년대부터 보급되기 시작한 에어백. 지금은 거의 모든 자동차에 탑재되는 필수 안전장비다

1980년대 보급된 에어백은 1세대에 해당하는 SRS(Supplemental Restraint System) 방식이다. 자동차 센서에 충돌이 감지되면 에어백 내부의 가스가 폭발, 팽창해 탑승객의 얼굴과 상반신을 보호한다. 하지만 SRS 방식은 충격에 의해 에어백이 단순 팽창하는 방식이기 때문에 덩치가 작은 여성이나 어린이의 경우 에어백으로 인한 2차 사고가 발생할 수 있다는 치명적인 단점이 있다. 특히, 탑승자가 안전벨트를 착용하지 않은 상태에서 SRS 에어백이 작동하면 자칫 사망사고로도 이어질 수 있어 1990년대 말부터는 사용하지 않고 있다.

그래서 등장한 것이 디파워드(Depowered) 에어백이다. SRS 에어백의 팽창 압력을 30% 정도 줄여 탑승객의 2차 피해 유발을 미연에 방지한다는 목적 하에 만들어진 시스템이다. 하지만 이 또한 완벽하지 못했다. 2차 사고 방지에 집중하다 보니 에어백 본연의 기능이 부족했기 때문이다.

SRS 에어백은 2차 사고의 위험성 때문에 요즘은 잘 쓰이지 않는다

3세대 에어백에 해당하는 듀얼스테이지(Dual Stage) 에어백은 스마트 에어백으로도 불린다. 이름처럼 외부 충격 강도에 따라 에어백의 전개 시점과 팽창률을 ‘스마트하게’ 조절해 에어백으로 인한 탑승객의 2차 사고를 최소화하는 방식이다.

4세대 어드밴스드(Advanced) 에어백은 탑승자의 무게, 앉은 위치 등을 자동차가 파악해 에어백의 팽창 여부와 강도 등을 결정하는 방식이다. 불필요하게 에어백이 작동하지 않아 2차 사고와 유지비 부담을 덜 수 있고, 에어백이 작동할 때는 탑승객을 향해 효과적으로 팽창해 피해를 최소화할 수 있다.

에어백 기술 진화의 정점에 선 복합충돌 에어백 시스템

복합충돌 에어백 시스템은 1차 충돌에서 충격이 경미한 경우에도 이를 감지해 2차 충돌에서는 에어백이 보다 쉽게 작동하도록 제어한다

현대·기아차가 세계 최초로 개발한 복합충돌 에어백 시스템은 1차 충돌에서 에어백이 터지지 않을 만큼 충격이 경미한 경우에도 이를 감지한 뒤, 2차 충돌에서는 에어백이 보다 쉽게 작동하도록 정밀하게 제어하는 방식이다.

복합충돌 에어백은 1차 충돌에 이은 2차 충돌 시 큰 효과를 발휘한다

그럼 왜 ‘복합충돌 에어백’이라는 이름을 붙였을까. 복합충돌은 도로 위에서의 1차 충돌에 이어 가로수나 전신주, 다른 자동차 등과 추가적으로 충돌하는 경우를 말한다. 북미 기준으로 2000년부터 2012년까지 5만 6천여 건의 교통사고 사례를 분석한 결과, 복합충돌은 약 30%에 이를 정도로 빈번하게 일어난다.
※출처: NASS(National Automotive Sampling System)/CDS(Crashworthiness Data System)

NASS/CDS 통계를 살펴보면, 복합충돌 사고 중 국도 중앙선 침범 충돌이 30.8%로 가장 높게 나타났다. 이어서 고속도로 톨게이트 급정거 충돌이 13.5%, 고속도로 중앙분리대 충돌 8.0%, 도로가 가로수 및 전신주 쓸림 충돌 4.0% 순이다.

복합충돌 에어백 시스템을 개발한 샤시안전제어설계팀. (왼쪽부터) 박형욱 책임연구원, 신세리 연구원, 홍석호 책임연구원, 장성훈 책임연구원

현대·기아차의 복합충돌 에어백 시스템은 이러한 사고 시나리오를 다각적으로 분석해 2차 이후 충돌에서 에어백을 보다 정확한 시점에 전개될 수 있도록 에어백 전개 성능을 개선했다. 아울러 1차 충돌로 인한 탑승객의 비정상적인 움직임까지 고려해 에어백이 보다 빠르게 전개될 수 있도록 하는 것이 특징이다.

이와 같은 최신 에어백 기술은 현대·기아차 및 제네시스 차종에 적용될 예정이다. 따라서 이들 차에 탑승하는 전 세계 모든 운전자와 탑승객들은 보다 진보된 에어백 성능을 바탕으로 높은 안전성을 누릴 수 있다. 현대·기아차는 여기서 멈추지 않고 더욱 완벽한 안전 확보를 위해 노력하고 있다. 특히 2020년까지 교차로 충돌 시나리오를 더 추가한 첨단 에어백을 개발할 계획이다.

세계 최초로 개발된 복합충돌 에어백은 2차 충돌로 인한 피해를 크게 줄여줄 것으로 기대된다

안전 기능에 대한 연구개발의 중요성은 아무리 강조해도 지나치지 않다. 특히 에어백은 운전자의 안전을 지켜줄 수 있는 가장 직접적이고 필수적인 장비다. 현대·기아차의 복합충돌 에어백 시스템 개발이 반가운 이유다.