자동차시트에 숨겨져 있는 흥미로운 비밀 (시트 교체를 고려하시는분들 반드시 읽어 보세요.)

[[경기일산]호빵아빠(김준일)]

자동차시트에 숨겨져 있는 흥미로운 비밀

등록일 2015.02.16 12:09:06 | 조회수 2549 | 추천수 1

   

이번 리뷰는 자동차 시트를 설계하고 개발하는 일을 하고 계시는 분인데, 보통 사람들이 잘 모르는 자동차 시트에 관한 여러가지 재미있는 내용들을 알려주셨고 그 내용들을 토대로 설명을 덧붙여서 자동차 시트에 대한 내용을 정리해 보았습니다.

먼저 자동차시트 설계의 과정을 간단히 정리하면 다음과 같습니다.

자동차시트는 양산단계전에 프로토타잎과 파일럿 단계의 제품을 거쳐서 완성품이 나오게 되는데, 우선 차체에 시트를 고정할 부분이 정해지면 사람크기의 디지털 더미를 이용하여 시야를 확보하는 EYE포인트를 설정하고 그에 맞추어 SEAT의 중심이되는 SgRP라는 기준을 정합니다. SgRP는 쉽게 말해서 사람이 시트에 앉았을 때 거의 똥꼬(!)에 해당하는 포인트입니다. 이 포인트는 앉은 자세의 중심이 되기 때문에 차량의 충돌 시 인체상해도와 상당히밀접한 관계를 가지고 있기에 이 포인트를 기준으로 시트의 모든 부분이 설계됩니다.

그래서 안전벨트의 측면 차체 마운팅 위치도 이것을 기준으로 설정이 됩니다. 이러한 기준을 통해서 TORSO ANGLE이라고 불리는 등받이 부분(이하 BACK)의 각도와, 엉덩이 부분(이하 CUSHION)의 기준면이 설정되고 약 100여가지의 안전,강성,내구등의 TEST를 통해 FRAME을 검증합니다.

이것은 다시 말하면 우리가 자동차에 탑승했을때 가장 안전한 자세라는 것또한 존재한다는 것을 의미합니다. 바른자세로 앉는것이 자동차 시트를 처음 개발할때부터의 의도한 안전성에 가장 근접한 것이라는 것을 잊으면 안되겠습니다. 자동차의 시야라던가, 안전밸트, 에어백등 다양한 안전설계가 결국 자동차 시트에 올바르게 착석하는 것을 전제하여 최적의 설계가 이루어져 있다는 것이죠.

양산에 들어가기전 PROTO와 PILOT단계에서 TEST를 통해서 부셔지는 운전석은 약 1200-1700석이며 이 이상이 될 수도 있습니다. 안전과 관계된 주요 항목의 TEST는 전방충돌과 후방충돌이 있으며 이 TEST들은 각각의 기준들이 제시하는 여러 단계의 속도로 각각 진행됩니다. 보통 북미기준으로 25mph(40kph), 40mph(64kph) 주된 TEST를 실시하며, 이 단계에서는 무조건 규정된 안전성을 확보해야 합니다.

예전에 극한 조건의 TEST를 실시하였을 때 95kph에서 정면충돌 시키니 하니 아무것도 소용이 없더군요. 더미(사람모형인형으로 엄청비쌈)랑 시트가 한덩어리로 날아가서 더미의 다리가 보닛위에 올라갔습니다.

이 TEST에서 중요한 것이 충격 후 일정시간(아주 짧은)동안 인체가 받는 상해치에 관한 것입니다.
이 부분은 매우 민감한 부분들로써 FRAME이 무조건 강해도 안되고 너무 약해도 되지 않습니다. 너무 약할 경우 FRAME이 완전히 파손되어 신체가 시트에서 이탈하게 되고, 너무 강할 경우 FRAME이 충격을 흡수하지 못해서 인체 상해치가 높아 집니다. 따라서 TEST의 좋은 결과는 일부의 변형을 통해서 대부분의 충격을 시트가 흡수하고 남는 부분만 인체가 받는 구조라야 합니다.

그렇기 때문에 자동차를 만들때에 충격에 대해서 차체가 어느부분에서 충격을 흡수하고 어느부분에서 원형을 보존하는 강성을 가지도록 할지에 대한 연구가 끊임없이 이루어지고 있고 이로인해 자동차는 훨씬 안전해지게 되는것이죠. 과거에는 보통 사람들은 물론이고 자동차를 만드는 사람들 조차 차체가 강할 수록 안전한것이라는 생각을 하던 시절도 있었지만, 지금은 사고시 차체의 외부가 파손되는 정도를 보고 파손의 정도가 심한가를 가지고 안전을 논할 수 없을만큼 복잡한 구조를 가지고 있습니다.

가령 충격을 흡수하는 크럼플존과 탑승자를 보호하기 위해 강화된 세이프티존의 설계에 따라서 탑승자의 안전이 크게 좌우된다는 것이죠. 이때 이러한 충격흡수와 보호라는 에리어 설정에서도 자동차 시트의 베리에이션이나 탑승자의 착석상태는 중요한 변수가 되게 됩니다.

이러한 결과가 민감하다고 말씀 드린 것은 처음 설명 드린 SgRP의 위치 10mm의 차이로 인해서 운전자의 생과 사가 바뀔 수도 있기 때문입니다. 이렇게 강성과 충돌에 관한 TEST는 유사시 운전자의 안전을 약속하는 가장 중요한 부분이 됩니다. 물론 이 과정에서 측면의 충돌이나 운전시 발생할 수 있는 여러 조건들 속에서 다른 TEST도 통과하여야만 합니다.

기본적으로 충돌과 강성에 관한 TEST가 끝나면 내구성에 관한 부분을 검증합니다. 내구성은 차량이라는 특성으로 인하여 운행 중 늘 발생하는 진동과, 항상 인체와 닿아야만 하는 시트의 특성으로 발생하는 요인들에 대한 검증입니다.

몇 가지 예를 들자면 BACK 내구의 경우 일정한 힘을 사람의 등 모양으로 생긴 압력판을 통하여 반복적으로 BACK에 힘을 가해주고 그 결과를 확인합니다. 진동으로 인한 작은 힘이지만 지속적인 반복에 허무하게 넘어질 수 있는 것이 기계구조이기에 반드시 필요한 부분입니다.

승강내구 TEST는 운전자가 타고 내리는 동작을 청바지를 입힌 엉덩이 모양의 모형을 로봇이 들고서 25000회의 동작을 반복 실시합니다. 이는 폐차시까지 사람이 타고 내리는 것에 대한 스펀지부분의 복원력과 커버의 마모내구성을 검증하는 것입니다. 이 외에도 자주 접촉하는 부분과 많이 흔들리는 부분은 반드시 해당하는 TEST를 수행합니다.

그리고 주된 아이템은 아니지만 플라스틱 커버나 스펀지, 가죽에 대한 난연성,내한/내열성 등을 확인하게 되지만 주된 아이템들에 비한다면 이 부분은 아주 작은 부분입니다.

두서없이 설명 드려서 잘 이해가 되실진 모르겠지만 이러한 과정을 거쳐서 많은 수정과 삽질(?)을 해야만 새로운 차종의 시트가 소비자들에게 전달되는 것입니다. 일반적으로 신차 한대의 시트 개발비용은 3열 시트 기준으로 x00억정도에 18-24개월이 소요됩니다. 일반적으로 생각하시는 것보다는 상당히 많은 어려움이 존재하는 부분이 바로 시트입니다. 디자인과 안전성, 경제성을 동시에 검토 해야 하는

부분이기 때문이죠.

여기까지 많이 모자라지만 시트 만들기는 마무리를 하고 제가 생각하는 시트의 무리한 개조에 따른 위험성과 주의점을 알려드리고자 합니다.

1. 시트의 상하 위치가 달라질 경우
버켓 시트의 장착이나 타 차종 시트의 적용으로 인하여 포지션이 많이 낮아질 경우 정면 충돌에서 인체 상해치는 상당히 올라가게 됩니다. 낮으면 무조건 좋은 것이 결코 아닙니다. 그리고 양털방석, 단단하고 두꺼운 방석이나 허리 받이 등을 통해서 올라간 포지션 역시도 인체 상해정도는 상상할 수 없을 정도로 올라가게 됩니다.

정확한 기준을 측정하시기 힘드시겠지만 처음의 위치에서 너무 많은 변화를 주지는 마십시오. 개략적으로 측정해본 결과 핸들의 위치가 조금은 다르지만 투스카니 시트로의 변경은 아방이와 투카가 같은 언더바디 구조를 사용하기 때문에 좋은 선택이 될 수 있다고 봅니다.

조금더 쉽게 설명하면 자동차 시트를 개조하거나 교체할때 기본설계된 시트의 베리에이션을 크게 벗어나는 것을 안전이라는 측면에서 바람직하지 못하다는 것을 의미합니다. 적어도 시트를 교체할? 베리에이션이 변경된다면 안전밸트나 기타 여러가지 부분의 변경도 함께 고려하는 것이 중요하겠죠.

특히, 시트에 착서한 상태에서의 머리위치, 무릅위치, 가슴의 위치등은 사고시 치명적인 부상을 당할 수 있는 가능성을 내재하고 있기 때문에, 바뀐 위치에 대해서 충분한 안전대책을 강구하는 것이 중요할 것입니다. 가령, 시트의 베리에이션이 완전히 바뀌었는데 안전밸트는 원래의 것을 사용한다거나 하는 경우가 좋은 예가 되겠죠. 이경우 본래 안전밸트를 설계할 당시의 탑승자 보호수준을 만족시키기 어려워질 수 있습니다. 이때문에 통상 버킷시트와 함께 장착하는 4점식 안전밸트를 사용하는 것은 좋은 방법이라고 할 수 있겠습니다.

에어백의 전개방식이나 타이밍등도 시트의 위치나 포지션에 따라 탑승자를 보호할 수 있는 기능적인 부분에 차이가 발생할 수 있다는 점도 염두에 두어야 하겠구요.

2. 시트와 안전벨트의 고정
시트의 고정은 상당히 중요한 부분입니다. 차체에 용접식의 너트가 내장되어 있기 때문에 너무 강하게 볼트를 조으면 나사산이 망가질 수 있으며 약하게 조으시면 진동으로 인한 풀림이 우려됩니다. 가능한 토크렌치를 이용하시고 록타이트라는 풀림 방지제를 이용하셔서 조아 주시면 가장 좋습니다.

사점식 밸트의 경우 정확히 고정하였을 때 3점식에 비해서 상당히 높은 안전성을 가집니다. 하지만 편의성이나 작업의 난이도로 인하여 정확히 고정하지 않으신 분들이 많습니다. 4점식은 말 그대로 네 군데의 차체 지지가 있어야만 합니다. 가장 큰 오장착의 경우는 시트의 뒤쪽 마운팅 부분의 볼트에 두 개씩을 같이 걸어두신 분입니다. 그럴 경우 뒤쪽 마운팅 부분에만 충격이 집중되어 전방 충격 시 시트가 통체로 튕겨 나갈 수 있습니다.

가장 좋은 방법은 운전석 전방을 향했을 때 왼쪽 아래는 B필라 하단, 오른쪽은 기존 벨트 자리, 상단 두개는 뒷 자석의 벨트 고정부분에 물려주시는 것입니다. 이럴 경우 운전석 뒤쪽에 다른 사람이 타기는 힘들죠. 하지만 안전을 위해서라면 이것이 좋습니다. 조립 시에는 시트와 마찬가지로 토크렌치를 이용 하시는 것이 좋습니다.

시트의 개조나 교체시 혹은 안전밸트를 4점식으로 장착하는 경우 고정되는 부분의 위치선정의 중요성은 거듭 강조해도 부족할 정도라고 할 수 있겠습니다. 사고시의 충격량은 일상주행중의 G와는 비교할 수 없을 정도이기 때문에 아무리 튼튼하게 고정되어진 것처럼 보여지는 부분이라고 가급적 힘이 분산되도록 하는 것에 꼭 유의하셔야 하며, 안전밸트의 고정부분은 만약 적절한 위치선정이 어려운 차종일 경우에는 차체의 강한 부분에 고정부분을 용접하여 보강한뒤 체결부를 제작하여 사용하는 것이 좋습니다.

시트의 고정또한 시트의 레일의 변경으로 기존의 레일 고정부분과 위치가 맞지 않을 경우 차체의 약한 철판부분에 시트를 단순고정하는 것은 안전상 매우 위험하다는 것을 꼭 유의하시기 바랍니다.

가장 중요한 것은 내부 메커니즘에 대한 안전성입니다. 검증된 메커니즘과 FRAME을 가져야 하는 것은 기본 조건입니다. 이러한 검증된 부품들을 적용하기 위해서는 위에서 설명 드린 개발과정을 충실히 잘 이행하고 그에 대한 결과에 부합하도록 제작해야만 합니다. 그렇기 때문에 많은 개발비와 비싼 제품비는 피할 수 없습니다.

가령, 레카X 버켓 시트의 경우 겉부분의 디자인만 레카X가 한 것이고 내부의 FRAME과 메커니즘은 독일의 카이X에서 제작한 것입니다. TEST 결과로만 비교한다면 순정대비 강성은 거의 2배에 가깝게 높습니다.

독일의 카이X사는 수퍼카들의 시트를 OEM으로 납품하는 회사이며 세계적으로 검증된 회사입니다.
이러한 제품의 경우 안전성에 관한 신뢰는 높은 편이라 할 수 있으며 유명 버켓시트의 메이커들도 대부분 비슷한 실정입니다.

하지만 최근 국내에서 출시되는 저가형의 경우 시트 겉부분을 뜯어보면 내부의 FRAME 구조는 상당히 열악합니다. 유명 제품을 모방해서 제작된 부분들을 확인할 수 있는데 강성이 중요한 부분의 용접이 약하고 인체상해를 유발할 수 있는 부분들의 위험요소들이 잔존하고 있습니다.

싼게 비지떡이라는 말이 맞는 경우이므로 저가형 시트의 경우 선택에 신중을 기해야 합니다. 겉보기 좋으라고 저가형 혹은 묻지마 시트를 장착하신 다면 아주 나쁜 선택임에 분명합니다.

위에 언급되어 있듯이 자동차 시트는 많은 시간과 인력, 자본을 들여서 상당히 복잡하고 복합적인 테스트를 거쳐서 완성되어지는 중요한 부품입니다. 시트를 개조하거나 교체하는데 있어서 검증되지 않은 저가의 제품을 사용한다거나, 규격에 맞지 않는 시트를 억지로 작업편의성만 고려해서 단순 고정하는데에만 급급하다면 그 위험성은 이루 말할 수 없게 된다는 점을 절대 잊으시면 안됩니다.

3. 안전한 운전자세
안전한 자세가 올바른 자세인 것이 분명하지만 설계자들이 기준을 두고 설계하는 디자인포지션에서 모든 TEST가 다 이루어지므로 디자인 포지션이 어떤 것인가를 알려드리겠습니다. 전후방 슬라이딩의 경우 다리길이의 차이로 인하여 정해진 것은 없지만 측면에서 봤을 때 허벅지가 수평에서 약간 기울어 있어야 합니다. 올라가는 쪽은 당연히 무릎입니다. 무릎이 꼬리뼈 보다 낮을 경우도 상해치는 증가합니다.

디자인 상에서 종아리와 허벅지의 각도는 110-120도 사이입니다. 그리고 등의 각도는 25도인데 이것이 첫 부분에 언급한 TORSO ANGLE입니다. 엉덩이는 가능한 시트의 안쪽에 밀착시키고 앉는 것이 좋으며 전체적으로 비슷한 비중의 압력이 느껴지도록 등을 BACK에 밀착시키면 설계상의 위치와 거의 동일하므로 안전적으로 유리한 자세가 되는 것이죠. 올바른 시트포지션으로 차에 탑승하시는 분들은 생각보다 상당히 보기 드물더군요.

간혹 , 올바른 시트포지션으로 수정해 드리면 상당히 불편하다는 호소를 하시는 분들이 많은데, 안전한 시트포지션, 올바른 시트포지션이 불편하다고 느끼는 것은 그동안의 나쁜 시트포지션에 몸이 익숙해져 있기 때문입니다.

올바른 시트포지션은 궁극적으로 차량을 운행하거나 탑승했을때 장시간의 주행에도 피로감을 줄여주고, 사고시 몸의 상해를 줄여주며, 자동차를 정확하고 편하게 운전하는데 더 적은 힘과 편안함을 제공하게 됩니다. 특히 올바른 시트포지션을 지키려고 하시는 분들중에도 헤드레스트의 위치나 올바른 안전밸트의 사용등에 소홀하신 경우가 많은데, 이부분 역시 안전에 있어서 매우 중요합니다.

운전을 잘하기 위해, 운전을 편하게 하기 위해 가장 먼저 지켜야 할 것은 올바른 시트포지션에서 부터 시작한다는 것을 꼭 잊지 마시기 바랍니다.

추가로 자동차 시트를 설계할때 성인을 기준으로 설계된다는 점도 유의해야 합니다. 어린이나 유아를 탑승시킬때에는 반드시 적절한 유아용 시트를 사용하는 것이 안전에 있어서 매우 중요하다는 점도 유의하시기 바랍니다. 이외에도 많은 부분들이 안전과 연관되어 있지만 중요한 네 가지만 말씀드리고 이만 줄이도록 하겠습니다

[[경기화성]카니발초보]

좋은 정보 감사합니다^^ 많이 배우고 갑니다

[운영자ノ창동김(동소)010-8877-5057]

좋은정보감샤!~

[[서울]모글리]

튜닝의 끝은 순정이라는 진리 ㅋ 좋은정보 감사합니다~^^