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자동차 외부 보호 에어백 연구에 골몰하는 이유
기사입력 :[ 2019-07-22 10:10 ]


자동차 외부 에어백은 어려운 기술이지만 분명 효과적이다

[김태영의 테크 드라이빙] 얼마 전 교차로에서 수입 SUV가 모터사이클과 충돌하는 장면을 봤다. SUV 앞 범퍼가 모터사이클 측면과 부딪히는 것은 찰나였다. 눈으로 따라가기로 힘든 그 순간, ‘펑’하는 소리와 함께 SUV 앞 유리창과 보닛 사이에서 흰색 에어백이 돌출됐다. 에어백과 함께 보닛이 위로 튀어 오르며 엔진 룸 위에도 충격 흡수 공간도 만들어줬다. 보행자 에어백과 라이딩 보호 장비 덕분에 다행히 모터사이클 라이더도 크게 다치지 않아 보였다. 직업상 자동차 회사가 에어백 기술을 설명하기 위해 만든 자료(사진과 영상)를 자주 접하지만, 실제로 에어백이 작동하는 모습과 효과를 확인하니 그 존재의 중요성이 더 피부로 와 닿았다.



에어백은 1970~80년대 양산 자동차에 사용되기 시작한 이후 기술적으로 꾸준히 발전했다. 하지만 여전히 기술적으로 발전 잠재력이 많은 영역이다. 따지고 보면 약 40년 역사에서도 에어백이 본격적으로 대중화된 것은 2000년대 이후이고, 새로운 구조와 형태로 빠르게 발전하는 것도 최근의 일이다. 요즘엔 경차나 소형차에도 에어백이 일반적이다. 국산 중형 세단이라면 10개 정도의 에어백을 갖춘다. 앞좌석 양쪽 정면과 측면, 뒷좌석 측면과 양쪽 커튼형 에어백뿐만 아니라 운전자의 무릎(무릎 에어백)까지 보호할 수 있다.



새로운 시도도 점점 많아지고 있다. 포드나 링컨의 일부 모델에는 ‘안전벨트 내장형 에어백’이 장착되어 양산 중이다. 토요타는 해치백이나 SUV처럼 뒷좌석과 트렁크가 연결된 자동차에서 후석 승객의 머리를 보호하는 의미로 ‘리어 윈도 커튼 에어백’을 개발했다. 현대모비스는 전복 사고 시 파노라마 선루프 안쪽으로 전개되는 ‘파노라마 에어백’을, 맥시코시는 유아의 목과 얼굴을 보호하는 ‘카시트 전용 에어백’을 개발 중이다.



앞서 설명한 보행자용 에어백처럼, 자동차에 탄 승객이 아니라 차 외부의 안전을 확보하는 구조도 지속적으로 주목받고 있다. 대표적인 것이 ZF가 새롭게 개발한 ‘프리 크래쉬 에어백’이다. 자동차 기술 개발 회사인 ZF는 지난 6월, 측면 충돌로부터 자동차를 보호하는 에어백 기술을 세계 최초로 선보였다. 이 시스템의 기본 원리는 간단하다. 자동차가 달리는 중에 측면 충돌이 예상되면 앞뒤 도어를 감싸는 에어백이 차 옆에서 돌출된다. 그러면 측면에서 접근한 자동차의 에너지가 에어백을 통해 완충된다. 그리고 차체가 찌그러지기 전에 차를 옆으로 밀어내면서 2차적으로 충격을 흡수한다. 원리는 꽤 간단해 보인다. 하지만 기술적으로 이것을 완벽하게 구현하고 완성도를 높이는 것은 쉬운 일이 아니다.



이 에어백 기술의 핵심은 측면 충돌이 일어나는 순간을 완벽하게 감지해야 한다는 것이다. 그러니까 일반적인 에어백은 범퍼 안쪽에 달린 센서가 외부에서 전해지는 충격을 감지한 후 작동한다. 반면 이 시스템은 충돌이 일어나기 전 상황을 감지하고 시스템 스스로가 판단해서 에어백을 전개해야 한다. 측면 충돌이 일어날 뻔한 상황에서 에어백이 작동하거나, 혹은 충돌 후에 작동하면 무용지물이다. 이런 이유로 정교한 감지 시스템과 분석 소프트웨어가 필요하다.



ZF 프리 크래쉬 에어백에서 자동차 양쪽 측면의 위험 요소를 감지하는 것은 카메라와 레이더/라이다이다. 먼저 모든 센서가 측면 충돌의 위험을 감지하는 것으로 시작한다. 그 정보를 에어백 센서 시스템으로 보내 충돌이 임박했는지를 재차 확인한다. 그리곤 에어백을 작동할지 여부를 결정하는 알고리즘(소프트웨어)의 분석을 통해 결정된다. 모든 일련의 과정은 약 약 0.15초(150밀리 세컨즈) 안에 결정된다. 이론적으론 충돌이 발생하기 전에 피할 수 있다고 판단할 경우 에어백을 작동시키지 않는다.



프리 크래쉬 에어백의 경우 차의 크기나 안전 범위에 따라 에어백의 크기도 다르게 만들 수 있다. 가장 작은 것인 270L 수준이고 가장 큰 것이 400L 이상이다. 이는 자동차 실내에서 쓰는 일반 에어백에 4~10배 이상 큰 것이기도 하다. 이 테스트는 ZF 자체 테스트를 통해 일반 측면 충돌 대비 승객이 중상이 입을 가능성을 최대 40%까지 줄일 수 있다고 한다.

측면 외부 에어백은 불과 몇 년 전만 해도 양산차에 사용하기에 어려운 기술이었다. 정교한 센서(카메라나 레이더)와 빠른 분석 시스템(ECU)이 없을 때는 불가능하다고 여겼던 기술이 이제 막 세상에 등장할 준비를 하고 있다. 관련 기술을 응용하면 앞으로 더 강화된 안전성을 갖출 수 있다. 차의 측면뿐 아니라 사방을 감싸는 에어백도 언젠간 등장할 것이다. 에어백 기술에 제2막이 화려하게 시작된 셈이다.

자동차 칼럼니스트 김태영

김태영 칼럼니스트 : 중앙일보 온라인 자동차 섹션을 거쳐 자동차 전문지 <카비전>, <자동차생활>, <모터 트렌드>에서 일했다. 현재는 남성지 <에스콰이어>에서 남자들이 좋아하는 소재를 주로 다룬다.

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