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자동차 사고의 위험으로부터 우리를 보호하는 ‘에어백의 원리’

  • 2015.07.29.
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 에어백

매년 교통 사고로 인한 부상자 및 사망자가 증가하고 있고, 그만큼 차량 운전시 우리는 여러 위협에 노출 되어 있습니다.

실제 자동차에는 이러한 위험에서 운전자를 보호하기 위한 다양한 장치가 탑재되어 있습니다. 현재 이러한 보호는 시스템화 되어 ‘충돌 예방 시스템’이란 이름으로 위협을 사전에 감지하고 경고를 주거나 브레이크와 조향장치 등을 직접 제어하기까지 합니다. 하지만 이러한 장치들은 사고 후에 직접적인 피해 감소에 일조하진 않습니다. 사고 후 충격 감소를 위한 물리적 장치에는 여러분도 알고 계시듯 안전벨트와 에어백이 있습니다.

자동차의 다른 부품들은 꾸준히 자기 역할을 계속하지만 에어백만은 다릅니다. 결정적인 순간 ‘한방’을 위해 자동차 속에 숨어 있습니다. 물론 에어백은 사고가 난 이후 탑승자의 부상을 최소화하기 위해 작동하는 장치니 가능한 안 보는 것이 좋은 일이겠지요.

오늘은 바로 이 ‘에어백’에 대해 알아보는 시간을 갖도록 하겠습니다.

 

◆ 에어백은 안전벨트의 보조

에어백의 작동을 경험한 사람들은 충돌 느낌에 대해 하나 같이 말합니다. “공기 주머니가 아니라 마치 벽에 부딪치는 느낌이었습니다:”

사실 에어백은 ‘안전벨트’가 없다면 무용지물을 넘어서 오히려 흉기에 불과합니다. 모든 차의 에어백을 살펴보면 ‘SRS Airbag(Supplemental Restraint System)’라는 문구를 보실 수 있습니다. 이는 에어백이 곧 ‘안전 보조 장치’라는 뜻이며, 에어백은 실제 안전띠만을 사용했을 경우보다 상해를 현저히 줄이도록 고안된 2차 충격흡수장치입니다.

안전벨트 발명 이래로 다양한 방법이 고안되었지만, 여전히 머리와 목 부위가 다치는 문제가 발생하였고, 이러한 안전벨트를 보완하기 위해 보조 안전장치로 에어백이 도입되었습니다. 에어백이 공기 주머니라서 푹신할 것이란 생각은 오산입니다. 실제로 에어백 작동을 ‘터진다’라고 표현합니다. 단순히 부풀어 오른다기 보다, 워낙 순식간에 일어나며, 내부에서는 진짜로 폭발이 일어나기 때문입니다.

사고가 나면 안전벨트는 사람이 튕겨나가지 않도록 끌어당깁니다. 또 에어백은 앞으로 튕겨 나오는 사람이 차체에 부딪치지 않도록 막아줍니다. 이 때 걸리는 시간은 0.05초이며, 이 찰나의 시간에 폭발하며 에어백은 작동합니다.

에어백
이미치 출처: 네이버 지식백과

 

그래서 안전벨트를 착용하지 않으면 오히려 에어백의 폭발 때문에 화상이나 충격을 받을 수 있습니다.

특히 어린아이들이나 체구가 왜소한 사람은 에어백이 피해를 줄 수 있어서 최근에는 탑승자의 몸무게를 고려해 에어백의 작동을 중지시키는 기능도 도입됐습니다. 따라서 차량 안전 수칙의 가장 우선은 ‘안전벨트 착용’입니다.

 

◆ 에어백 작동의 원리

당연하게도 에어백은 ‘사고’ 이후 충격이 발생하면 작동하게 됩니다. 최초에 ‘에어백 컨트롤 유닛’이라는 장치에 들어 있는 ‘가속센서’, ‘충돌센서’ 등의 ‘충격감지시스템’이 충격을 감지하면, 에어백이 터지도록 하는 ‘기체팽창장치’가 연이어 작동되는데 그 원리는 다음과 같습니다.

에어백을 순간적으로 부풀리는 데 사용하는 물질은 나트륨과 질소로 이루어진 ‘아지드화나트륨’이라는 물질입니다. 이 물질은 350℃ 정도의 높은 온도에서도 불이 붙지 않으며, 충돌이 일어날 때 폭발하지 않아 차내에 저장해두기에 매우 안전한 물질입니다.

이러한 물질에 ‘산화철’이라는 화합물을 섞어 놓으면, 격렬히 반응하며 질소를 생성하는데 이를 이용한 것이 바로 에어백입니다. 이 물질들은 에어백과 기폭장치를 포함하여 운전대에 장착되어 있습니다.

충돌 시, 기폭장치가 작동되면 순간적으로 높은 열이 발생하여 불꽃이 생깁니다. 그 후 아지드화나트륨 캡슐이 터져 산화철과 반응하고, 아지드화나트륨은 나트륨과 질소로 분해되며, 이 때 나오는 질소 가스가 에어백을 채워 부풀어지게 합니다.

에어백에 담기는 질소가스의 양은 약 60L로 이렇게 상당한 양의 기체가 공기자루에 들어가 충격을 완화시켜줌으로써 1차적 충돌에서 오는 치명적 부상을 피할 수 있게 합니다. 이후 발생된 질소는 압력이 낮은 에어백 속으로 들어가 이를 부풀리고 시간이 지나면 작은 구멍을 통해서 점점 빠져나가게 되어있습니다. 팽창 상태가 유지되면 승객이 질식하거나 차에서 탈출하지 못해 2차 사고로 이어질 수 있기 때문입니다.

 

에어백

 

◆ 안전을 위한 에어백

최근에 출시되는 차는 경차라도 기본사양에 4∼6개의 에어백이 장착됩니다. 안전에 대한 인식이 강화되면서 에어백 장착에 대한 수요가 늘어난 것이 그 이유입니다. 보통 에어백이 위치하는 대표적인 장소는 핸들과 조수석 앞에 정면이지만, 측면 충돌에 대비하기 위한 ‘사이드에어백’ 혹은 ‘커튼에어백’이 창문을 따라 길게 위치하기도 합니다.

좀 더 세부적으로 에어백이 장착되기도 하는데, 측면에서 승객의 몸통 부분을 보호해주는 ‘사이드 로트소 에어백’과 핸들 아래에 장착돼 정면 충돌 시 승객의 하체를 보호하는 ‘무릎 에어백’도 있으며, 뒷유리를 따라 펼쳐지며 후방 추돌에 대비한 ‘리어 커튼 에어백’뒷좌석 중앙에서 부풀어 오르는 ‘센터 에어백’도 존재합니다.

하지만 이렇게 승객의 안전을 위하여 개발된 에어백이 오히려 운전자의 목숨이나 상해를 입히는 경우가 많이 생겼습니다. 이는 에어백이 승객의 상태와 관계없이 일정한 충돌 상황에서 무조건 작동하는 문제 때문입니다. 이런 문제점을 해결하고자 최근 승객의 다양한 착석 상황(안전벨트 착용 유무, 탑승자의 무게, 소아 유무, 측면·정면충돌 구분 등)을 감지하는 센서들과 그에 따른 에어백의 적절한 양의 가스를 적절한 시간에 발생시키도록 하는 장치가 달린 ‘스마트 에어백’이 개발되고 있다고 합니다.

오늘은 우리의 차량에서 유사시의 우리의 안전을 지켜주는 에어백에 대해 알아보는 시간이었습니다. 다들 아시는 내용이더라도 작동원리에 대해서는 흥미롭게 봐주셨으면 합니다. 앞서 몇 번 이야기한바 에어백이 도리어 우리의 안전을 위협하는 경우가 있다고 말씀 드렸는데요.

에어백이 장착된 곳에는 ‘SRS Airbag’라는 표기가 있습니다. 유사시 폭발이 일어날 때 근처에 위험한 물건이 위치 되어 있다면, 흉기가 될 수 있다는 점 반드시 유의하시길 바랍니다. 그리고 ‘안전벨트’가 안전에 기본이라는 것 명심해 주세요!

 

 

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코멘트(1)

  • 김민재 1 년 전에

    좋은 정보 감사합니다~!

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