비교적 최근, 10~15년 사이에 ARS (Airbag Restraint System), 일명 에어백 이 거의 모든 차량에 기본 옵션이 되어 생산되고, 판매 되면서 이제는 거의 모든차량의 필수 안전장치 중 하나로 자리 잡았지요.
이 과정에서, 특정 메이커의 사고와, 에어백 전개 조건 (알고리즘) 에 의한 에어백 전개 실패, 그리고 충돌각 등의 사측의 어불성설 변명 따위로 인해 소비자 및 비전문가의 입장이 이런 필수 안전장치에 대해 상당히 예민해져 있습니다.
그래서 에어백의 전개 조건/알고리즘에 대해 조사를 해 보았습니다. 아무래도 국내 대기업의 입김의 영향이 큰 국내 자료에 대한 신빙성의 문제도 있을까봐 모두 영문자료와 미국 기준의 통계자료를 바탕으로 글을 올리는점 양지 해 주시기 바랍니다.
1. 에어백 이란?
- 모두들 아시겠지만, 에어백이란 유사시 차량 탑승자가 관성으로 인해 탑승자 전방의 단단한 물체 (핸들, 데시보드 등) 에 부딫히며 2차 상해 또는 치명상으로 부터 보호 해 주는 안전장치 입니다.
- 에어백은 엄밀히 따지면 "치밀한 제어속의 폭발" 입니다. 차량 제조사 마다 사용하는 화학 물질에 다소 차이가 있으나, 기본적인 원리는 차량 센서로 부터 신호가 전달 되면, 에어백 내부 화학물질에 전기적 충격으로 인해 격한 화학반응이 일어나고, 이런 화학반응에서 엄청난 양의 질소가 발생하며, 이 질소가 에어백을 팽창 시키며 일종의 쿠션을 형성하는 원리 입니다.
2. 사고임박 부터 에어백의 전개 까지
- 1번에서 이야기 했듯이 에어백은 차량 센서로 부터 신호를 받아야 전개 됩니다. 즉, 차량의 에어백 센서는 거의 사고가 일어나기 전 부터 사고가 일어날 것을 예측하는 수준으로 사고를 감지 해야하는 셈 입니다.
- 첫째로, 차량내부의 가속도계 에서 "충돌의 가능성" 을 감지해 냅니다. 충돌 가능성이 감지되면 즉시 SDM (Sensing and Diagnositc Module) - 감지 및 진단 모듈 이 가동합니다. SDM 의 주된 기능은, 차량의 감속도, 각종 압력계, 가속도계 등의 정보를 조합하여 이 사고가 에어백 전개 혹은 미전개 사고 냐 를 정해진 알고리즘에 근거하여 진단 하는 일 을 합니다.
- 이러한 감지, 계산, 진단이 약 8ms~40ms (0.008초 ~ 0.04초) 사이에 이루어 집니다.
- 또한 약 70.8 리터의 에어백이 완벽전개 되는 시간은 약 20ms~30ms (0.02초~0.03초) 가 걸립니다. 전개 후 에어백이 팽창하는 속도는 약 시속 48키로 정도고, 안전벨트를 착용하지 않은 탑승자가 충돌시 핸들까지 튕겨나가는 시간이 약 23ms (0.023초) 정도 입니다.
- 또한 에어백은 팽창과 동시에 수축하므로, 탑승자와의 충돌시 탱탱볼 처럼 튕겨나가는 것 및 너무 단단한 에어백에 오히려 상해를 입는것 을 방지 합니다. 실제 에어백의 최대 압력은 약 5psi 정도 입니다.
3. 에어백 전개 조건
- 에어백 전개 조건의 모든것을 이 글에서 다루게 되면 하나의 논문 수준의 글 이 될 지도 몰라서 중요한 부분들만 나열 해 보고자 합니다.
- 에어백 전개 조건에는: 충돌 방향 (전/후방), 감속도 약 20G (1G는 우리가 높은곳에서 떨어졌을때 지구가 우리를 끌어당기는 가속도 를 의미 합니다
- 약 9.81ms^-2 - 즉 20G 는 그 가속도의 20배, 즉 중력의 20배에 달하는 수치로 "감속" 하는것을 의미합니다. 현대의 우주인들 및 전투기 조종사들이 엄청난 트레이닝 및 각종 장비의 도움으로 견뎌 낼 수 있는 g force 는 약 8~9G 가량 입니다. 이 이상의 가속/감속 은 치명상 또는 사망의 원인이 될 수 있습니다), 안전벨트 착용 여부 정도가 가장 기본적이라고 볼 수 있고, 탑승자의 무게, 좌석 위치, 탑승자의 자세 등의 자료까지 같이 고려하는 상당히 고차원 적인 시스템을 적용한 차량들도 있습니다.
- 얘기인 즉, 탑승자가 어떠한 사고에서 타박상, 약간의 편타성 손상 정도만 입고 스스로 걸어 나올 수 있는 정도의 사고라면, 에어백이 전개되지 않을 가능성이 크다는 이야기 이지요. 왜냐, 자동차는 탑승자가 에어백이 필요한지 불필요한지 어느정도는 계산 할 수 있기 때문입니다.
- 단! 국가마다 정해진 법에 입각하여 에어백 전개 알고리즘에 다소 차이가 있을수 있습니다.
4. 왜?
- 도대체 왜 에어백 전개 조건을 복잡하고 까다롭게 만들까요? 그냥 앞으로 쏠릴거 같으면 무조건 터지게끔 만들면 안될까요?
- 일단 가장 기본적인 이유로는 에어백 전개의 필요상황 판단에 있겠습니다. 1980~1990년대 당시 미국에서는 흔한 구덩이에 바퀴가 체이면서 에어백이 전개되는 일 들이 벌어졌습니다. 이런 불필요한 에어백 전개에는 몇가지 문제점들이 있습니다.
- 앞서 말씀드렸다 시피 에어백 전개는 사실상 "폭발" 입니다. 그러기 때문에 미처 생각치 못 한 상황에서의 전개는 탑승자의 상해 또는 사망으로 이어질 수 있습니다. 그리고 소송의 나라 천조국에선 불필요한 에어백 전개로 인한 상해에 대한 보상책임 이라는 명분으로 소송이 난무 하겠지요. 마찬가지로, 경미한 사고에서의 에어백 전개로 인한 추가 피해 라는 명분이 재기 될 수도 있지요.
아래의 영상은 에어백이 약 0.01초 늦게 전개되어 그 폭발력을 수박이 직격으로 맞는 모습을 보여줍니다.
<에어백 폭발의 위력>
- 이것이, 제조사측이 에어백 전개의 조건을 좀 더 정확한 상황에서 전개 되게끔 알고리즘을 개발하도록 만든 수많은 이유중의 하나이지요. (다른 이유로는 법적기준, 타사와의 경쟁, 마케팅, 소비자 공략 등이 있겠습니다).
- 여튼 결론적으로는, 불필요한 에어백 전개는 오히려 탑승자가 다치거나 심할경우 사망에 이를수 있기 때문입니다.
5. 결론
- 에어백은 사고시 생명을 지켜 줄 수 있는 매우 중요한 요소중의 하나 입니다. 하지만 만능은 아니지요. 다수의 전문가들은 차량안전에서 1순위는 안전벨트 라고 합니다 (물론 방어운전, 안전운전, 정속주행 등의 기본적인 사고방지 정책이 모두 실패 했을때 이지요).
- 대부분의 경우 차량의 센서는 탑승자의 판단보다 냉철하고 정확한 판단을 합니다. 그리고 이런 센서의 판단은 위 동영상의 수박이 탑승자의 머리가 되는일로부터 지켜주지요. 이러한 기술의 발전은 전세계 수많은 차량 제조사들의 자유경쟁과 브레인들의 R&D의 결과물 이지요.
- 물론 기계이다 보니 결함도 있고, 하자가 있을수 있다고는 하지만, "어? 이정도면 터져야 정상아닌가? 에어백 안터니는 불량이잖아!" 라는 결론은 어쩌면 너무 섣부른 판단이 아닌가 싶습니다 (하지만 당연히 소비자 입장에서 의심 해 보는것도 정상이고, 권리입니다. 절대 하지 말라는것이 아니라 "이거 불량이야!" 라는 판단을 너무 급하게 내리진 말자는 취지 입니다... ^^..)
6. 현기에 대한 개인적인 사견
- 이번글을 작성하면서 차량에는 알지도 못 했던 센서들과 각종 컴퓨터 부품이 들어간다는 것 을 알았습니다. 지극히 개인적인 사견 이지만, 현기의 경우 소비자의 원성을 샀을 당시, "충돌각" 운운 하기전에, 각종 센서들과 컴퓨터의 로그를 에어백 전개 알고리즘과 비교/분석 해 보고,
"해당 상황에서 이러이러 해서 에어백 전개가 되지 않았고, 이는 우리 알고리즘과 일치합니다"
라고 발표를 했었으면 좋지 않았을까 싶습니다. 그리고 여기서 끝이 아니라,
"단, 이번 사고의 경우 에어백이 전개 되었다면 상해의 정도를 줄일수 있었으나 전개되지 않았기에, 당사는 해당 알고리즘을 수정하고, 무엇보다 피해자에게 충분한 보상을 하고, 해당되는 전 차량의 알고리즘을 무상 업데이트 해 드리도록 하겠습니다."
라고 해서 충분히 책임을 졌다면 어땠을까 합니다. 제가 전문가가 아니기에 분명 이견이 있으리라 생각 되지만, 제 사견은 이렇습니다...ㅎ
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