현대엠엔소프트 공식 기업 블로그 :: 자동차 에어백이 궁금해! 에어백의 작동 원리는? 다양한 에어백 종류 소개


자동차에는 운전자의 안전을 위한 다양한 장치가 있습니다. 대표적인 것이 안전벨트죠. 그리고 또 한 가지 중요한 장치가 있는데요. 바로 에어백입니다. 에어백의 센서 및 전자제어장치는 자동차가 충돌할 때 충격을 감지하여 압축가스로 백을 부풀려 운전자와 승객에게 전해지는 충격을 완화시킵니다. 이런 에어백은 안전벨트만 사용했을 경우보다 상해를 현저히 줄여주죠.


그렇다면 이 에어백은 언제, 왜 만들어졌고 어떤 원리로 작동하는 걸까요? 오늘은 자동차의 에어백에 대해서 한 번 살펴보고자 합니다.


에어백은 왜 만들어졌을까?


1960년대 미국에서 대중화 된 안전벨트는 자동차 사고 시 탑승자를 묶어둠으로써 치명적인 피해를 줄여주는 데 큰 역할을 했습니다. 하지만 초기의 안전벨트는 허리만 고정시키는 방식이라 사고가 났을 때 머리, 가슴 등이 핸들이나 계기판, 대시보드 등에 부딪치는 피해를 막을 수는 없었습니다.



이를 개선한 안전벨트가 요즘 사용되고 있는 3점식 안전벨트죠. 허리벨트와 어깨벨트를 하나로 연결해 상체를 고정시켜 줌으로써 상대적으로 피해를 줄일 수 있었죠. 하지만 그럼에도 머리와 목 부위가 다치는 문제가 있었습니다. 


이렇게 안전벨트만 사용했을 때 발생하는 피해를 막기 위해 고안된 보조 안전장치가 바로 에어백입니다. 에어백은 처음에 ‘안전벨트 보조용 구속장치’라고 불렸는데요. 이는 안전벨트를 착용한 상태에서 최적의 승객 보호 효과를 얻을 수 있다는 걸 뜻합니다.


에어백은 어떻게 작동하는 걸까?


에어백의 작동조건은 에어백의 종류와 차종에 따라 조금씩 차이가 있는데, 정면충돌 에어백은 대체로 정면에서 좌우 30도 이내의 각도에서 유효충돌속도가 약 20~30km/h이상일 때 작동합니다. 유효충돌속도란 자동차 속도가 아니라 충돌이 발생했을 때 충격의 크기를 추정할 수 있는 속도변화량을 말합니다. 예를 들어 100km/h의 속도로 달리던 자동차가 충돌하는 순간 70km/h로 감속됐다면, 유효충돌속도는 30km/h가 되는 겁니다.


그렇다면 에어백은 어떻게 해서 펴질까요? 에어백은 충격감지시스템과 에어백이 터지도록 하는 기체 팽창장치, 에어백 모듈로 구성되어 있습니다. 충격감지시스템은 충돌센서와 전자센서 두 부분으로 나뉘어 있는데요. 차가 일정 속도 이상으로 충돌하는 순간 충돌센서의 롤러가 스위치를 누르면 전류가 흘러 가스 발생장치가 작동합니다. 이때까지 걸리는 속도가 약 0.01초이며 발생한 가스에 의해 에어백이 완전히 부풀려지기까지가 0.05초라고 하니 충돌과 동시에 작동한다고 보면 됩니다.



그렇다면 에어백에 들어가는 공기는 어떤 걸까요? 혹시라도 사고가 아닌 일반 주행 시에 폭발을 한다거나 하는 위험은 없는 걸까요? 정답부터 말씀드리면 에어백에 들어가는 공기는 질소입니다. 에어백이 장착된 곳에는 잘 접혀져 있는 에어백과 아지드화나트륨이 들어있는 캡슐, 그리고 약간의 산화철과 기폭 장치가 들어 있습니다. 아지드화나트륨은 나트륨과 질소로 이루어져 있는데요. 이 물질은 350도 정도의 높은 온도에서도 불이 붙지 않으며 충돌이 일어날 때 폭발하지 않는 안정성을 가지고 있어 차 내에 보관하기에 적합합니다.


차가 어딘가에 충돌하면 기폭 장치에 의해 불꽃이 튀고 이것이 아지드화나트륨이 들어있는 캡슐을 터뜨립니다. 그러면 아지드화나트륨은 산화철과 만나 질소와 나트륨으로 분해되죠. 이렇게 생긴 질소가 에어백으로 들어가 부풀게 되고 승객을 보호하는 겁니다.


이렇게 부푼 에어백은 사고가 났을 때 승객이 차체와 부딪치는 시간과 속도를 줄여주어 피해를 줄여줍니다. 이것이 바로 에어백의 작동 원리입니다.


에어백, 어디까지 발전할까?



지금의 에어백이 있기까지, 에어백은 많은 발전이 있었습니다. 1세대 에어백은 단순히 터지기만 했고, 2세대 에어백은 압력을 줄여 승객이 받는 충격을 줄여주었습니다. 이후 승객의 착석 상황(안전벨트 착용 유무, 탑승자의 무게, 소아 유무 등)과 사고 방향 등을 감지해 압력을 조절한 뒤 터지는 3세대 에어백이 등장했죠. 4세대는 이보다 더 발전해 센서를 늘려 상황을 더욱 정밀하게 파악하고 최적의 상태로 터지게 되었죠. 그렇다면 현재는 어떤 에어백들이 있고 미래의 모습은 어떠할까요?



에어백은 보통 운전선과 보조석 앞에 부착되어 있습니다. 하지만 외국의 한 자동차 업체에서는 햇빛가리개에 부착된 에어백을 내놓았습니다. 천막을 치듯 위에서 아래로 내려오는 에어백이죠. 덕분에 강한 압력이 얼굴에 가해지는 것을 막을 수 있고, 경미한 사고로 터졌을 경우에는 햇빛가리개와 그 부분의 천장만 바꾸면 되기 때문에 수리비도 적게 듭니다.


조수석 글로브 박스에 붙어 있는 에어백의 또 다른 모습도 있습니다. 평소에는 수납공간으로 사용하지만 사고가 나면 부풀어 오르는 형태인데요. 공기 주머니가 부풀어 오르는 것이 아닌 글로브 박스 자체가 앞으로 밀려 나와 무릎을 보호해 주는 방식입니다. 이외에도 안전벨트에 부착된 에어백도 있습니다. 이것은 사고시 안전벨트에서 부풀어 올라 가슴에 가해지는 충격을 줄여주고 앞으로 튕겨나가는 충격도 줄여주는 에어백입니다.



자동차 내부의 다양한 곳에 달린 에어백도 있습니다. 머리를 보호하도록 머리받침대에 에어백이 달려있다거나, 시트와 시트 사이에서 터져 사고 시 승객끼리 부딪치는 충격을 막아주는 에어백도 있습니다. 단순히 승객들끼리의 충돌뿐만 아니라 차량 내에 있는 여러 물건들로 인해 발생하는 피해까지도 생각한 것이죠. 


탑승자 뿐만 아니라 보행자의 안전까지 생각한 에어백도 등장했습니다. 원리는 충돌 시 보닛 부분에서 에어백이 터지면서 보닛을 살짝 들어올려 충격 각도를 줄여주는 방식입니다. 


사진 출처 : 위키피디아


이렇듯 다양한 종류의 에어백이 나오고 있습니다. 그만큼 사고가 났을 때 승객들은 더욱 안전해질 수 있는 거죠. 궁극적으로는 사고 시 자동차의 패널에 있는 에어백이 모두 부풀어 올라 차량 자체를 완전히 감싸는 방식의 에어백이 나타나지 않을까 기대를 모으고 있습니다만, 아직까지는 아이디어에 불과합니다.


지금까지 에어백의 등장 배경과 작동 원리, 그리고 다양한 종류를 살펴 보았습니다. 사고라는 것이 되도록 생기면 안 되겠지만, 사고가 났을 때 얼마나 승객이 다치지 않도록 보호할 수 있는가에 대한 치열한 고민의 산물이 바로 에어백인데요. 앞으로도 계속된 발전으로 승객들이 더욱 걱정 없이 자동차를 이용할 수 있었으면 합니다. 지금까지 여러분의 안전을 생각하는 현대엠엔소프트 블로그였습니다!




Posted by 현대엠엔소프트

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