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- 生死 가르는 0.03초의 과학

전복 때 선루프 통해 튕겨나가
현대모비스 ‘루프 에어백’ 개발

측면사고 땐 승객간 머리 충돌
‘센터 사이드 에어백’으로 보호

자율주행차 지능형에어백 등장
충돌 강도에 따라 부풀기 제어

‘0.03초.’

자동차 충돌 사고가 발생했을 때 운전석 에어백이 터지는 데 걸리는 시간이다. 그야말로 찰나다. 이 짧은 순간에 운전자 생명을 구할 수 있느냐는 에어백이 제때 터지느냐에 달려 있다고 해도 지나치지 않다. 특히 운전 주도권을 자동차 시스템에 넘겨주는 자율주행차 시대가 되면, 탑승객 생명의 ‘골든타임’을 지키는 에어백의 중요성은 더욱 커질 것으로 전망된다.

◇67년 전 처음 등장… 간판 안전부품 등극 = 7일 자동차 업계에 따르면, 에어백이 처음 등장한 것은 1953년이다. 미국인 토목 기사 존 헤트릭이 에어백을 발명했다. 최초의 에어백은 자동차 후드 밑에 압축 공기를 두고 차량 곳곳에 공기주머니를 설치하는 방식이었다. 하지만 공기가 퍼지는 속도가 빠르지 못해 사고 발생 시 제대로 된 효과를 기대하기 어려웠다. 여러 시행착오를 거쳐 1968년에 질소 생성 고체 추진체가 만들어지면서 오늘날 에어백의 원형을 갖췄다. 이후 1980년대부터 많은 자동차 회사가 에어백을 차량에 적용하면서 안전벨트와 함께 대표적인 자동차 안전부품으로 자리 잡았다.

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에어백은 일반적으로 운전석과 조수석 에어백 정도가 잘 알려졌지만, 그 종류는 생각보다 많다. 정면충돌, 측면충돌, 전복 사고 등 사고의 형태가 다양하기에 승객을 보호하기 위한 에어백도 여러 곳에 장착돼야 한다.

측면 충격을 줄이는 ‘사이드 에어백’, 충돌 시 무릎 부상을 줄이기 위한 무릎 에어백, 앞 좌석에서 뒷좌석까지 길게 펼쳐져 머리 부상을 줄여주는 ‘커튼에어백’ 등 최근 자동차에는 8∼12개까지 에어백이 장착된다.

◇선루프·승객 충돌도 보호 = 최근에는 파노라마 선루프가 달린 차가 적지 않다. 이에 차량 전복 사고 발생 시 선루프가 깨지면서 승객이 이탈하는 경우에도 대비할 필요가 생겼다. 북미 지역 교통안전과 승객 보호 관련 각종 법규 마련 및 신차 안전도 평가 등을 진행하는 미국 정부 산하 기관인 미 고속도로교통안전국(NHTSA) 조사에 따르면, 지난 2000년부터 15년 동안 발생한 차량 전복 사고 1만3700여 건 가운데 차 밖으로 승객이 튀어나간 사례가 2400건이었다. 이 중 10%는 선루프를 통해 승객이 이탈한 사고였다.

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이에 지붕 쪽으로 승객이 이탈하는 것을 막아주는 ‘루프에어백’도 개발됐다. 현대자동차그룹 계열 부품 업체 현대모비스가 2017년 세계 최초로 개발, 현재 양산 단계에 이르렀다. 루프에어백은 차량 전복 사고가 발생할 때 후방에서 전방으로 전개돼 0.08초 만에 루프면 전체를 덮어 승객 이탈을 막아준다. 안전성 평가 결과, 루프에어백은 자동차 전복 사고 시 선루프로 승객이 이탈해 발생할 수 있는 머리와 목 부위 상해를 줄여주는 효과가 있는 것으로 나타났다. 지난해 NHTSA가 현대모비스 루프에어백에 대해 안전성 평가를 진행한 결과다.

옆쪽에서 충돌이 발생해 탑승자가 좌우로 크게 흔들리면 승객끼리 부딪쳐 부상이 더 커지기도 한다. 물론 방향 충돌이 발생했을 때 운전자나 동승자는 사이드 에어백이나 커튼에어백의 보호를 받게 된다. 하지만 관성에 의해 동승자끼리 어깨나 머리 충돌이 발생할 수 있고, 옆 좌석에 머리를 부딪쳐 심각한 상처를 입는 일도 생길 수 있다. 이에 횡방향 충돌 시 탑승자 간 머리 상해를 줄여주는 승객 간 에어백도 개발됐다. 현대차그룹의 ‘센터 사이드 에어백’이다. 충격이 감지되면 0.03초 만에 운전석과 동승석 사이에서 에어백이 부풀어 올라, 동승자 간 충돌로 인한 머리 부상을 80% 이상 줄여주는 것으로 나타났다.

◇미래형 에어백 진화 = 에어백이 차에 탄 사람만 지켜주는 것은 아니다. 자동차와 충돌 시 보행자를 보호하는 에어백도 탑재되고 있다. ‘보행자 에어백’은 충돌 시 차량 속도와 충돌 각도, 충돌 힘 등을 고려해 후드 안쪽에서 차의 앞유리와 양쪽 A필러(Pillar)를 U자형으로 감싸는 방식으로 전개된다. 볼보가 가장 먼저 상용화했다.

자율주행차 등 미래 모빌리티에 적합한 ‘지능형 에어백’도 등장하고 있다. 카메라와 레이더 등 자율주행 센서를 좌석 벨트·에어백과 연동시키는 융합 시스템이 대표적이다. 현대모비스는 지난해 차량 충돌이 예상되면 센서가 이를 감지, 안전벨트를 조여주는 동시에 충돌 강도에 따라 상해를 최소화하는 방식으로 에어백을 전개하는 통합 제어 기술을 개발하는 데 성공했다.

김성훈 기자 tarant@munhwa.com