자동차 에어백의 원리와 특성

 

에어백은 차량 충돌 시 탑승자의 부상을 최소화하기 위해 개발된 중요한 안전장치다. 에어백 시스템은 매우 짧은 시간 내에 팽창하여 탑승자와 차량 내부 구조물 사이의 충격을 완해야 하는데, 이러한 에어백의 요구사항은 대단히 많고 오늘은  아이오닉 5 기반으로 한번 필자와 현대 에어백이 어느 정도로 진화했는지 알아보자.

작동 원리

출처 : tp://kit2011.blogspot.com/2011/12/airbag.html

 

에어백이라는 기술이 이론적으로는 매우 단순하다 급격한 감속 혹은 변속 시 차량에 센서가 상황을 감지하여 운전자를 보호하기에 조건 센서 폭발 3가지 만을 구성하면 되는 회로지만 생각보다 고려할 사항들이 많으니 한번 이야기해 보자 우선은 작동원리는 다음과 같다.

 

충돌 감지: 에어백 시스템은 여러 개의 센서를 통해 차량의 급격한 감속을 감지한다. 이 센서들은 일반적으로 차량 전방, 측면, 그리고 후방에 배치되어 있다.

 

점화 장치 활성화: 충돌이 감지되면, 전자제어장치(ECU)가 신호를 보내 에어백 점화 장치를 활성화한다. 이 장치는 폭발성을 가진 고체 추진제를 점화시켜 고압의 가스를 생성한다.

 

에어백 팽창: 생성된 고압가스는 에어백을 빠르게 팽창시키며, 이 과정은 20~30밀리 초 내에 이루어지며, 에어백은 탑승자와 차량 내부의 딱딱한 부분 사이에 완충 역할을 한다.

 

수축 및 배출: 충돌이 끝나고 나면 에어백은 빠르게 수축하면서 내부 가스를 배출한다. 이를 통해 탑승자가 에어백에 갇히지 않도록 한다.

 

구성 요소

이러한 이론적으로는 단순해 보이는 과정이지만 이를 구현하기 위해  ECU나 ACU의 장비와 각종센서 점화장치부터 모듈까지 제반 구성요소가 굉장히 복잡하다.

 

충돌 센서: 차량의 충돌을 감지하는 역할, 가속도계, 압력 센서, 자이로스코프 등이 포함

전자제어장치(ECU): 센서로부터 데이터를 받아 충돌 여부를 판단하고 에어백 점화 장치를 제어

점화 장치: 전기적 신호를 받아 고체 추진제를 점화하여 가스를 생성

에어백 모듈: 가스로 팽창하여 탑승자를 보호하는 에어백이 포함된 장치

 

실제 모듈을 만드는 회사나 다양한 조건들이 있으나 실제 자동차 설명서를 보며 한번 이야기해 보자

출처-아오닉5 설명서

(1) 정면충돌 센서

(2) 동승석 에어백 모듈

(3) 에어백 제어 모듈 / 전복 감지 센서

(4) 승객 구분 센서(OCS)

(5) 측면 충돌 감지 센서(압력)

(6) 사이드 에어백 모듈

(7) 리트랙터 프리텐셔너

(8) 운전자/동승석 안전벨트 버클 센서

(9) 측면 충돌 감지 센서(가속도)

(10) 커튼 에어백 모듈

(11) 뒷좌석 사이드 에어백 모듈

(12) 에어백 경고등

(13) 운전석 에어백 모듈

 

위사진은 실제 아이오닉 5 설명서에 들어있는 에어백의 구성요소에 대한 설명이다. 생각보다 다양한 센서부터 수많은 모듈들이 있는데 실제 사고 시

출처-아오닉5 설명서

 

(1) 동승석 에어백

(2) 운전석 에어백

(3) 앞 좌석 사이드 에어백

(4) 커튼 에어백

(5) 뒷좌석 사이드 에어백

 

다음과 같이 전개된다 물론 이것이 항상 전개되는 것은 아니고 상황마다 다르게 전개되는데 최근에는 어드밴스드 에어백(Advanced airbag)이란 기술이 적용되어 충돌 강도에 따라 두 단계로 에어백을 전개한다. 충격을 중간 충격/강한 충격으로 구분하여 필요에 따라 팽창시키는 기술들이다.

 

물론 구름사고나 다른 방식에 따라 적용되며 심지어 안전벨트여부에 따라 적용되니 나름대로의 안정성을 갖추고 있는 거다. 사고가 안 나는 것이 최고겠지만 말이다.