수많은 장치와 부품으로 이루어진 자동차의 세부 사양은 보통 크게 3가지로 나눈다. 바로 성능과 편의, 안전 항목이 그것이다. 그중에서도 안전 사양에 속하는 대표적인 장치로 에어백이 있다. 이번 시간에는 탑승자의 안전성에 큰 영향을 미치는 에어백이 처음 등장하게 된 배경부터, 개발 변천사 등 에어백 전반에 관한 정보를 알아보도록 하자.
에어백의 시초
에어백은 자동차 충돌 사고 시 운전자나 승객을 보호하기 위해 조향 핸들이나 대시보드(dashboard) 등에 장착하는 안전장치다. 자동차의 앞부분이 충돌하는 순간 급격히 공기주머니가 팽창하여 머리와 가슴의 충격을 흡수하게 된다.
2차 세계대전 당시 미 해군 엔지니어로 근무하던 존 W 헤트릭은 1952년 자신의 차를 운전하던 중 장애물을 피해 급제동을 하는 일을 겪게 된다. 그 당시 헤트릭의 차 앞 좌석에는 부인과 딸이 타고 있었다. 헤트릭은 부인과 딸을 보호하고자 본능적으로 대시보드와 앞 유리창 쪽으로 팔을 뻗게 된다. 이 사건이 계기로 헤트릭은 에어백 장착 차량을 연구하게 된다.
헤트릭은 에어백을 연구하던 중 터지는 순간 눈 깜짝할 사이에 모든 것을 덮어버리는 압축 공기 지뢰를 우연히 생각해낸다. 이에 헤트릭은 1952년 자동차가 충돌할때 압축공기를 사용하여 급속히 에어백을 팽창시키는 방법을 제안하여, 1953년 자신의 발명에 대한 특허를 취득한다.
에어백의 원리
안전벨트와 더불어 대표적인 탑승객 보호장치인 에어백은 검지 시스템과 에어백 모듈로 이루어져 있다. 검지 시스템은 센서, 배터리, 진단장치 등으로 이루어진다. 에어백 모듈은 에어백과 작동기체 팽창장치로 구성된다. 센서에 의해 충돌이 감지되면 작동기체장치가 폭발한다. 이때 발생하는 폭발가스로 에어백이 순간적으로 부풀게 된다.
충돌부터 에어백이 완전히 작동되는 시간은 보통 50/1,000초 정도의 매우 짧은 시간이다. 에어백에 사용되는 가스는 고체의 급격한 연소로 발생되는 고압가스나 고압가스 용기에 저장된 기체를 사용한다. 충돌 때 승객 보호성능이 매우 우수하므로 세계적으로 사용이 급격히 증가하고 있다.
에어백의 변천
1세대 에어백이라고 할 수 있는 SRS 에어백(Supplemental Restraint System Air Bag)은 질소와 소듐 화합물을 넣고 차량이 충돌하면 센서가 신호를 보내 가스발생기 안의 화약이나 압축가스가 폭발하는 원리이다. 이때 생성되는 기체는 1000분의 1초 단위로 공기주머니를 부풀게 해 승객이 다른 내장제품에 부딪치는 것을 막는다. 1991년에서 1996년 사이에 주로 사용되었으며, 한 번에 전체 가스가 발생하는 것이 특징이다. 하지만 이 에어백은 체구가 작은 여성이나 어린이들은 에어백이 2차 충격을 일으켜 크게 다치거나 사망하는 경우가 생기는 문제가 있었다.
국내 양산차 모델에 정식으로 장착된 것은 1992년으로 현대자동차의 뉴 그랜저가 최초이다. 이듬해인 1993년부터 ABS와 함께 국내 중소형차 신모델에도 옵션으로 장착되기 시작했다. 하지만 당시 비싼 가격으로 고급 기능 이미지가 강해 대중화에는 시간이 걸렸다. 2000년에 이르러서야 현대 아반떼가 국내 준중형차량 최초로 운전석 에어백을 기본 장착했다. 이후 에어백은 국내에서도 자동차 안전장치의 필수품으로 인식되기 시작한다. 구형 차량이나 출고시 에어백이 장착되지 않은 차량을 위해 스티어링 휠에 추가 장착하거나 스티어링 휠을 교체하는 방식의 애프터 마켓용 에어백도 있다.
2세대 에어백, 디파워드 에어백(Depowered Air bag)은 작은 체구의 사람이나 어린 아이들에 대한 보호를 위해 `SRS 에어백`의 팽창력을 20~30% 감소시킨 형태이다. 대부분의 내수용과 북미 외 지역 수출용 국산차, 유럽용 모델을 그대로 들여오는 일부 수입차에 적용되고 있다.
3세대 에어백, 스마트 에어백(Smart Air bag)은 운전자의 위치와 안전벨트 착용 여부 및 충격강도를 센서가 감지해 충격이 작을 때는 약하게, 충격이 강할 때는 세게 터지도록 강도를 조절한 에어백이다. 다만 4세대가 나온 이후에는 3세대 에어백 채용 차량이라고 해도 4세대의 기능을 일부 적용하고 있는 차량이 대다수이다.
4세대 에어백, 어드밴스드 에어백(Advanced Air bag)은 센서를 이용해 승객의 위치와 체격, 앉은 자세 및 충돌 정도를 판단하여 에어백이 스스로 팽창 여부를 결정한다. 스마트 에어백에서 탑승자의 무게를 감지하는 센서를 추가했다. 약한 충격의 경우에는 에어백이 나오지 않거나 2단계로 나눠 팽창(Dual Stage)하는 기능이 포함된다. 북미에서는 법규로 운전석과 조수석의 전(前)면 에어백을 4세대 에어백으로 정해놓고 있다. 때문에 북미용을 들여오는 대부분의 수입차와 국산차의 북미 수출차량에 적용되고 있다.
