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승객 안전을 위한 또 하나의 기술, 센터 사이드 에어백

현대차그룹이 센터 사이드 에어백을 개발했다. 점점 더 중요성이 커지고 있는 승객 안전에 발맞춰 개발된 기술로, 탑승자 간의 충돌을 방지한다.

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자동차 기술의 진보와 함께 승객 안전에 대한 잣대가 점점 더 엄격해지고 있다. 자율주행 시대로 가는 과도기라 능동형 안전 기술이 주목을 받고 있는 상황이지만, 실제 사고에서 피해를 줄이는 수동형 안전 기술은 여전히 중요하다.


실제 주요 자동차 시장의 신차평가테스트 기관은 자동차의 측면 충돌 평가를 강화하고 있다. 이에 따라 소수의 제조사들은 센터 사이드 에어백이라는 해결책을 제시했다. 그러나 단가 상승과 부품 모듈 크기로 인한 시트 디자인 저해 등으로 적용 폭을 넓히는 데에 문제가 있었다. 그 와중에 현대차그룹이 모듈 소형화와 더불어 여러 문제점들을 개선한 새로운 방식의 센터 사이드 에어백을 선보였다.


현대차그룹의 센터 사이드 에어백은 기존 에어백과 역할이 조금 다르다. 전동화와 자율주행 시대에 맞춘 새로운 개념의 시스템으로, 지금까지의 에어백이 사람과 사물의 충돌에서 생기는 피해를 완화했다면 센터 사이드 에어백은 주로 사람과 사람이 부딪히는 2차 충돌을 방지한다. 센터 사이드 에어백은 어떤 원리로 작동하며, 어떻게 설계되었을까? 센터 사이드 에어백 시스템으로 또 한 번 승객 안전 분야의 진보를 이뤄낸 현대·기아차 승객안전시스템설계팀을 만나 센터 사이드 에어백에 대한 이야기를 들어봤다.

센터 사이드 에어백은 측면 충돌 시 승객의 움직임을 최소화하여 2차 상해를 방지한다

Q. 승객 사이에서 전개되는 에어백이 일반인에게는 생소할 것 같습니다. 센터 사이드 에어백에 대해 간단히 설명 부탁드리겠습니다.


권혁인 연구원 운전석 시트에 수납되어 있다가 운전자와 동승자 사이에서 전개되는 에어백입니다. 측면 충돌 직후, 승객이 반대편으로 넘어가는 것을 방지해 사람간의 충돌은 물론, 내장재와의 충돌도 막아주는 개념이죠.


여기서 핵심은 테더(Tether)라는 고정 장치입니다. 일반적으로 승객의 움직임을 최소화하면 복합 충돌 시 승객의 피해가 줄어듭니다. 테더는 여기서 착안했습니다. 전개된 에어백이 승객을 감싸는 형태로 고정돼 충돌 후 승객의 움직임을 제어합니다.


테더는 외관상 상당히 단순해 보입니다. 하지만 구성 요소의 위치나 길이에 따라 구속력이 향상될 수 있습니다. 그래서 적합한 테더의 위치를 찾는 데에 많은 시간과 노력을 투자했습니다. 테더와 관련된 기술 특허가 이미 많아, 특허를 피하는 데에도 어려움이 많았습니다.

현대차그룹의 센터 사이드 에어백은 경쟁사보다 가볍고 컴팩트하다

Q. 경쟁사 부품 대비 크기가 작고 가벼운 것이 눈에 띕니다. 경쟁사와의 차이에 대해 더 자세한 설명 부탁드립니다.


권혁인 연구원 운전자와 동승자를 보호하는 기능과 목적은 동일합니다. 다만 이를 구현하면서 승객을 보호하는 원리가 경쟁사와 조금 다릅니다. 경쟁사의 경우, 승객을 강하게 구속해 보호하는 방식이라면, 현대차그룹의 센터 사이드 에어백은 승객을 감싸면서 충격을 점진적으로 흡수하는 방식입니다. 작동 원리에 차이가 있기 때문에 구조도 다릅니다.


에어백의 성능은 보호 영역 확보와 더불어 승객 구속력으로 결정됩니다. 센터 사이드 에어백은 이 성능을 만족시키면서 부품 모듈이 작아 에어백 전개로 인해 승객이 상해를 입을 가능성이 적습니다.


손유지 책임연구원 에어백을 비롯한 여러 장치를 소형화하는 것은 거시적으로 봤을 때 상당히 중요한 작업이라고 생각합니다. 특히 전동화와 자율주행 시대에서는 부품 소형화의 중요성이 더욱 커질 겁니다. 센터 사이드 에어백의 선행 연구를 진행할 때 단순히 성능에만 집중하지 않고, 부품 모듈을 소형화하는 데도 중점을 둔 이유입니다.

센터 사이드 에어백은 운전자만 탑승했을 때도 작동하여 내장재와의 충돌을 예방한다

Q. 측면 충돌 시 센터 사이드 에어백은 어떤 사고 상황을 예방할 수 있나요?


최재호 책임연구원 동승자가 탑승했을 경우, 측면 충돌이 일어나면 승객 간 2차 충돌이 일어날 수 있습니다. 승객 상해가 심각할 경우 사망 가능성도 높아집니다. 하지만 승객 사이에서 센터 사이드 에어백이 전개되면 이와 같은 상황을 방지할 수 있습니다. 또한 운전자만 탑승했을 때도 센터 사이드 에어백은 전개됩니다. 운전자가 동승석 쪽 내장재와 충돌할 수 있기 때문입니다.

센터 사이드 에어백은 성인 남성부터 아이까지 모두 포용하도록 설계되었다

Q. 4세대 운전자 에어백의 경우 센서를 통해 에어백 전개 여부와 팽창 정도를 조금씩 다르게 하는 것으로 알고 있습니다. 센터 사이드 에어백도 상황에 따라 작동 로직이 달라지나요?


최재호 책임연구원 센터 사이드 에어백의 경우 용량을 크게 해 체격이 작은 승객부터 큰 승객까지 충분히 보호할 수 있도록 제작 했습니다. 따라서 팽창 정도 구분 없이 모든 승객을 아우를 수 있습니다. 또한 비정상적인 착좌 상태에서도 에어백에 의한 상해가 발생하지 않도록 설계했습니다.

센터 사이드 에어백은 열압축 폴딩 공법이 적용되어 시트에 수납된다

Q. 최신 시트에는 전동 조절이나 통풍 기능에 쓰이는 다양한 부품이 들어갑니다. 시트의 기능과 형태에 영향을 주지 않고 센터 사이드 에어백을 수납할 수 있었던 비결은 무엇인가요?


손유지 책임연구원 센터 사이드 에어백은 시트의 깔끔한 외관을 유지하기 위해 내부에 장착됩니다. 자동차 시트가 점점 더 슬림해지고 있기 때문에 모듈의 소형화는 필수였습니다. 이를 위해 부피를 크게 줄일 수 있는 ‘열압축 폴딩’ 공법을 당사 최초로 적용했습니다. 이 공법은 에어백을 접어 부직포로 감싼 후, 열을 가하여 압축시키는 방식입니다. 덕분에 부피를 최대한 줄이면서 모듈의 형태는 고스란히 살릴 수 있었습니다.

연구원들은 경쟁사 제품과의 차별화를 위해 많은 노력을 기울였다

Q. 타사의 센터 에어백 기술 때문에 개발에 어려움이 많았을 것 같습니다.


권혁인 연구원 센터 사이드 에어백의 개발은 2008년부터 본격적으로 진행했습니다. 유로NCAP에서 2020년부터 시행하는 ‘FAR SIDE’ 충돌 평가에 대응하기 위해서였죠. 그러나 기술 개발 중 2013년 GM이 동일 기술을 북미 시장 최초로 양산했습니다. 이미 여러 에어백 협력사와 자동차 브랜드를 통해 많은 특허가 등록된 상태였죠.


때문에 타사의 특허에 저촉되지 않으면서 크기가 작고 성능이 뛰어난 시스템을 구현해야 했습니다. 수십 개의 특허를 분석하고, 특허 팀과 오랫동안 상의하며 새로운 아이디어를 도출하는 데 성공했습니다. 선행개발팀과 함께 10년간 에어백 개발을 진행해왔던 협력사도 설득시켜야 했습니다.


결과적으로 성능, 원가, 패키지 등 대부분의 측면에서 기존 기술보다 월등한 센터 사이드 에어백을 개발해냈습니다. 자연스럽게 현대차그룹의 콘셉트가 우수한 것으로 확인됐고, 덕분에 현재 모든 에어백 협력사가 우리의 특허권을 갖고 센터 사이드 에어백을 개발하고 있습니다.

시트가 점차 슬림해지며 에어백 모듈도 더 축소될 전망이다

Q. 승객 간의 충돌을 방지한다는 점에서 승객 공간이 더욱 중요시되는 미래 자동차에 활용될 가능성이 높아 보입니다. 향후 어떤 부분을 개선해야 할까요?


김성훈 연구원 저는 향후 출시 예정인 순수 전기차에 들어갈 시스템을 개발하고 있습니다. 최근의 전기차는 최대한 얇은 시트로 공간을 확보하는 게 추세입니다. 따라서 에어백 모듈도 지금보다 더 줄여야 하죠. 센터 사이드 에어백 모듈의 경우 지금보다 가로 길이를 더 축소하는 것이 목표입니다.

자율주행 시대에는 이전에는 없던 에어백 시스템이 등장할 전망이다

Q. 자율주행 시대가 도래하면 센터 사이드 에어백과 같은 새로운 안전 기술이 등장할 것으로 예상됩니다. 어떤 게 있을까요?


정유미 연구원 자율주행 시대가 오면 승객들의 착좌 모습이 다양해집니다. 운전에만 집중을 했던 과거와 달리 승객 간의 상호 활동이 보다 다채로워질 수 있습니다. 이런 이유로, 책을 읽고 휴식을 취하는 단순한 행위는 물론, 서로 마주 보고 영상을 감상하거나 대화를 하는 등 승객들이 자동차 안에서 어떤 행위를 할 수 있는지에 집중해야 합니다.


일단, 승객 간의 충돌이 일어났을 때 이 충격을 최소화하는 에어백이 필요할 것 같습니다. 참고로, 자율주행차의 모습을 표현하는 이미지 중 간이 테이블에 책을 올려두고 독서를 하는 예시가 많은데요, 테이블 에어백과 같은 새로운 안전장비의 등장을 예상해볼 수 있을 것 같습니다.


권혁인 연구원 자율주행 시대에는 운전자의 개념이 없어집니다. 때문에 에어백 같은 구속장치들은 충돌 방향이나 승객 자세에 상관없이 탑승자를 보호하는 방향으로 발전할 것입니다. 이미 대다수의 자동차 제조사들이 관련 기술의 선행 개발을 진행하고 있으며, 현대차그룹 역시 이에 대응하는 안전장치를 개발하고 있습니다.


연구원은 자율주행 시대가 도래해도 에어백의 역할은 여전히 중요할 것이라고 말한다

Q. 반자율주행 기능의 등장과 함께 자동차 안전에 대한 패러다임이 변하고 있습니다. 이에 대해 어떻게 생각하시나요?


권혁인 연구원 최근 연달아 발생한 테슬라 자율주행 모드의 승객 사망 사고는 업계에 이슈가 되고 있습니다. 이런 사례로 봤을 때, 무엇보다 중요한 건 충돌 안전성입니다. 자율주행에서도 사고는 날 수 있으니까요. 에어백은 자율주행 중 사고에서도 승객을 구속하고 보호하는 역할을 변함없이 수행해야 한다고 생각합니다.

센터 사이드 에어백을 개발한 승객안전설계팀

자동차의 성능이 발달하며 에어백 역시 이에 발맞춰 진화해왔다. 에어백이 탄생한 지 약 40년이 지났지만 승객 안전을 연구하는 이들의 노력이 없었다면 더 안전한 에어백, 나아가 더 안전한 자동차는 없었을 것이다. 현대차그룹의 센터 사이드 에어백은 바로 이러한 노력과 열정 끝에 탄생한 결과물이다.

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