[스터디] 시트 벨트 및 에어백 개요

안전 부품

안전부품은 차량의 충돌 사고 시, 승객을 구속하여 승객을 보호하는 시트 벨트 그리고 차량 내부 부품과 2차 충돌 혹은 차량 밖으로 방출되는 것을 방지하는 에어백이 있다. 

 

"자동차 및 자동차부품의 성능과 기준에 관한 규칙(약칭 : 자동차규칙)"에는 시트 벨트과 에어백에 대한 설치 기준 및 충돌 기준이 명시되어있다. (https://www.law.go.kr/법령/자동차 및 자동차부품의 성능과 기준에 관한 규칙)

 

 

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시트 벨트

시트 벨트는 차량이 급제동하거나 충돌이 발생하였을 때, 운전자가 상해를 입거나 차량 밖으로 이탈하는 것을 방지하는 구속장치이다

 

1. 2점식/3점식 시트 벨트

시트 벨트는 지지점의 갯수에 따라 2점식과 3점식으로 분류된다.

 

2점식 시트벨트는 허리의 좌우를 지지하는 형식으로 랩 밸트라고도 불린다.

3점식 시트벨트는 허리와 어깨 부위를 동시에 지지하는 형식이며, 2점식보다 안전도가 높아 앞좌석에는 3점식을 사용하도록 법규에 규정되어 있다.

 

 

 

2. 시트 벨트 구성

2.1 웨빙(Webbing)

시트벨트에서 '벨트'라고 불리는 부분이다. 나일론, 폴리에스테르 등의 합성섬유로 제작되며 너비 약 5cm와 두께 약 1.2mm의 띠모양이다.

 

2.2 리트렉터(Retractor)

적당한 강도로 웨빙을 당겨 탑승객을 고정시키는 역할을 한다. 시트벨트 착용 후 충격이 감지되면 리트렉터가 웨빙을 구속한다

 

2.3 버클(Buckle)

시트벨트를 착용할 때 리트렉터의 반대편에 물리는 금속 부품이다. Latch Plate가 결합되어 벨트를 장착하거나 해제하기 위한 장치이다.

 

Seat Belt Components (출처 : Carorbis, Safety Hack for Your Ride)

 

 

 

3. 프리 텐셔너(Free Tensioner)

정면 충돌 시 어깨 쪽 벨트를 순간적으로 잡아당겨 앞좌석 탑승자의 상체를 좌석에 확실히 고정시켜 안전벨트와 에어백의 효과를 높여주는 장치이다. 주로 에어백과 함께 작동하며 탑승자가 없어도 충돌이 발생하면 프리 텐셔너가 작동될 수 있다.

차량의 충돌을 센서가 감지하고 화약을 연소시켜 고압의 가스 압력으로 웨빙을 되감아주는 원리이다. 따라서 프리텐셔너가 작동되면 새로 교체해주어야 한다.

 

 

 

4. 로드 리미터(Load Limiter)

차량이 충돌할 때 안전벨트로 인해 가슴에 과도한 하중이 걸리면 프리텐셔너에 내장된 로드 리미터가 가슴 압박을 줄여준다. 이를 통해 과도한 압박을 풀어주어 2차 상해를 예방한다.

 

 

 

5. 시트벨트 미착용 경고등 및 경고음

시트벨트 미착용시 경고등이 깜빡이고 경고음이 발생하여 탑승객에게 알람을 띄운다. 현대자동차 사용설명서 상 아래와 같은 조건으로 작동된다고 한다.

 

5.1 운전석/동승석

• 안전벨트 착용 상태와 상관 없이 시동 'ON' 또는 시동을 건 경우, 경고등이 6초 동안 켜진다. 그리고 안전벨트를 착용하지 않았을 경우, 경고음도 6초 동안 함께 작동되며 안전벨트가 체결될 때까지 경고등이 켜진다.
• 차량의 주행속도가 20km/h 이상이 되면 경고등이 깜빡이고 경고음이 100초동안 울린다.
• 주행 중에 안전벨트를 풀 경우 다음 조건에 따라 경고등과 경고음이 작동한다.
  • 차량 속도 20km/h 미만 : 경고등이 켜진다.
  • 차량 속도 20km/h 이상 : 경고등이 깜빡이고 경고음이 약 100초 동안 울린다.

5.2 뒷자석

• 시동 'ON' 상태가 되면 안전벨트 착용 여부와 상관없이 경고등이 약 6초 동안 켜진다.
• 좌석 탑승 유무와 관계없이 안전벨트를 착용하지 않으면, 경고등은 약 70초 동안 켜진다.
• 뒷좌석 안전벨트를 착용하고 주행하는 중에 안전벨트를 풀면 다음의 조건에 따라 경고등과 경고음이 작동한다.
  • 차량 속도 20km/h 미만 : 약 70초 동안 경고등 켜짐
  • 차량 속도 20km/h 이상 : 약 35초 동안 경고음이 들리고 경고등이 깜빡임

 

 

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에어백 시스템

차량 충돌 시, 충돌감지센서로 부터 전달되는 신호를 ACU(Airbag Control Unit)가 감지하고 인플레이터에 전기적 신호를 전달하여 가스를 발생시켜 쿠션을 부풀려 승객이 차량 내부 부품에 직접 부딪히는 충격을 방지하는 안전 부품이다.

 

가벼운 충돌 사고는 안전 벨트만으로도 부상을 줄일 수 있지만, 심한 충돌 사고는 안면 및 상체의 충격을 덜어주기 위하여 에어백이 작동한다.

 

에어백은 시트 밸트의 착용과 무관하게 작동된다고 한다. 다만, 근래의 차량은 시트 벨트와 에어백 시스템이 연동되어 시트 벨트 착용 유무에 맞추어 에어백을 다르게 작동할 수 있다고 한다.

 

아무튼 중요한 점은 에어백의 탑승자를 보호하는 효과는 탑승자가 안전벨트에 고정되어 있을 경우에만 발휘하기 때문에 시트 벨트의 착용은 필수적이라는 것이다. 이러한 이유에서도 에어백을 보조 구속 장치(SRS; Supplemental Restraint System)라고도 하는 것 같다.

 

 

 

1. ACU 및 인플레이터

1.1 ACU(Airbag Control Unit)

센서에서 감지한 충격의 크기를 판단하여 에어백의 전개 여부를 결정하고, 고장 시 고장 내용을 진단장비를 통해 표출하거나 운전자에게 클러스터를 통해 경도한다.

 

1.2 인플레이트(Inflator)

차량 충돌 시 ACU로부터 작동 신호를 전달받아 에어백 팽창을 위한 가슬르 발생시키는 일종의 화약식 점화장치이다.

Inflator (출처 : DAICEL Corp. Inflators for the driver Airbag)

 

 

 

2. 에어백 구성

에어백은 운전석/동승석/측면/무릎/커튼 에어백으로 구성된다.

에어벡 레이아웃 예시 (출처 : 현대자동차 그랜저 GN7 사용설명서)

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2.1 운전석 에어백

스티어링 휠 중앙에 설치되어 충돌 시 에어백을 전개시켜 운전자의 가슴 및 머리를 보호한다.

 

 

 

2.2 동승석 에어백

글로브 박스 상단에 위치하여 동승석 탑승자의 머리 및 가슴을 보호한다.

 

 

 

2.3 사이드 에어백

차량 앞/뒤 등받이에 설치되어 운전자 및 탑승객의 머리와 어깨를 보호한다.

 

 

2.4 커튼 에어백

양쪽 도어 루프에 설치되어 탑승객의 머리를 보호한다. 커튼 에어백은 측면 충돌 센서에 충격이 전달될 때 작동한다.

 

 

2.5 무릎 에어백

크러쉬 패드와 무릎 볼스터 사이에 설치되어 운전자의 무릎 및 가슴을 보호하고, 운전자가 시트 벨트 아애로 미끄러지는 서브 마린 현상을 방지한다.

 

* 상기 첨부의 사진들은 현대자동차 그랜저GN7 사용설명서에서 발췌하였다.

 

 

 

3. 어드벤스드 에어백(Advanced Air Bag)

기존 에어백의 경우, 충돌이 발생하면 항상 일정한 팽창력으로 에어백이 전개되었다. 하지만 빠른 속도로 팽창하는 에어백에 의해서 2차 충격이 발생하는 문제도 종종 있었다고 한다.

 

어드벤스트 에어백은 충돌의 세기에 따라서 두 단계로 에어백을 전개하는 방식이며, 중간 세기의 충돌은 1단계로 강한 세기의 충돌은 2단계로 전개된다고한다. 또한 동승자가 있는지 판단하고 특정 조건에서는 동승석 에어백을 작동하지 않는다고 ㅎ나다.

 

현대자동차의 대부분의 라인업에서 전열 어드벤스드 에어백이 적용된 것으로 확인했다. 다만 포터II에서는 해당 문구를 찾지 못하였다.

 

 

4. 에어백 작동/비작동 조건

에어백 전개는 충돌 센서가 충격을 감지하여 발생한다. 정면 혹은 측면에서 큰 충돌이 발생하여 충격센서가 감지하면 에어백이 작동하기도 하지만, 정면 충돌이 아니더라도 정면 충돌 센서에 충격이 전해지면 정면 에어백이 작동할 수 도 있다.

 

4.1 에어백 비작동 조건

아래는 현대자동차 사용설명서 상 명시된 에어백 비작동 조건이다. 대부분의 경우, 충돌센서가 감지하더라도 에어백으로부터 보호받을 수 없다고 판단되면 에어백이 작동하지 않는 것 같다.

1) 시트벨트만으로 탑승자를 보호할 수 있는 경미한 사고
에어백이 작동해도 큰 도움이 되지 않으며, 오히려 에어백 작동으로 2차 피해(가벼운 찰과상, 안경 파손, 화상 등)가 날 수 있으므로 에어백이 작동하지 않을 수 있습니다.

2) 후방 추돌이나 충돌 사고
충돌 반력에 의해 탑승자가 좌석 등받이 쪽으로 밀려서 정면 에어백의 보호를 받을 수 없으므로 작동하지 않을 수 있습니다.

3) 측면 충돌 사고
사이드 에어백이나 커튼 에어백이 장착되었다면 충돌 세기에 따라 사이드 에어백이나 커튼 에어백이 작동할 수 있습니다. 탑승자는 충돌한 방향으로 움직이므로 정면 에어백은 작동하지 않을 수 있습니다.

4) 사면 충돌이나 추돌 사고(앞 방향에서 비스듬히 충돌)
정면에서 전해지는 충격은 정면충돌이나 추돌한 경우보다 약하여 에어백이 작동하지 않을 수 있습니다.

5) 버스 또는 트럭과의 충돌 사고
사고 순간 운전자는 반사적으로 급제동을 합니다. 급제동 시 차체의 앞쪽이 낮아지는 현상이 발생하는데 이 상태에서 충돌이나 추돌 시 범퍼는 상대편 차량의 밑으로 들어갈 수 있습니다. 이때의 충격은 차량의 골격 부분(차체)에 거의 전해지지 않아 차체에 설치된 충돌 센서에서 약한 충격으로 감지될 수 있고, 따라서 에어백이 작동하지 않을 수 있습니다.

6) 전복, 구름 등의 사고
• 측면 충돌로 차가 전복되면 측면 에어백(사이드 및 커튼 에어백, 앞좌석 센터 에어백)이 작동할 수 있습니다.
• 에어백 제어 모듈에 있는 전복 센서에서 전복이 감지되면 측면 에어백이 작동할 수 있습니다.
• 정면 에어백(운전석 및 동승석 에어백, 운전석 무릎 에어백)은 작동하지 않을 수 있습니다.

7) 전주나 나무 등과의 충돌 사고
전봇대나 나무와 같은 기둥형 물체와 충돌할 때 에어백 센서에 기준 범위 이상의 충격이 전해지지 않으면 에어백이 작동하지 않을 수 있습니다.

그랜저 GN7 충돌 감지 센서 예시 (출처 : 현대자동차 사용설명서)