구영진/교통안전공단 진주검사소 차장·공학박사
자동차 검사소에서 근무를 하다 보면 수검자분들은 종종 이런 이야기를 하십니다. “제 자동차 조금 더 타도 될까요?”, “아직 5년 더 타야 하는데 그 정도는 괜찮겠죠?”, “주행하다 보니 이런 경고등이 점등되던데 안전한가요?” 이 모든 말의 공통점은 안전에 대해 민감한 반응을 보이신다는 것입니다. 그런데, 왜 자동차를 구매할땐 연료소비율에 대한 이야기와 자동차 유지비용에 대한 경제적 관점에서 이야기를 먼저 하게 되는 걸까요?
자동차는 운행을 목적으로 하기 위한 운송 수단으로써 용도에 맞게 사용되고 있습니다. 다만 ‘운전자는 편의를 위해 편의 기능을 옵션으로 추가하고 연료소모량을 줄이기 위해 기술이 개발되고 있는 것에 환호하며 신기술에 의존하고 소비자는 자동차를 구매한다.’라고 정리가 됩니다.
자동차제작사는 편의 기능과 유지비용에 대한 기술개발뿐만 아니라 자동차안전성평가제도에 적합하기 위한 신소재 개발 및 도입을 한다는 것에 대해 설명해 드릴까 합니다.
▲운전자를 보호하는 1단계 ‘필러’
자동차광고에 포함된 이야기 중 ‘초고장력강판 ○○% 사용’이란 단어가 자주 보이게 된다. 초고장력강판이란 연한 조직에 경한 조직을 추가하여 초고강도화한 강을 의미하며 항복강도는 550MPa급 이상을 말한다. 이와 같은 소재가 가장 많이 포함된 부분이 ‘필러’이다.
필러는 크게 전면창유리와 측면 창문이 만나는 모서리의 차체 구조물(A필러), 앞 좌석과 뒷 좌석을 가르는 부분의 차체 구조물(B필러), 뒷좌석 창문과 후면창유리가 만나는 모서리의 차체 구조물(C필러)로 나뉘며 왜건디자인에서는 트렁크 부분(D필러), 전장 6,000mm를 초과하는 리무진디자인 자동차에서는 E필러까지 갖춘 경우도 있다.
A필러는 전면 충돌 시 프런트 범퍼와 프런트 레일, 엔진룸이 버티지 못하는 충격파를 B필러의 경우 자동차 전복 시 운전자를 보호하는 기둥이 되는 역할을 C필러는 후면 충돌 시 리어 범퍼와 리어 레일, 트렁크 면적이 버티지 못하는 충격파로부터 운전자를 안전하게 보호하는 역할을 하게 된다.
현재 필러에 초고장력강판 소재를 사용하고 높은 열을 가한 철강 소재를 프레스를 통해 성형한 후, 냉각시키는 방법인 핫 스탬핑 공법을 이용하여 일반 철강을 사용한 차체보다 약 2배의 강성과 약 25%의 경량효과를 이루게 되었다.
▲운전자를 보호하는 2단계 ‘안전성능테스트’
안전성 평가는 교통안전공단 자동차 안전연구소에서 시험 되는 충돌 안전성 분야, 보행자 안전성 분야, 사고예방안전성 분야의 세부적인 정면충돌, 측면충돌, 보행자 등 22개 항목의 평가 결과를 종합하여 평가 대상 자동차의 안전도를 등급(1~5등급)과 점수(100점 만점을 기준)로 소비자들에게 제공되는 자료이다.
자동차 안전도 평가는 운전자석과 전방탑승자석에 인체모형을 탑재한 시험자동차를 콘크리트 고정 벽에 충돌시켜 머리와 흉부의 충격량을 인체모형에 설치한 센서로부터 측정하는 충돌안전성평가, 자동차가 고속급회전 및 도로이탈 시 전복 위험성이 어느 정도인지를 측정하는 주행전복안전성평가와 같은 방법을 이야기한다.
▶충돌 안전성 분야 시험 중 가장 중요한 ‘기둥측면충돌안전성평가’
미국 고속도로 안전보험협회(IIHS)에서 도입한 스몰 오버랩 테스트는 고정 벽에 자동차 옆쪽의 일부를 충돌하는 기둥 측면충돌안전성평가방법이다.
이는 중앙선을 침범해 운전석에 부딪히는 교통사고를 가상으로 시행한 가장 대표적인 평가방법으로 법규 시험속도인 48km/h보다 빠른 속도인 56km/h로 시행되며 충격 면적이 좁아 충격파가 분산되지 않고, 오히려 집중되므로 필러까지 충격이 가해진다. 따라서 필러의 강성을 시험해볼 수 있는 좋은 방법이다.
▲운전자를 보호하는 3단계 ‘자동차 소비자의 관심’
자동차 차체의 비틀림과 강성은 쉽게 인터넷을 이용해 알 수 있다. 그런데 적용되는 자동차 제작사마다 비틀림과 강성의 적용기준과 규격이 다르면 어떠한 기준으로 자동차 차체의 비틀림과 강성에 대한 안전도평가를 해야 할까?
쉽게 이야기하면 거미줄은 강철보다 20배 질긴 성질을 가지고 있다고 한다. 하지만 거미줄은 어린아이의 힘으로도 쉽게 끊을 수 있다. 반면 강철은 어른의 손으로도 끊는 건 불가능한데 왜 '거미줄은 강철보다 20배 질기다'고 할까?
이는 '같은 무게', '같은 두께'등 같은 조건을 갖추었을 때 20배 질긴 성질을 가지고 있기 때문이다. 이처럼 자동차에 사용되는 초고장력강은 명확한 규격이 없고 세계자동차철강협회는 초고장력강의 경우 AHSS로만 정의하였다.
예를 들어 현대·기아자동차는 초고장력강의 인장강도를 60kg/㎟ 이상, 토요타는 100kg/㎟, 르노삼성은 130kg/㎟ 기준으로 발표하였다. 현대·기아자동차와 르노삼성의 초고강력강 인장강도는 약 2배 정도 기준규격이 다르며, 이는 세계자동차철강협회의 초고장력강의 기준이 명확하게 규제되면 같은 조건에서 소비자가 안전한 자동차를 구분하기 쉽게 변화될 것이다.
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