자동차 에어백이 충돌 순간 사람을 보호하는 원리는?

Question

자동차의 에어백은 순간적으로 터지듯 펼쳐지는데도 사람을 다치지 않게 보호하는 기능이 있습니다. 어떤 방식이 에어백에 작용하게 되어 사람을 보호하나요?

Answer 1

안녕하세요. 이수민 전문가입니다.

에어백의 핵심 원리는 충격을 받는 시간을 늘려서 사람이 받는 힘을 줄이는 거예요. 똑같은 충격이라도 짧은 순간에 받으면 치명적이고, 조금이라도 긴 시간에 걸쳐 나눠 받으면 훨씬 덜 다치거든요. 이걸 이해하면 에어백이 왜 그렇게 빨리 터지는지까지 자연스럽게 풀려요.

먼저 충돌이 왜 위험한지부터 보면, 달리던 차가 갑자기 멈출 때 안에 탄 사람은 관성 때문에 원래 속도로 계속 앞으로 쏠려요. 만약 에어백이 없다면 사람이 딱딱한 핸들이나 유리창에 그대로 부딪혀요. 이때 단단한 물체에 부딪히면 멈추는 데 걸리는 시간이 거의 0에 가까울 만큼 짧아요. 짧은 시간에 속도가 확 줄어드니까 몸에 어마어마한 힘이 한꺼번에 실리는 거예요. 이 순간적인 충격이 뼈와 장기를 손상시키는 거죠.

에어백은 바로 이 멈추는 시간을 늘려줘요. 사람이 딱딱한 핸들 대신 푹신한 공기주머니에 부딪히면, 에어백이 서서히 찌그러지면서 몸을 받아줘요. 순식간에 멈추는 게 아니라 아주 짧지만 조금 더 긴 시간에 걸쳐 부드럽게 속도가 줄어드는 거예요. 같은 속도에서 멈추더라도 멈추는 시간이 길어지면 몸이 받는 힘이 확 줄어들거든요. 높은 곳에서 뛰어내릴 때 딱딱한 바닥보다 매트리스 위에 떨어지면 덜 다치는 것과 똑같은 원리예요. 매트리스가 멈추는 시간을 늘려주니까요.

여기에 더해 에어백은 충격을 넓은 면적으로 분산시켜요. 핸들 모서리 같은 좁은 부위에 부딪히면 그 작은 면적에 힘이 집중돼서 크게 다치는데, 에어백은 머리와 가슴 전체를 넓게 받쳐주니까 한 곳에 힘이 몰리지 않아요. 같은 힘이라도 넓게 퍼지면 그만큼 덜 위험해지는 거예요.

에어백이 눈 깜짝할 사이에 터지는 것도 다 이유가 있어요. 충돌은 0.1초도 안 되는 순간에 일어나니까, 사람이 앞으로 쏠려 핸들에 닿기 전에 에어백이 이미 완전히 펼쳐져 있어야 하거든요. 그래서 충돌을 감지하는 센서가 작동하면 화약 같은 물질이 순식간에 가스를 만들어내 주머니를 부풀려요. 사람이 부딪히는 그 찰나에 딱 맞춰 푹신한 방석을 펼쳐놓는 셈이에요.

다만 에어백이 워낙 강하게 터지기 때문에 안전벨트와 반드시 함께 써야 해요. 안전벨트가 사람을 1차로 붙잡아 적절한 위치에 있게 해줘야, 펼쳐진 에어백에 알맞게 안겨서 보호를 받거든요. 벨트 없이 에어백만 믿으면 터지는 충격에 오히려 다칠 수 있어요.

정리하면 에어백은 멈추는 시간을 늘리고 충격을 넓게 분산시켜서 사람이 받는 힘을 확 줄여주는 장치예요. 딱딱한 것에 순식간에 부딪힐 충격을, 푹신한 것에 조금 더 천천히 받도록 바꿔주는 게 에어백이 생명을 지키는 비결이랍니다 :)