새 차를 구매할 때 고려해야 할 사항 중 하나는 조절식 머리 받침대, 잠금 방지 브레이크, 트랙션 컨트롤 및 안전 벨트와 같은 내장된 안전 기능입니다. 충돌의 물리적 영향을 최소화하는 데 도움이 되는 대부분의 자동차의 또 다른 안전 기능은 에어백입니다.
에어백의 목적은 충돌 시 발생하는 전방 움직임 동안 머리와 목의 부상을 완충하는 것입니다. 헤드가 대시보드에 부딪히는 것을 방지하지만 에어백 리콜에 관한 모든 뉴스와 함께 '에어백은 어떻게 작동합니까?', '제대로 작동하지 않으면 어떻게 됩니까?', '에어백은 얼마나 안전한가요?', '아이디어는 어떻게 나왔나요?'
에어백은 하나의 단순하지만 영리한 안전 기능임이 밝혀졌습니다. 그들은 자동차가 200mph(300km/h) 이상으로 충돌하는 것보다 훨씬 빨리 팽창해야 합니다. 어떻게 작동하는지 자세히 살펴보겠습니다.
우리가 하는 거의 모든 일에는 에너지가 관련되어 있으며 자동차 운전도 그 중 하나입니다. 대부분의 것들과 마찬가지로 에너지는 특정한 물리 법칙을 따릅니다. 운동의 법칙은 차량이 움직이고 정지하는 것을 가능하게 하는 것입니다. 이것이 얼마나 중요한지 더 잘 이해하려면 질량과 속도를 살펴볼 필요가 있습니다. 걱정하지 마십시오. 이 부분을 이해하지 못하더라도 에어백이 어떻게 작동하는지 이해할 수 있습니다.
움직이는 모든 물체에는 질량이 있습니다. 이것은 기본적으로 객체에 얼마나 많은 문제가 포함되어 있는지를 의미합니다. 이것은 또한 무게에 기여합니다. 움직이는 물체에도 속도가 있습니다. 이것은 속도와 관련이 있지만 특정 방향에 초점을 맞춘 속도에 가깝습니다.
속도와 질량을 모두 가진 물체는 운동 에너지가 있다고 합니다. 물체가 소유하는 운동 에너지의 양은 물체의 질량과 속도에 따라 다릅니다. 즉, 속도와 질량이 클수록 소유하는 운동 에너지도 커집니다.
물체가 계속 움직이는 한 물체가 멈출 때까지는 문제가 되지 않습니다. 이는 개체가 멈추기를 원했거나 개체가 다른 개체와 충돌하여 강제로 중지되었기 때문일 수 있습니다. 어느 쪽이든, 물체의 운동 에너지는 단순히 사라질 수 없기 때문에 어딘가로 전달되어야 합니다.
이것은 너무 빨리 운전하고 너무 자주 급정거할 때 브레이크가 더 빨리 마모되는 이유를 설명합니다. 운동 에너지는 브레이크 패드에 의해 처리됩니다. 충돌의 경우 에너지가 자동차에 손상을 입히는 원인이 됩니다. 대부분의 현대 자동차는 충돌 시 이 운동 에너지의 대부분을 흡수하도록 제작되지만, 이것이 손상을 완화하지만 질량과 속도를 가진 모든 물체인 자동차 탑승자를 고려하지 않습니다. 에어백이 안전 기능이 되기 전에는 승객이 차에서 내리지 못하게 하는 것이 안전 벨트였습니다.
안전 벨트가 교통 사고 시 생명을 구하는 역할도 한다는 것은 부인할 수 없지만 머리와 목을 보호하지는 못했습니다. 안전 벨트는 좌석에 당신을 고정하고 몸통이 앞으로 돌진하는 것을 제한하지만 머리는 아닙니다. 이 동작을 하는 동안 머리와 목이 앞으로 밀려나고 매우 빠르게 뒤로 튕겨져 목의 관절과 근육이 손상되는 경우가 많습니다.
차량이 이동하는 속도는 더 빠른 속도에서 머리와 목의 전방 움직임이 차량의 대시보드에 충돌할 수 있기 때문에 매우 중요합니다. 에어백의 역할은 헤드와 넥이 카 대시와 충돌하지 않고 착지할 수 있는 부드러운 쿠션을 제공하고, 헤드가 앞뒤로 갑자기 움직일 때 발생하는 충격 효과로 인한 두부 부상을 줄이는 것입니다.
이것이 가능한 이유는 에어백의 독특한 작동 때문입니다. 하지만 차량 대시보드에 꼭 맞는 압축 백은 어떻게 이러한 안전 기능을 달성할까요?
Anairbag은 사고의 경우처럼 머리가 스티어링에 부딪힐 수 있는 것보다 빠르게 팽창하여 작동합니다. 에어백에 대한 초기 아이디어는 충돌이 발생하자 마자 에어백을 팽창시키는 일종의 가압 가스를 사용하는 것이지만 이것이 충분히 빠르지 않았기 때문에(몇 밀리초 내에 풍선을 최대 크기로 팽창시키려고 한다고 상상해 보십시오) 폭발이 대신 사용되었습니다. 당신은 그것을 올바르게 읽었습니다.
차량의 센서가 차량의 급격한 속도 손실을 감지하면 전류를 가열 요소에 보내는 에어백 회로를 트리거합니다. 발열체가 붉게 뜨거워지면 화학 폭발을 일으켜 나일론 에어백을 채우기 위해 엄청난 양의 무해한 가스를 방출합니다.
에어백은 헤드가 닿는 즉시 공기가 빠지는 데 도움이 되는 작은 구멍으로 설계되었습니다. 이 디자인이 없었다면 머리가 단순히 머리 받침대 쪽으로 튕겨져 나가기 때문에 갑작스러운 전진 동작 문제가 해결되지 않았을 것입니다.
그렇다면 에어백은 얼마나 빨리 팽창합니까? 짧은 대답은 머리를 완충할 만큼 빠릅니다. 그러나, 그것은 당신이 생각하는 것보다 훨씬 더 미쳤습니다. 45mph로 여행하는 자동차의 운전자나 승객의 머리에 어떤 일이 일어나야 하는지 상상해 보십시오.
마지막 하나를 제외하고는 이 모든 것이 실시간으로 이루어져야 합니다. 안전 벨트가 충돌 시 속도를 줄이는 데도 도움이 되고 에어백이 팽창할 시간을 주는 것은 사실이지만 이 디자인의 천재성을 앗아가지는 않습니다. 이것이 바로 에어백이 장착된 자동차에서도 안전벨트를 착용해야 하는 이유이기도 합니다. 두 가지가 함께 작동하기 때문입니다. 또는 더 나은 방법으로 어디로 가고 있는지 살펴보고 도로 상황을 더 잘 읽을 수 있습니다.
에어백은 SIR(Supplemental Inflatable Restraint) 또는 SRS(Supplemental Restraint System)로 분류됩니다. 즉, 에어백은 안전 벨트와 함께 작동하여 사용자를 보호하기 위한 것이며 전적으로 의존해서는 안 됩니다. 에어백과 안전 벨트를 올바르게 사용하면 정면 충돌 사고 사망자가 약 24% 감소하는 것으로 나타났습니다.
온라인에서 빠른 검색을 하면 아이디어를 생각해 낸 사람이 각기 다른 여러 결과를 얻을 수 있습니다. 하지만 누가 처음으로 에어백을 구현할 생각을 했을까요? 펜실베니아주 뉴포트의 John W. Hetrick이 자동차를 협곡에 충돌시켜 바위를 피하려다가 딸이 앞유리를 뚫고 나갈 뻔한 후 아이디어가 처음 떠올랐습니다. 1952년 8월 5일에 그는 자동차용 안전 쿠션 어셈블리에 대한 특허를 출원했으며 1953년 8월 18일에 미국 특허 번호 2,649,311로 허가되었습니다.
Hetrick의 특허가 있기 몇 달 전에 Walter Linderer라는 독일인이 Hetrick의 특허를 받은 에어백에 대해 특허를 출원했습니다. 사용 가능한 정보에서 두 발명가 모두 독립적으로 아이디어를 생각해 낸 것 같습니다. 예를 들어, Allen K. Breed(1927-2000)는 충돌이 발생하자마자 폭발을 일으키는 다양한 방법을 생각해 낸 이래로 다른 발명가와 엔지니어가 아이디어를 구체화하려고 시도했습니다.
매우 드물지만 에어백이 작동해야 할 때와 작동하지 않는 경우가 있습니다. Takata의 에어백의 경우와 같이 폭발로 인해 너무 많은 힘이 발생하여 파열되어 날카로운 금속 조각이 운전자나 승객의 머리 쪽으로 날아갑니다.
2002년 혼다 어코드에서 사망한 35세 텍사스 남성의 경우를 생각해 보십시오. 그는 에어백 폭발로 인한 파편으로 그의 기관지가 골절되고 경정맥과 경동맥이 절단되어 다른 차량과 정면 충돌하여 출혈로 사망했습니다. 그는 얼마나 빨리 운전했습니까? 시속 30마일이 조금 넘습니다. 경찰 보고서에 따르면 올랜도의 한 여성은 얼굴에 총을 맞은 것처럼 보였다.
현대식 에어백이 이전보다 적은 힘으로 점화되도록 재설계되고 운전자 교육이 개선된 것은 사실이지만 여전히 에어백이 있는 차량의 앞좌석에 후방 어린이 시트를 배치하는 것은 권장되지 않습니다. 폭력적인 폭발은 어린이의 청력 상실 및 눈 부상의 작은 위험과 함께 제공됩니다.
이제 에어백이 작동하는 방식, 설치되는 이유 및 효율적으로 사용하는 방법을 알았습니다. 급제동을 하거나 신호등에서 멈출 때마다 작동하지 않는 것이 환상적이라고 생각합니다. 이는 우리 모두의 안전한 운전을 위해 기술이 구현되는 방법의 한 예일 뿐입니다.
