자동차 에어백의 구조와 원리

 자동차 에어백은 안전벨트와 더불어 승객을 안전하게 지켜주는 장치다. 에어백은 충격 센서와 에어백 제어 모듈을 통해 운전자와 탑승자를 보호하는 구조를 가졌다. 특히 자동차 사고 때 일어난 충격에 의 해 운전자나 탑승자가 심한 부상을 입거나 더 심각한 상황이 발생하기도 해서 이 충격을 조금이나마 완충할 수 있는 안전벨트 보조장치를 고안해서 만들어진 것이 에어백이다.

 에어백의 작동은 기계적인 것과 전자 제어에 의한 것으로 이루어진다. 자동차 사고가 나면 차에 달려있는 충격 센서가 작동한다. 충격 센서는 세팅되어 있는 기계에 의해 작동한다. 충격 센서가 작동하면 즉시 에어백 모듈에 전달되어 순식간에 에어백이 작동하게 되어있다. 이 모든 과정이 불과 1초의 사이를 두고 일어난다. 특히 운전자나 탑승자가 에어백의 도움을 받는 시간은 사고가 일어난 후 0.4초~0.8초 안에 이루어진다.

 에어백 시스템 구조에서 에어백 모듈은 가스 발생기, 에어백, 패트 커버로 구성된다. 대부분의 에어백 모듈은 분해할 수 없으며 에어백이 한 번이라도 작동되었다면 재활용은 불가능하며 새 에어백으로 바꿔야 한다. 가스 발생기는 화약, 점화제, 가스 발생제, 디퓨저 스크린 등을 알루미늄으로 만든 용이게 넣은 것이다. 또한 에어백 모듈 하우징의 안쪽에 조립되어 에어백 작동시간을 단축시켜 준다. 작동원리는 일단 가스 발생기 안에 들어있는 화약에 점화 전류가 흐르면 화약이 점화되고 점화제가 연소되어 이 연소되는 열에 의해 가스 발생제가 연소하게 되는 것이다. 가스 발생기가 연소하면 질소가스가 급속히 발생해 디퓨저 스크린을 통해 에어백에 공급하게 된다. 이 모든 것이 가스 발생기의 동작 순서이며, 원리이다. 특히 디퓨저 스크린은 연소된 가스의 여과 작용과 가스의 냉각 작용을 하며 가스 발생에 의한 소음도 억제해준다.

 에어백은 고부가 코팅된 나일론 섬유제의 원판형 주머니로서 용량은 약 50~60리터 정도다. 에어백은 가스 발생기 바로 위에 위치하며 에어백을 부풀리는 가스로는 질소가 쓰인다. 질소는 급속으로 팽창한다는 장점이 있으며 가스 자체의 내부 온도변화가 거의 없어 운전자나 탑승자를 더욱 안전하게 해 준다. 또한 에어백에 입력된 가스는 빨리 배출해야 하므로 대부분 지름이 2.5mm인 배출 구멍을 2개까지 적용하고 있다. 패트 커버는 우레탄 커버로 에어백 작동 때 에어백에 의해 입구가 갈라져 힌지를 중심으로 전개된다. 그러면 에어백은 밖으로 작동되면서 팽창하게 된다. 일반적으로 패트 커버에 그물을 성형시켜 에어백 전개 때 파편이 튀는 것을 방지하는 구조로 되어 있다. 회전 접점 스위치는 에어백 모듈과 스티어링 컬럼 사이에 달린다. 이 스위치는 대시보드와 에어백 모듈 그리고 제어 모듈 등을 연결하는 전기선을 에어백 시스템에 맞도록 고안한 것이며 따로 보관할 때 주의해야 한다. 특히 조향 핸들에 직접 달려 배선이 움직일 수 있음으로 이곳에 적용되는 스프링은 일반 코일 스프링이 아니라 클록이라 불리는 스프링을 적용한다. 또한 이 부분을 분해 조립하면 반드시 중립 표시점을 확인해 정위치에 달아야 한다. 충격 센서는 대부분 차체의 앞부분에 달리지만 우리나라 자동차인 경우 암레스트 콘솔박스 밑에 설치되기도 한다. 충격 센서는 극히 기계적으로 작동되나 기계적인 부분이 전자 시스템과 접목되지 않으면 자동차에 충격을 알려줄 수 없다. 예를 들어 자동차가 사고로 인해 주행속도가 중력 가속도의 규정값에 이르면 충격 센서의 롤러가 움직여 접점을 닫게 한다. 이 접점이 닫히는 순간 에어백은 작동한다. 만약 충격 센서를 정비하거나 교체할 경우 센서 표면에 적혀 있는 방향을 반드시 맞추어야 한다.