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자동차의 발명은 인간 활동 영역의 확대를 가져왔다. 빠르고 편리하며 접근성이 좋은 자동차는 현대인들의 필수품이라고 불릴 정도다. 더 빨리, 더 강하게 달리는 자동차를 만들어 내는 것이 자동차를 생산하는 사람들의 꿈. 하지만 사고 위험이 늘면서 운전자의 안전을 책임지는 보호 장비 기술 또한 자동차가 갖춰야 할 필수 요소가 되고 있다. 이번 호에서는 과학동아 5월호에 실렸던 ‘도로 위 안전을 책임지는 자동차 속 첨단기술’과 교과 지식을 바탕으로 자동차의 안전 기술을 이해해보자.

(가) 자동차가 충돌 시 고속 촬영한 영상을 분석하면 정면충돌은 눈 깜짝할 사이와 같은 0.1~0.2초 사이에 일어나며 충돌과정은 총 3단계로 나눈다. 충돌 할 때 자동차 앞부분(크럼플 존)이 찌그러지면서 자동차가 받는 충격력(힘)을 줄이는 과정이 1차 충돌이다. 자동차가 벽이나 다른 차와 충돌하면 승객은 관성에 의해 0.1초 이내로 튕겨져 나가 핸들, 앞 유리, 좌석과 같은 자동차 내부 장치와 부딪치는데 이를 2차 충돌이라 한다. 운전자나 탑승객은 1차 충돌이 아니라 2차 충돌 때 부상을 많이 입는다. 2차 충돌로 입는 피해를 줄이려면 안전띠를 착용해야 한다. 안전띠를 매지 않을 경우 운전자가 핸들에 가슴을 부딪치며 받는 충격은 자기 체중의 80배가 넘는다. 예를 들어 몸무게가 60kg인 운전자가 받는 힘은 무려 5t이나 되는 셈이다. 이정도 충격을 받으면 갈비뼈는 쉽게 부러진다. 2차 충돌 이후 몸 내부의 장기들끼리 서로 부딪치면서 운전자나 탑승객은 또 다른 부상을 입는데, 이를 3차 충돌이라 한다. 1차 충돌에서 차체가 충격력을 많이 흡수하고 안전띠를 착용해 관성을 줄여야 2차, 3차 충돌에 의한 부상을 줄일 수 있다.

시속 100km로 달리는 자동차에서 갑자기 브레이크를 밟으면 어떻게 될까. 차가 빙글빙글 돌거나 차의 주행방향이 180° 바뀌며 위험한 상황을 맞을 수 있다. 이런 긴박한 상황에서 자동차가 돌거나 뒤집히지 않게 하기 위한 기술이 바퀴잠김방지식제동장치(ABS)와 전자식자세제어장치(ESC)다.

자동차는 지면과 타이어 사이의 마찰력을 이용해 속도를 줄이거나 멈춘다. ABS를 장착하지 않은 자동차는 브레이크를 밟으면 도로와 타이어 사이의 마찰력이 줄어든다. 따라서 바퀴가 돌지 못해 제동거리가 평소보다 길어져 사고가 날 확률이 높다. 하지만 ABS는 브레이크가 바퀴를 잡았다 놓는 동작을 빠르게 되풀이하는 방식이기 때문에 운전자가 브레이크를 밟은 상황에서도 핸들을 조정할 수 있다. 자동차가 미끄러지는 일을 막을 뿐 아니라 장애물을 피할 수 있어 사고를 크게 줄인다.