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측면충돌 시험평가 및 차량 설계개선[Improvements in Side Impact Crashworthiness]1)

『IIHS, 미국』

Ⅰ. 측면충돌시험 개요

자동차 운전자 및 탑승객의 안전성을 확보하기 위한 노력은 자동차제

작사가 차량을 설계할 때 가장 중요하게 고려하는 분야이다. 미국을 비롯

하여 유럽ㆍ일본 등 자동차 선진국은 교통사고로 인한 인명피해를 최소화

하기 위하여 여러 가지 정책을 추진하고 있다. 안전한 자동차를 생산하는

것은 자동차의 손상성ㆍ수리성을 개선하는 것 이상으로 그 의미가 크다.

자동차사고 중 가장 빈도가 높은 부위는 전ㆍ후면이다. 세계 각국의

자동차제작사는 수십 년간 지속되어 온 정ㆍ후면에 대한 안전도 개선노력

을 경주하여 상당한 설계개선이 이루어졌다.

그러나 실제 자동차 사고는 정ㆍ후면 사고만 발생하는 것이 아니며 다

양한 사고가 발생한다. 이에 본 연구소는 2002년부터 차량 모델별 측면충

돌시험 및 이에 대한 평가를 실시하였다. 처음 측면충돌시험 성능평가를

실시하였을 때 대부분 차량의 평가결과는 가장 낮은 등급인 “POOR"였다.

그러나 2005년 실시한 측면충돌 시험결과 일부 모델은 상당한 설계개

선이 이루어 진 것으로 평가되었으며, 이는 자동차제작사가 강력한 의지

를 가지고 자동차 측면에 대한 설계를 개선한 결과인 것으로 보인다.

1) 동 보고서는 2005 RCAR 세미나의 발표자료, IIHS News Release(July 17, 2005/June 5, 2005/April 24, 2005/March 6, 2005)를 참고로 작성

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EuroNCAP(1997~) U.S.NCAP(1997~) IIHS(2003~)

- 베리어 중량 : 950Kg- 충돌속도 : 50Km/h

- 베리어 중량 : 1,367Kg- 충돌속도 : 61.9Km/h※ 24.1Km/h의 속도로 움직이는 차량을

56.3Km/h로 충돌하는 효과

- 베리어 중량 : 1,500Kg- 충돌속도 : 50Km/h

세계 각국에서 실시하는 측면충돌 시험방법은 아래 표와 같다.

[표 1] 측면충돌 시험방법

아래 그림은 미국 자동차안전기준 및 IIHS의 충돌벽 형상을 나타내고

있다. 본 연구소의 이동 충돌벽은 FMVSS2)보다 더 가혹한 조건이며, 실제 교통사고를 재현하기 위해 픽업트럭, SUV차량이 측면에 충격을 가할

경우를 가정한 형상을 적용하였다.

FMVSS 214 충돌벽 IIHS 충돌벽

[그림 1] 이동 충돌벽(Moving Barrier) 비교

2) FMVSS : Federal Motor Vehicle Safety Standard의 약어로 미국자동차 안전기준

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FMVSS 충돌벽은 1980년 초 미국 연방정부에 의해 개발된 것으로 승

용차가 승용차의 측면을 충돌할 경우를 가정하여 제작되었다. 충돌벽의

높이가 더미의 머리 아래를 충돌하도록 개발된 동 충돌벽은 SUV 또는 픽

업차량의 충격으로 피해차량의 탑승객 머리에 미치는 상해위험을 평가할

수 없다. 이에 본 연구소에서는 충돌벽이 탑승객의 가슴, 다리뿐 아니라

머리에도 영향을 줄 수 있는 충돌벽을 개발하게 되었다.

본 연구소의 이동 충돌벽은 FMSVV의 충돌벽보다 12인치 더 높으며,

바닥에서 4인치 더 높게 제작되었고, 충돌벽 상단이 더미의 머리높이까지

올라와 있다. 이는 SUV 또는 픽업트럭의 후드가 탑승객의 머리를 충격하

는 실제 측면교통사고를 재현하기 위하여 제작되었다.

측면충돌평가는 이동 충돌벽(Moving Barrier)이 정지해 있는 차량의

측면을 충돌하는 방식이며 평가내용은 그림 2와 같다.

더미의 인체상해치 머리보호능력 차량구조그림 2 측면충돌시험 평가내용

본 연구소의 정면 충돌시험평가는 64Km/h 옵셋(40% Offset) 시험에

기초로 하고 있으며, 성능평가는 3가지 요소를 감안하여 등급을 정하고

있다. 즉, 충돌 후 승객룸으로 차량이 얼마나 많이 침입되었는지, 운전석

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더미의 상해치가 얼마인지, 그리고 충돌시험 중 차량이 얼마나 승객을 잘

보호하는지 평가하기 위한 슬로우 모션 분석(Slow Motion Analysis)을 실

시한다. 그러나 측면충돌시험의 평가는 그림 2와 같이 운전석과 운전석

뒤 승객석에 위치한 측면더미(SID Ⅱs)의 상해치, 탑승객의 머리보호능력

및 차량구조성능이다.

정면충돌시험 평가와 마찬가지로 측면충돌시험 평가등급도 GOOD,

ACCEPTABLE, MARGINAL, POOR 4단계로 구분하였다.

Ⅱ. 충돌성능 평가결과

1. 소형차(Small Car) 평가

본 연구소에서 실시한 소형차량 14개 모델에 대한 측면충돌시험 평가

결과 대부분의 모델이 가장 낮은 등급인 “POOR"를 받았다. 머리를 보호

하는 측면에어백을 옵션사항으로 장착된 GM Chevrolet Cobalt와 Toyota

Corolla만이 ”ACCEPTABLE" 등급을 받았다. 측면에어백을 장착하지 않은

동 차량의 경우에는 다른 소형차 모델과 마찬가지로 “POOR" 등급을 받

았다.

현재의 소형차량에 대한 측면충돌 성능평가에 대해 IIHS 관계자는 향

후 자동차제작사의 설계개선 노력으로 더욱 안전한 차량을 제작할 것으로

분석했다.

이는 1997년 공개한 소형차량의 정면충돌성능 평가결과가 대부분

“POOR"등급이었고,”GOOD"등급을 받은 모델이 한 대도 없었으나 현재는

거의 대부분의 소형차량의 정면충돌 평가결과가 “GOOD"인 상황에 대해

측면충돌성능평가도 그 전철을 밟을 것으로 예측하고 있기 때문이다.

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측면충돌시험평가에서 소형차 중 상대적으로 우수한 평가를 받은 GM

Chevrolet Cobalt와 Toyota Corolla는 정면충돌성능평가에서는 “GOOD"

등급을 받았으며 가장 추천할 만한 차량(”Best Pick")으로 선정된 바 있다.

GM과 Toyota는 측면충돌시험평가에서 “ACCEPTABLE"에서 한 단계 높

은 등급(“GOOD")을 받기 위한 설계개선을 추진하고 있다.

Chrysler Neon은 측면충돌성능평가에서 가장 최악의 차량("This car is

a disaster"로 표현됨)으로 평가되었다. 차체구조가 매우 취약하고, 측면충

돌시험에서 이동충돌벽이 더미의 머리를 충격하였을 뿐 아니라 인체모형

의 머리, 가슴, 무릎에 강력한 힘이 전달되어 실제 교통사고였다면 운전자

는 살아남기 어려울 정도인 것으로 분석되었다.

그럼에도 불구하고 DaimlerChrysler社는 측면에어백을 설계에 반영하

지 않는 등 차량 설계개선을 실시하지 않았다. 이는 취약한 차체구조로

인해 측면에어백을 설계에 반영하여도 평가가 개선될 가능성이 높지 않을

것으로 판단하기 때문이다. IIHS 관계자는 소형차 구입을 고려할 때 안전

성을 중요 고려사항으로 본다면 Neon은 피해야 할 차량이라고 언급하였

다.

측면충돌시험 종합평가에서 “POOR"를 받은 현대 Elantra, Suzuki

Forenza, Volkswagen New Beetle, 기아 Spectra는 머리를 보호할 수 있

는 사이드에어백을 기본으로 장착하였다. 사이드에어백으로 인해 운전석

더미에 기록된 상해치는 비교적 우수한 평가를 받았다. 그러나 시험결과

차체가 매우 심하게 손상되어 더미의 가슴, 무릎의 상해치가 매우 높게

나왔기 때문에 종합적인 평가는 ”POOR"이다. 사이드 에어백은 인체의 머

리를 보호하는데 매우 중요하지만 차체가 견고하지 못하면 가슴, 무릎 등

다른 부위에 치명적인 상해를 입힐 수 있다. 결과적으로 견고한 측면 차

체설계와 함께 사이드에어백이 장착된다면 상기 차량의 측면에 대한 성능

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평가결과는 개선될 것으로 분석하였다.

[표 2] 측면충돌시험 후 차체형상비교(POOR vs GOOD)

Saturn ION(차체구조 : POOR) Volkswagen Jetta(차체구조 : GOOD)

머리를 보호할 수 있는 사이드에

어백의 장착이 차량 측면 교통사고

로부터 운전자의 사망위험을 감소

시킬 가능성이 45%에 이르는 것으

로 분석하였다. 또한 머리를 보호할

수는 없지만 가슴과 복부를 보호할

수 있는 사이드에어백의 장착은

-50

-40

-30

-20

-10

0torso only head protection + torso

-50

-40

-30

-20

-10

0torso only head protection + torso

그림 3 사이드에어백 장착효과(사망위험 감소율)

운전자 사망위험을 10% 줄일 수 있다. 하지만 머리를 보호할 수 있는

사이드에어백 보다는 매우 위험률이 높다.

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모델별 소형차량의 충돌시험 평가결과(정면, 측면, 후면)

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본 연구소는 평가대상차량을 선정하여 충돌시험을 실시한 이후 각 자

동차제작사의 요청에 의해 재시험을 실시하기도 한다. 이 경우 차량 및

시험에 소요되는 비용은 해당 자동차제작사가 제공한다. 차량을 자동차제

작사로부터 제공받아 시험을 실시하지는 않는데 이는 평가의 공정성을 기

하기 위함이다. 2004년 기아 스펙트라에 대하여 정면 충돌시험을 실시한

결과는 “POOR" 였다. 여러 요소 중 에어백으로 인하여 더미의 머리에 미

치는 힘이 매우 크게 작용한 것이 ”POOR"등급을 받는데 결정적인 영향

을 미쳤다. 이에 기아자동차는 스펙트라의 에어백 설계를 개선하여 본 연

구소에 재시험을 요청하였다.

그 결과 “GOOD"등급까지는 아니지만 ”ACCEPTABLE"을 받았으며,

이는 에어백 설계변경으로 더미의 머리를 포함하여 전반적인 인체 상해치

가 낮아졌기 때문이다. 개선된 등급은 2005년 1월 이후 생산되는 스펙트

라 차량에 적용되고 있다.

2. 중형차(Midsize Sedan) 평가

중형차량의 측면충돌시험 성능평가는 소형차에 비해 매우 우수한 결과

를 보이고 있다. 2005년 실시한 5대의 중형차량 중 측면에어백이 기본으

로 장착된 Audi A4와 옵션사항으로 측면에어백이 장착된 Chevrolet

Malibu는 “GOOD"으로 평가되었다. 동 차량은 본 연구소에서 실시된 측

면충돌시험 평가결과 가장 추천할 만한 차량(Best Pick)으로 선정되었다.

또한 Volvo S60은 ”ACCEPTABLE", Suzuki Verona와 Nissan Maxima는

“MARGINAL"으로 평가되었다. 중형차량 중 ”POOR" 등급은 단 한 대로

없어 소형차량과 대조를 보이고 있다.

Audi A4는 정면충돌 성능평가결과에도 “GOOD"등급과 ”Best Pick"으

로 선정되어 정면과 측면 충돌시험에서 동시에 “Best Pick"을 획득한 2번

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째 차량이 되었다. Saab 9-3이 최초의 ”Double Best Pick" 차량이었다.

Audi A4 Chevrolet Malibu[그림 5] Audi A4/Chevrolet Malibu 차량의 측면충돌시험

2004년부터 실시한 중형차량의 측면충돌시험결과 9개 모델이 “GOOD"

으로 평가되었다.

A4와 S60은 2004년 측면충돌시험을 실시하지 않았는데 이는 Audi,

Volvo에서 측면에 대한 설계개선을 진행하고 있었기 때문에 시험일정을

연기해 달라는 요청이 있었기 때문이다. Nissan Maxima도 시험일정 연기

를 요청하였으나 실제 설계개선은 이루어지지 않았고, 그 결과 좋은 평가

를 받지 못했다.

본 연구소는 Acura TSX, BMW 3 Series, Infiniti G35, Lexux IS 300,

Volkswagen Passat 등 중형차 5대에 대한 측면충돌시험을 2005년에 추가

로 실시할 예정이다.

측면설계개선 사례 : Chevrolet Malibu

본 연구소가 2004년 옵션사항으로 측면에어백이 장착된 Malibu에 대

해 실시한 측면충돌 시험결과는 “ACCEPTABLE"이였다. 2004년형 Malibu

는 옵션사항으로 커튼식 에어백(머리보호용)을 적용하고 있었기 때문에

가슴과 복부에 대한 보호가 미흡했다. 이로 인해 충돌시험결과 머리에 미

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치는 상해치는 낮았지만 운전석 더미의 가슴에 미치는 상해치는 매우 높

았다. 이는 실제 교통사고에서 갈비뼈 골절, 또는 내부 장기의 상해를 가

져올 수 있는 정도이다. 이 결과 ”GOOD" 등급을 받을 수 없었다.

그러나 2005년형 모델에 대해서는 GM이 운전석에 대해 가슴보호 에

어백(Torso)을 설계에 추가 반영하였다. 2005년형 Malibu에 대한 측면충

돌시험 결과 더미에 미치는 모든 상해치가 낮게 측정되었다. 동 차량은

실제 교통사고가 발생하여도 운전석, 뒤시트 승객석 모두 큰 상해를 미치

지 않을 정도로 설계가 개선된 것이다.

2005년형 Malibu 차량의 측면충돌시험 결과는 매우 양호하여 대형교

통사고에서 탑승객을 보호하기 위해 굳이 고급승용차를 구입하지 않아도

될 정도로 안전하다. 그러나 측면에어백을 장착하지 않은 Malibu 차량에

대한 평가결과는 “POOR”로 나타나 측면에어백 장착 필요성을 반증하고

있다.

측면설계개선 사례 : Volvo S60

Volvo S60의 측면충돌시험 평가결과는 A4, Malibu만큼 좋지 않은

“ACCEPTABLE"을 획득했다. 커튼식 측면에어백을 기본사항으로 장착한

S60 모델은 머리보호능력은 우수했으나 운전석 골반(Pelvis)에 미치는 힘

이 매우 컸다.

비록 S60 모델이 커튼식 측면에어백으로 운전자의 머리, 가슴보호에는

우수하지만 무릎에 미치는 힘이 커서 실제 교통사고라면 골반이 골절되는

상해를 입을 수 있는 것으로 분석되었다. Volvo사는 S60 모델에 대한 성

능개선노력을 더욱 기울일 필요가 있다고 진단했다.

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측면설계개선 사례 : Suzuki Verona / Nissan Maxima

Verona와 Maxima 차량의 측면충돌시험결과는 상대적으로 취약한 측

면차체구조로 인해 측면에어백이 장착되었음에도 불구하고 탑승객을 효과

적으로 보호하기에는 미흡한 것으로 나타났다. 두 차량 모두 탑승객 머리

에 미치는 힘은 에어백으로 인해 낮았으나 차체구조가 취약하여 머리를

제외한 가슴, 골반 등에 미치는 힘이 매우 큰 것으로 분석되었다.

Verona가 전체 측면시험 성능평가결과는 “MARGINAL"에 불과하지만

2004년 모델과 비교하면 일부 개선이 이루어 진 것으로 보인다. 2004년형

모델에는 측면에어백 없었기 때문에 ”POOR" 등급을 받았었다.

2005년형 Verona에는 측면에어백을 기본사양으로 장착하여 승객의 안

전도 향상에 기여했다. 상대적으로 차량가격이 저렴한 차량에 측면에어백

을 기본사양으로 채택한 Suzuki사의 안전도 개선노력에 대해 본 연구소

는 매우 고무적인 것으로 평가했다.

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고급 중형차량(Midsize Luxury)의 충돌시험 평가결과(정면, 측면, 후면)

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일반 중형차량(Midsize moderately)의 충돌시험 평가결과(정면, 측면, 후면)

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3. 대형차(Large Luxury) 평가

본 연구소의 충돌시험은 동일조건으로 실시되기 때문에 차량이 대형화

고급화될수록 좋은 평가를 받을 가능성이 높다. 최근 실시한 정면과 측면

에 대해 실시한 시험결과에서 대형차 모델들은 전반적으로 좋은 평가를

받았다. 2005년형 Audi A6는 “GOOD"으로 평가되었고, 정면과 측면에 대

해 가장 추천할 만한 차량(Best Pick)으로 선정되었다. Infiniti M35 모델

도 정면 측면 모두 ”GOOD"으로 평가되었고 정면에 대한 충돌성능평가는

“Best Pick"으로 선정되었다. 상기 모델들은 Audi 및 Infiniti사의 요청에

의해 충돌시험을 실시한 것으로 차량 측면 설계개선과 관련하여 동 제작

사들은 경쟁 제작사보다 한발 앞서 있는 것으로 보인다. Audi와 Infiniti

가 본 연구소에 측면충돌시험을 의뢰하면서 신속한 시험결과의 도출을 원

했는데 이는 홍보를 통해 자동차 구매자들에게 최고의 안전도를 갖춘 모

델이라는 인식을 심어주기 위해서이다.

설계개선 사례 : Audi A6

최근 실시한 A6 모델에 대한 충돌시험 결과는 그 이전 연식의 모델과

비교하여 상당한 개선이 이루어 졌다. 1999년 실시한 A6 모델에 대한 정

면 충돌시험 결과는 “ACCEPTABLE" 이였다. 운전석 하단의 침입성이 좋

지 않아 실제 교통사고라면 운전자의 다리에 상해를 입힐 가능성이 높기

때문이다. 이와 대조적으로 신형 A6의 침입성은 매우 양호했다. 운전석의

좌측 다리에 미치는 힘은 조금 컸지만 다른 모든 상해측정치는 우수했다.

설계개선 사례 : Infiniti M35

M35 모델의 정면, 측면 충돌시험 결과는 전반적으로 양호했다. 그러나

측면충돌시험에서 더미의 가슴에 미치는 힘이 약간 높게 나왔고 구조성능

은 “GOOD"이 아닌 ”ACCEPTABLE"을 받아 종합 평가결과는 “GOOD"이

지만 가장 추천할 만한 차량(Best Pick)으로는 선정되지 못했다.

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대형 고급차량(Large Luxury)의 충돌시험 평가결과(정면, 측면, 후면)

Ⅲ. 결론

본 연구소가 측면충돌시험연구를 실시한 지 수년이 지났다. 2004년과

2005년 실시한 측면충돌시험결과를 분석하면 상당한 설계개선이 이루어진

것으로 판단하고 있다.

그림 6과 같이 2004년 실시한 중형차량의 측면충돌시험 결과 “GOOD"

등급을 받은 차량은 2개 모델에 불과했고 ”POOR" 등급을 받은 모델은

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10개였다. 그러나 2005년 실시한 측면충돌시험 결과 “GOOD" 등급을 받

은 모델은 9개로 증가하였고 ”POOR"등급은 7개 모델로 감소하였다.

0

5

10

15

good acceptable marginal poor0

5

10

15

good acceptable marginal poor

[그림 6] 중형차량의 측면충돌시험 결과 비교(2004.4월/2005.6월)

차량 그룹별 측면충돌성능 평가결과는 아래 그림 7과 같으며 차량이

대형화, 고급화될수록 “GOOD" 등급을 획득한 모델이 많으며 소형차의

경우 16개 모델에 대하여 ”GOOD" 등급은 한 개 모델도 없으며 “POOR"

등급을 받은 모델이 14개로 90%에 달한다.

0

5

10

15

20

25

30

small SUVs midsize cars small cars large cars

poormarginalacceptablegood

[그림 7] 차량그룹별 측면충돌시험 평가결과 본 연구소는 측면 충돌시험평가 및 이에 대한 언론홍보를 통해 자동차

제작사가 더욱 안전한 차량을 설계하여 제작하도록 유도하고 있다. 금년

실시한 측면충돌시험 평가결과 많은 차량의 성능이 개선되고 있으며 향후

에도 자동차제작사가 안전한 차량을 만들도록 유도할 계획이다.

I. 측면충돌시험 개요II. 충돌성능 평가결과1. 소형차(Small Car) 평가2. 중형차(Midsize Sedan) 평가3. 대형차 (Large Luxury) 평가

III. 결론