충돌 테스트
1. 개요
충돌 테스트는 차량의 충돌 안전성을 알아보기 위해 고정된 벽이나 기둥모양에 충돌하여 테스트를 진행하는 것이다.
충돌테스트는 그 자체로 자동차 자체가 기준이 아니라 차량이 충돌할 때 차내의 탑승객이나 보행객을 기준으로 한다. 차량 안에는 더미(인형)를 탑승시키는데[1] 차량이 충돌할때 더미에 가해지는 충격을 계산하여서 사람이 탑승했을 때 어느 정도의 충격량이 전해지는지를 확인하게 된다. 충격시 가해지는 힘의 크기와 충돌시간을 알면 실제로 충돌시 사람에게 영향을 주는 충격량을 알 수 있다. 여기서 충돌시간이 길어지면 충격시 탑승객이 받는 힘의 크기는 줄어든다. 그렇기 때문에 전세계 모든 양산차량들이 충돌테스트 시 차량이 일부 찌그러지는 이유이기도 하다. 또한 여기서 제일 중요한 부분은 차량이 단단한지 여부보다는 탑승객에게 영향을 준 요소들을 분석하면서 안전도 테스트가 진행한다. 예를 들면 정면충돌시에는 차량이 충돌하면서 탑승객이 앞으로 튀어나가게 되는데 안전벨트로 감싸지는 부위가 압박된다. 정면충돌 테스트 상황에서는 흉부 변위량을 더미로 측정한다던지 머리 상해도가 어떤지를 측정한다고 한다. 그리고 탑승객이 실내에서 탈출할 수 있도록 문을 잘 열 수 있는지를 확인한다. 그리고 연료 노출 여부도 확인하는데 연료가 노출되면 화재로 이어질 수 있으므로 충돌테스트 점수에 포함한다. 더미에 대해 알고싶다면 여기 참조. 자동차가 고정된 단단한 콘크리트 벽에 56km/h로 부딪히는 것이 별거 아닌 것 같지만, 자동차가 12.6m에서 수직으로 낙하할 때 충돌 직전의 낙하 속도가 약 15.7m/s로 km/h로 변환시 56km/h가 된다. 만약 속도가 더 오르면 더 높은곳에서 낙하하는 것과 같다. 이와 함께 전달되는 무지막지한 충격량은 생존 가능성을 희박하게 한다고 볼 수 있다. 보통은 차량이 충돌할 때 그대로 충격이 여과되어서 들어오는 것이 아니라 충격을 흡수 또는 분산시켜서 승객에 가해지는 충격을 줄이면서 들어오게 된다고 한다. 차량이 충돌시 에너지를 어떻게 흡수하는지는 여기를 참조하면 된다. 기아 카니발이 수직낙하 시험을 하였으며 시속 56km로 충돌테스트와의 비교도 나와있다.
여러모로 자동차의 크기를 키우는 두 원인 중 하나로,[2] 고장력강판, 초고장력 강판의 비중을 높인다고 해도 갈수록 까다로워지는 충돌 테스트를 통과하려면 전후공간도 커지고 차벽도 두꺼워지기 때문이다.
2. 종류
2.1. 전면 충돌테스트
자동차를 정면으로 벽에 충돌시킨다. 방법에 따라서는 자동차의 앞부분 전체를 벽에 충돌하거나 부분적으로 하거나, 최근에는 극히 일부만을 충돌하는 스몰오버랩 테스트 같은 것이 있으며 보행자 충돌테스트도 시행한다.
2.1.1. 완전정면 충돌테스트
차량을 완전하게 고정된 벽에 충돌하는 테스트이다. 법규로는 시속 48km 또는 시속 56km로 고정된 벽에 충돌하는 방식으로 진행한다.
[image]
2.1.2. 부분정면 충돌테스트
차량 앞부분의 일부분(40%)을 고정된 벽에 시속 64km로 충돌시키는 테스트이다. 완전정면 충돌테스트가 프런트 사이드 멤버 두 개로 대응한다면 이 테스트는 한 부분으로 대응한다.
[image]
2.1.3. 스몰 오버랩 충돌테스트
미국 고속도로안전협회 (IIHS)에서 시행하는 충돌테스트 방법으로 차량의 앞부분의 극히 일부분(25%)정도를 고정된 벽에 64km로 충돌시키는 테스트이다. 프런트 사이드 멤버를 대부분 빗겨나가며 보통은 프런트 사이드 멤버와 연결된 구조물을 넣어 대응하거나 충돌시 빗겨나가며 탑승자에게 최소한의 충격을 전달하게 함으로서 대응하게 된다
.
[image]
NHTSA가 2011~2012년에 일부 차종을 대상으로 진행한 바 있다. 다만 IIHS의 스몰오버랩과는 여러 부분에서 다르다. 고정된 벽에 충돌하는 것이 아닌, 약 2.5톤의 자동차 모형을 차에 직접 충돌시키는 것, 40mph(64km/h)가 아닌 56mph(90.12km/h)인 것, 25%가 아닌 20%인 것, 충돌 각도가 7도 정도 차의 방향으로 비틀어져 있는 것, Good, Acceptable 등 등급을 매기지 않는다는 점 등이 차이점이다. 현재는 진행하지 않고 있다.
Volvo S60
쉐보레 크루즈
Buick Lacrosse(알페온)
2.2. 측면 충돌테스트
2.2.1. 측면 테스트 일반
시속 50km대의 속도로 측면에서 다가오는 쇳덩어리[3]에 충돌시키는 테스트이다. 참고로 측면추돌시 사용하는 시험 물체는 약 1.3톤으로 차량의 측면에 정확히 충돌하는 상황을 가정한다. 여기에 사용되는 더미는 다른 더미와는 다르게 팔 부분이 짧게 만들어져 있다.
[image]
2.2.2. 기동 측면 충돌테스트
전봇대같은 고정된 기둥에 측면으로 충돌테스트를 하는 것이다. 기둥이 찌그러지거나 움직이지 않고, 좁은 면적에 힘이 집중적으로 가해지고, 기둥 부분이 머리부분과 일직선상에 있기 때문에 상당히 까다로운 테스트이다.
[image]
2.3. 후면 충돌테스트
공식적으로는 NHTSA와 볼보 자체기관만 시행하고 있으며, 안전도 측정과는 무관한 테스트이다 보니 일부 차종에 한해서만 실시된다는 것이 특징이다. NHTSA는 시속 80km로 후면을 들이받는 테스트만 진행 중이며, 볼보 측은 시속 50~88km의 다양한 속도로 후면을 들이받는 테스트를 진행 중이다.[4] NHTSA의 경우 FMVSS 규정에 따라 충돌후 연료가 세어나오는지 여부만 테스트한다. 즉, 차가 탑승공간까지 박살이 난 경우일지라도 연료탱크만 멀쩡하면 합격이다.
2019 볼보 S60. 볼보 자체 테스트
2017 혼다 시빅. FMVSS 테스트
2.4. 그 외
2.4.1. 전복 테스트
전복상황을 가정한 충돌테스트이다. 아래 영상에서 안전밸트의 착용의 중요성을 알려준다.
[image]
[image]
컨버터블 차량 전복시험
실제 충돌테스트와 비슷한 차량사고는 아래와 같다. 해당 차량은 기아 K5 1세대 차량이다.
이 영상들을 보고 안전밸트를 한 것과 안한 것의 차이가 난다. 안전을 위해 전좌석 안전밸트 착용을 하도록 하자.
2.4.2. 도로 구조물 충돌테스트
가드레일이나 중앙분리대 같은 곳의 충돌을 가정한 테스트이다.
2.4.3. 보행자 안전테스트
보행자에 대한 안전테스트를 진행하는 방식이다. 진행방식에 따라 두 가지로 나뉘는데, 다리 부상과 머리 부상을 측정한다.
유럽에서는 긴급 자동 제동장치(AEB)에 대해서도 안전테스트를 실시한다. 다양한 상황에서 차량에 의해 보행자와 충돌하는지 여부를 확인한다. 참조
2.4.4. 차대차 충돌테스트
고정된 벽에 충돌하는 테스트 방식은 동일한 차량에 비슷한 탑승객이 탑승할 때와 똑같은 속도로 충돌할 때와도 같다. 그래서 충돌테스트에 따라서는 무거운차 vs 가벼운차 식으로 진행하게 된다.
[image]
스마트 포투 vs 벤츠 S클래스
화물밴 vs 승용차
오토바이 vs 자동차
픽업트럭 vs 승용차
포드 F 150으로 승용차 측면 충돌을 가정한 테스트
트레일러를 장착한 트랙터로 연쇄 추돌상황을 가정한 테스트
트럭으로 정차된 차량들을 덮치는 사고를 가정한 테스트이다. 시속 51km/h의 속도로 정지된 차량들을 연쇄추돌한 영상이다. 트랙터의 무게가 상당하므로 가벼운 차량들은 그냥 밀려버린다. 부딪칠 때의 충격량은 같아도 시간에 따른 속도의 변화가 다르므로 트럭은 운전자가 큰 영향없이 천천히 멈추는 반면 차량들은 순식간에 반대방향으로 밀려버린다. 두번째 영상 같은 경우에는 첫번째 영상과는 달리 차량을 일렬로 세운상태에서 추돌을 가정한 테스트이다. 영동고속도로 봉평터널 연쇄 추돌사고가 이 영상과 유사한 사고유형이다. 봉평터널 사고의 경우에는 연쇄추돌 당시 속도가 105km/h였다.
화물차 사이에 추돌한 승용차 앞에는 덤프트럭[5]이 있었고 중간에 경차인 레이 승용차가 있었다. 뒤에서 윙바디 트럭차량이 졸음운전으로 추돌한 사고. 레이 승용차는 충격에 의해 심각하게 파손되었지만, 다행히 운전자는 생존하였다.
2.4.5. 화물 트럭 후면범퍼 추돌테스트
[6]
화물트럭 후면에 위치한 범퍼 추돌위치에 따른 추돌테스트이다. 트럭 후면범퍼에 정확히 충돌하면 차량의 프런트 사이드 멤버에 의해서 차 내부까지 밀려들어오는걸 막을 수 있으나 후면범퍼가 부실하거나 비스듬히 추돌하여 뒷범퍼가 꺾이면서 트레일러 안으로 그대로 밀려들어가거나 트럭 뒷범퍼가 없는 상황에서는 A필러 부분부터 그대로 부딪히므로 말그대로 끔살수준이 되버린다.
2.5. 어마어마한 충돌테스트
2.5.1. 시속 80km 기둥 구조물 충돌테스트
시속 80km로 고정된 기둥 구조물(나무모형)에 충돌하는 영상이다. 해당 차종은 오펠의 모카(쉐보레 트랙스와 동일 구조 형제차) 차량이다.
2.5.2. 시속 100km 충돌 테스트
이 정도 속도에서 고정된 벽에 충돌하는 것은 중상 또는 사망이기 때문에 일반적으로 이 정도 속도에서는 충돌테스트는 하지 않는다. 자유 낙하에서 물체의 속력은 $$ v=\sqrt{2gh} $$이므로 $$g=9.8, h=40$$을 대입하면 대략적으로 40m 높이에서 가만히 높아 충돌 직전 28m/s[7](100km/h[8])의 속력으로 지면에 충돌하는 것과 같다.
2.5.3. '''시속 120마일(시속 193km 충돌테스트)'''
이 정도의 속도에서는 당연히 테스트 하지 않는다.
차가 절반으로 찌그러들 정도이다. 차량이 고정된 벽에 193km/h로 충돌했다면 높이 146m[9]에서 수직낙하해서 동일한 고정된 벽에 부딪히는것과 같다. 이러한 극한의 상황에서는 고정된 벽에 충돌후 차량이 파손되지 않아도 충격량이 어마어마하여 탑승객의 생명을 보장하지 못한다. 만일 찌그러지면서 충격을 흡수하는 물체나 차량과 부딪히면서 순식간에 정지하는것이 아니라 어느정도 감속하는 시간이 있다면 충격시 받는 힘의 크기가 줄어들기 때문에 생존가능성이 높아진다. 이는 사람으로 치면 15미터 높이에서 지면에 떨어지는데 단단한 콘크리트 바닥에 그대로 낙하하여 사망하는 것과 차량지붕에 낙하하여 차량이 찌그러지면서 충격을 흡수해서 중상을 입는 것과 구조용 에어쿠션에 낙하해서 생존하냐의 차이가 된다.
3. 관련 문서
NCAP : New Car Assessment Program. 충돌 테스트 말고도 다양한 테스트를 한다.
[1] 온갖 센서로 도배되어있기 때문에 이 더미의 가격이 성인용은 억대라고 한다.[2] 다른 원인은 실내공간 확장.[3] Side Mobile Barrier 라고도 불린다.[4] 예를 들면 C30과 XC90은 50km, S60과 V60 PHEV는 88km.[5] 덤프트럭역시 그대로 밀려나가며 사고로 뒤차축이 분리되었다.[6] 여담으로 컨테이너를 자세히 보면, 현대자동차 로고가 그려져 있는데 이는 '현대 트랜스리드'라는 현대자동차그룹 계열사에서 만든 제품으로 미국 시장에서 컨테이너 점유율 1위를 달리고 있는 회사이다.[7] 정확히 이 값이 나온다.[8] 사실 100km/h를 조금 넘는다. 100km/h=27.78m/s[9] 거의 아파트 50층 높이다!