1. Preface
최근 차덕들과 여기 테드 회원님들 사이에 뜨거운 감자인 투싼 IIHS 이슈에 관한 토론을 지켜보면서 자동차라는 물건의 공학(과학)적인 이해 없이 추측과 감정을 기반으로 토론이 진행되는 양상이 관측되어 미천하지만 관련 지식을 갖고 있는 연구자로서 이슈를 풀어 보려고 합니다. 
현재 진행되는 모든 토론에 25% offset test에서 충격을 흡수하는 메커니즘의 이해가 필요하다고 판단하였습니다. 이 충격 흡수 메커니즘을 이해하면 전방 구조물에 관한 논란을 모두 종식 시킬 수 있을 것 같아서 미천한 지식으로 25% offset test에서 차체가 충격을 흡수하는 메커니즘에 관해 최대한 쉽게 설명을 드릴려고 합니다.

2. 차량 충돌 시 구조용 부재가 에너지를 흡수하는 원리
자동차 마니아가 아니더라도 Crush zone과 Safety zone으로 나뉘며, Crush zone이 부서지면서 에너지를 흡수 한다는 것은 상식입니다. 그렇다면 Crush zone에서 에너지를 어떻게 흡수 할까요?
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위의 그림에서  붉은색 동그라미 안쪽에 위치한 부분을 Front Side Member라 합니다. 바로 저 Front Side Member가 정면충돌 시의 에너지를 흡수하고 분산 시키는 역할을 합니다.


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Front Side Member는 위의 그림과 같이 이런 식으로 에너지를 분산 시키는 역할도 합니다. (여기까지도 많이 알려져 있다고 생각합니다.) 그러면 에너지 흡수는 어떻게 할까요?



3.jpg보통 구조용 부재는 위의 사진과 같이 차곡차곡 접혀(Buckling)지면서 에너지를 흡수시키는 방식을 이용합니다. 에너지를 흡수 시키는 많은 방법이 있지만 주로 저러한 Buckling 특성을 이용하여 에너지를 흡수 시킵니다.

실차 상에서 변형은 다음 그림과 같이 나타납니다.
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물론 구조용 부재의 Buckling이 아니라 굽힘(Bending) 특성을 이용하여 에너지를 흡수시킬 수 있지만 흡수 시킬 수 있는 에너지가 Buckling에 비해 작기 때문에(사실 비교할 수 가 없습니다) 일부분에만 적용되고 있습니다.
(깡통을 구길 때 위에서 밟아 한번에 납작하게 하는 것이랑 옆으로 굽혀서 접는 것이랑 힘이 얼마나 차이나는지 생각해보시면 쉽게 이해되실겁니다)

3. 25% off set에서의 에너지 흡수
IIHS에서 통계를 분석한 결과, 사고 직전의 회피 등으로 인해 사고 시 에너지를 흡수해야 하는 Front Side Member의 변형 없이 차량의 일부분만 추돌하는 경우가 많고 이러한 사고 시 40% offset 사고보다 큰 상해가 발생하는 것으로 분석하고 2012년부터 25% offset 시험을 실시합니다.
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( Front Side Member가 멀쩡한 것을 확인할 수 있습니다)

이러한 25% offset 시험이 발표된 이후 자동차 업계는 패닉에 빠지고 급히 이 시험법에 대응할 수 있는 개선 대책을 연구합니다. 최초의 25% offset 시험 대응책들은 변형을 막는 것에만 집중하여 시험 간에 차량이 벽에 충돌한 이후 차량이 날아가는 등의 급격한 거동을 보였으며 이 과정에서 상해가 발생하는 것으로 분석되어 다른 대책을 연구합니다.

그 결과 25% offset에 해당하는 휠하우스에 에너지 흡수를 위한 구조물(Energy Absorber)을 배치는 방향으로 설계를 진행 합니다.

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위의 사진에 나타나 있듯이 25% offset 상황에서 에너지를 흡수할 수 있는 ‘ㅁ’형상의 단면을 갖는 에너지 흡수 구조물을 배치합니다.


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위와 같은 형상의 구조물을 설치하여 출돌시 에너지를 흡수 시키는 것이 요즘 나오는 차량에 적용된  25% offset 상황에서 에너지를 흡수하는 구조물의 보편적 형상입니다
(실재로는 충돌 시 Buckling과 Bending을 유도하여 효율적인 에너지 흡수를 할 수 있게 해주는 Trigger 형상도 적용 되어 더욱복잡한 형상을 갖게 됩니다.)

9.jpg에너지 흡수뿐만 아니라 에너지를 고루 분산 시키고 사고 이후 승객의 빠른 탈출 및 구출을 위해 Approach panel, Rocker panel, A piller등의 구조와 설계 등을 검토 하고 보강하고 있습니다
(충돌 영상을 자세히 보시면 Good 등급의 차량은 Door를 쉽게 오픈하거나, 재거할 수 있도록 차체가 변형되는 것을 볼 수 있습니다)



4. 현대 자동차의 25% offset 대응 에너지 흡수 구조물(Energy Absorber)
4.1 제네시스 G80
제가 처음으로 확인한 현대 자동차의 25% offset Energy Absorber는 DH(제네시스 G80)부터입니다. 
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(사진은 아오이님의 블로그에서 갖고 왔습니다.)

위의 사진에서 보이듯이 25% offset 대응을 위한 Energy Absorber가 휠하우스 위쪽에 배치된 것을 볼 수 있습니다.

4.2 소나타(LF)
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(사진 출처 김한용 기자 블로그)


4.3 투싼
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위의 사진 속에 붉은 동그라미로 표시한 부분이 25% offset 대응을 위한 Energy Absorber입니다.

5. 결론  
이번 논란의 핵심은 IIHS에서 시험 한 투싼과 내수용 투싼의 25% offset 대응 구조물의 차이에 있습니다. 그냥 프론트 후드 한번 열어서 확인만 하면 알 수 있는 사실을 25% offset 대응 구조물에 관한 몰이해로 전혀 관계가 없는 저속충돌 대응 구조물의 유무를 갖고 논쟁을 하는 것을 보고 공돌이로서 굉장히 갑갑했습니다. 

6. 추가내용
그렇다면 논란의 중심에 있던 범퍼 빔의 역할에 관해 정리하고자 합니다. 이미 여러 회원님께서 언급하셔서 부족했던 내용만 간략하게 설명 하겠습니다.  
저속 충돌 시험은 RCAR (Research Council for Automotive Repair)에서 하는 시험으로 수리비 최소화를 위해 설치했다고 이미 여러 회원님께서 언급하셨지요. 구체적으로 이 범퍼 빔은 15Km/H이하에서 Front Side Member 및 주요 구조물의 파손을 방지하기 위해 있다고 보시는 것이 맞습니다.(시험 방법 등은 이미 다른 글에서 설명되었음으로 생략 합니다)
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이 해석에서 알 수 있는것 처럼 범퍼 빔과 범퍼 스테이가 에너지를 흡수하여 Front Side Member 및 주요 구조물의 파손을 방지합니다. 저속 충돌이 일어나 Front Side Member가 파손 되거나 변형될 경우 Front Side Member의 기능을 상실할 수 있고 이것을 회복시키는 것에 고도의 기술과 많은 비용이 발생하기 때문에 위와 같이 간단히 교환 할 수 있는 부품이 에너지를 흡수 할 수 있도록 하는 것입니다.


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그렇기 때문에 위의 그림과 같이 범퍼 레일은 쉽게 교환할 수 있도록 볼트로 고정되어 있습니다.

7. 추가 논의 요청
제가 reference로 사용한 그림 중에 놀랍게도 모 전문기자님의 블로그에서 갖고 온 사진도 있습니다.(http://aboutcar.motorgraph.com/2241)
만약에 그분이 모든 것을 알고 이번 사태와 관련된 발언을 했다면, 그것은 명백한 선동일 것이며, 모르고 발언했다면 위 주소의 포스트는 저 그 기자분이 작성하신 것이 아닐 것입니다.
제가 지금까지 언급한 내용은 논의가 필요 없는 사실 판단의 영역이지만, 제가 논의 요청 드리는 것은 사실 판단 보다 가치 판단에 가까울 것 같습니다.
급하게 사진만 갖고 오느라고 블로그의 내용을 읽지 않고 주요 부위에 관한 사진만 보고 전문 기자님께서 25% offset test 대응을 위한 구조물에 관한 지식이 있는줄 알았는데, 막상 본문을 천천히 읽어보니 관련 지식이 아예 없더군요. 이런 사람이 유튜브에서 전문가인냥 이야기하는 것이 너무 보기에 좋지 않습니다. 이 기자님 뿐만 아니라, 인터넷에 돌고있는 대부분의 리뷰어들 및 어떤 사장님이 공학에 관한 지식 없이 떠들고 이상한 용어와 믿음을 사실인냥 이야기 하는것이 너무나 안타까웠습니다. 이러한 비전문가들의 전문가 행세에 어떻게 대응해야 할까요?


참고문헌
1. 경차 프론트 사이드 맴버의 최적화 설계, 한국자동차공학회 부분종합 학술대회 2011.5 1512-1517
2. STRUCTURAL DESIGN CONSIDERATIONS FOR A LIGHTWEIGHTED VEHICLE TO ACHIEVE “GOOD” RATING IN IIHS SMALL OVERLAP SAE International
3. 스몰오버랩 부분 정면충돌 시험 결과에 관한 고찰 한국자동차공학회 부분종합 학술대회 2014.5 913-918
4. RCAR 전방 저속 충돌시험 대응 범퍼 스테이 설계 한국자동차공학회논문집 2016.3 191-197

p.s. 소소한 내용 업데이트가 있습니다
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