초기 자동차는 차체 강성을 극대화하는 것이 안전하다는 인식이 지배적이었다. 그러나 충돌 에너지가 그대로 탑승자에게 전달되는 구조적 한계로 인해 심각한 인명 피해를 초래했다. (오토헤럴드 DB)

[오토헤럴드 김흥식 기자] 정확한 통계는 아니지만 100년 전 지구상 자동차는 약 2000만 대 수준이었을 것으로 추정한다. 비교적 통계가 정확해진 현재 시점의 자동차는 약 15억 대다. 100년 간 하루 평균 약 4만 여 대가 증가한 셈이다. 

자동차가 늘어난 만큼 사고도 증가했다. 세계보건기구(WHO)에 따르면 2023년 전 세계 교통사고 사망자는 약 135만 명에 달했다. 흥미로운 점은 사고는 많아졌지만 차량 대비 사망률은 크게 낮아졌다는 사실이다.

20세기 초 차량 1만 대당 수십 명에 달했던 사망자는 최근 1명 대 수준까지 감소했다. 도로 인프라 개선과 교통 규제 강화, 신호 체계의 발전이 영향을 미쳤지만 자동차 자체의 안전 기술 진화도 결정적인 역할을 했다.

안전벨트, 에어백, ABS와 같은 장치들이 대표적이다. 상대적으로 덜 알려졌지만 사고 피해를 획기적으로 줄인 핵심 기술은 따로 있다. 자동차를 지키지 않고 가능한 쉽게 부숴지도록 설계해 충돌 에너지를 가두고 흡수하는 '크럼플 존(Crumple Zone)'이다.

어떤 충격에도 버티는 튼튼한 차가 최고

1930년대 뉴욕 도심에서 발생한 교통사고 현장. 당시 자동차는 충돌 에너지를 흡수하는 구조가 없어 차체 변형은 적은 대신 탑승자 피해가 크게 발생하는 경우가 많았다. (출처 : 미국 의회도서관)

초기 자동차에서 안전 장치는 거의 존재하지 않았다. 차체는 강철로 단단하게 만드는 것이 곧 안전이라고 여겨졌다. 충돌 시 차가 형태를 유지하면 탑승자도 안전할 것이라는 단순한 논리였다.

포드의 이동식 컨베이어 생산라인 도입으로 대량 생산이 가능해지고 가격이 폭락하면서  본격적인 대중화의 시기에 들어선 1910년 대만 해도 자동차는 어떤 외부 충격에도 부숴지지 않는 튼튼한 골격을 갖고 있어야만 했다. 

현실은 달랐다. 속도가 빨라지면서 차량 간 충돌, 시설물 충격 사고가 늘어났고 충격은 그대로 탑승자에게 전달됐다. 특히 안전벨트가 없던 시절에는 운전자와 탑승자가 차량 밖으로 튕겨 나가 2차 사고로 이어지는 경우도 많았다.

충돌 사고로 인한 2차 사고의 대부분은 차량이 망가지는 것이 아니라 사람이 충격을 그대로 받는 구조에서 발생했다. 옛날 영화를 보면 차량 사고 현장에서 실내가 아닌 외부에서 시신을 발견하는 장면이 자주 등장하는 것도 이런 이유였을 것으로 짐작한다. 

자동차가 점점 빨라졌지만 이를 안전하게 감당할 구조는 갖추지 못한 상태가 이어지면서 제조사들의 고민도 깊어지기 시작했다. 

차를 부숴 충격을 줄인다? '크럼플 존'의 탄생

메르세데스 벤츠가 진행한 충돌 시험 장면. 전면 크럼플 존이 단계적으로 변형되며 충격 에너지를 흡수하고, 승객실은 형태를 유지하도록 설계된 구조를 확인할 수 있다. (출처 : 메르세데스-벤츠)

오스트리아 출신 엔지니어 '벨라 바레니(Béla Barényi)'는 자동차는 튼튼해야 한다는 당시의 고정 관념에 반박해 “부서지지 않는 차가 정말 안전한가?”라는 의구심을 갖고 있었다. 

충돌을 ‘힘의 문제’가 아니라 ‘에너지의 문제’로 바라본 바레니는 "충돌시 발생하는 운동에너지가 그대로 사람에게 전달돼 치명적 부상으로 이어진다"는 점에 주목했다. 그리고 "이 에너지를 사라지게 하기 위해서는 차가 부서져야 한다”라는 역발상으로 크럼플 존의 개념을 정립했다.

크럼플 존은 충돌 시 차체 일부가 의도적으로 찌그러지면서 에너지를 흡수하도록 설계한 구조다. 충돌 에너지를 순간적으로 탑승자에게 전달하는 대신 금속의 변형과 구조 붕괴 과정으로 에너지를 분산시킨다.

크럼플 존은 골판지처럼 단순한 구조지만 주로 차량의 앞뒤에 배치돼 가장 흔한 형태의 전후면 충돌 시 가장 먼저 변형되며 에너지를 흡수하는 역할을 한다. 얇고 변형이 쉬운 재질의 구조와 충격이 발생하면 접히도록 설계된 프레스 라인이 단계적으로 붕괴되는 구조다. 

반대로 승객이 있는 공간은 가능한 원래의 구조를 그대로 유지할 수 있는 세이프티 셀(Safety Cell) 개념을 적용했다. 충돌시 차체의 앞뒤는 무너지며 충격을 흡수하고 승객석은 형태를 유지해 생존 공간을 확보하는 바레니의 크럼플 존은 이후 자동차 산업의 사고방식을 완전히 바꿨다.

보이지 않는 곳에서 가장 큰 역할

미국 고속도로안전보험협회(IIHS)의 충돌 테스트 장면. 대형 SUV와 픽업 트럭의 증가로 다양한 충돌 조건에서 에너지를 효과적으로 분산하는 크럼플 존 설계의 중요성이 더욱 커지고 있다. (출처 : IIHS)

크럼플 존의 도입은 자동차 안전의 패러다임을 완전히 바꿨다. 이전까지 충돌에도 부숴지지 않는 튼튼한 차를 만드는 것이 목표였다. 하지만 충격을 흡수하고 분산하는 것이 생명을 지킬 수 있다는 것이 여러 사례로 입증되면서 자동차 구조 안전의 핵심으로 진화했다. 

오늘날 자동차는 수많은 전자 안전 장치를 갖추고 있다. 하지만 충돌이 발생하는 순간 가장 먼저 반응하고 대비할 수 있도록 작동하는 것이 차체다. 제조사들이 신차를 개발하면서 수 백여대의 충돌 테스트를 진행하는 것도 차체 구조가 사고시 안전 확보에 가장 먼저 가장 큰 역할을 하기 때문이다. 

5500년 전 마차에서 시작된 이동 수단은 이제 시속 수백km를 넘나드는 기술로 진화했다. 그 속도를 안전하게 통제할 수 있게 만든 것은 단순한 장치가 아니라 사고를 이해하고 구조적으로 대응한 설계의 결과다.

자동차는 더 빠르게 달리는 기계가 아니라 더 안전하게 멈추고 충격을 견디는 시스템으로 진화해 왔다. 그리고 그 중심에는 차를 부숴 사람을 살리는 기술, 크럼플 존이 있다.

김흥식 기자/reporter@autoherald.co.kr

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