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[오토저널] 자동차 안전성과 젠더 혁신

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글 : 오토저널(ksae@ksae.org)
승인 2019-11-25 15:57:46

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자동차 시장을 분석하면 신차 등록을 기준으로 하였을 때 성별에 따른 국산차는 법인 사업자를 제외하고 남성 70.8%, 여성 29.2%를 차지하며 2018년 수입차 구매의 경우 법인 판매량을 제외하고 개인구매 한정시 여성구매자가 30%에 육박하고 있다. 이러한 통계자료는 최근 자동차의 소비층이 여성과 남성 모두에게 고르게 분포되고 있다는 점을 알 수 있다.

 

자동차의 안전은 어떤 의미일까? 일반적으로 자동차의 안전은 도로, 운전자 그리고 차량으로 구분된다. 도로는 외벽 설치에 의한 교통 방해, 가로수 혹은 기둥에 의한 도로 위험성, 추월 차선의 안전 그리고 표지판 설치 등이 안전의 요소가 된다. 운전자는 안전벨트 착용, 아동 보호 장치 사용, 타이어 상태 및 운전자 시야 확보라고 할 수 있으며, 자동차의 안전은 안전벨트, ABS(Anti-lock brakes system), ESC(Electronic Stability Control), 자동 충돌 경보장치, 차선 이탈 경보장치 및 Air bag(전방, 측면 및 무릎위치) 등의 차량 장치를 들 수 있다. 도로, 운전자 및 자동차의 안전성을 고려하는 것은 운전자 및 탑승자 전원에 대한 안전을 확보하기 위함이다.


전 세계적으로 자동차의 안전을 위해 각 나라별 안전도 평가 프로그램은 가지고 있으며, 나라마다 조금의 차이가 나타나기는 하지만, 안전에 대한 노력은 지속적으로 개선되고 있다. 차량의 안전성 평가는 일반적으로 정면충돌 및 측면충돌 그리고 보행자에 대한 시험을 인체모형 더미(Dummy)를 활용하여 진행한다. 인체모형 더미의 종류로는 남성, 여성, 임산부 및 어린이, 유아 등 다양하다. 그러나, 여러 가지 이유로 자동차 안전도 평가 프로그램은 전 좌석에서 다양한 더미를 사용하여 안전성을 평가하지 못하고 있는 실정이다. 특히, 우리나라의 경우 2017년 하반기부터 운전석에 여성 인체모형을 사용하고 있으며, 일본의 경우 아직도 운전석에는 남성 인체모형만이 탑재되고 있는 실정이다. 앞에서 언급한 바와 같이 등록된 여성 운전 면허증 소지자가 증가되고 여성의 사회생활이 증가됨에도 불구하고 여성운전자들은 안전의 사각지대에 놓여 있다고 할 수 있다.

 

2017년 우리나라 교통사고 발생은 운전면허소지자의 교통사고 발생 건은 여성이 20%, 남성이 77%, 불명 3%로 나타나고 있다. 또한 2011~2014년 우리나라의 교통사고 통계를 살펴보면 남성보다 여성의 교통사고 상해가 더 심각하게 보고되고 있다. 미국의 경우에도 상해 등급인 MAIS(Maximum Abbreviated Injury Scale)는 2급일 경우 남성 운전자가 63%, 여성 운전자가 43%인데 반해 상해의 정도가 치명적인 3급인 경우 여성이 남성 운전자보다 8% 높게 나타나고 있다. 이러한 결과들은 운전자의 부주의 뿐 아니라 자동차 안전성 평가에서 여성 운전자나 여성 탑승객에 대한 체계적인 대책이 부족할 수도 있었을 것이라는 의문을 갖게 한다.

 


자동차 사고에 대한 안전성

 

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●KNCAP(Korea New Car Assessment Program)
우리나라는 KNCAP(Korea New Car Assessment Program)에서 자동차 사고를 미연에 예방할 수 있도록 도와주는 첨단장치인 전방충돌 경고장치, 차로이탈경고장치 및 안전띠미착용 경고장치에 대한 평가와 기본사양으로 설치된 자동차를 대상으로 안전성을 실시하여 ‘안전도 종합등급’을 산정하고 가점을 적용하고 있다. 안전도 종합등급은 ‘충돌분야 종합등급(정면충돌, 부분정면충돌, 측면충돌, 기둥측면충돌, 좌석안전성 등 5개 항목을 종합)’에서 전체항목(9항목)의 평가결과로 확대 적용 산정하고 있다. 2018년부터는 부분정면충돌과 측면충돌시험에서 뒷좌석에 6세 및 10세 어린이를 탑재하여 승객 및 어린이 안정성 평가항목이 추가되었다.

 

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●Euro NCAP (Euro New Car Assessment Program)
유럽은 EuroNCAP 위원회가 여러 나라의 정부와 자동차클럽 등의 지원을 받아 1995년부터 시작하여, 부분정면충돌(64km/h), 90도 직각측면충돌(50km/h), 90도 직각 기둥측면충돌(29km/h), 좌석, 보행자 안전성평가를 실시하고 있다. 차량 충돌시 성인 안전성, 어린이 안전성을 발표하며, 보행자 안전성, 안전보조장치 등 총 4개로 구분하여 실행하고 있다.

 

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●US NCAP(USA New Car Assessment Program)
미국의 경우 전 충돌안정성 평가 기준에 여성을 고려한 Small sized dummy를 사용하고 있다는 점이 다른 나라들과 차이가 있다고 볼 수 있다.

 

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●Japan NCAP (Japan New Car Assessment Program)
일본의 경우에는 여성 더미를 이용한 여성 운전자 및 승객의 고려가 거의 이루어지고 있지 않으며, 뒷좌석의 경우에만 안전성이 평가되고 있는 실정이다.


●자동차 충돌 사고와 남녀 상해 차이 사례
NASS-CDS(National Automotive Sampling System Crash worthiness Data System)에 의하면 정면 충돌할 경우 남성보다 여성의 상해 정도가 더 심각하다고 보고되고 있다. 충돌사고 결과 45~65km/h일 때 남성은 15.97%, 여성은 25.51%가 치명적인 상해 등급인 MAIS 3을 나타냈으며, 65km/h 이상에서는 남성이 71.37%, 여성이 54.66%로 MAIS 3의 상해등급을 나타냈다. 속도에 따른 자동차 충돌사고시 남녀의 신체부위별 상해를 살펴보면, 25~45km/h일 때 흉부 손상이 남성보다 여성이 2배 이상 위험성이 높으며, 45~65km/h에서는 척추 및 흉부의 손상 위험 역시 배로 높게 나타나고 있다. 또한, 65km/h 이상일 경우에는 척추 손상에 있어서 남성의 상해도가 2배 정도 높은 것으로 나타났다.


이러한 결과로 Steering wheel이나, 차량 시트, 안전벨트 등의 손상 원인을 분석하여 남녀 모든 인체에 손상이 적을 수 있도록 디자인하는 것이 필요하다고 판단된다.
자동차에서 발생되는 전자기파 영향성 ICT 사회가 되면서 개인적 차이와 더불어 사회/문화 차이, 젠더 차이에 의한 영향성이 더욱 커지게 될 것이다. “바퀴 달린 모바일 기기”라는 별명이 생길 만큼 자동차는 급속도로 ICT 산업의 산물로 바뀌고 있다. 자동차 산업에서의 젠더라는 주제는 차이이기에 앞서 안전에 대한 주제로 인식되어야 할 것이다. 다양한 통계를 살펴보면, 최근 여성의 육아와 일/가정 양립 등의 역할 확대로 SUV 디젤 차량의 구매가 증가하고 있다. 연료 가격과 자동차 운용의 효율성 등이 크고, 기능이 다양한 차량을 선호하는 것으로 추정된다.

 

경제성과 기능성이 요구되는 이유로 편의시설과 쾌적성을 만족시키기 위해 자동차 부품이 진화하고 있다. 편의 기능 부품은 매우 다양화되고 있다. 승차자의 운전 환경을 쾌적하게 하기위한 발열 핸들 및 시트, 통풍시트 등과 다양한 정보로 안전한 운전을 유도할 수 있는 네비게이션, HUD, 모바일 기기 무선충전기 등 그리고, 점점 늘어나는 센서와 ECU 장치 등이 편리성과 쾌적성을 높이고 있다. 그러나 이러한 장치들은 차량 실내에 전자기파를 방출시키는 주요 원인들이 될 수 있다. 특히, 미래형 자동차의 주력인 전기자동차와 자율주행 자동차는 전력기반으로 전자기파의 영향성은 더욱 높아질 것으로 예상된다. 전기자동차의 보급으로 고전압, 전자기파 등에 운전자와 탑승자 모두가 오염원에 노출되고 있다. 자동차 환경에서 전기·자기장의 영향성에 대한 이슈로 신규 인증이 대두되고 있는 실정이다.


친환경 자동차는 저주파수 대역에서 동작하는 부품이 적용되고 있으며, 이는 운전자의 안전과 직결될 가능성이 높다. 따라서 저주파(1Hz~400kHz) 대역의 자기장 인체보호기준에 대한 국제 규격 제정에 대한 움직임이 활발히 진행되고 있다. 전자기파의 인체 영향성은 일상생활에서 침실의 전자제품이 높은 영향성을 나타내며, 전기요, 전기온돌, 전기담요의 영향성이 치명적일 수 있다고 보고되고 있다. 자동차의 경우에도 임신 3개월 된 여성이 운전할 경우 뱃속의 아이가 전자기파로 인해 통증을 견딜 수가 없어 발로 차는 것을 느낄 수 있다는 보고도 나타나고 있다.

 

자동차에서는 겨울철 사용량이 많은 시트열선과 타이어 쪽에서 수십배의 전자파가 방출되어, 전자파 차단 방석 블록쿠션, 발판 지아이언(Giron)이나 자기장차단호일 등의 대책을 제안하기도 한다.

 


●전자기파의 인체영향성 조사 및 분석


일반적으로 전자파의 주파수별 인체영향성을 살펴보면 자극 작용을 하는 것과 열적작용으로 인하여 체온이 상승되는 범위로 나뉠 수 있다. 일반적으로 자동차에서의 전자기파 발생 및 인체 영향성에 대한 자료가 체계적으로 정리되어 있지 않으나, 일반 가전 제품은 대형전자기기는 1.5~2m, 소형기기는 1~1.5m, 그리고 소형 전자기기는 0.5m 이내의 거리에서 전자기파의 영향을 받게 된다.

 

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강한 전자기파는 인체에 여러가지 영향을 미칠 수 있다고 알려져 있으며, 전자기파의 세기 및 주파수 범위에 따라 차이를 나타나 이를 기준으로 인체보호 기준을 정하고 있다.

 


●연구사례 소개


–전자기파가 생명체에 미치는 영향
전자기파의 영향성에 대한 인체 유해성 분석은 실제 실험의 어려움으로 그 원인을 규명하기 어렵다. 연구자들은 닭 혹은 메추라기를 이용하여 다양한 주파수 범위(100kHz~2.45GHz)에서의 전자기파 영향성을 배아 사망률과 생식 능력 등을 전자기파 노출 유/무 그룹 비교로 분석하였다. 대부분의 경우 대조군과 비교하여 약 10% 이상의 사망률 혹은 능력 저하 특성을 나타내고 있으나, ~GHz 범위의 주파수 보다는 k~MHz 주파수 범위에서 유해성이 더 크게 나타나는 것으로 나타나고 있다.

 

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전기 자동차의 경우 차량 탑승자는 모터, 인버터 및 고전력 케이블과 관련된 전자기장에 노출될 수 있다. 본 사례에서는 차량 구조를 단순화시키고 FEM을 통해 차량의 고압 전력 케이블을 흐르는 전류와 차량 내부의 저주파 자기장에 대한 구조물의 영향성을 500Hz 이하의 주파수 범위에서 시뮬레이션하였다. 금속 차체의 경우 발목, 시트, Body 및 머리 위치의 경우 주파수 약 20Hz까지는 크게 변화가 나타나지 않았다. 그러나 100~500Hz 대역에서는 변화가 나타나기 시작하는 결과를 보이고 있다.


일본의 평준 성인 남성/여성 모델(Voxel medel)을 기준으로 3GHz까지의 전자기 선량 측정을 수치화하는 연구내용이다. 일본인 평균 신체 기준은 남성 171.4cm, 63.3kg, 여성 159.1cm, 52.6kg이며 이를 기준으로 피시험자를 모집하여 22세 남성(172.8cm, 65kg), 여성(160.0cm, 53kg) 자원봉사자를 대상으로 보셀 모델 이미지를 구축하였여, 전자기파에 노출된 인체 내부의 SAR(Specific Absorption Rate 전자파 흡수율) 특성이 외형, 조직 및 질량 등에 영향을 받으며, 성별 및 내부조직이 흡수율 차이를 나타낼 수 있다는 원인이 될 수 있는 결과이다. Voxel model은 RF(Radio Frequency) 안전성 평가 뿐 아니라 관련 분야의 수치해석이 가능한 tool로도 사용이 가능할 것이다. 여기서는 남녀 모델의 신장을 기준으로 분석할 경우 차이가 1.1dB 이하로 나타나 해부학적으로 WBA(Whole-Body Averaged)-SAR에 큰 영향이 미치지 않는 것으로 나타났다. 그러나, 주파수범위에 라서는 인체 각 부위별로 SAR의 영향성이 다르게 나타나며, 남녀의 차이도 부분적으로 나타나고 있다.

 

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인체의 SAR 영향성 변수를 신장, 질량, 피부 두께 및 곡면의 정도 등 다양하게 변수에 접목하려는 시도가 나타나고 있으며, 이러한 시도는 남성과 여성의 신체적 차이 및 구조적 차이에 대해서도 문제가 발생될 수 있다는 기초자료가 될 것이다.


차량의 안전을 위한 충돌시험이나 차량에서 발생되는 전자기파의 인체 영향성은 실측 데이터를 확보하기가 매우 어렵다. 통계, 유사사례로 부터의 유추하고, 수치해석 결과로부터 예측하는 사례 연구가 진행되고 있다. 충돌시험은 인체와 유사한 더미를 이용하여 위험요소는 분석하고 있다. 더미는 다양하지만 차량에 탑재하여 충돌할 경우 배치 및 시험방법에 따라 그 결과가 다르게 나타날 수 있다. 전자기파 영향성 역시 수치해석이 시행되는 모델의 선정이 매우 중요하며 이에 따라 다른 결과가 나타날 수 있으므로, 국내 남녀 혹은 임산부, 어린이, 노인 등의 모델 확대 및 국내 체형 분석이 필요하다. 현재까지 사용되어 온 인체모델은 유럽 혹은 북미 기준의 체형을 신장 및 중량 축소로 사용되었다. 남자 신체모델 역시 우리나라 남성에는 적합하지 않을 수 있는 것이다. 실제로는 유럽과 미국, 아시아인의 신체가 다르므로, 우리나라 남녀의 체형, 신장 및 중량에 대한 조사분석을 통해 고유의 신체기준 모델을 마련해야 할 것이다. 자동차 안전에 있어서 젠더 다양성이 적용된다면 단순한 운송 수단이 아닌 비즈니스 공간이자 생활공간으로 필수품이 되어가고 있는 자동차의 사용자에게 보다 안전한 공간을 제공하게 될 것이다.

 

글 / 오미혜 (자동차부품연구원)

출처 / 오토저널 2018년 11월호 (http://www.ksae.org)  

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