[서울=뉴스핌] 김기락 기자 = 자동차가 뒤집히는 순간에는 천장에서 에어백이 펼쳐지고, 달리는 동안에는 '공기 스프링'이 차체를 떠받친다. 제네시스의 초대형 전기 스포츠유틸리티차량(SUV) GV90에 적용된 루프에어백과 멀티 챔버 에어서스펜션 얘기다. 하나는 사고 순간 탑승자를 보호하기 위한 장치이고, 다른 하나는 주행 내내 승차감과 차체 움직임을 조절하는 기술이다.

루프에어백은 기존 에어백의 보호 영역이 미치기 어려웠던 천장과 유리 지붕 쪽으로 안전 범위를 넓혔다. 멀티 챔버 에어서스펜션은 초대형 전기 SUV의 무거운 차체를 안정적으로 지지하면서, 노면 충격과 차체 움직임을 제어하는 데 초점을 맞췄다.

GV90이 넓은 실내 공간과 고급스러운 승차감을 구현하는 동시에 안전성과 주행 안정성을 높이기 위해 어떤 기술을 적용했는지 보여주는 사례다. 특히, 루프에어백은 전복 사고 때 탑승자의 생명을 보호할 수 있다는 점에서 세계 자동차 업계의 주목을 받고 있다.

◆ 전복 감지하면 0.08초 만에 전개…천장 덮는 루프에어백

자동차에는 운전석과 동승석 에어백을 비롯해 측면 충돌에 대응하는 사이드·커튼 에어백 등이 적용된다. 하지만 차량이 전복되면 상황은 달라진다. 탑승자의 움직임 방향이 바뀌고, 특히 유리 지붕이 적용된 차량에서는 탑승자가 차량 밖으로 이탈할 가능성에도 대비해야 한다.

GV90에는 이를 겨냥한 세계 최초의 양산형 루프에어백이 적용됐다. 앞서 현대모비스는 차량 전복 시 탑승자의 이탈을 막기 위한 파노라마 선루프 에어백 기술을 2017년 세계 최초로 개발했다. GV90은 이 기술을 실제 차량에 적용한 첫 사례다.

작동 방식은 차량의 전복을 감지하는 것에서 시작된다. 센서가 차량 회전각의 변화를 감지하면 가스 발생 장치인 인플레이터가 작동하고, 루프 내부에 수납된 에어백이 전개된다. GV90의 루프에어백은 약 1400㎜ 구간에 걸쳐 0.08초 만에 펼쳐진다. 천장을 따라 빠르게 전개돼 루프 글라스를 덮는 구조다.

전복 사고 때 탑승자가 유리 지붕을 통해 차량 밖으로 이탈하는 것을 최대한 막고, 천장과의 충돌로 발생할 수 있는 머리 상해를 줄이는 것이 목적이다. 개발 과정에서는 기존 전복 시험보다 실제 사고에 가까운 방식도 적용됐다.

제네시스는 차량이 약 90도 기울어지는 기존 시험 방식 대신 실제 사고처럼 차량이 180도 이상 회전하는 전복 시험을 도입했다. 실차 40대를 활용한 평가와 300회 이상의 에어백 단품 평가 등을 거쳐 성능을 검증했다.

실제 사고 데이터를 보면 루프 쪽 보호 기술이 필요한 이유도 확인할 수 있다. 현대모비스에 따르면 2000년부터 2015년까지 북미지역에서 발생한 전복 사고 1만3700여건 가운데 탑승자가 차량 밖으로 이탈한 사례는 약 2400건이었다. 이 가운데 약 10%는 선루프를 통한 이탈 사례였다.

루프에어백의 의미는 단순히 에어백 하나가 추가됐다는 데 있지 않다. 정면과 측면 중심이었던 기존 보호 영역을 천장까지 확장했다는 데 의미가 있다. 실내 개방감을 위한 유리 지붕을 적용하면서도 전복 사고라는 상대적으로 극단적인 상황에 대응하는 기술이다.

◆ 공기로 차체 떠받치고, 댐퍼로 출렁임 제어

루프에어백이 사고 순간을 위한 기술이라면 에어서스펜션은 차량이 움직이는 내내 작동하는 장치다. 에어 서스펜션은 미국에서 태동해 메르세데스-벤츠의 에어매틱, BMW, 아우디 등 독일 프리미엄 브랜드를 중심으로 고도화된 기술이다. 최근에는 단순한 차고 조절을 넘어 전자제어 댐퍼를 조합해 승차감과 차체 안정성을 동시에 제어하는 방향으로 발전하고 있다.

쇽업소버는 사람의 무릎 역할을 하는 부품으로, 서스펜션 중 가장 중요하다고 할 수 있다. GV90에는 멀티 챔버 에어서스펜션과 모노튜브 타입 듀얼 밸브 전자제어 쇽업소버가 적용됐다. 두 장치는 역할이 다르다. 에어서스펜션의 공기 스프링은 금속 코일 스프링 대신 압축 공기를 이용해 차량의 무게를 지지한다. 공기량과 공기실의 조합을 조절해 차체 높이와 스프링 특성을 바꿀 수 있다.

반면, 충격을 받은 차체가 계속 출렁이는 것을 억제하는 역할은 쇽업소버, 즉 댐퍼가 맡는다. GV90은 공기 스프링과 전자제어 댐퍼를 함께 활용하는 방식이다. 멀티 챔버 에어서스펜션은 공기 스프링 내부에 여러 공기실을 둔 구조다. 연결되는 공기실의 조합을 조절해 스프링 특성을 바꾼다.

부드러운 승차감이 필요할 때와 급격한 차체 움직임을 억제해야 할 때 서로 다른 특성을 활용할 수 있는 것이다. 여기에 듀얼 밸브 전자제어 쇽업소버가 더해진다. 노면 충격을 흡수해야 할 때는 부드럽게 반응하고, 급가속이나 선회 등으로 차체 움직임이 커질 때는 감쇠력을 높여 차체 거동을 제어한다.

무거운 대형 배터리를 탑재한 초대형 전기 SUV로 승차감과 차체 제어를 동시에 확보하는 것은 매우 어렵다. 제네시스는 급가속 때 대용량 에어 스프링 특성상 발생하기 쉬운 '노즈업' 현상(차체 앞부분이 들리는 현상)을 줄이기 위해 GV90 서스펜션 지오메트리를 개선했다.

GV90에는 이 밖에도 전·후륜의 좌우 구동력을 각각 배분하는 듀얼 전자식 차동제한장치(e-LSD)와 능동형 후륜 조향 등이 적용됐다. 멀티 챔버 에어서스펜션과 전자제어 댐퍼가 차체의 상하 움직임을 다룬다면, e-LSD와 후륜 조향은 주행과 선회 과정에서 차량의 움직임을 보다 정교하게 제어하는 역할을 한다. 

넓고 편안한 초대형 전기 SUV를 만드는 데 필요한 것은 단순히 큰 차체와 넓은 실내 공간만이 아니다. 그 공간을 사고 순간 어떻게 보호할지, 무거운 차체를 어떻게 부드럽고 안정적으로 움직이게 할지가 럭셔리 플래그십의 또 다른 기술 경쟁력이 되고 있다.

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