에어백은 필요한 순간이 오기까지는 철저하게 감추어져 있는 물건 중의 하나이다. 그 순간이 찾아왔을 때 에어백은 순식간에 나타나서 사고의 충격을 흡수하여 부상을 면할 수 있게 해 준다. 1999년 모델 이후로 미국에서 판매되는 모든 새로운 승용차와 경트럭은 운전석과 조수석 양쪽에 에어백을 장착해야만 한다. 통계로 보면 에어백은 정면충돌 시의 사망확률을 약 30퍼센트가량 감소시킨다.
에어백의 목적과 역할
에어백의 목적은 움직이는 물체를 안전하게 정지시키는 것이다. 운동하는 물체는 운동량(물체의 질량과 속도에서 생긴다)을 가지고 있는데, 자동차에 타고 있는 승객은 자체의 운동량을 가지고 있는 물체이다. 승객은 자동차가 어떤 속도로 달리고 있든 계속 움직인다. 심지어 자동차가 충돌로 멈추는 순간에도 승객은 계속 움직인다. 승객의 운동량을 없애기 위해서는 일정 시간 동안 작용하는 힘이 필요하다. 어떤 형태이든 억제 시스템의 목적은 가능한 한 승객에게 적은 피해를 주면서 승객이 정지하는 것을 도와주는 것이다. 에어백에 기대하는 것은 승객의 피해가 전혀 없이 혹은 최소한의 피해를 주면서 속도를 0으로 만드는 것이다. 에어백이 작도하는 데에는 승객과 운전대, 혹은 계기반 사이의 공간과 극히 짧은 시간밖에 없다. 그러나 이런 아주 좁은 공간과 짧은 시간마저도 승객을 갑작스럽게 정지시키지 않고 단계적으로 속도를 줄이는 데에 사용될 수 있다면 아주 귀중한 것이다.
구성요소
이런 놀라운 일을 하기 위해서 에어백은 다음과 같은 세부분으로 구성되어 있다. 공기주머니는 나일론으로 만들어지며 운전대나 계기반에 접혀 들어가 있다. 센서는 백에게 팽창할 순간을 알려준다. 일부 센서는 큰 변화가 일어나거나 전자적 접촉이 이루어지면 닫히는 기계적 스위치를 이용해서 충돌을 감지한다. 전자 센서는 실리콘 칩에 새겨진 작은 가속도계를 이용한다. 팽창 시스템은 아지드나트륨과 질산칼륨의 화학반응으로 생기는 질소 가스의 힘을 이용해서 백을 팽창시킨다. 팽창 시스템은 고체 추진 로켓과 비교될 수 있다. 에어백 시스템은 고체 추진체를 점화시킨 후 극히 빠른 속도로 연소시켜서 주머니를 팽창시키는 데에 필요한 많은 양의 가스를 만든다. 그러면 주머니는 약 322 kph의 속도로 부풀어 오른다. 그 후 가스는 주머니 안의 작은 구멍을 통해 빠져나와서 흩어진다. 이 전체 과정이 일어나는 데에 걸리는 시간은 불과 40밀리 초이다. 재미있는 사실은 에어백에서 나오는 분말형의 물질은 보통 옥수수 녹말이나 활석분(땀띠약)이다. 에어백 제조업체들은 이 분말을 이용해서 에어백이 잘 접히게 하고 접혀 있는 동안 윤활제로 작용한다.
충동 감지 기술
에어백 시스템이 이렇게 짧은 시간 안에 효과적으로 작동할 수 있는 건 여러 첨단 기술이 협력적으로 작용하기 때문인다. 특히 가속도계가 충돌을 순간적으로 감지하고 화학반응을 통해 즉각적인 팽창을 유도하는 과정은 고도의 정밀성과 빠른 반응이 요구된다. 에어백이 약 322 kph의 속도로 팽창하는 이유는 충격 시 승객이 에어백과의 부딪힘을 통해 부드럽게 멈출 수 있도록 도와주기 위해서이다. 이때 에어백 주머니 안에 작은 구멍이 있는 이유는 가스를 서서히 배출해, 승객이 부드럽게 멈출 수 있게 하기 위함이다. 가스가 너무 빠르게 빠져나가면 보호 효과가 떨어지고, 반대로 너무 느리게 배출되면 승객이 에어백의 반발력으로 다시 밀려나는 불편함이 생길 수 있다. 에어백의 모든 요소들은 가능한 한 짧은 시간 안에 승객을 안전하게 보호하기 위해 정밀하게 설계된 것이다.