사고는 일어나기 마련이다. 자동차는 다른 차량이나 사람과 충돌할 수 있다. 기존의 범퍼는 충돌 시에 자동차가 손상되는 것을 방지할 수 있지만, 보행자 보호에는 적당하지 않은 면이 있다. 

자동차의 외부에 설치되어 보호용 재료를 갖춘 보행자용 범퍼 시스템을 상상해보자. 자동차에 받혀서 보도로 나뒹굴어진 경험을 가진 사람은 누구나 더 부드럽고 더 유연한 범퍼가 괜찮은 아이디어라는 데에 동의할 것이다. 이러한 개념은 구글이 생각하고 있는 것으로, 구글은 이번 달(2015년 3월)에 “차량 충돌에서 보행자의 다리를 보호하는 시스템(System for pedestrian leg protection in vehicle impact)”이라는 제목으로 특허를 받았다(미국 특허공보 US 8985652 B1).

이 특허는 2013년에 출원되었고, 2015년 3월 24일에 출판되었다. 이 특허의 발명가로는 새너제이(San Jose) 출신의 조나단 스윗케즈(Jonathan Switkes)와 샌프란시스코 출신의 알렉스 크야킨(Alex Khyakin)이다. “자동차 범퍼는 일반적으로 충돌 시에 자동차 자체에 대한 손상을 방지하기 위하여 에너지를 흡수하도록 설계되었다. 그러나 이러한 자동차 범퍼는 일반적으로 너무 딱딱하여 자동차와 충돌하게 되는 보행자에게 완충 작용을 제공할 수 없다”고 특허는 기술하였다. 

구글이 제안한 것은 다음과 같다. “자동차와 충돌 시에 보행자를 보호하는 시스템은 자동차의 일단에 부착되도록 변형되는 범퍼로 이루어진다. 이 범퍼는 점탄성 재료로 구성되며, 자동차 일단에서 연장되는 수평방향으로의 두께를 가진다. 이 점탄성 재료는 보행자와 범퍼 사이에 충돌이 일어나는 동안에 이 범퍼의 수평방향 폭을 따라 변형되어 감속을 야기한다. 이 점탄성 재료는 충돌 직후에 즉시 원래의 형상으로 돌아가지 않는다. 그리하여 보행자에게 가하는 범퍼의 스프링백(springback: 외력에 의하여 변형된 금속이 원래의 모양으로 되돌아가거나 그러한 힘.)을 감소시킨다. 그리고 이 범퍼는 점탄성 재료 내에서 틈을 가져서 범퍼의 전체 체적탄성률(bulk modulus: 물체에 모든 방향에서 균일한 압축력이 가해졌을 때, 압축되지 않으려고 저항하는 정도를 나타내는 값)을 줄인다.”

소비 전자제품에 대한 다국적 기술 블로그인 엔가젯(Engadget)의 편집 차장(senior editor)인 매트 스미스(Mat Smith)는 이것을 무인 자동차를 위한 부풀어 지는 범퍼 시스템이라고 해석하였다. “점탄성 재료는 사람과 같은 물체와 접촉하게 될 때 일정 수준의 탄력성을 제공하는 놀라운 재료”라고 매트 스미스가 말했다. 

웹 기반 비즈니스 뉴스 매체인 쿼츠(Quartz)의 기사에서 마이크 머피(Mike Murphy) 기자는 “구글의 무인 자동차는 보행자를 보호하기 위하여 외부에 에어백을 가질지도 모른다”고 보도하였다. 

구글은 외부 범퍼에 대하여 2가지의 아이디어를 제공하였다. 하나의 실시 예에서 범퍼는 다중 공기주머니로 구성되는 구조로 형성된다. 이 공기주머니는 소형, 중형, 대형이 될 수 있으며, 그 크기는 1밀리미터에서 100밀리미터 혹은 그 이상일 수 있다. 

이 공기주머니는 중합체나 탄성 물질로 만들어질 수 있으며, 공기나 다른 적당한 기체 혹은 액체로 채워질 수 있다. 이러한 설계는 보행자가 차도나 다른 물체와 충돌하도록 야기할 수 있는 스프링백을 줄이거나 제거하는 데에 도움이 될 것이다. 

또 다른 실시 예에서 범퍼는 충격에너지를 흡수하는 점탄성 재료로 형성된다. “저가교 실리콘 또는 아크릴(low cross-linked silicone or acrylic)은 이러한 재료를 위한 현명한 선택”이라고 구글의 특허가 기술하였다. “점탄성 재료로 이루어지는 자동차 범퍼를 사용할 때 보행자 충돌이 발생하는 경우 이 점탄성 재료는 다리와 하체에 피해가 적게 가도록 움직인다. 점탄성 재료에서 점성이 손실되면서 운동 에너지가 열로 전환됨에 따라 자동차와 보행자 사이의 상대 속도는 점차적으로 줄어들 것”이라고 구글 특허는 밝히고 있다.

이 아이디어는 자동차 범퍼와의 초기 충돌 시에 보행자에게 부상 입히는 것을 방지한다. “이 재료는 매우 높은 점성을 가지므로 스프링백이 최소화되며 매우 잘 감쇠된다. 이것은 보행자가 자동차로부터 다시 튀어나와서 도로 표면이나 다른 물체와 위험한 2차 충돌을 발생시키는 것을 방지하도록 돕는다.”

제안된 2가지의 실시 예는 시간당 최대 25마일까지 움직이는 자동차와 보행자 사이의 충돌에서 보행자에게 보호를 제공하도록 설계되었다고 이 특허의 발명가들이 지적하였다. 이러한 범퍼 시스템의 실시 예는 자율 주행 모드의 자동차뿐만 아니라 통상적인 차량을 포함하여 임의의 형태를 가지는 모든 자동차에서 사용될 수 있을 것이라고 발명가들은 덧붙였다. 

출처 KISTI 미리안 『글로벌동향브리핑』