1. 개요

1.1 전자적 안전도 제어시스템 및 선행기술

슬립 방지 조절장치(ASR : Anti-Slip Regulation)로 잘 일려진 유도 제어 시스템(TCS : Traction control systems)이 1971년에 대형(full-sized) Buick 모델에 처음 도입되었다. 이후 제한된 자동장치로서 고 전력 후륜 구동 자동차에 공통으로 적용되기 시작했다. 이는 전자식 안전도 제어(ESC : Eiectronic Stability Control) 시스템과 제어방식은 유사하지만 시스템의 목적은 다양하다. TCS는 초과 토크로 인한 휠의 미끄러짐을 방지하여 가속도와 코너링(cornering) 성능을 향상시키기 위한 것이다. 즉, 휠 속도 센서(WSS : Wheel Speed Sensor)를 이용하여 미끄러짐(slippage)을 탐지하기 위한 것이다. 이는 엔진 출력을 향상시키고 제동력(brake force)을 향상시키는 데 목적이 있다.

ABS(Anti-lock Brake Systems)는 1985년에 처음으로 BMW/Lincoln/Mercedes 자동차의 장비기준(standard equipment)으로 채택되었다. 이는 모든 각 휠에 제동력이 작용하여 비상사태 발생 시 최적화 된 제동력을 제공하기 위한 것이다.

1.2 관련 법률과 시장 점유율

2007년 4월 6일 미국교통안전관리국(NHTSA : National Highway Traffic Safety Administration)은 승객용 자동차 및 다목적 승객용 차량(MPV : Multipurpose Passenger Vehicle)에 요구되는 미연방모터차량안전표준(FMVSS : Federal Motor Vehicle Safety Standard) No.126을 최종 발표했다. 아울러 10,000파운드 이하의 차량 총 중량비(GVWR : Gross Vehicle Weight Ratio)를 갖는 버스나 트럭에 전자식 안전도 제어시스템(ESC)을 장착하도록 의무화했다.

1.3 분석의 목적

이 분석의 주요 목적은 2007 NHTSA(미국교통안전관리국)에 기초하여 여러 종류 자동차의 충돌사고에 대한 다양한 데이터를 분류 ․ 분석하고자 하는 것이다. 이전의 연구에서는 ESC(전자식 안전도 제어 시스템)가 교통사고 발생 시 사망자 감소 및 자동차의 파손 방지 등에 큰 영향을 미친다고 제안하였다. 분명한 것은 승객용 차량의 사고 발생 시 차량의 파손 정도가 ESC를 갖추고 있지 않은 경우 치명적인 결과를 초래한다는 것이다.

이 분석에서는 국립자동차표본화시스템(NASS : National Automotive Sampling System)을 이용하여 ESC의 유용성을 설명한다. 모든 치명적/비치명적인 차량 파손에 대한 ESC의 효과를 검증하기 위해 NASS GES(NASS General Estimates System)의 각종 데이터에 나타난 미국 경찰당국의 충돌사고 보고서를 인용한다.

2. 접근방법

2.1 전복사고 시 차량 파손 확률

FARS(Fatality Analysis Reporting System) 데이터베이스로부터 2004~2005년(ESC를 장착하기 전)과 2006~2007년(ESC를 장착한 후)의 모델 데이터를 이용하여 이 분석에 이용된 차량 모델 중에서 치명적인 차량 전복사고 시 ESC의 유효성을 다음 방정식에 근거하여 검증한다.

전복사고 시 차량 파손률에 대해 ESC가 아무런 효과도 나타내지 못한다면 차량 파손에 대한 위험률은 거의 1.000에 가까울 것이다. 즉, 100% 치명적인 파손이 발생하는 것이다. 이러한 결과는 전복사고 시 차량 파손에 대한 위험률의 정도에 따라 사망자를 얼마만큼 감소시킬 수 있느냐에 대한 ESC의 유효성을 평가할 수 있다.

이 예에서 ESC의 유효성은 약 40% 정도로 추정된다. 다시 말하면 ESC를 장착하지 않은 특정 모델의 자동차에 ESC를 장착하면 치명적인 전복사고 시 차량 파손 확률이 40% 감소된다는 것으로 추정할 수 있다.

2.2 차량 모델의 선택

ESC는 종종 VIN(Vehicle Identification Number : 차대번호)로부터 결정하는 것이 불가능한 선택사양으로서 제공된다. 따라서 임의의 ESC 장치에서부터 표준 ESC까지 모든 차량 모델은 분석에 포함될 수 있다. 이에 적절한 자동차는 ESC 장착이 가능한 두 모델을 생산하는 자동차 제조업체에서 제공한 이전의 NHTSA 분석정보를 이용하여 확인되었다. 이 주기 동안에 포함된 모델의 연도가 비슷한 자동차를 비교하였다.

일부 최근 모델에서 전복사고 센서를 도입하여 차량 파손률을 조금이라도 낮출 수 있는 방안이 제안되었다. 이러한 자동차들을 위해 모델 연도는 전복사고 센서가 장착되어 있는 모든 모델을 대상으로 하였다. ESC가 옵션으로서 제공되었던 시기의 일부 차량 모델도 포함시켜 분석한 결과를 <표 1>에 나타낸다.

<표 1> 2004년 분석에 근거하여 수행된 자동차 모델의 연식 비교

3. 미국 경찰당국의 ESC 효과 분석

미국 경찰당국에서 보유하고 있는 과거 14년간의 자동차 충돌사고 데이터 파일로부터 얻은 총 8,040건의 NASS GES를 이용하여 분석하였다. NASS GES 데이터는 충돌사고 레벨, 차량 레벨 및 소유자 레벨 등 3가지 다양한 레벨을 적용하고 있다. 이 분석결과를 상세화하기 위해 ‘SAS PROC SURVEYLOGISTIC’을 이용하였다. 각각의 차량 파손 정도를 분석하기 위해 95%의 신뢰수준을 갖는 파손률[(1–risk ratio)×100]을 적용하였다. 그 결과 p < 0.05 레벨에서 1.000이하의 신뢰구간에 대한 추정치를 갖는 것으로 나타났다. 가중치에 대한 위험 비율추정은 모델마다 다를 수 있지만 큰 차이는 나타나지 않는 것으로 추정되었다.

4. 치명적인 충돌사고 시 ESC 효과 분석

치명적인 충돌사고 발생 시 ESC의 효과를 검증하기 위해 FARS(Fatal Accident Reporting System)로부터 얻은 데이터를 분석하여 ESC 장착 전 ․ 후 차량 모델의 사망률을 비교한 결과가 있다. 이 데이터는 경찰당국의 충돌사고 보고, 운전자 라이센싱 파일 및 차량등록 파일과 같은 여러 소스를 이용하여 각 상태 레벨에 따른 통계를 나타내고 있다. NHTSA는 이러한 통계 데이터를 표준화하여 매년 단일 데이터베이스로 결합시켜 발표한 것이다.

치명적인 충돌사고에 대한 분석 결과 과속으로 주행 중인 자동차의 경우 ESC를 장착하면 치명적인 충돌 가능성이 18% 정도 감소할 수 있는 것으로 나타났다. 아울러 ESC를 장착한 자동차의 파손률 및 사망자 역시 감소하는 것으로 나타났다. 특히 승객 운송용 차량, 경량 트럭 및 밴(van)의 경우 더욱 효과가 있는 것으로 나타났다.

5. 검토

여러 측면에서 보았을 때 ESC는 매우 이상적인 충돌사고 회피기술이다. 왜냐하면 비상상황 발생 시 운전자의 즉각적인 대응 없이 자동차의 지능형 시스템이 작동하여 충돌이나 차량 파손을 방지할 수 있기 때문이다. 이러한 ESC(Eiectronic Stability Control) 시스템을 저비용으로 효과적으로 구현하기 위해서는 ABS(Anti-lock Brake Systems) 시스템과 공유할 필요가 있다. 가장 중요한 것은 충돌사고를 사전에 예방하는 것과 충돌 시 차량 파손을 최소화하는 것이다. 이 분석에서는 NASS GES 데이터를 이용하여 차량 파손과 관련한 ESC의 유효성에 대해 범 국가적 통계치를 근거로 하여 결과를 설명하였다.

결론적으로 ESC는 미래 자동차 안전을 위한 광범위하고 경제적인 대안으로서 매우 가치 있는 툴이라는 것이다. 이를 FARS(Fatality Analysis Reporting System) 데이터베이스가 잘 설명하고 있다. 이 분석결과를 계기로 2012년부터 생산되는 모든 자동차에 ESC 시스템의 장착을 권고할 것이다.