차량 앞부분이 종잇장처럼 구겨지는 순간, 역설적으로 운전자의 생존 확률은 올라간다. 충돌 시 차체가 단단하게 버텨야 안전할 것 같지만 실제 공학적 결론은 정반대다.
보닛과 엔진룸이 단계적으로 찌그러지며 충격 에너지를 흡수해야 탑승자 공간으로 전해지는 힘이 줄어든다.
이 발상의 전환을 담은 설계가 벤츠 엔지니어 벨라 바레니가 1949년 창안해 1952년 특허 등록된 '크럼플 존(Crumple Zone)'이다.
지금은 전 세계 거의 모든 양산차에 적용되는 이 개념이 처음 나왔을 당시에는 업계에서도 받아들이기 쉽지 않은 역발상이었다. 멀쩡해 보이는 외관보다 '의도된 파손'이 생존을 좌우한다는 발상 자체가 당시 상식을 뒤집는 것이었기 때문이다.
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1950년대 이전 자동차들은 외판을 장갑차처럼 두껍고 단단한 강판으로 둘렀다. 소비자들 사이에서는 차체가 묵직하고 쉽게 찌그러지지 않을수록 안전하다는 인식이 지배적이었다. 그러나 실제 충돌 사고에서는 정반대 결과가 반복됐다.
단단한 차체가 충돌 충격을 흡수하지 못하고 운동 에너지를 그대로 통과시켜 탑승자의 뼈와 내장에 집중시켰고, 외관상 차체가 멀쩡해 보이는 사고에서도 내부 장기 파열로 인한 사망자가 속출했다.
자동차가 버텨낸 대가를 결국 사람의 몸이 대신 치른 셈이다. 여러 국가의 교통안전 통계에서도 크럼플 존이 보편화된 이후 정면충돌 사고의 사망률이 과거보다 뚜렷하게 낮아진 흐름이 확인된다.
구겨지는 설계의 등장
바레니는 이 문제를 풀기 위해 차체 용도를 이원화하는 발상을 내놨다. 엔진룸과 트렁크 공간에는 얇고 연성이 강한 강판을 아코디언 모양 주름 형태로 배치해 충돌 시 단계적으로 접히도록 설계했다.
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이 변형 과정에서 충돌이 일어나는 시간이 수십 밀리초 늘어나고, 운동 에너지가 금속의 구조적 붕괴로 전환되며 흡수된다.
반면 탑승자가 앉는 캐빈룸, 이른바 '안전 셀(Safety Cell)'은 초고장력 강판으로 둘러싸 형태를 유지하도록 만들었다.
충돌 순간 안전벨트를 맨 운전석 전체가 완충 장치 역할을 하며 전방으로 최대 20㎝가량 미끄러지도록 설계돼, 탑승자의 감속 시간을 한 번 더 늘려주는 구조도 함께 적용됐다. 차의 앞뒤는 무너지되 사람이 앉은 공간만큼은 원형을 지키는 구조인 셈이다.
충돌 테스트가 바뀐 이유
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이 개념은 이후 전 세계 자동차 안전 평가의 핵심 기준이 됐다. 미국 고속도로안전보험협회(IIHS)를 비롯한 글로벌 충돌 테스트 기관들은 차량 등급을 매길 때 크럼플 존이 얼마나 찌그러졌는지가 아니라, A필러·B필러·루프 등 안전 셀을 구성하는 뼈대가 변형 없이 버텼는지를 핵심 지표로 삼는다.
국내 국토교통부가 시행하는 신차 안전도 평가(KNCAP)에서도 정면충돌 시험 때 크럼플 존의 에너지 흡수 능력과 안전 셀의 변형량을 함께 점검해 별점 등급에 반영한다. 최근에는 대형 SUV와 픽업트럭 판매가 늘면서 차량 간 높이와 무게 차이가 한층 벌어졌고, 체급이 다른 차량끼리 부딪혀도 에너지를 고르게 분산시키는 크럼플 존 설계의 중요성이 더 커진 상태다.
전기차는 구조가 다르다
최근 흐름에서 가장 눈에 띄는 변화는 전기차의 등장이다. 내연기관차는 엔진룸 자체가 크럼플 존 역할을 겸했지만, 전기차는 전면에 부피가 큰 엔진이 없는 대신 배터리팩이 차체 하부 전체에 깔린다.
이 때문에 제조사들은 전면부 공간을 별도의 충격 흡수 구조물로 채우고, 배터리팩을 감싸는 하부 프레임을 독립적으로 보강하는 방식으로 크럼플 존 개념을 다시 짜고 있다.
배터리가 손상되면 화재로 이어질 수 있는 만큼, 측면 충돌 시 배터리팩까지 지켜내는 별도의 보강재를 추가하는 설계도 늘고 있다. 일부 모델은 전면 충돌 에너지가 배터리팩까지 전달되지 않도록 서브프레임과 배터리 하우징 사이에 완충 구조를 따로 두는 식으로 설계를 세분화하고 있다.
사고 이후 수리 과정에서도 변화가 뚜렷하다. 요즘 차량은 카메라와 레이더로 구성된 첨단운전자보조시스템(ADAS) 부품이 크럼플 존 주변 구조물에 장착되는 경우가 많다.
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단 몇 밀리미터의 프레임 뒤틀림만 있어도 휠 정렬과 센서 정렬이 어긋나기 때문에, 경미해 보이는 접촉사고라도 정밀 측정과 센서 재교정 작업이 함께 요구되면서 수리 기간과 비용이 과거보다 늘어나는 추세다.
보험 업계에서도 크럼플 존 손상 차량을 평가할 때 외판 손상 정도보다 프레임 변형 여부와 ADAS 재교정 필요성을 비용 산정의 주요 기준으로 삼고 있다. 겉으로 찌그러진 범위가 작더라도 안전 셀 쪽 프레임까지 영향이 미쳤다면 수리 대신 전손 처리로 결론 나는 사례도 늘어나는 이유다.
바레니가 고안한 개념은 70여 년이 지난 지금도 자동차 설계의 뼈대로 남아 있다. 차체가 부서지는 모습은 사고의 참혹함을 보여주는 장면처럼 보이지만, 그 변형이야말로 사람을 지켜낸 흔적이라는 사실은 여전히 유효하다. 제조사들이 신차를 내놓을 때마다 수백 차례의 충돌 테스트를 반복하며 크럼플 존의 접히는 순서와 각도를 1㎜ 단위로 조정하는 것도 이 때문이다.