무릎 에어백은 안전벨트와 앞쪽 에어백으로 구성된 전방 안전장치를 보완하여, 무릎과 허벅지를 통해 차량에 전달되는 안전장치의 에너지를 일부 흡수함으로써 탑승자 보호 기능을 향상 시킬 수 있다. 이를 위해서는 충돌 시 발이 발판에 안전하게 위치해야 하며, 좌석을 뒤로 더 젖혀서 안락한 자세로 앉을 수 있게 되면 발을 딛을 수 있는 표면이 멀어질 수 있다. 사고가 발생하면 통제되지 않은 다리로 인해 하체 부상의 위험이 높아질 수 있다. 이러한 부상의 대부분은 생명을 위협하지는 않지만, 운전자와 조수석 탑승자의 근골격계에 장기적인 손상을 일으킬 수 있다. 그래서 ZF LIFETEC은 좌석을 뒤로 젖힌 편안한 자세에서도 안정적인 발뒤꿈치 충격 지점을 만들 수 있는 액티브 힐 에어백을 개발했다.

차량 탑승자의 안전은 다리, 무릎, 발의 위치 등 여러 가지 요인에 달려 있다. 일반적인 좌석 위치에서는 차량 바닥이 앞좌석 탑승자의 발을 충분히 지지하여 안정적인 발뒤꿈치 접촉점을 확보하고, 무릎의 움직임을 제어할 수 있도록 한다. 또한, 차량에 무릎 에어백이 장착되어 있는 경우, 발 밑의 발뒤꿈치를 안전하게 지지하여 무릎 에어백이 무릎 관절이 가장 유리한 각도로 들어갈 수 있도록 한다. 이를 통해 충돌 에너지의 상당 부분이 인체에서 가장 강한 뼈인 대퇴골을 통해 차량 구조물로 전달될 수 있다. 그러나 충돌 테스트 결과, 탑승자가 좌석을 뒤로 밀고 좀 더 편안한 자세를 취하면 발뒤꿈치와 충격 지점 사이의 거리가 증가하여 발 밑 바닥과의 결합이 더 이상 최적화되지 않는다는 사실이 밝혀졌다.

◆편안한 자세의 과제

“뒤꿈치 지점이 없으면 무릎을 에어백에 효과적으로 배치할 수 없고, 무릎 에어백의 효과도 떨어진다."라고 ZF LIFETEC의 개발 책임자인 하랄드 루츠가 말했다. 무릎 관절이 의도한 위치에서 지지되지 못하게 되어 다리가 통제할 수 없이 움직이게 된다. 이 경우 치명적인 부상의 위험은 낮지만, 액티브 힐 에어백이 없다면 다리와 발에 심각한 부상을 입을 가능성이 높다. “액티브 힐 에어백은 좀 더 편안한 착석 자세에서도 적절한 뒤꿈치 충격 지점을 확보하는 데 도움이 된다.”라고 Lutz는 덧붙인다.

◆운전석에서의 도전 과제

운전석에서도 액티브 힐 에어백을 편안한 자세로 사용할 수 있는데, 이는 향후 출시될 차량에서 액티브 힐 에어백이 운전석의 편안한 자세 버튼이나 카메라 기반 실내 모니터링(예: 자율주행)을 통해 작동될 수 있음을 의미한다. 액티브 힐 에어백은 페달에 내장되어 충돌 시 발꿈치에 일정한 접촉면을 제공한다. 이로써 브레이크 페달과 같은 가장자리에 발이 닿을 때 발이 비틀려 발생하는 부상의 위험이 더욱 감소한다.

◆공간 절약형 안전 기술

액티브 힐 에어백은 추가적인 공간 없이도 차량의 발치 공간에 직접 설치할 수 있다. 충돌이 발생하면 차량 바닥 카펫 아래에 있는 에어백이 팽창하여 발뒤꿈치를 안정적으로 지지한다. 액티브 힐 에어백은 전 세계 거의 모든 차량 모델에 적용할 수 있다. 액티브 힐 에어백은 2028년부터 승객에게 편안한 자세를 제공하는 좌석을 제공하고자 하는 자동차 제조업체에 제공될 예정이다. ZF LIFETEC은 이 기술과 기타 여러 가지 하체 보호 솔루션 분야의 선도 기업이며, 앞으로도 계속해서 수동적 안전의 표준을 정립해 나갈 예정이다.