자동차 정보 이야기 - 수분유입에 대한 대책

타카타 인플레이터 대규모 리콜

 타카타 에어백 인플레이터의 대규모 리콜은 1990 년대 후반에 시작됐다. 리스크를 과감히 감수하고 가스 발생 제로 질산암모늄이라는 화합물을 선택한 것이다. 타카타의 기술자는 꾸준한 노력으로 실용화에 성공했다. 만전을 기했을 것임에 틀림없다. 그러나 간과한 부분이 있었다. 장시간에 걸쳐 조금씩 수분이 유입됐다. 사상 최대의 자동차 리콜 사태의 원인이 된 타카타의 인플레이터. 이 부품은 실린더 내에 주입한 가스 발생제(화약류)를 착화시켰을 때의 화학반응으로 기체가 되는 현상을 이용한다. 인플레이터 용기에 뚫은 작은 구멍에서 기체가 뿜어져 나와 에어백을 부풀린다. 그 가스 발생제의 핵심인 화합물에 타카타는 질산암모늄을 사용한다. 에어백 파열 관련 원인 규명이 여전히 계속되고 있는 대규모 리콜 사태이다. 그 원류를 찾아가다 보면 타카타가 이 화합물을 선택한 장면에 이르게 된다. 타카타가 질산암모늄을 탑재 한인 플레이터를 실용화한 시기는 2000 년경이다. 경쟁사마저도 ‘ 존경심을 느낄 정도’라고 말할 정도로 획기적이었다. 질산암모늄은 인플레이터 업체에게는 ‘ 사용하고 싶어 몸이 근질거리지만 상당히 다루기 어려운 존재’라는 커다란 매력과 결점을 동시에 갖춘 화합물이기 때문이다. 경쟁사들도 실용화에 도전했지만 모두 ‘ 포기했다.’ 그런 가운데 당당히 모습을 드러낸 타카타의 인플레이터는 타사품 대비 작고 저렴해 날개 돋친 듯이 팔려나갔다. 10 년동안 타카타의 매출은 50% 가까이 증가했고, 2014 년에는 6428 억 엔에 이르렀다. 역설적이지만 매력적인 제품이 아니면 대규모 리콜을 초래할 정도로 많은 자동차 업체가 채택하지 않았을 것이다. 당시 타카타의 기술자는 질산암모늄을 탑재했다는 사실에 자부심을 갖고 있었을 것이다. 그것이 지금은 대규모 리콜을 초래한 계기가 되어 원흉 취급을 받고 있다. 현재는 리콜용 교체품만 제조하고 있는 듯하다. 한편, 경쟁사는 타카타의실패를 거들떠보지도 않고 신규 채택을 늘리기 시작했다. 타카타는 대체 무엇을 잘못한 것일까?

염가/소형/친환경

질산암모늄? 구아니딘니트레이트?1990 년대 후반. 인플레이터 업체는 중대한 선택을 해야만 했다. 가스 발생제 화합물로 이전부터 사용해 왔던 아지드화 나트륨을 더 이상 사용할 수없게 되었기 때문이다. 1999 년 법률상 독극물로 지정됐다. 이 화합물에는 저렴한 비용으로 대량의 가스를 발생시키는 뛰어난 특성이 있었다. 그러나 세간에서 독성을 문제로 삼기 시작했다. 그래서 인플레이터 업체는 ‘ 비 아지드화 계열’ 의화합물을 필사적으로 찾기 시작했다. 유력한 후보가 질산암모늄과 구아니딘 니트 레이트였다. 둘 다 독성은 없다. 태워서 화학반응을 일으키면질 소 등의 기체가 어느 정도 발생한다. 업체들은 이 두 후보 화합물을 ‘ 병행해서 연구를 추진’ 하고 있었다. 다만 업체 기술자들은 마음속으로 ‘ 가능하면 질산암모늄을 채택하고 싶다’ 고 생각했었다. 이 화합물은 ‘ 3 박자를 모두 갖췄다’ 고 할 수 있을 정도로 뛰어난 특성을 가지고 있었기 때문이다. 첫 번째로 저렴한 가격이다. 구입량에 따라 다르지만, 가격 시세는 ‘ 1kg 당 100 엔’ (일본 화약 업체) 정도였다. 구아니딘 니트 레이트는‘ 1kg 당 600~800 엔’ 수준으로 훨씬 고가였다. 두 번째 구아니딘 니트 레이트 대비 가스 발생량이 많기 때문에 인플레이터를 간단히 소형화할 수 있다. 세 번째 친환경이다. 반응 후 발생하는 것은 질소, 산소, 물뿐이다. 구아니딘니트레이트의 환경성은 보통 수준이었지만 이산화탄소가 발생한다. 업체 기술자들이 질산암모늄에 열광하는 것도 납득이 간다. 한편, 질산암모늄은 2 가지 커다란 결점을 갖고 있다. 첫 번째가 온도에 따라 체적이 바뀌는 ‘ 상전이’ 라 불리는 특성이다. 구아니딘 니트 레이트에는 이 특성이 없다. 특정 온도가 되면 상이 변화해 결정 모양이 바뀌고 체적이 증감한다. 이때 가스 발생제의 구조가 붕괴될 가능성이 있다는 점이 위험한 것이다. 질산암모늄 자체는 백색 가루이다. 가스 발생 제로 사용할 경우, 다른 화합물을 섞은 후 알약 모양으로 성형한다. 인플레이터 용기에는 이렇게 만들어진 1개의 알약을 넣는다(그림 4). 가스 발생제의 폭발 속도는 알약의 표면적으로 결정된다. 크기가 클수록 폭발 속도가 빠르다. 알약이 쪼개지면서 표면적은 커지고 최악의 경우 폭발 속도가 인플레이터의 허용치를 넘어버린다. 그렇게 되면 에어백에 과대한 압력이 가해져 에어백이 파열되고 인플레이터 용기 자체가 산산조각 나 사방으로 튀어버린다. 질산암모늄의 결정 모양은 상전이 되어 5 종류로 변화한다. 그중에서도 약 32℃, 차량 실내에서는 흔한 이 온도역에서 결정 모양이 바뀌는 것이 골칫거리이다. 차량 실내 온도가 이 수준을 넘나들면 알약이 빈번히 수축하게 되어 쪼개질 확률이 높아진다.