자동차 기술 정보 - 리콜사례 수분 유입 대처방안

에어백 인플레이터

완전 밀폐 시도

 두 번째 결점이 물에 대한 용해도가 높아 쉽게 흡습 한다는 점이다. 질산암모늄은 100g의 물에 190g(20℃) 녹는다. 대기 중 정도의 물만 있으면 금세 흡수해 녹아버린다. 용해되면 알약의 형태가 무너진다. 그 후 과정은 상전이와 동일하다. 최악의 경우 인플레이터 용기가 파열된다. 구아니딘 니트 레이트도 물을 다소 흡수한다. 그러나 흡수한 후의 현상 이 질 산 암모늄과 다르다. 고체화되어 체적은 작아진다. 표면적은 작아지고 폭발 속도가 느려져 에어백이 잘 터지지 않는다. 당시의 인플레이터 업체들은 2 가지 결점을 해결하기 위해 애쓰고 있었다. 그러나 법률 시행 날짜가 가까워 지자 방향이 나뉘게 된다. 타카타 이외의 경쟁사들은 질산암모늄을 단념한다. 최악의 고장 모드인“ 파열”이라는 엄청난 위험을 감수할 정도로 단기간에 2가지 결점을 해결할 목표가 서지 않았다. 성능은 그저 그렇지만 최악의 경우 폭발 속도가 느려지는 구아니딘 니트 레이트를 적용하기로 했다. 한편, 타카타는 높은 리스크를 감수하고 질산암모늄을 선택했다. 2 가지 결점을 완전히 해결할 자신이 있었다. 상전이를 억제하는 상안 정화제가 될만한 화합물을 찾아내 대책을 세웠다. 질산암모늄과 섞으면 온도가 바뀌어도 쉽게 전이되지 않는다. 상안 정화제에 질산캄륨 등을 사용은 것으로 추정된다. 흡습성에 대한 대책은 꾸준한 연구가 필요하다. 질산암모늄 자체를 개량해 물을 흡수하지 않는 특성을 갖게 하기는 어렵다. 지금도 ‘ 커다란 연구 과제’ (질산암모늄 전문가)이다. 타카타가 선택한 방법은 소량의 수분도 유입되지 않는 밀폐된 용기 설계와 제조공정에서 철저히 온도관리를 실시하는 것이었다. 설계와 제조 양쪽 측면에서 ‘ 고안할 수 있는 대책을 총동원’ 함으로써 결점의 완벽한 해결을 노렸다. 이 대책은 성공한 것처럼 보였다. 그러나 실용화 후 10 년 이상 지나“ 점” 이 드러났다. 

수분 유입 가능

타카타의 인플레이터 관련 리콜은크게 6 종류로 나뉜다. 이 중 5 종류는 이미 해결했으며, 나머지 1 종류 만원인을 밝히지 못하고 있다. 아직까지 규명이 계속되고 있는 남은 1 종류의 발단은 2013 년 여름 미국에서의 6 건의 에어백 파열 사건이다. 모두 고온다습한 지역에서 발생했다. 원인을 알지 못하면 자동차 업체는 리콜을 할 수가 없다. 현재는 원인규명과 병행해 전수 회수 조사라 불리는 ‘ 리콜 조사’를 실시해 관련성 있는 인플레이터를 전부 교체 중이다. 원인 규명은 타카타는 물론 전 자동차 업계가 총력을 기울이고 있다. 타카타는 자사 조사에 더해 독일 Fraunhofer 연구소에 조사를 위탁했다. 그리고 자동차 업체 10 개사가 공동으로 별도의 전문 기관에 의뢰를 넣었다. 혼다는 공동 조사에 더해 외부 기관도 이용 중이다. 아직 근본 원인은 밝혀지지 않았지만 에어백이 파열되는 조건과 파열까지의 과정은 대략 알고 있다.‘ 고온다습한 환경에 장시간 노출되면 인플레이터 내부에 수분이 유입될 가능성이 있다’ （타카타）는 점이다. 이 사실은 질산암모늄을 활용하는 데 있어 필수적인 흡습 대책에 허점이 있었음을 의미한다. 타카타 기술자가 ‘ 고안할 수 있는 대책을 총동원’ 했음에도 불구하고 인플레이터 내부에 소량이지만 수분이 유입되었을 여지를 남겨둔 것이다. 과감히 위험을 무릅쓰고 질산암모늄을 선택한 판단은 화근이 되었다. 어디에서 물이 유입된 것일까? 원인 부위일 가능성이 높은 곳이 Seal부이다. 예를 들어 조수석 측 인플레이터 실린더 주변에는 직경 1mm 정도의 작은 “ 구멍” 이 몇 개 있다. 가스 발생제를 반응시켜 질소 가스 등이 발생한 후, 인플레이터 밖으로 가스를 분출시키기 위해 사용한다. 일반적으로는 두께 0. 수 mm의 얇은 금속 Seal을 케이스 안쪽에 붙여 막아 둔다. 가스가 발생하면 실린더 내 압력이 높아져 금속 Seal을 찢고 가스가 분출해 에어백을 팽창시킨다. 한 자동차 업체는 금속 Seal에 사용하는 유기계 접착제가 장시간 고온에 노출되어 열 화 한 상태에서 온도가 높은 환경에 있다 보니 조금씩 수분이 유입되었을 가능성을 의심한다. 타카타와 동일한 금속 Seal을 사용하는 경쟁사는 독자적으로 금속 Seal을 조사했다. 결론은 ‘ 매우 엄격한 조건에서는 (Seal의) 열화 등에 의해 구멍에서 흡습 할 가능성은 있다’였다. 물론, 금속 Seal을 부착하는 실린더의 평면도가 낮았을 가능성은 배제할 수 없다. Seal과 실린더 사이에 쉽게 틈이 생기게 된다. 또, 인플레이터 실린더는 2 개의 원통형 금속을 용접 해제 작하는데 그 용접부에서 물 이유 입될 가능성도 예상할 수 있다. 그러나 아직 이 가능성은 낮은 듯하다. 타카타는 레이저로 용접하는듯하다. 레이저 용접 기술의 역사가 길기 때문에 ‘ 그런 초보적인 실수는 생각하기 어렵고, 그 정도 수준이면 원인 규명은 간단하다’(경쟁사)할 수 있다. 실제 타카타는 실용화 후 얼마 지나지 않은 단계에서 인플레이터의 완전 밀폐를 포기한 적이 있다. 2010 년경에 투입한 제품들부터 많은 비용을 들여 흡습제를 추가했다. 엄격한 조건에서 수분이 조금씩 유입되어도 흡습제가 흡수해, 가스 발생제에 물이 유입될 가능성은 거의 희박해진다. 원인 규명 과정 중 근본적인 대책을 세울 수 없음에도 불구하고 타카타는 리콜 “ 대책품”으로서교체 중인 인플레이터를 ‘ 안전’하다고 주장했다. 그 근거 중 하나는 이 흡습제를 추가했기 때문인 듯하다. 실제로 지금까지의 리콜 대상 차(리콜 조사 포함)에 흡습제를 추가한 제품의 탑재차는 없다. 그렇다 해도 흡습제 대책을 세운 이전 제품의 대부분이 리콜 대상이 되었다. 실용화 후 10 년 경과한 대책은 너무 늦은 감이 있다.