[아롱 테크] 두 동강 난 테슬라 플라스틱 가속페달...부러져야 정상?

테슬라 모델 3의 액셀러레이터 페달이 주행 중 부러지는 일이 발생해 논란이 되고 있습니다. 내연기관차도 가속 페달이 부러지는 일이 제법 있어 왔는데요. 대부분은 플라스틱 페달을 적용한 차량에서 주로 발생하고 있습니다. 

자동차 페달은 주행 중은 물론 충돌이나 사고 때 튼튼하게 설계되어야 합니다. 브레이크 페달과 액셀러레이터 페달은 운전자의 조작과 차량운행에 직접적인 영향을 미치기 때문에 이러한 페달의 내구성과 안전성은 매우 중요하죠.

액셀러레이터와 브레이크 페달의 구체적 제원은 제조사, 모델, 디자인, 규격 등에 따라 다르지만 운전자가 페달을 밟는 정도에 따라 민감하게 반응하며 즉각적으로 가속과 감속, 제동을 제어해야 합니다. 페달을 더 쉽게 밟을 수 있도록 경량화하고 사용성도 좋아야겠죠.

페달의 크기와 모양, 위치 등에 따라 성능이 달라질 수 있기 때문에 제조사들은 여러 가지 요소를 고려해 자동차의 운전편의성, 안전성, 편안한 주행경험을 위해 페달을 설계하고 있습니다. 최근 달라진 것은 철이나 알루미늄 등 금속으로 제작하던 페달이 엔지니어링 강화 플라스틱 제품으로 대체되고 있다는 겁니다. 

금속페달은 튼튼하고 내구성이 뛰어날 뿐 아니라 오랫동안 사용해도 변형이 적은 장점을 갖고 있는데요. 고강도 금속으로 만들어지기 때문에 운전자의 발을 페달에 안정적으로 고정시켜 주는데 도움을 줍니다.

운전중에 발이 미끄러지는 경우를 최소화시켜 페달조작의 정확성과 차량의 안전성을 향상시켜 주지요. 열을 빠르게 전도하는 특성을 갖고 있어, 운전중 발이 더운 날씨에서도 빠르게 냉각되는 효과도 기대할 수 있습니다. 

일부 고급차나 스포츠카뿐 아니라 중ㆍ소형차도 안전성과 고급스러움을 강조하기 위해 알루미늄 페달을 적용하고 있기도 합니다. 알루미늄 페달은 상대적으로 철제 페달보다 가벼워 자동차의 무게를 감소시키고 연료효율성을 높일 수 있습니다. 가벼우면서도 강도가 높기 때문에 주행 중에 발생하는 하중과 충격에 강한 것이 특징입니다.

또한 높은 열 전도성을 가지고 있어 페달의 열이 잘 전달되고 빨리 냉각돼 변형이 적고 자동차의 내부 디자인을 더욱 세련되고 고급스럽게 만들어 주기도 합니다. 안전성과 내구성을 강화하면서도 디자인 측면에서 고급감을 주는 일석삼조의 효과를 발휘하지요.

그러나 금속 페달은 플라스틱 페달보다 무겁기 때문에 자동차의 무게를 증가시키고 연비에도 영향을 미칩니다. 오래 사용할 경우는 물론 습기가 많은 환경이나 급격한 온도변화에 노출될 경우 부식이나 산화로 녹이 슬거나 강도가 약해질 수도 있습니다.

플라스틱 페달보다 진동과 소음이 크고 페달의 답력(페달을 밟는 힘)이 커 응답성이 떨어지는 것도 단점입니다. 무엇보다 금속 페달은 일반적으로 제조와 가공이 더 복잡하고 생산비용이 플라스틱 페달보다 더 들기 때문에 자동차 제조사들은 경제적인 측면을 고려해 플라스틱 페달을 선호하는 경향이 있습니다.

알루미늄 페달과 같이 높은 품질과 고급스러움을 갖춘 금속 페달보다는 경제성과 생산성 측면에서는 플라스틱 페달이 훨씬 장점이 많기 때문입니다. 최근 대부분의 차량에 적용되고 있는 플라스틱 페달은 폴리카보네이트나 폴리아미드, 폴리라미드, 폴리에스테르 등을 소재로 한 엔지니어링 강화 플라스틱 재질을 사용하고 있습니다.

이러한 엔지니어링 강화 플라스틱은 금속에 비해 상대적으로 가벼워 자동차의 연비를 향상시키고 주행성능을 개선하는 데 도움을 주고 있습니다. 또한 금속에 비해 다양한 형태로 제조할 수 있기 때문에 페달의 디자인과 모양을 더 자유롭게 구현할 수 있으며, 내식성이 뛰어나 습기나 노후로 인한 부식을 방지할 수 있는 것이 장점입니다.

이와 함께 플라스틱 재질은 금속보다 더 많은 진동과 충격을 흡수해 운전중 발생할 수 있는 소음과 진동을 감소시켜 줍니다. 플라스틱은 제조과정이 비교적 간단하며 금속보다 저렴하기 때문에 자동차 제조사들은 비용을 절감할 수도 있습니다.

일부 전문가들은 자동차의 바이와이어(By Wire) 기술 적용이 확대되고 있는 것도 플라스틱 페달 적용이 늘어나고 있는 원인이 될 수 있다고 귀띔합니다. 바이와이어 기술은 기계적인 연결대신 전기신호를 이용해 각종 시스템을 제어하는 방식으로 액셀러레이터 페달과 브레이크시스템, 조향시스템 등에 주로 사용되고 있습니다.

기존 기계적인 연결시스템은 스로틀밸브와 액셀러레이터 페달을 철제 케이블과 연결링크 등으로 연결돼 시스템이 복잡할 뿐 아니라 오래 사용할 경우 마모 및 손상이 발생해 정기적인 유지보수가 필요한데요. 바이와이어는 전기신호로 센서와 컨트롤러(액츄에이터)를 작동시키기 때문에 고장이 적어 유지 보수가 필요하지 않은 장점이 있습니다. 

또한 브레이크시스템 역시 브레이크 답력을 키워주는 진공배력시스템 외에도 진공펌프와 ABS, ESC, 브레이크 어시스트 등 전자제어 시스템 적용이 늘어나면서 액셀러레이터 페달과 브레이크 페달의 요구 답력이 기존 시스템보다 상대적으로 낮아졌습니다.

금속 페달에 바이와이어 기술을 접목하고 있기도 하지만 가벼운 플라스틱 페달로도 충분한 답력을 얻을 수 있기 때문에 거의 대부분 차량이 플라스틱 페달을 적용하고 있습니다. 플라스틱 페달은 장점도 많지만 단점이 없는 것은 아닙니다. 우선 금속보다 내구성과 강도가 약해 큰 충격을 받을 경우 금속에 비해 더 쉽게 파손되거나 손상될 수 있습니다.

열에도 약해 페달이 오래 사용되거나 긴 시간동안 연속적으로 사용될 경우 열에 의해 변형을 일으킬 수 있을 뿐 아니라 일부 플라스틱 재질은 높은 온도에서 녹거나 불에 탈 수 있어, 화재가 발생할 경우 빠르게 확산될 수 있는 것이 단점으로 꼽힙니다.

이외에도 금속 페달에 비해 수리나 유지보수가 어렵기 때문에 파손된 경우 페달 전체를 교체할 수밖에 없습니다. 플라스틱 페달이 파손되는 경우는 페달이 차체와 고정된 링키지(몸쳬)에서 떨어지거나 링키지 자체가 부러지는 경우가 대부분입니다.

이러한 원인은 매우 다양한데요. 우선 오랜 사용으로 인해 플라스틱 페달이 피로나 노후로 강도가 떨어질 수 있습니다. 플라스틱은 시간이 지남에 따라 노화되고 약해질 수 있기 때문에 페달이 파손되기 쉬워지는 것이지요. 특히 고온이나 극단적인 날씨 조건에서 플라스틱 페달은 더 취약해질 수 있습니다.

과도한 하중이나 갑작스런 충격에도 민감할 수밖에 없습니다. 운전중에 운전자가 페달을 지나치게 강하게 밟거나 물체와의 충돌로 인해 페달에 강한 충격이 가해질 경우 플라스틱 페달이 휘거나 부러질 수 있습니다.

참고로 안전상의 이유로 일정속도 이상의 충돌사고에서 운전자의 발이나 발목이 브레이크 페달과 접촉할 경우 브레이크 페달이 부러지도록 설계되고 있습니다.

한 국내 자동차회사는 사고때 브레이크 시스템(진공배력장치 및 마스터실린더)이 실내로 밀려들어올 경우 브레이크 페달의 힌지를 해제시켜 브레이크 페달로 인한 운전자의 상해를 최소화시켜주는 기술(차량 브레이크 페달 후방 밀림방지장치)을 특허로 출원하기도 했습니다.

한 자동차 회사 관계자는 “교통사고 때 운전자가 브레이크 페달을 밟거나 액셀러레이터 페달을 밟고 있는 경우 운전자의 다리부상 위험이 클 뿐 아니라 급가속이 발생할 수 있기 때문에 최근 기준 답력을 초과하거나 충격이 발생할 경우 페달이 자동적으로 부러지는 특허기술이 적용되고 있다”고 귀띔합니다.

이밖에 부적절한 설계나 제조과정으로 인해 플라스틱 페달의 내구성이 떨어져 부러지는 경우도 있습니다. 플라스틱 페달의 강도와 내구성은 재질 선택, 디자인, 제조과정 등에 영향을 받기 때문에 이러한 측면을 고려하지 않으면 페달이 쉽게 부러질 수밖에 없습니다.

저렴한 플라스틱 재질이나 부적절한 플라스틱 재료를 사용할 경우에도 문제가 발생할 수 있습니다.자동차 페달은 일반적으로 내구성이 높은 재료로 만들어지지만, 너무 과도한 힘으로 밟거나 무리한 사용을 할 경우 파손될 수도 있습니다.

특히 전기차는 토크가 높아 급가속하거나 무리하게 급제동함으로써 페달의 피로강도에 영향을 미칠 가능성이 높을 수 밖에 없습니다. 플라스틱 페달의 내구성을 향상시키기 위해서는 적절한 재질 선택과 디자인, 품질 검사와 품질관리가 필요합니다.

자동차 제조사들이 이러한 문제를 방지하기 위해 철저한 품질검사와 테스트를 거쳐 페달의 내구성과 안전성을 확보하는데 많은 노력을 기울이고 있지만 예기치 못한 상황이 지속적으로 발생하고 있는 이유는 살펴 볼 필요가 있습니다. 

각종 안전관련 법규 및 규정을 준수하면서도 운전자들이 안전하고 편안한 주행경험을 할 수 있도록 공학적인 해결책을 찾아야 겠죠.

김아롱 칼럼니스트/[email protected]