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[2020 겨울호] 4 - 화학과가 본 고속도로∙귀성길
- 작성시각 2021-03-12 09:03:52
2020 WINTER 공대생이 보는 세상 4
화학과가 본 고속도로∙귀성길
Dept. of Chemistry

고속도로에서는 차들이 너무 빨라서 무서운데...
그래도 사고가 나면 나를 지켜줄 에어백이 있으니까 괜찮을 거야! 그렇다면 자동차 사고에서 우리를 보호해주는 에어백이 어떻게 작동하는지, 한번 알아볼까?
에어백 작동은 사고가 났다는 것을 판단하는 충격 감지 시스템과 에어백이 터지도록 하는 기체 팽창 장치, 그리고 에어백을 통해 이루어져!
먼저 충격 감지 시스템으로 충격을 감지한 후 점화 장치에 신호를 보내면 기체 팽창 장치가 작동하지.
에어백을 순간적으로 부풀리기 위해서 기체 팽창 장치는 화약과 같은 점화제인 아지드화 나트륨 $\mathrm{NaN_3}$, Sodium Azide과 기폭 장치를 사용해. 실제로 에어백이 장착된 운전대에는 에어백과 아지드화 나트륨 캡슐, 소량의 산화 철(III) $\mathrm{Fe_2O_3}$, Iron Oxide 그리고 기폭 장치가 들어있는데, 전기 신호를 받은 점화 장치가 기폭 장치를 작동시키면 불꽃과 함께 순간적으로 높은 열을 발생시켜 아지드화 나트륨 캡슐을 터트리게 돼.
이 아지드화 나트륨은 350°C 정도의 비교적 높은 온도에서도 불이 붙지 않고 충돌 시에도 폭발하지 않는다는 점에서 높은 안정성을 가지고 있기 때문에 차내에서 보관할 수 있어. 이 물질에 불꽃에 의한 매우 높은 열이 가해지면 질소 기체와 나트륨으로 분해돼. 이때 발생하는 질소가 에어백을 채워 부풀게 하는 거야. 사용되는 아지드화 나트륨의 질량 중에는 65%가 질소이기 때문에 충돌 시에 기폭 장치에 의해 생성된 불꽃이 발생하면 0.04초 이내로 많은 양의 질소가 발생해.
또한 생성물인 나트륨은 산화 철과 격렬히 반응하며 산화 나트륨 $\mathrm{Na_2O}$, Sodium Oxide을 만들게 되는데, 이 물질은 금속인 나트륨보다 훨씬 안정한 상태로 존재한다고 해.
에어백을 순간적으로 부풀리기 위해서 기체 팽창 장치는 화약과 같은 점화제인 아지드화 나트륨 $\mathrm{NaN_3}$, Sodium Azide과 기폭 장치를 사용해. 실제로 에어백이 장착된 운전대에는 에어백과 아지드화 나트륨 캡슐, 소량의 산화 철(III) $\mathrm{Fe_2O_3}$, Iron Oxide 그리고 기폭 장치가 들어있는데, 전기 신호를 받은 점화 장치가 기폭 장치를 작동시키면 불꽃과 함께 순간적으로 높은 열을 발생시켜 아지드화 나트륨 캡슐을 터트리게 돼.
이 아지드화 나트륨은 350°C 정도의 비교적 높은 온도에서도 불이 붙지 않고 충돌 시에도 폭발하지 않는다는 점에서 높은 안정성을 가지고 있기 때문에 차내에서 보관할 수 있어. 이 물질에 불꽃에 의한 매우 높은 열이 가해지면 질소 기체와 나트륨으로 분해돼. 이때 발생하는 질소가 에어백을 채워 부풀게 하는 거야. 사용되는 아지드화 나트륨의 질량 중에는 65%가 질소이기 때문에 충돌 시에 기폭 장치에 의해 생성된 불꽃이 발생하면 0.04초 이내로 많은 양의 질소가 발생해.
또한 생성물인 나트륨은 산화 철과 격렬히 반응하며 산화 나트륨 $\mathrm{Na_2O}$, Sodium Oxide을 만들게 되는데, 이 물질은 금속인 나트륨보다 훨씬 안정한 상태로 존재한다고 해.
$$\mathrm{2NaN_3(g)} \rightarrow \mathrm{2Na(s)} + \mathrm{3N_2(g)}$$
$$\mathrm{6Na(s)} + \mathrm{Fe_2 O_3(s)} \rightarrow \mathrm{3Na_2 O(s)} + \mathrm{2Fe(s)}$$
그렇다면 작동 후의 에어백은 어떻게 될까?
에어백 반응의 생성물인 질소는 에어백을 부풀린 후 시간이 지나면 작은 구멍을 통해 점점 빠져나가게 돼. 그러면 자동차 사고에서 탑승객을 보호하고 에어백은 다시 사용할 수 있게 본래의 형태로 돌아가게 되겠지?
휴~ 무서웠던 교통사고에서 우리를 보호해 줄 에어백이 있어서 다행이야! 물론 교통사고는 나지 않는 게 좋겠지!
그럼 난 조심히 가볼게. 안녕~.
휴~ 무서웠던 교통사고에서 우리를 보호해 줄 에어백이 있어서 다행이야! 물론 교통사고는 나지 않는 게 좋겠지!
그럼 난 조심히 가볼게. 안녕~.

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ALIMI 25기 화학공학과 김은진
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항상 더 나은 내가 되도록 노력하는 알리미입니당!
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