1. 서 론
2. 연구방법
2.1. 자료선택
2.2. 통계분석
3. 연구결과
3.1. 언더라이드 사고분석
3.2. 언더라이드 사고의 일반적 특성
3.3. 언더라이드 사고에서 파손높이에 따른 상해특성
3.4. 언더라이드 사고사례 #1
3.5. 언더라이드 사고사례 #2
4. 고 찰
4.1. 승용차 탑승자의 인체상해 주요요인
4.2. 후부안전판의 상해저감 효과
5. 결 론
1. 서 론
승용차와 대형트럭과의 충돌은 구조적 비호환성으로 승용차 탑승자에게 심각한 사고(1)로 이어진다. 미국 도로교통안전국(National Highway Traffic Safety Administration, NHTSA)의 사망분석시스템(Fatality Analysis Reporting System, FARS) 통계에 따르면 1975-2018년까지 대형트 럭 충돌로 인한 사망자는 200,962명이 발생했고, 이 중 103,336명(51.4%)이 승용차 탑승자로 보고(2)되었으며, 승용차 탑승자는 대형트럭 탑승자보다 중증상해는 약 6배 높다.(3)
아울러, 언더라이드 사고는 대형트럭이나 트레일러 차량의 후방을 승용차가 추돌하여 차체가 상대차량 후방 아래로 하강하기에 충돌 후 상대차량의 외관이 승용차의 A필러를 뚫고 내부로 침입할 가능성이 높고, 이 결과로 탑승자에게 심각한 상해 및 사망을 초래할 수 있다.
Table 1은 언더라이드 현상을 예방하기 위한 각 나라들의 대형트럭 및 트레일러의 후부안전판 기준이다. 미국의 연방자동차 안전기준(Federal Motor Vehicle Safety Standards, FMVSS)(4)과 캐나다 교통부의 자동차 안전 기준(Canada Motor Vehicle Safety Standards, CMVSS) No. 223,(5) 국내 자동차 및 자동차 부품에 대한 기준(Korea Motor Vehicle Safety Standards, KMVSS)19/96(6)에 대형트럭이나 특수자동차 후부안전판(Rear Impact Guard)의 규격과 기준을 정하고 있다.
Table 1.
Rear impact guard requirements comparison in the nations
그럼에도 불구하고 FMVSS 시험에서 승용차의 50.0% 이상 언더라이드 사고 발생 가능성이 있는 것으로 밝혀져 있으며,(7) 여러 국가에서 언더라이드 사고 심각성을 인지하여 사고감소 및 상해예방을 위해 국가통계 분석 및 실험연구를 진행하고 있다.(1,8)
그러나, 국내는 언더라이드 사고 및 승용차 탑승자 상해저감 실사고 데이터 활용연구 및 실험연구는 미비한 실정이다. 본 연구에서는 실사고 자료를 활용하여 언더라이드 사고에서 탑승자에게 미치는 상해유형을 확인하였다.
2. 연구방법
2.1. 자료선택
본 연구는 후향적 관찰연구이며, 분석한 자료는 2011년 1월부터 2022년 12월까지 권역응급의료센터에 내원한 차량 탑승 환자를 수집한 한국형 자동차-인체상해 심층조사(Korea In-Depth Accident Study, KIDAS)자료를 활용하였으며, 전체 4,792명 중 언더라이드 사고에서 운전석 및 조수석에 탑승한 18세 이상의 23명을 분석하였다(Fig. 1).
차량의 사고 심각도는 미국자동차공학회(Society of Automotive Engineers International, SAE)에서 개발한 파손차량을 7개의 코드로 분류하는 충돌변형분류(Collision Deformation Classification, CDC) 코드(9)를 활용하였다. 차량의 파손부위 높이는 범퍼하단-범퍼상부(L), 그릴하단-보닛상부(M), 전면유리창 하단-지붕(G)로 표기하며, L과 M의 동시파손(E), M과 G의 동시파손(H), 높이전체파손은 (A)로 분류한다. 본 연구에서 사고차량의 파손높이 유형은 L, M, E에 해당할 경우 Low-height, G, H, A에 해당할 경우 High-height로 정의하였다(Fig. 2). 차량 파손 심각도는 파손깊이에 따라 1~9의 숫자로 정하며, 파손깊이가 6이상은 내부함입이 발생했다고 가정하였다(Fig. 3).
분석에 활용된 자료는 인적정보인 성별, 연령, 탑승위치, 안전벨트 착용여부, 사고원인을 사용하였으며, 차량정보는 에어백 전개여부, 차량종류, 파손높이, 내부함입여부를 활용하였고, 사고정보는 상대물체, 상대차량의 후부안전판 장착여부, 도로종류를 사용하였다. 병원에 내원한 탑승자의 인체상해 척도는 간편상해척도(Abbreviated Injury Scale, AIS), 최대상해척도(Maximum Abbreviated Injury Scale, MAIS), 상해중증도점수(Injury Severity Score, ISS)를 활용하였으며, 중증상해의 정의는 상해중증도 점수 16이상은 중증상해, 16미만은 비중증상해로 정의하였다. 유효충돌속도(ΔV)는 사고재현 소프트웨어인 PC-Crash 버전 10.1(Dr.Steffan Datentechnik GmbH, Austria)를 활용하여 추정하였다.
2.2. 통계분석
연구 대상자의 일반적인 특성과 신체부위 별 상해중증도는 카이제곱검정(Chi-square test)을 통해 빈도와 비율을 확인하였으며, 피셔정확검정(Fisher’s Exact Test)을 통해 통계 유의성(기대빈도 5미만 20%)을 검정하였다. 연속형 변수들은 T검정(T-test)과 맨휘트니검정(Mann Whitney U-test)을 통해 통계적 차이를 확인하였고, 통계적인 유의수준(Significant level) p 값은 0.05 미만으로 검정하였다. 통계분석 패키지는 SPSS버전 26.0(IBM Inc., Chicago, IL)을 사용하였다.
3. 연구결과
3.1. 언더라이드 사고분석
Table 2는 언더라이드 사고에 대한 요약 정보이다. 전체 23명의 언더라이드 사고 승용차 탑승자 중 평균연령은 45.3세였고, 남성이 16명(69.6%)으로 여성 7명(30.4%) 보다 많았다. 탑승위치에서는 운전석 18명(78.3%)으로 조수석 5명(21.7%)보다 운전석이 약 4배 많았고, 안전벨트 착용은 12명(57.1%)으로 미착용 9명(42.9%) 보다 많았다. 정면 에어백은 전개 13명(56.5%)으로 미전개 10명(43.5%)보다 높았다.
Table 2.
Summary of underride collision occupants and crash characteristics
Code distribution. Sex: 1-male, 2-female, Seat position: 1-driver, 2-passenger, Seatbelt status: 1-fastened, 2-unfastened, Frontal airbag: 1-deployment, 2-undeployment, Crash cause: 1-human factor, 2-vehicle factor, 3-environment factor, Vehicle type: 1-sedan, 2-sports utility vehicle, 3-van, Collision object: 1-light truck, 2-bus, 3-heavy truck, 4-truck with trailer, Vertical: 1-low-height, 2-high-height, Intrusion: 1-yes, 2-no, Road type: 1-expressway, 2-motorway, 3-national-road, 4-city/county road, RIG: 1-yes, 2-no, Fatality: 1-fatality, 2-survived
사고원인은 인적요인이 16명(84.2%), 차량요인 2명(10.5%), 환경요인 1명(5.3%)으로 인적요인이 가장 많았다. 차량종류는 세단차량 15명(65.2%)이 제일 많았고, 승합차 6명(26.1%), SUV 2명(8.7%) 순이다. 충돌물체는 대형트럭 11명(47.8%), 경트럭 7명(30.4%), 트레일러 4명(17.4%), 버스 1명(4.3%)순으로 높았으며, 파손높이는 High-height 유형이 15명(65.2%)으로 Low-height 유형 8명(34.8%)보다 많았고, 내부함입여부는 19명(82.6%)으로 내부함입없음 4명(17.4%)보다 약 4.75배 높으며, 내부함입에 따른 중증상해 발생은 10명(52.6%), 사망자는 9명(47.4%)이었다. 유효충돌속도(ΔV)의 평균은 41.4 Km/h이였고, 사고가 가장 많이 발생했던 도로는 고속도로 11명(52.4%)였다.
상대차량의 후부안전판 장착여부에서 미장착 8명(57.1%)이 장착 6명(42.9%)보다 많았고, 후부안전판 장착 여부에 따른 중증상해는 미장착 4명(66.7%)으로 장착 2명(33.3%)보다 2배 높았으며, 사망의 경우 미장착 4명(66.7%)으로 장착 2명(33.3%)보다 2배 많았다. 언더라이드 사고 탑승자의 상해에서 최대간편상해척도의 사분위수는 3 (2-4), 상해중증도점수는 14 (6-27)로 확인되었다. 전체 사고의 사망자는 23명 중 9명(39.1%)이었다.
3.2. 언더라이드 사고의 일반적 특성
Table 3은 언더라이드 사고에서 중증상해에 따른 일반적 특성이다. 23명의 탑승자 중 비중증상해는 13명(56.5%)으로 중증상해 10명(43.5%)보다 많았다. 사고원인에서 인적요인 16명(84.2%)으로 가장 높았으며 이 중 비중증상해에서 12명(100.0%)으로 가장 높았고, 중증상해는 차량요인 2명(28.6%)과 환경요인 1명(14.3%)이 비중증상해 보다 높았다(p=.036).
Table 3.
General characteristics of injury severity in underride collisions
또한, 사망여부는 중증상해 9명(90.0%)으로 비중증상해 0명(0%)보다 높았다(p<.001).
성별에서는 비중증상해 남성이 10명(76.9%)으로 가장 높았고, 평균연령은 중증상해 49.1세, 비중증상해 42.4세로 연령은 중증상해가 더 높았다. 탑승위치에서 두 군 모두 운전석이 18명(78.3%)으로 가장 많았고, 안전벨트 착용여부에서 비중증상해 8명(61.5%)으로 가장 높았으며, 정면 에어백 전개여부에서 비중증상해 9명(69.2%)으로 가장 높았다.
차량종류는 비중증상해의 세단차량 10명(76.9%)으로 가장 많았고, 상대물체는 비중증상해의 대형트럭과의 충돌 8명(61.5%)이 가장 높았지만 중증상해에서는 경트럭 3명(30.0%), 버스 1명(10.0%), 대형트럭 3명(30.0%), 트레일러 3명(30.0%)이었다. 파손높이는 중증상해의 High-height 유형 9명(90.0%)이 가장 많았으며, 내부함입은 중증상해에서 10명(100.0%)으로 가장 많이 발생했다. 유효충돌속도(ΔV)의 평균은 중증상해 51.6 km/h로 비중증상해 34.0 km/h 보다 높았고, 사고발생도로는 비중증상해의 고속도로에서 9명(69.2%)으로 가장 많았다.
상대차량 후부안전판 장착여부에서 미장착이 중증상해 4명(66.7%)로 비중증상해 4명(50.0%) 보다 비율이 높았다. 그러나 분석에서는 사고원인과 사망여부를 제외한 나머지 자료는 통계적 차이는 없었다(p>0.05).
Table 4는 언더라이드 사고에서 파손높이에 따른 일반적 특성이다. 23명의 탑승자 중 High-height 15명(65.2%)으로 Low-height 8명(34.8%)보다 많았다. 유효충돌속도(ΔV) 평균은 High-height 51.0 km/h으로 Low-height 25.1 km/h보다 약 2배 높았다(p=.004).
Table 4.
General characteristics of vehicle deformation vertical in underride collisions
성별에서는 Low-height 남성 6명(75.0%)으로 High-height 10명(66.7%) 보다 높았다. 탑승위치는 Low-height 운전석 7명(87.5%)이 가장 많았고, 안전벨트 착용여부는 Low-height 6명(75.0%)으로 가장 많았다. 정면 에어백 전개에서 Low-height 5명(62.5%)로 가장 높았다. 사고원인에서 인적요인 16명(84.2%) 중 Low-height 7명(100.0%)이 가장 많았고, High-height는 차량요인 2명(16.7%)과 환경요인 1명(8.3%)이 Low-height 보다 높았다. 차량종류는 High-height 세단차량 10명(66.7%)이 가장 많았으며, 상대물체는 Low-height 대형트럭이 5명(62.5%)으로 가장 높았다. 또한, 내부함입에서 High-height 14명(93.3%)으로 Low-height 5명(62.5%) 보다 많았다. 사고가 가장 빈번한 도로는 Low-height 고속도로 5명(62.5%)으로 가장 높았다. 상대차량 후부안전판 장착여부는 High-height 미장착 6명(60.0%)이 가장많았다. 이어 최대간편상해척도 및 상해중증도점수의 사분위수는 High-height는 Low-height 보다 최대간편상해도척도에서는 3(2-5) vs 2(2-3)로 상해중증도점수는 17(6-43) vs 7.5(5.3-14)로 높았다.
사망여부에서 High-height 8명(53.3%)으로 Low-height 1명(12.5%)보다 많았다. 그러나 유효충돌속도(ΔV)와 내부함입여부를 제외한 나머지 자료는 통계적 의미는 없었다(p>0.05).
3.3. 언더라이드 사고에서 파손높이에 따른 상해특성
Fig. 4는 전체 대상자의 신체부위 별 중증상해 발생률이며, 머리 및 목 10명(43.5%), 가슴 6명(26.1%), 복부 3명(13.0%), 얼굴 2명 (8.7%), 사지 1명(4.3%) 순으로 신체부위 중 머리 및 목으로 인해 중증상해가 가장 높았다.
Table 5는 언더라이드 사고에서 파손높이에 따른 탑승자의 상해중증도 분류에 따른 결과이다. 머리 및 목에서는 High-height 10명(66.7%)으로 Low-height 0명(0.0%)보다 많았다. High-height 얼굴2명(13.3%), 가슴 5명(33.3%)으로 Low-height 보다 높았다. 복부에서는 Low-height 2명(25.0%)으로 High-height 1명(6.7%)보다 많았고, 사지에서 High-height 1명(6.7%)으로 Low-height 보다 높았다.
Table 5.
Injury severity by bodily regions for occupants in underride collisions according to vehicle vertical deformation
신체부위 별 상해중증도 차이는 머리 및 목 상해에서 통계적으로 유의하였으며(p=.003), 다른 신체 부위에서는 통계적인 차이는 없었다(p>0.05).
최대간편상해척도 사분위수는 High-height 3(2-5)로 Low-height 2(2-3) 보다 높았으며, 상해중증도점수 사분위수는 High-height 17(6-43)로 Low-height 7.5(5.3-14)보다 높았다. 이어 사망여부에서 High-height 8명(53.3%)으로 Low-height 1명(12.5%)보다 높았다. 그러나 최대간편상해척도와 상해중증도점수, 사망여부의 통계적 의미는 없었다(p>0.05).
3.4. 언더라이드 사고사례 #1
3.4.1. 사고개요
환자차량(벤츠, E220)이 2018년 9월 20시경에 중앙고속도로에서 약110 km/h 속도로 주행 중 사고 발생 직전 운전자는 창문을 내려 왼쪽으로 시선을 향하고 다시 전방을 주시할 때 선행하던 상대차량(대형트럭)이 눈 앞에 있었다고 진술하였으며, 이후 환자차량은 상대차량의 후방을 정면으로 추돌하였다(유효충돌속도(ΔV), 26.1 km/h).
사고차량 제조사는 벤츠, 2013년식 E220모델이며 전면부 그릴 및 보닛이 파손되었으나 전면 유리창과 내부함입이 없는 사고유형이었다. 전면부는 계단형태 파손양상을 보였으며 CDC코드 차량파손깊이 5에 해당한다. 상대차량은 미상의 대형트럭이었으며, 상대차량에는 화물칸 하단부와 후부안전판 파손 양상을 보였다.
탑승자인 23세 남성 운전자는 가슴과 외피에 상해를 입어 상해중증도점수는 5점으로 비중증상해였다. 사고 당시 승용차 운전자는 안전벨트를 착용하고 있었으며, 에어백은 전개되지 않았다(Fig. 5).
3.5. 언더라이드 사고사례 #2
3.5.1. 사고개요
환자차량(기아자동차, 카렌스)이 2014년 10월 14시경 시군도로에서 주행 중 선행하던 상대차량(경트럭)의 후미를 추돌하여, 적재함 밑으로 하강하였다(유효충돌속도(ΔV), 43.6 km/h).
사고차량 제조사는 기아자동차, 제조년도 미상의 카렌스 모델이며 전면부 그릴 및 보닛, 전면유리창, A필러, 앞좌석 루프가 전부 파손되었고, 내부함입이 있는 사고유형이었다. 차량의 전면부는 형태를 알아보기 힘들정도로 파손되었으며, CDC코드 차량파손깊이 8에 해당하였다. 상대차량은 후부안전판이 미설치 된 미상의 경트럭이며, 화물칸 하단부의 파손은 알 수 없었다.
사고 당시 병원에 운전석과 조수석에 탑승한 두 환자가 내원하였으며, 운전석에 탑승한 80세 남성 운전자는 머리와 얼굴, 가슴에 골절이 있어 상해중증도 점수는 27점으로 중증상해였다. 조수석에 탑승한 82세 여성 탑승자는 머리에 대뇌겸 경막하출혈, 연가양흉, 기흉, 혈흉, 흉골골절, 간손상이 발생하여 상해중증도 점수 43점으로 중증상해였다. 두 분 모두 사고 당일 병원으로 이송되었으나 사망하였다(Fig. 6).
4. 고 찰
4.1. 승용차 탑승자의 인체상해 주요요인
본 연구에서 언더라이드 사고에서 내부함입이 내부함입없음 보다 4.75배 높게 발생하였으며, 내부함입에 따른 중증상해 발생은 10명(52.6%), 사망자는 9명(47.4%)이었다. 탑승자의 인체상해는 상해중증도점수의 중위수는 17점으로 승용차 탑승자는 중등증 이상의 상해발생 경향을 보였으며, 주요 요인은 차량파손의 내부함입으로 확인되었다.
Matthew L. Brumbelow et al.의 연구(10)에 따르면 언더라이드 사고에서 승용차 탑승자 115명 중 34.8%(n=40)가 중증상해가 발생하였으며, 내부함입에 따른 중증상해는 34명(29.6%), 사망자 13명(11.3%)이 발생하였다. 또 다른 연구에서 언더라이드 사고의 탑승자 30.0% 이상이 사망한다고 보고하였고,(11) 안전벨트를 착용한 승용차 탑승자의 절반 이상(60.0%)이 중증상해가 발생하였으며, 상해가 발생한 주요 신체부위는 머리와 가슴으로 보고되었다.(12)
본 연구에서는 언더라이드 사고에서 사망자 및 중증상해 발생 부위는 머리 및 목이 가장 많았고, 파손높이 유형 별 차이를 확인하였을 때 머리 및 목 상해만이 통계적으로 유의했다. Brumbelow ML et al. 연구에서는 탑승자 14명 중중상해가 발생한 주요 신체 부위는 머리와 가슴이었으며,(7) 이 중 머리 및 목의 상해는 상대차량의 외관이 내부함입에 따른 탑승자와의 직접충격과 A필러의 구부러짐에 의해 상해가 발생한다고 주장하였다. 본 연구에서도 사망자 차량의 대부분 앞 유리창과 A필러의 파손이 동반되었으며, 승용차 탑승자의 머리 및 목이 취약한 것을 확인할 수 있었다.
4.2. 후부안전판의 상해저감 효과
본 연구에서는 후부안전판 장착여부에 따른 언더라이드 승객의 상해유형을 분석하였다. 후부안전판 장착여부에 따른 사상자는 상대차량이 미장착일때, 장착 할 때 보다 사상자가 2배 증가하는 것을 확인하였으며, 후부안전판을 장착하지 않는 경트럭과 버스에서도 언더라이드 사고 발생과 위험이 확인되었다. 경트럭과 버스의 언더라이드 사고의 전체 8명 중 중증상해 4명, 사망자 4명이 발생하였다.
차량사고에서 사고심각도를 나타내는 주요지표로는 충돌 시 유효충돌속도(ΔV)를 주로 활용하며,(13) 본 연구결과에서 유효충돌속도(ΔV) 증가에 따라 중증상해 및 사망자 발생이 높았다. 언더라이드가 발생하기 전 유효충돌속도(ΔV)를 줄일 수 있는 하나의 방안으로는 대형트럭의 후부안전판으로 판단되며, 후부안전판은 대형트럭의 후방을 승용차가 충돌 시 범퍼나 차량의 범퍼레일 프레임과 맞물릴 시 언더라이드 예방효과가 있는 것으로 알려져 있다.
미국의 도로교통안전국은 언더라이드 사고에서 승용차 사망자를 줄이는데 후부안전판이 도움이 된다고 하였으며,(14) 내부함입으로 인한 사망자를 약 25.0% 감소시킨다고 보고하였다.(10) 또한, Mariolani, de Arruda et al.(15)은 후부안전판의 효과는 올바른 설계와 위치에 따라 달라진다고 보고했다.
2022년 미국의 도로교통안전국은 언더라이드 사고에서 승용차 탑승자의 사상자를 줄이기 위해 후부안전판 최종 기준을 마련하였고, 2023년 4월 측면 언더라이드 현상을 막기 위해 법규를 개정하기 위한 전문위원을 모집하여 안전대책을 마련하고 있다.
국내에서는 자동차 및 자동차 부품의 성능과 기준에 관한 규칙(Korea Motor Vehicle Safety Standard, KMVSS) 19/96에 따라 언더라이드 사고 방지를 위해 규격에 맞는 후부안전판 장착을 규정하고 있지만, 이에 대한 안전대책이 미흡하다. 현재 국내에는 3.5톤 이상의 트럭 및 트레일러 트럭에만 장착을 의무화하고 있다.
본 연구 결과에 따르면 경트럭 및 버스를 추돌 시 언더라이드 사고가 발생했으므로 이에 따라 경트럭과 버스의 후부안전판 장착을 고려해야 한다. 다만, 후부안전판 장착에 따른 사고심각도가 커질 수 있는 가능성도 있기에 이에 대한 부분을 고려하여 대비해야 할 것이다.
5. 결 론
본 연구에서는 언더라이드 사고에서 탑승자 중증상해 및 사망요인은 내부함입, 상대차량의 후부안전판 장착여부, 상대물체였다. 승용차 탑승자는 내부함입이 있거나, 후부안전판 미장착 상대차량을 추돌 시 장착 차량보다 사망률이 증가하였다.
또한, 후부안전판 장착 기준에 해당하지 않는 경트럭과 버스에서도 언더라이드 현상이 발생하였다. 이에 따른, 언더라이드 사고에서 승용차 탑승자의 사상자를 줄이기 위해 후부안전판 의무장착 차종관리 및 감독과 언더라이드 사고 시험을 도입하여 후부안전판 장착차량의 확대와 후부안전판의 안전성을 정량적으로 확인할 수 있는 안전 대책 확보가 요구된다.
