NASA에서 토요타 자동차 급발진 원인 조사

2009년 8월 미국 캘리포니아주 샌디에이고 부근 고속도로에서 도요타 렉서스 운전중 급발진(급가속)이 발생하여 탑승자 4명의 사망사고 이후 급발진 신고가 급증하면서 미국 도로교통안전국(NHTSA : National Highway Traffic Safety Administration)에서 미항공우주국(NASA : National Aeronautics and Space Administration)에 토요타(Toyota) 차량의 급발진 사고 연구를 요청하였으며, 이에 따라 미항공우주국(NASA)은 토요타 전자식 스로틀 제어시스템(Electronic Throttle Control System)의 급발진 연관성에 관한 조사를 2010년 3월부터 2011년 1월까지 실시하였습니다.

급발진 및 급가속 정의
최근 미국에서는 급발진(Sudden Acceleration Incident) 이란 제동효과의 명백한 손실을 수반한 정지상태 또는 매우 낮은 출발속도로부터 운전자가 의도하지 않고 예상하지 못한 높은 출력에 의해 급가속 되는 것(Unintended, unexpected, high-power accelerations from a stationary position or very low initial speed accompanied by an apparent loss of braking effectiveness)을 의미하며, 급가속(Unintended Acceleration)이 란 운전자가 가속을 목적으로 하지 않음에도 어느 정도의 가속이 발생하는 것(the occurrence of any degree of acceleration that the vehicle driver did not purposely cause to occur)이라고 정의하였습니다.

조사 개요
급발진 원인 분석을 위해 기계적인 결함 및 전기적인 결함과 같은 자동차 요인과 전자파 장해 및 페달 오조작 등 인적요인 등 급발진의 잠재적인 여러 가지 발생원인을 조사하였으며, 특히 이벤트 데이터 기록장치(EDR)의 충돌 데이터를 포함한 급발진 차량 충돌 의혹 58건에 대한 전면적인 조사를 실시하였습니다.

도로교통안전국(NHTSA) 제동장치 조사
일반적으로 자동차는 주행중 운전자의 가속페달 조작에 따라 스로틀(Throttle)이 열리게 되고, 스로틀(Throttle)이 열린 상태에서 제동시 모든 가속 상황을 제어할 수 있지만, 페달이 매트에 끼어 스로틀이 상당히 열린상태에서 반복 제동할 경우 진공손실로 제동력이 감소할 수 있어 자동차를 정지시키지 못할 수 있지만 급발진 사고로 신고된 차량의 현장 조사를 진행하는 과정에서 수집한 이벤트 데이터 기록장치(EDR) 자료를 분석한 결과 운전자에 의해 제동력이 발생되지 않은 것으로 확인되었습니다.

항공우주국(NASA) 전자시스템 조사
사고 조사결과 운전자가 의도하지 않게 스로틀(Throttle)을 크게 열만한 원인을 전자식 스로틀 제어시스템(ETCS)에서 발견하지 못하였으며, 토요타 차량에는 급발진 예방을 위한 림홈(Limp Home), 연료차단 제어 등 다양한 특성이 전자식 스로틀 제어시스템(ETCS)에 있었습니다. 또한 엔진을 제어하는 운영 소프트웨어에서도 오류를 발견하지 못하였으며, 현행 전자파 표준을 훨씬 상회하는 전자파 시험에서도 스로틀이 열리지 않았고, 전자식 스로틀 제어시스템(ETCS)의 고장이 제동성능에 영향을 주는 증거를 발견하지 못하였습니다.

항공우주국(NASA)의 가설
NASA에서는 급발진을 일으키기 위해 특정한 상황에서 전자식 스로틀 제어시스템(ETCS)에 두 가지 고장이 동시에 발생해야 한다는 이론적 가능성 2가지를 가지고 접근했지만 실제로 일어났다는 증거를 발견하지 못하였습니다. 첫 번째 가설은 가속페달 센서 2개가 동시에 고장이 발생하면서 모든 fail-safe 모드를 뛰는 넘는 현상입니다. 이러한 고장이 일어나기 위해서는 2가지 전기적인 고장으로 인해 정밀한 회로에서 정확한 저항범위를 벗어난 새로운 전류 회로가 형성되고 또한 정확한 시간에 발생하여야 합니다. 두 번째 가설은 운전자의 조작 없이 CPU(Central Processor Unit)에서 체계적인 고장으로 스로틀(Throttle)을 5° 이상 열고 엔진을 작동시키며 고장 진단 신호 또한 남기지 않아야 하는 것입니다. 이상 2가지 가설에 대한 검증 결과 어떤 특정한 조건이 스로틀(Throttle)을 5° 미만으로 여는 것을 확인하였지만 최소한의 제동으로도 통제 가능하며 안전에 영향주지 않았고, 스로틀(Throttle)을 조금 여는 아주 특수한 조건들이 전자식 스로틀 제어시스템(ETCS)의 단선을 유발한다 할지라도 가속페달을 놓으면 스로틀(Throttle)이 닫혔으며, 브레이크도 정상 작동한다는 것을 확인하였습니다.

도로교통안전국(NHTSA)과 항공우주국(NASA) 조사 결과
급발진 사고에 대한 상당히 많은 건수의 소비자 불만을 조사한 결과 언론보도에 따라 불만이 급증했음을 알 수 있었고, 특히 정지 내지 저속에서 스로틀이 다 열리고, 제동되지 않았다는 주장은 NHTSA의 분석 결과 자동차에 기인한 원인으로 보이지 않고, 페달 오조작의 가능성이 크다는 결론을 내렸습니다.
또한 현장조사에서는 객관적인 증거를 포함하는 이벤트 데이터 기록장치(EDR) 분석 결과 가속 페달을 밟고 제동페달을 밟지 않은 것으로 나타났으며 1건은 가속페달이 메트에 끼여 급가속이 발생하였음을 확인하였습니다. 하지만, NHTSA는 페달 오조작이 급발진의 원인이라고 믿을 만한 이유는 발견하지 못하였고 다만 매트에 페달 끼임의 결과로 급발진의 발생 가능성이 있다고 믿고 있습니다.
양 기관은 급발진의 전자적 원인을 발견하지 못하였으며, 전자식 스로틀 제어시스템(ETCS)의 고장이 제동성능에 영향을 줄 만한 이유가 있음을 확인하지 못하였습니다. 또한 NASA는 연구결과 토요타의 전자식 스로틀 제어시스템(ETCS)이 급발진의 원인이라고 할 만한 증거를 발견하지 못하였다고 주장하면서, 그러한 결론이 급발진을 발견하지 못한 것이지 급발진 현상이 일어나지 않는다고 단언할 수 없다고 결론을 내렸습니다.

따라서 향후 급발진의 위험을 줄이기 위한 조치로 급발진에 광범위하고 전반적인 대응이 가능한 제동시스템인 브레이크 오버라이드 시스템(BOS)과 가속페달 고착으로 제동력 상실시 시동을 쉽게 끌 수 없어 사태를 악화시킬 수 있는 원격시동, 충돌 사고시 객관적인 데이터 제공이 가능한 이벤트 데이터 기록장치(EDR)에 대하여 규정을 제정하고자 한다고 주장하고 있습니다.

작성자 : 김희준 부연구위원