물리학: HANS 장치가 생명을 구하는 방법

모터스포츠의 암울한 시대에는 상대적으로 사소한 사고가 치명적인 경우가 많았습니다. 적절한 사례: Patrick Jacquemart가 1981년 Renault 5 Turbo IMSA GTU 레이서를 테스트하던 중 Mid-Ohio의 흙둑에 정면 충돌했습니다. 차량 손상은 경미했지만 Jacquemart는 두개골 바닥 골절로 사망했습니다. 두개골 기저부의 뼈가 부러져 심각한 뇌 손상을 입었습니다.

이러한 사고는 일반적으로 불운이나 경주 비용으로 인해 발생했지만 이번 사고는 달랐습니다. Jacquemart의 친구이자 동료 레이서인 Jim Downing은 그러한 비극을 피하기 위해 무엇을 할 수 있는지 궁금해했습니다. 이에 대해 다우닝과 그의 처남인 박사 학위를 취득한 밥 허바드 박사(Dr. Bob Hubbard)는 이렇게 말했습니다. 두개골 뼈의 기계적 특성을 연구하는 공학 분야에서 현재 HANS 장치로 알려져 판매되는 "머리 및 목 지지대"를 발명했습니다.

HANS는 기본적으로 에어백처럼 작동합니다. 그러나 충돌 시 탑승자의 움직임을 막기 위해 쿠션을 부풀리는 대신, 올려진 칼라와 두 개의 폴리에스터 직물 밧줄을 사용하여 운전자의 머리를 고정합니다. 운전자의 어깨 벨트는 크고 뻣뻣한 칼라를 제자리에 단단히 고정합니다. 끈은 운전자 헬멧의 측면을 칼라 고정점에 연결합니다. 전방 충격 중에 G-부하가 생성되면 HANS 장치는 운전자의 헬멧을 쓴 머리가 몸통과 함께 움직이도록 하여 취약한 목과 두개골 뼈에 과부하가 걸리지 않도록 합니다.

위 슬레드 테스트 도면은 HANS의 작동 모습을 보여줍니다. 목만으로 제지할 수 있는 15파운드의 헬멧을 쓴 머리는 40g의 정면 ​​충돌 시 107g의 속도로 앞으로 돌진합니다. 결과적인 "전단"(목 축에 수직인 두 개의 반대되는 힘) 및 "장력"(목 축을 따라 당기는 힘) 하중은 부상 임계값을 크게 초과하여 사망 가능성을 더 높입니다.

HANS 장치가 제공하는 구속은 목 장력을 81%, 전단력을 72%, 총 목 부하를 78% 감소시킵니다. 머리는 허용 가능한 62g을 경험합니다. 이제 운전자의 머리와 목 움직임이 몸통 움직임과 동기화되기 때문에 가슴 압축은 감소하지만 가슴 중력은 약간 증가합니다.

다우닝은 1986년 경주에서 HANS 프로토타입을 착용했습니다. 허바드에 따르면 3년 후 미시간 주 디트로이트에 있는 웨인 주립대학교는 충돌 썰매에서 이 장치를 테스트했는데, 이는 미국 내 경주용 안전 장비 중 최초의 테스트였습니다. 1991년 판매가 시작된 이후 GM, 포드, 메르세데스-벤츠가 개발 지원에 나섰다. CART는 2000년에 이 장치를 의무화했습니다.

불행하게도 HANS가 널리 받아들여지게 된 것은 충격적인 비극 이후였습니다. Hubbard는 1990년대 전체에 걸쳐 250대 정도만 판매되었다고 회상합니다. 그러나 2001년 Daytona 500에서 Dale Earnhardt가 사망한 후 HANS 장치는 1주일 만에 250대가 판매되었습니다. 오늘날 대부분의 경주 제재 조직에서는 운전자에게 이러한 구명 조끼를 착용하도록 요구하고 있으며 전 세계적으로 140,000개 이상이 판매되었습니다.

다행히 요즘은 모터스포츠의 안전이 중요하게 여겨지고 있습니다. 보호할 가치가 있는 두뇌를 가진 운전자라면 HANS 장치 없이 경주하는 것을 고려하지 않을 것입니다.

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