[논문]ABS 모듈의 접속부 및 전원배선 손상으로 인한 차량화재 사고사례 분석

박남규; 김진표; 남정우; 박종택; 송재용

doi:10.14346/jkosos.2017.32.5.13

ABS 모듈의 접속부 및 전원배선 손상으로 인한 차량화재 사고사례 분석
Analysis on the Fire Accident of Vehicle Due to Damage of Connector and wiring on an Anti-lock Brake System(ABS) Module 원문보기

한국안전학회지 = Journal of the Korean Society of Safety, v.32 no.5, 2017년, pp.13 - 19

박남규 (국립과학수사연구원) , 김진표 (국립과학수사연구원) , 남정우 (국립과학수사연구원) , 박종택 (국립과학수사연구원) , 송재용 (국립과학수사연구원)

Abstract ▼ AI-Helper

In this paper, study of vehicle fire cases caused by connector and power wiring of anti-lock brake system(ABS) module damage is presented. The purpose of ABS module is to improve braking and steering ability under sudden stop of the vehicle by repeatedly activating and releasing the brake with electric signal via electric control unit. The electric control unit for ABS may experience incomplete contact between power line and signal line or electrical breakdown on the printed circuit board by undergoing repetitive signal change which would consequently result in electrical heat and spark, eventually leading to automotive fire. Therefore, the purpose of this paper is to provide fundamental data by analyzing connector and power wiring of ABS module damage conducive to the precise investigation on the cause of vehicle fire.

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

그러한 현재까지 ABS 모듈의 접속부 및 전원배선의 손상으로 인한 차량화재 사례에 대해서는 알려져 있지 않은 실정으로 실제 ABS 모듈에서 화재가 발생되더라도 정확한 원인 규명이 이루어지지 못한 측면도 있다. 따라서 본 논문에서는 전자회로 기술을 기반으로 하는 ABS 모듈의 접속부 및 전원배선 손상의 원인으로 발생되는 차량화재 사례를 분석하였다. 특히, ABS 모듈에서 나타나는 특이점 및 손상 유형을 사례를 통하여 나타내었으며, 이러한 연구 결과로부터 ABS 모듈의 접속부 및 전원배선 손상으로 발생되는 차량화재에 대하여 보다 정확한 화재원인 규명이 이루어질 수 있을 것으로 기대한다.
본 논문에서는 ABS 모듈의 접속부 및 전원배선 손상으로 인한 화재 사례를 분석하였으며, ABS 모듈의 전기배선과 전자회로 기판 접속 커넥터 사이에서 불완전 접속이 발생되어 화재가 발생한 사례 및 ABS 모듈의 전자회로 기판에서 절연파괴가 발생한 사례에 대하여 기술하였다.
본 논문에서는 차량 제동장치의 ABS 모듈의 접속부 및 전원배선 손상으로 인한 차량화재 사례에 대하여 분석하였다.

제안 방법

2에 나타낸 바와 같이 슬립률이 10%가 되는 시점에서 최대 마찰력을 얻을 수 있으며, 슬립률이 증가함에 따라 마찰력은 감소되는 경향을 나타내며, 슬립률 100%에서 바퀴가 잠기는 양상을 나타낸다. 이러한 점을 고려하여 ABS에서는 바퀴의 속도를 감지하여 슬립률이 10% 내외에서 반복적인 브레이크의 플림과 제동을 수행하여 최단거리에서 제동이 이루어질 수 있도록 하고, 바퀴 잠김을 예방하여 핸들의 조향이 가능하도록 한다. ABS 동작 중에는 브레이크 페달에 작은 진동을 발생시켜 ABS가 작동 중임을 운전자에게 알릴 수 있는 장치가 있으며, 이를 킥백(KickBack) 장치라고 한다.

대상 데이터

두 번째 화재사례는 H사의 1,600 cc 승용차량에서 화재가 발생 한 것이며, Fig. 5에 나타낸 바와 같이 차량은 도로변에 주차된 상태에서 화재가 발생한 것으로 엔진룸 내부는 운전자를 기준으로 우측 ABS 모듈이 설치된 부분 일부가 연소된 상태이고, 주변 엔진 부분 등은 연소가 심하지 않은 상태이다. 동 차량에서의 특이사항은 화재 발생 직전 추돌 사고로 인해 수리된 이력이 있으며, 이 과정에서 ABS 모듈은 수리하지 않은 특징이 있다.
세 번째 사례는 H사의 2,000 cc 승용차량에서 발생한 차량화재 사례이며, 앞서 언급한 두 가지 사례와 같이 주차 중인 상태에서 화재가 발생하였으며, 차량의 연소형상은 Fig. 7에 나타낸 바와 같이 ABS 모듈 설치 위치를 중심으로 연소 확대된 형상을 나타낸다.
첫 번째 ABS 모듈 관련 화재사례는 Fig. 3에 나타낸 바와 같이 S사의 1,600cc 승용차량에서 발생한 것으로 ABS 모듈이 설치된 엔진룸 내측을 중심으로 연소 확대된 형상을 나타내고 있다.

성능/효과

따라서 Fig. 3 및 Fig. 4에 나타낸 바와 같이 차량 엔진룸 내부의 ABS 모듈 설치 개소 주변을 발화지점으로 한정 가능하고, ABS 모듈 부분에서 외부 화염에 의해 형성되기 어려운 전기적 용융흔이 식별되는 점을 고려할 때 ABS 모듈의 단자 접속부에서 최초 발화된 것으로 추정 가능하다. 특히 ABS 모듈은 엔진룸 안쪽 부분에 설치되는 특성 상, 단순한 육안 검사만으로 특이점 식별 여부를 확인하기 어려운 경우가 존재하므로 ABS 모듈 주변에서 연소 확대된 형상이라면 반드시 ABS 모듈에 대한 정밀검사가 이루어져야 할 것으로 판단된다.
이상의 사례에서 볼 때, ABS 모듈의 접속부 및 전원 배선 손상으로 인한 차량화재는 대부분 주차상태에서 발생하며, 접속부 및 전원배선 손상 유형은 전기배선과 전자회로 기판 사이 커넥터 부분에서의 불완전 접속에 의한 전기적 발열 발생 및 전자회로 기판에서의 절연성능 저하로 인한 절연파괴의 형태로 발생된다. 절연파괴 과정에서 수반되는 전기적 발열 및 불꽃은 최종적으로 주변 가연물을 매개로 화재가 발생되는 경향을 나타낸다.

후속연구

절연파괴 과정에서 수반되는 전기적 발열 및 불꽃은 최종적으로 주변 가연물을 매개로 화재가 발생되는 경향을 나타낸다. 따라서 차량용 ABS 모듈 사용에 있어서는 다소의 비용 증가가 발생되더라도 접속부위의 완전 체결, 충분한 용량의 소자 및 전자회로 기판을 적용해야 할 것이며, 흡습 오염 등에 의한 절연성능 저하 또는 절연파괴가 발생되더라도 산소 유입을 근본적으로 차단할 수 있도록 하는 구조 설계 등의 적극적인 대책을 고려해 볼만할 것이다.
따라서 본 논문에서는 전자회로 기술을 기반으로 하는 ABS 모듈의 접속부 및 전원배선 손상의 원인으로 발생되는 차량화재 사례를 분석하였다. 특히, ABS 모듈에서 나타나는 특이점 및 손상 유형을 사례를 통하여 나타내었으며, 이러한 연구 결과로부터 ABS 모듈의 접속부 및 전원배선 손상으로 발생되는 차량화재에 대하여 보다 정확한 화재원인 규명이 이루어질 수 있을 것으로 기대한다.
특히, 차량화재에 대한 조사 과정에서 ABS 모듈이 설치된 부분을 중심으로 연소 확대된 형상을 나타내는 경우에는 ABS 모듈 주변에 대한 검사가 필수적으로 이루어져야 하며, 이러한 과정을 통해 보다 정확한 차량화재의 원인조사가 가능할 것으로 기대된다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	ABS는 어떤 목적으로 개발되었는가?	차량 운행 중, 위험한 사태에 직면하게 되면 먼저 브레이크 페달을 밟지만 제동력이 너무 크게 되면 바퀴의 잠김(lock) 현상이 발생되면서 차량 조향장치가 전혀 움직이지 않게 되어 차량의 진행방향을 제어할 수 없게 된다. 이와 같은 급제동 시, 바퀴의 잠김 현상을 방지하여 운전자가 조향장치를 조작하여 위험을 회피할 수 있도록 하는 것을 목적으로 개발된 것이 ABS(Anti-lock Brake System)이다. ABS는 원래 항공기 착륙과정에서 항공기의 방향이 갑자기 틀어지는 것을 방지하기 위한 목적으로 설계되었으며, 1978년 메르세데스벤츠사에서 최초 차량에 적용한 후 비약적으로 발전하였다.
	ABS는 어떻게 브레이크를 제어하는가?	Fig. 1에는 ABS의 개요를 나타낸 것으로 브레이크 페달을 조작하면 ECU에서 바퀴에 장착된 속도 센서(Wheel speed sensor)의 측정값을 감지하여 바퀴의 상태를 확인하고, ABS 모듈에 장착된 유압전자밸브(Solenoid valve)및 펌프모터를 조정하여 증압(High pressure accumulator) 또는 감압(Low pressure accumulator) 작용을 거쳐 바퀴가 잠기지 않는 범위에서 연속적으로 브레이크를 제어한다.
	ABS에 반복적인 펌핑 작동을 위해 전자제어 기술이 적용됨에 따라 어떤 문제가 발생하는가?	ABS(Anti-lock Brake System)는 안티스키드(Anti-skid)시스템이라고도 하며, 유압 및 에어 브레이크의 압력제어용으로 사용되는데 반복적인 펌핑 작동을 위해 전자제어 기술이 적용된다. 이러한 이유에서 전자제어를 위해 전자회로 기판이 적용되며, 전자회로 기판과 전원공급 및 신호 제어를 위한 전기배선 접속 과정에서 불완전 접속이 발생되면서 화재로 이어지는 사례가 발생되고 있다.

참고문헌 (9)

Statistics Korea, Automobile Ownership Data, 2016, http://www.nfds.go.kr
National fire data system Korea, 2016 Fire Statistics, 2016. http://www.index.go.kr
National Fire Protection Association, "NFPA 921 Guide for Fire and Explosion Investigation", 2008 Edition, pp. 189-200, 2008.
N. K. Park et al., "Analysis on Vehicle Fires Caused by Defect of Optionally Established Equipment", J. Korean Soc. Saf., Vol. 29, No. 5, pp. 40-46, 2014.
J. Y. Song et al., "Analysis on Vehicle Fires Caused by Damage of Diesel Particulate Filter(DPF)", Journal of Korea Institute of Fire Science Engineering, Vol. 26, No. 4, pp. 70-76, 2012.
E. P. Lee, "A Study on Analysis on an Automotive Fire Case that Broke Out Due to an Electrical Cause during Engine Stopping", Trans. of Korean Society of Automotive Engineering, Vol. 21, No. 1, pp. 9-16, 2013.
K. Y. Kim, "Trends and Suggest Points of the Electrical of the Automotive Industry", Technology Plus Management, pp. 32-35, 2014.
Y. S. Kim and S. H. Lee, "Technology Trends of Automotive Electronic Control Unit", Bulletin of The Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineering, Vol.17, No. 11, pp. 19-26, 2004.
N. K. Park et al., "Analysis on Vehicle Fires Caused by Damage of the Vehicle's Electrical Components", J. Korean Soc. Saf., Vol. 30, No. 4, pp. 32-38, 2015.

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