작품번호

317

제32회 전국학생과학발명품경진대회

안전한 자동차 Auto Lock

출품분야 학생작품 출품부문 생활과학Ⅱ

2010. 6. 9.

출품학생 이 한 빈

지도교사 한 주 한

- 1 -

1. 작품의 제작 동기

얼마전 가족들과 함께 여행을 가다가 고속도로에서 큰 교통사고가 난 것을 보

게 되었다. 시간이 조금 흐른 뒤 119 구급대 아저씨들이 교통사고 현장에 도착하

였다. 도착하자마자 119 구급대 아저씨들은 의식을 잃은 운전자와 같이 탄 사람들

을 구해내기 위해서 분주히 움직이셨다. 그런데 갑자기 구급대 아저씨들이 장비를

이용하여 자동차 문짝을 떼어 내시는 것이었다.

그걸 보다가 난 갑자기 이상한 생각이 들어 아버지께 여쭤보았다.

“아빠, 아저씨들이 문짝을 왜 떼어내죠? 저쪽은 열면 될 것 같은데요.”

“아, 저렇게 구할 수밖에 없겠구나. 요즘 자동차에는 오토 락(Auto Lock)이라고

해서 자동차 속도가 40～50km/h 이상이 되면 자동으로 자동차 문이 잠기는 장치

가 다 설치 되어 있어서 안에서 문이 잠긴 것 같구나..”

“저도 오토 락 장치는 들어봐서 잘 아는데 어린 아이들이 자동차가 달리고 있는

데 문을 열면 매우 위험해서 안전을 위해서 만든 장치잖아요. 그런데 자동차가 멈

추면 자동으로 열리지 않나요? 속도가 일정 속도가 되면 잠기듯이 일정 속도 이

하가 되면 열리지 않나요?”

“응, 오토 락(Auto Lock)의 잠김을 해제하려면 자동차에 탄 사람이 안쪽에서 직

접 열거나, 자동차 열쇠를 빼야만 열 수 있단다.”

“아. 그래서 저렇게 의식을 잃은 운전자를 구하려면 자동차 문을 떼내거나 유리

창을 깰 수 밖에는 없겠네요.”

그때 학교에서 했던 발명 시간에 선생님께서 하신 말씀이 문득 떠 올랐다.

‘발명은 사람들을 편리하게 해 주는 것이지만, 발명으로 인해 오히려 불편함을

주거나 피해를 주는 것이 많지. 그런 걸 찾아내는 것도 좋은 발명을 할 수 있는

지름길이란다’

그랬다.

자동차가 달릴 때 문을 열어 매우 위험해지는 것을 예방하기 위해 자동으로 문

이 잠기는 장치가 개발되었지만, 위급상황에서는 오히려 자동차를 탄 사람들을 생

명을 위태롭게 만들 수 있는 장치라는 생각이 들었다. 그래서 난 다음날 내 이야

기를 발명반 선생님께 말씀 드렸고, 아이디어를 구체적으로 생각해 보기로 하였

다.

- 2 -

2. 작품 제작 목적

이 작품은 자동차의 Auto Lock 장치가 자동차가 달릴 때 문이 잠겨서 자동차가

멈추고 안쪽에서 해제를 시키거나, 자동차 열쇠를 빼야만 해제되어, 자동차 사고

등 위급 할 때 자동차 안의 사람들을 급히 구조해야 하는 상황에서 쉽게 구조하

지 못하고 시간을 많이 낭비하여 오히려 위험에 처하게 하는 문제를 해결하기 위

해 구상하게 되었다.

3. 작품 내용

이 작품은 기존의 자동차 Auto Lock 장치가 40km이상의 속도일 때 문이 잠기

고, 멈추고 안에서 해제하거나 열쇠를 뺐을 때 잠김이 풀리게 되어, 사고 등 위급

상황에서 자동차에 탄 사람들을 구조하는데 시간이 많이 걸리는 등의 문제를 해

결하기 위해 기존의 Auto Lock 장치에서 자동차가 멈춰 속도가 0km가 되면 잠

금이 해제 될 수 있도록 하였다.

[아이디어 구상도]

- 3 -

즉, 자동차의 Auto Lock을 다음과 같은 조건을 만족시킬 수 있도록 작품을 만

들어 보기로 하였다.

․0Km/h 이상의 속도가 되면 자동차 문이 잠김

․Auto Lock 장치의 해제 조건 : 자동차가 멈춰 속도가 0km 일 때

◎브레이크 페달

밟았을 때

→자동잠금장치

잠긴 상태

◎브레이크 페달

밟지 않았을 때

→자동잠금장치

열림

◎ 0 Km/h 이상 스위치 열림

→ 자동잠금장치 잠금

◎ 0 Km/h 일 경우 스위치 닫힘

→ 자동잠금장치 열림

◎ 0 Km/h 이상일 경우

→ 자동잠금장치 잠김

◎ 0 Km일 경우

→ 자동잠금장치 해제

[ 최종 완성 작품 ]

- 4 -

4. 작품 제작 과정

가. 자동차 문 자동잠금장치의 원리와 작동과정

자동차 안에서는 중앙잠금장치 스위치 또는 잠금레버를 이용하여 문을 열거나 잠글 수 있다. 잠

금레버를 사용할 때에는 잠금 레버를 누르거나 당기면 되고 잠금레버를 해제 한 후 도어 핸들을

몸쪽으로 당겨서 문을 연다. 주행 시 일정한 속도가 넘으면 자동적으로 문이 잠기게 된다.

운전석에서 일시에 모든 자동차 문을 잠기게 하거나 열 수 있도록 하는 장치가 중앙잠금장

치 스위치이다. 그림(왼쪽)에서 스위치의 앞쪽①을 누르면 문이 열리고, 뒤쪽②을 누르면 잠기

게 된다.

자동차문 자동 잠금장치는 자동차가 일정 속도(40Km/h) 이상이 되면 저절로 잠

기는 장치로써 운전을 할 때 자동차 문을 열 수 없도록 함으로써 탑승자의 안전

을 지키기 위한 장치이다. 즉, 자동차 속도가 40Km/h이상일 때 저절로 잠김으로

써 뒷좌석에 만약 어린 아이나 노약자가 주행중에 차량문을 잘못 열어 사고가 일

어나는 것을 막기 위한 안전장치인 것이다. 보통 차량의 속도가 40～50Km/h이상

이 되면 자동적으로 잠김으로 바뀌며 이를 해제하기 위해서는 운전석 쪽에 있는

해제 버튼을 누르거나 해당레버를 당기면 모든 도어의 잠김은 자동적으로 해제되

며 자동차 키를 뽑았을 시에도 전 좌석의 문은 잠김상태가 해제된다. 그러나 이

- 5 -

러한 해제는 운전석에서만 가능하며 만약 해제한 뒤에도 자동차의 주행속도가 4

0～50Km/h 이상이 될 경우 자동적으로 자동차 문은 다시 잠기게 된다. 자동차에

탑승한 사람들의 안전을 위해 만들어진 장치이긴 하지만 자동차 잠금장치의 단점

도 존재한다. 그것은 특히 우리 일상생활에서 큰 교통사고가 났을 경우에 심각하

다. 다음의 사진을 보면 그것을 쉽게 느낄 수 있다.

위의 사진은 자동차 사고가 일어났을 때 운전자가 의식을 잃거나 자신의 힘으

로 탈출할 수 없는 경우 구출하는 일반적인 방법이다. 주로 자동차문을 밖에서 열

수 없기 때문에 강제적으로 문을 열어서 젖히거나 혹은 유리창을 깨서 구조하는

방법을 택한다. 하지만 만약 운전자의 생명이나 혹은 자동차 외부에 화재가 발생

하였다면 이러한 방법은 어떨지 생각해 보아야 한다. 1분 1초를 다투는 급박하고

긴장된 시간속에서 조금의 시간이라도 줄일 수 있는 것이 바로 운전자의 생명을

한명이라도 더 살릴 수 있는 방법이라고 생각된다. 따라서 평상시 운전 중에는 주

행시의 안전을 보장하며 교통사고가 발생하였을 시 운전자의 생명을 빠르고 안전

하게 구조할 수 있는 자동차 도어 잠금장치의 발명이 필요함을 알 수 있다.

- 6 -

▶ 알게 된 점

: 현재 우리 자동차에 쓰이고 있는 자동차 문의 자동잠금장치는 주행시의 안

전을 고려한 장치이지만 교통사고가 발생하여 인명을 구조하여야 할 때에는 차

문을 강제로 열거나 창문을 깨야 하는 등 시간이 많이 걸리고 차량 내부의 운전

자나 동승자에게도 위험한 방법임을 알 수 있다.

따라서 자동차 주행시의 안전도 보장받을 수 있으며 교통사고가 발생하였을

때에도 신속하고 안전하게 인명을 구조하기 위한 장치의 개발이 필요하다.

나. 자동차 문 잠금장치의 해제 방법에 관한 특허 조사

◆ 자동차 문 잠금장치의 해제에 관한 특허 검색

특허 검색 설명 나의 생각

자동 문 잠금 장치의 자동 해제 장치

출원번호 1019960064327 (1996.12.11)

본 발명은 자동문 잠금 장치의 자동 해제장치에 관한 것으로서, 특히 기어 쉬프트 레버의 위치 또는 차속을 감지하는 주차감지센서와; 핸드브레이크의 브레이크 상태를 감지하는핸드브레이크센서와; 상기 주차감지센서 및 핸드브레이크센서에서 감지한 주차신호 및 브레이크신호를 스캔하고 그에 대응되는 제어신호를 출력하는 시스템제어부; 및 상기 시스템제어부의 도어 잠금 해제신호에 따라 도어 잠금을 해제시키는 도어구동부를 구비한다.따라서,본 발명은 기어 쉬프트 레버를 주차위치에 놓고 핸드브레이크를 당겼을 때 자동 문 잠금장치가 해제되어 도어가 언록으로 전환됨으로서, 운전자가 핸드브레이크를 당기지 않고 하차하는 것을 막아 안전사고를 미연에 방지할수 있는 효과가 있다.

운전자가 핸드브레이크를잡아당겼을때에만 자동잠금장치가 해제되나 사고났을 때 에는자동으로 해제되진 않는다.

화재 발생 시 자동차 잠금장치를 해제하는 장치

출원번호 2020060023369 (2006.08.31)

본 고안은 차량 화재 발생 시 화재감지센서(11)를 통해 차량 문의 잠금장치를 자동으로해제함으로써 운전자 및 탑승자가 보다 신속하게 차량으로부터 대피할 수 있도록 하는 것이 목적이다.이를 위해 본 고안은 외부 및 내부에 화재

감지센서(11)에서 받은 신호를 중앙처리장치(12)에서 처리하여 차량의 각 문에 장착된 모터(moter)에 신호를 보내 구동시킴으로써 잠금장치를 해제할 수 있게 하였다.

화재가 나지않은 교통사고에 대하여서는 문이 자동으로 잠김해제 되지 않는다.

자동차 문 열림 장치

출원번호 1019990031163 (1999.07.29)

본 발명은 운전자에 의해 문이 개방되는 자동차 문 열림 장치에 관한 것이다. 이를 위해본 발명은 운전자측을 제외한 다수의 차량문이 개방될 수 있도록 전원을 공급하는 다수의스위치로 구성된 스위치부와, 상기 차량문이닫힌 경우 문을 차체에 고정시키는 잠금장치와, 상기 스위치부의 선택된 스위치에 의해 전원이 공급되어 해당 차량문의 잠금장치를 해제하기 위해 모터를 구동하는 모터 구동부와,상기 모터 구동부의 동작을 제어하는 모터 제어부와, 상기 모터 구동시 잠금장치를 해제하는 문 개방부와, 상기 잠금장치가 해제될 때차체에서 차량문을 이격시키는 스프링부를 포함하여 구성된다. 따라서, 본 발명은 탑승자가차량문을 열기위해 문 열림장치를 찾는 불편이 해소되는 이점이 있다.

현재 운전석에 부착된 전체문을 조정할 수 있는버튼 이 지만사고가 나서운전자가 의식을 잃었을경우 자동차문이 자동으로 잠금해제되진않는다.

- 7 -

▶ 알게 된 점

자동차 주행시의 안전을 보장할 수 있으며 교통사고가 발생하였을 때에도

신속하고 안전하게 자동차 문의 잠금장치를 해제할 제품이 없다는 것을 알

수 있다.

다. 작품 제작을 위한 1차 작품 제작

자동차 주행 속도가 일정속도(40Km/h) 이상일 때 자동차 문 잠금장치가 자동으로 잠기

며 일정속도(40Km/h) 이하일 때 자동으로 열리는 장치를 만들기 위해 cds와 솔레노이드

를 이용하여 회로를 구성한 뒤 모형작품을 제작해보았다.

▶ 작품 제작 구상도

△ 시속 40Km/h 이상 - 잠김

△ 시속 40Km/h 미만 - 열림

- 8 -

황화카드뮴(cds)와 솔레노이드를 이용하여

회로를 구성1차 작품의 완성 사진

최초 주행속도가 0Km/h일 때 자동차 문 자동잠금장치: 열린 상태

주행속도가 40Km/h 이상일 때 자동차문은 자동으로 잠긴 상태

주행속도가 40Km/h 이하로 될 때 자동차문은 자동으로 열림

<1차 작품의 실제 작동 모습>

- 9 -

1차 작품의

장점

자동차 주행속도가 40Km/h이상일 때에는 자동차 문 자동잠금장치가 자동으로 잠기

고 40Km/h 미만일 때에는 자동으로 잠금장치가 해제되어 자동차에서 내리는 경우

에 잠금장치 해제 없이 쉽게 내릴 수 있으며 교통사고 발생했을 시 잠금장치가 해

제되어 있어 신속히 인명을 구조할 수 있다.

1차 작품의

문제점

자동차문의 자동 잠금장치의 잠김과 해제의 기준이 40Km/h 이므로 실제 시내도로

에서의 주행시 잠금장치가 잠겼다가 해제되는 현상이 지속될 수 있으며 주행속도

40Km/h 미만의 구간에서는 탑승자의 안전을 보장할 수 없다.

→ 1차 작품의 문제점을 해결해보자!

라. 2차 작품의 제작

1차 작품의 문제점인 자동잠금 장치의 잠김과 해제의 기준이 40Km/h로 설정하였기 때

문에 발생할 수 있는 시내 주행시 잠금장치의 해제와 잠금의 반복 현상을 기준을 2곳으로

늘임으로써 해결하려고 하였으며 40Km/h 미만의 주행속도 구간에서도 탑승자의 안전을

보장할 수 있도록 2차작품을 구상하였다.

▶ 작품 제작 구상도

△ 주행속도 40Km/h 이상일 경우에는 자동잠금장치가 잠기며

△ 주행속도가 0Km/h일 경우에는 자동잠금장치의 잠금이 해제될 수 있도록 하자.

- 10 -

황화카드뮴(cds)와 솔레노이드를 이용하여

회로를 구성2차 작품의 완성 사진

최초 주행속도가 40Km/h이상일 때 자동차 문 자동잠금장치: 잠금 상태

주행속도가 40Km/h 미만일 때 자동차문은 잠긴 상태 유지

주행속도가 0Km/h일 경우 자동차문 잠금장치 잠금해제: 열림

<2차 작품의 실제 작동 모습>

- 11 -

▶ 2차 제품의 제작 결과

2차 작품의

장점

자동차 주행시 자동 잠금장치의 잠김과 해제가 반복되는 것을 방지할 수 있다.

1차 작품에 비해 탑승자의 안전을 보장할 수 있는 구간이 넓어졌다.

2차 작품의

문제점

2차 작품의 자동차문 자동 잠금장치의 잠김과 해제의 기준이 0Km/h 이다. 실제 시

내도로에서의 주행시 잠금장치가 잠겼다가 해제되는 현상은 지속되지 않으나 잠시

정차를 할 경우(교차로에서의 대기, 교통정체)에는 자동잠금장치의 잠김과 해제의

현상이 반복될 수 있다. 또한 최초 자동차의 주행속도가 40Km/h 미만의 구간에서

는 탑승자의 안전을 보장할 수 없다.

→ 2차 작품의 문제점을 해결해보자!

사. 3차 완성 작품의 제작

2차 작품 제작 결과를 이용하여 1,2차 작품과는 조금 다르게 회로를 구성하였으며 이를

통해 새로운 작품 제작 구상을 하였다.

▶ 3차 작품의 구상

위와 같은 구상을 바탕으로 3차 작품을 제작하였는데, 그 내용은 다음과 같다.

- 12 -

◎브레이크 페달

밟았을 때

→자동잠금장치

잠긴 상태

◎브레이크 페달

밟지 않았을 때

→자동잠금장치

열림

◎ 0 Km/h 이상 스위치 열림

→ 자동잠금장치 잠금

◎ 0 Km/h 일 경우 스위치 닫힘

→ 자동잠금장치 열림

◎ 0 Km/h 이상일 경우

자동잠금장치 잠김

◎ 0 Km일 경우

자동잠금장치 해제

- 13 -

▶ 완성 작품의 부분별 구조

최초속도 0Km/h일때 자동잠금장치 : 열린 상태

주행 속도가 0Km/h를 벗어났을 경우 자동잠금장치 : 잠금 상태

브레이크 페달을 밟고 0Km/h의 속도에 도달

했을 경우자동잠금장치 : 잠금상태

브레이크 페달을 밟은 상태가 아닌 경우 자동잠금장치 : 열림 상태 유지

- 14 -

5. 기대 효과

본 작품의 제작으로

가. 기존의 자동차 Auto Lock의 편리함을 그대로 살리면서 위급 시 운전자를 비롯한 자

동차의 탑승객을 빠른 시간 안에 구조할 수 있다.

나. 기존의 자동차 Auto Lock 장치에서 간단히 구조 변경만으로도 아이디어의 실현이

가능하다.

다. 현재 시스템의 문제점을 잘 찾아 개선한 창의적이고 실용적인 작품이다.