차를 위기에서 구해 주는 제동 장치
잘 달리는 것보다 잘 멈추는 것이 훨씬 더 중요하다.
흔히들 자동차가 얼마나 빨리 달릴 수 있는지로 성능을 따지지만 그보다 더 본질적이고 중요한 것은 잘 멈추는 능력이다. 속도를 높이는 기술이 인간의 욕망을 채워준다면, 안전하게 멈추는 기술은 인간의 생명을 보호한다. 사고를 막기 위한 핵심은 충분한 안전거리 확보와 함께 찰나의 순간에 차를 정지시키는 제동장치에 있다. 차량의 운동 에너지를 마찰 에너지로 전환하여 속도를 줄이는 핵심 부품이다.
안전한 제동을 위해서는 단순히 브레이크를 밟는 행위 이상의 정교한 메커니즘이 필요하다. 먼저 브레이크 패드와 로터 사이의 재료 특성이 결정하는 강력한 마찰력이 뒷받침되어야 하며, 제동 시 발생하는 막대한 마찰열을 효과적으로 내보내는 열관리 시스템이 필수적이다. 운전자의 의도를 즉각 전달하는 유압 시스템의 효율성이 담보되어야 하고 다양한 노면 상황에 맞춰 제동력을 배분하는 전자제어의 정밀함도 요구된다. 차량의 무게 중심에 맞춘 디자인 및 중량 설계가 조화를 이루어야만 비로소 신뢰할 수 있는 제동 성능이 완성될 수 있다.
제동장치의 구조 - 운전자는 페달과 핸드 브레이크 레버로 차속을 제어할 수 있다.브레이크 페달을 밟으면 그 힘은 유압 시스템을 통해 증폭되어 브레이크로 전달된다. 좁은 통로를 통해 전달된 작은 힘이 넓은 피스톤 면적에 작용하면서 수십 배의 큰 힘으로 증폭되는 파스칼의 원리를 이용한 장치다. 덕분에 운전자는 적은 힘으로도 강력한 압력을 브레이크 패드에 전달하여, 고속 주행 중에도 차량을 확실하게 제어할 수 있게 된다.
브레이크는 마찰력을 제어하는 장치다. 정지 마찰력이 유지되어야 제동거리를 줄일 수 있다.미끄러운 길을 만나서 제동력이 타이어와 노면 사이의 마찰력을 넘어서면 바퀴가 잠기는 브레이크 락 현상이 발생합니다. 이때 타이어가 미끄러지며 발생하는 운동 마찰력은 노면을 움켜쥐는 정지 마찰력보다 작기 때문에 제동 거리가 늘어나고 방향 제어도 불가능해진다. 이를 해결하기 위해 고안된 기능이 ABS(Anti-lock Braking System)다. ABS는 바퀴의 회전 상태를 감지해 초당 수십 번 브레이크를 잡았다 풀기를 반복함으로써, 타이어가 미끄러지지 않고 최대 정지 마찰력을 유지하며 멈출 수 있도록 돕는다.
ABS 있고 없고의 차이가 이렇게 크다. - 보쉬자료 참조오늘날의 제동 기술은 인간의 감각을 넘어선 전자식 제동 장치로 진화하고 있다. AEBS(긴급 제동 보조 시스템)와 같은 ADAS 기능은 카메라와 레이더를 통해 충돌 위험을 감지하고 차가 스스로 멈춘다. 전기차와 하이브리드 차량에서는 모터를 역으로 돌려 제동력을 얻고 에너지를 배터리에 저장하는 회생 제동 기술도 제동력 제어에 활용하고 있다. 단순히 멈추는 역할에서 에너지 효율과 지능형 안전을 모두 아우르는 모빌리티의 핵심으로 자리 잡고 있다.
아우디 E-TRON에 적용된 브레이크 시스템. 물리적 브레이크와 회생 제동을 통합 관리한다.