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자동차 브레이크, 무조건 클수록 좋은 걸까?
멋진 고성능차를 보면, 어느새 휠에도 눈이 갑니다. 특히 커다란 브레이크 시스템은 그 자체로 존재감이 대단합니다. 그런데 브레이크는 클수록 좋은 걸까요? | 현대자동차그룹 스토리
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자동차를 구성하는 가장 기본적인 부품인 바퀴! 엔진의 동력이 전달되어 차량을 움직이는 바퀴는주행성능에 중요한 역할을 담당하는데요. 또한 안전과 직접적인 관련이 있어 다양한 안전 기술
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ABS (Anti-lock Brake System; 브레이크 잠김 방지 장치)
- 바퀴의 잠김 현상을 방지하기 위해 브레이크를 1초에 10회 이상 작동
※ 잠김 (Lock-Up) 현상 : 운전자가 갑자기 브레이크를 밟으면 제동력이 높아져 일부 바퀴가 멈추는 현상. 핸들을 돌려도 바퀴가 잠겨 있어 방향이 바뀌지 않아 큰 사고로 이어질 수 있음
- ABS는 각 바퀴의 속도 센서가 노면 상태를 실시간으로 감지하여, 이후 작업이 필요한 바퀴에 브레이크를 작동해 차량의 균형을 유지함
TCS (Traction Control System; 구동력 제어 장치)
- 미끄러운 노면에서 헛도는 바퀴를 멈추게 하기 위해 브레이크를 제어하는 기술
- TCS는 각 바퀴의 회전수를 측정하며, 가속 페달과 실제 바퀴 회전수 간 차이가 클 경우 연료 분사량과 점화 시기 등을 조절해 해당 바퀴에 브레이크를 걸어 차량의 안정적인 주행을 도움
ESP (Electronic Stability Program; 차체 자세 제어 장치)
- 운전자가 통제하기 어려운 상황에 차량을 능동적으로 제어하는 안전 기술
- ABS와 TCS가 혼합된 기술로, 자동차에 설치된 센서가 스티어링 휠의 상태와 브레이크 압력 등을 통해 운전자의 의도를 파악하여 차량의 실제 속도, 회전, 미끄러짐 등을 분석해 위험 상황이 감지되면 브레이크, 엔진 토크 등을 제어해 미끄러짐을 방지
- 2014년부터 국내에서 판매되는 모든 자동차에 의무적으로 설치
EPB (Electronic Parking Brake; 전자식 주차 브레이크)
오토 홀드 (Auto Hold)
- 신호 대기 및 짧은 시간 정차가 필요할 때 자동으로 EPB가 작동하는 기능
HECU (전자제어유압장치)
브레이크 냉각 덕트
- 주행풍을 브레이크로 보내 열을 식힘으로써, 극한 상황에서도 안정적인 제동력을 유지
브레이크 시스템
1. 제동을 위해 마찰되는 부품
2. 마찰에 필요한 힘을 공급하는 부품
1. 마찰되는 부품
1.1. 캘리퍼 방식
1.2. 드럼 방식
1.1. 캘리퍼 방식
- 캘리퍼 : 브레이크 패드를 장착한 하우징
- 디스크 방식이라고도 부르며, 외부에 노출된 디스크에 브레이크 패드를 접촉시켜 속도를 줄임
※ 디스크 : 원판 형태의 브레이크 마찰재
※ 브레이크 패드 : 패드 형태의 마찰재
- 승용차에 주로 사용 (∵ 외부에 노출된 형태라 방열성이 좋고, 반복 사용에도 제동력이 고름)
- 준중형, 중형급에는 일반적인 캘리퍼 시스템을 적용
- 제네시스의 모델이나 현대차 N 등 고중량, 고성능 차량에는 대형 캘리퍼 시스템을 적용
1.2. 드럼 방식
- 드럼 : 원통형의 브레이크 장치
- 노출형인 캘리퍼 방식과 달리 비노출형임
- 안쪽이 마찰재인 원판형 케이스 내부에 브레이크 라이닝을 달고, 필요할 때마다 브레이크 라이닝을 바깥쪽으로 밀어내어 마찰시켜 속도를 줄임
※ 라이닝 : 반원 형태의 브레이크 패드
2. 힘(제동력)을 공급하는 부품
2.1. 마스터 실린더 & 부스터 (MBSTR; Master cylinder & BooSTeR)
2.2. 통합형 전동부스터 (IEB; Integrated Electric Booster)
2.1. 마스터 실린더 & 부스터 (MBSTR; Master cylinder & BooSTeR)
- 엔진의 흡기압을 이용해 부스터 내부를 진공상태로 유지하다가, 브레이크 페달을 밟으면 외부 공기가 진공상태의 부스터 내부로 유입되면서 내부의 판을 강하게 밀어냄
- 유체(브레이크액)를 통해 브레이크 캘리퍼로 전달됨
- 운전자가 브레이크 페달을 밟는 힘보다 더 강한 힘을 전달하기 위해 기압 차이를 이용하는 원리
2.2. 통합형 전동부스터 (IEB; Integrated Electric Booster)
- 전기모터를 이용해 힘을 보탬
- 마스터 실린더 & 부스터처럼 유체를 이용해 제동력을 전달하지만, 엔진의 도움이 없어도 작동이 가능
- 일부 내연기관차와 하이브리드, 전기차, 수소연료전기차에 적용되어 있음
| 통합형 전동 부스터 관련 장치 | 설명 |
| 푸시로드 | 브레이크 페달을 밟은 힘이 전달되는 부위 |
| 메인 엑추에이터 | 모터의 힘으로 브레이크 답력을 생성하는 장치 |
| 리저브 탱크 | 브레이크액을 저장하는 탱크 |
| 컨트롤러(ECU) | 브레이크액 압력을 전달하는 솔레노이드 밸브를 조절하는 장치 |
| HU 유닛 | 컨트롤러와 결합된 시스템으로 네 바퀴에 유압을 전달하는 장치 |
전기차의 브레이크 시스템
내연기관차와 다른 두 가지 지향점이 있음
1. 전비 개선
- 일반적인 브레이크 시스템은 캘리퍼 작동 후 패드가 원위치로 돌아가기까지 약간의 저항이 발생
- 전기차의 브레이크 시스템은 패드 복귀 속도를 높여 효율을 개선 ← 통합형 전동부스터(IEB) 적용
2. 디스크의 열용량
- 전기차는 제동 시 모터의 제동 토크를 같이 이용(→ 회생제동)하기 때문에 내연기관차에 비해 열부하가 작고, 브레이크 디스크와 패드의 마모율도 줄여줌
(단, 배터리 완충 상태나 중립(N) 단에서는 회생제동이 개입하기 않기 때문에 이를 고려해 브레이크 시스템을 설계함)
※ 회생제동 : 감속이 필요할 때 모터의 회전 저항을 이용해 차의 속도를 줄이면서 운동에너지를 전기에너지로 변환해 배터리에 저장
하이브리드 디스크
- 경량화를 위해 주철과 알루미늄 소재를 사용한 브레이크 디스크
- 디스크 마찰면은 기존의 주철 소재, 해츠(hats) 부분은 알루미늄 소재
※ 해츠 (Hats) : 휠 베어링 장착 부위
- 스프링 하질량(Unsprung mass)은 승차감에 큰 영향을 끼치는 요소로, 하이브리드 디스크를 통해 주행 질감을 개선
※ 스프링 하질량 (Unsprung Mass) : 서스펜션 스프링보다 아래에 위치한 구조물들의 무게. 가벼울수록 노면 추종성과 승차감이 향상됨
- 제네시스 모델에 적용
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