자동차 브레이크의 종류와 작동 방식, 원리

브레이크란

브레이크는 차량의 속도를 줄여주는 장치이다. 그리고, 우리가 매일 보는 자동차에 가장 중요한 부품 중 하나다. 타고 있는 사람 뿐 아니라 보행자 모두의 안전을 위해 브레이크는 필수적이다. 그렇다면 이 브레이크는 어떻게 차의 속도를 줄이는 것일까?

보통 생각하는 브레이크에는 두가지 종류가 있습니다. '풋 브레이크'와 '사이드 브레이크'가 그것이죠.

'풋 브레이크'는 주행하며 발로 밟아 차량의 속도를 늦추고, 사이드 브레이크는 드르륵! 소리를 내며 당겨놓으면, 경사로에 주차시 차량이 경사로에서 밀려 내려가지 않도록 고정해줍니다.

그 외에 사용할 일은 잘 없지만 '엔진 브레이크'라는 것도 있습니다.

우리가 페달을 밟으면 그 힘이 여러 단계를 거쳐 바퀴에 전달됩니다.

마스터 실린더: 페달을 밟으면 이 장치가 브레이크 액을 밀어냅니다.
브레이크 액: 액체는 압축되지 않는 성질을 이용해 페달의 힘을 바퀴 쪽으로 전달하는 매개체 역할을 합니다.
캘리퍼(디스크) / 휠 실린더(드럼): 전달된 유압이 브레이크 패드를 디스크에 밀착시키거나(디스크 브레이크), 브레이크 슈를 드럼 내부에 밀착시켜(드럼 브레이크) 마찰을 일으킵니다.

디스크 브레이크는 자동차 휠 안쪽에 있는 디스크를 이용합니다. 우리가 브레이크를 밟으면 이 디스크에 압력을 가해 마찰력으로 디스크의 회전력을 줄이고, 나아가 연결된 바퀴의 회전이 줄어들게 됩니다. 결과적으로 속도가 줄어드는 것이죠.

바퀴와 함께 회전하는 금속 원판(디스크)을 양쪽에서 패드가 꽉 잡는 방식입니다.

방열 성능이 뛰어나고 제동력이 일정하여 현대 승용차의 앞바퀴에 주로 사용됩니다.

디스크 브레이크와 원리는 같지만 드럼식 브레이크는 바퀴 안쪽에서 커져서 마찰을 이용해 바퀴의 회전을 줄입니다.

회전하는 원통(드럼) 내부에서 브레이크 슈가 밖으로 벌어지며 마찰을 일으키는 방식입니다. 제동력은 강력하지만 열이 잘 빠져나가지 않아 보통 뒷바퀴에 제한적으로 사용됩니다.

사이드 브레이크도 원리는 같습니다. 뒷바퀴와 연결되어 있는 사이드 브레이크는 주차시 당겨놓으면 뒷바퀴를 계속해서 잡아주어 경사로에서 주차된 차량을 제자리에 고정시켜 줍니다.

엔진 브레이크는 자동차의 운동 에너지를 열에너지로 바꾸어 소모 시키는 마찰 브레이크(풋 브레이크)와 달리, 엔진 내부의 공기 압축 저항과 마찰력 을 이용해 차량의 속도를 줄이는 기술입니다.

평소 주행 중 가속 페달에서 발을 떼면 연료 분사가 줄어들지만, 엔진은 바퀴와 연결되어 있어 관성에 의해 계속 회전합니다. 이때 변속기를 낮은 단수로 내리면 바퀴의 회전수(RPM)에 비해 엔진이 감당해야 할 회전 저항이 급격히 커집니다.

자전거를 떠올리 보시면 조금 더 쉽습니다. 자전거의 기어를 내리면 페달의 회전수(RPM)만 많아지고, 회전 저항이 커져 실제로 전달되는 동력이 낮아져 속도가 줄어듦니다.

비슷하게 엔진에 의한 회전 저항이 커져 속도가 떨어집니다.

풋 브레이크를 장시간 사용하면 마찰열로 인해 베이퍼 록(Vapor Lock) 현상이 발생할 수 있습니다. 이는 브레이크 액 내에 기포가 생겨 브레이크가 제대로 작동하지 않는 치명적인 상황을 초래합니다.

만약 고속도로나 내리막길 등에서 주행 중에 베이퍼 록 현상이 발생한다면 풋 브레이크나 사이드 브레이크로 속도를 제어할 수 없어 큰 사고로 이어질 수 있습니다. 이러한 비상 상황에 엔진 브레이크를 이용한다면 속도를 줄여 큰 사고를 방지할 수 있습니다.

엔진 브레이크는 물리적 마찰을 대신해 엔진의 힘으로 차를 제어하므로, 긴 내리막길에서 브레이크의 과열을 방지 하는 필수적인 안전 기술입니다.

-단계적 감속: 고속에서 갑자기 저단 기어로 낮추면 엔진과 변속기에 큰 무리가 갑니다. 속도에 맞춰 순차적으로 기어를 내리는 것이 좋습니다.

-RPM 확인: 기어를 내릴 때 엔진 RPM이 레드존(붉은색 표시 구간)을 넘어가지 않도록 주의해야 합니다.

ABS (Anti-lock Brake System): 급브레이크 시 바퀴가 잠기는 것을 방지합니다. 바퀴가 잠기면 조향 능력을 잃어 미끄러지는데, ABS는 초당 수십 번 브레이크를 잡았다 놓았다를 반복하여 차가 미끄러지지 않고 멈추거나 조향할 수 있게 돕습니다.
브레이크 부스터(배력 장치): 운전자의 발 힘만으로는 무거운 차를 멈추기 부족하기 때문에, 엔진의 진공 압력을 이용해 페달 밟는 힘을 수 배로 증폭시켜 줍니다.