짱공유

안녕하세요, 짱공 회원 여러분.

여러분들의 추천에 힘입어 하사로 진급한 욘두 입니다.

부족하고 객관적인 글임에도 잘 읽어 주시고 추천까지 해주시니

감사하기 그지 없습니다 ㅎㅎ

요즘 날씨가 너무 덥네요. 다들 몸 관리 잘 하시고,

지난 시간 타이어에 이어 오늘은 브레이크에 대해 알아 보겠습니다.

- 브레이크의 중요성

세계 최초의 자동차는 1769년, 프랑스의 '니콜라 조세프 퀴뇨' 에 의해 발명 되었습니다.

증기를 활용한 방식의 자동차 였으며, 동시에 최초의 '교통 사고' 를 낸 차량이기도 합니다.

이유는, 브레이크가 없었기 때문입니다.

그렇다면, 오늘날과 같은 방식의 휘발유를 사용하는 최초의 차량은 무엇일까요?

바로, 메르세데스-벤츠의 '벤츠 페이턴트 모터바겐' 입니다.

(독일 벤츠 박물관에서 직접 찍은 사진인데.. 정면 사진은 지웠나봐요 ㅜㅜ)

이 자동차의 최고속도는 15km/h 이지만, 마차와 비슷하거나 더 느린 속도 때문에

이 시절의 자동차들에게는 좀 더 빨리, 그리고 멀리 갈 수 있는것이 주요 목표 였습니다.

그런데 오늘날은 어떨까요?

이제는 더 이상 빠르게 달리는 것이 아닌, 어떻게 해야 차를 '안정적이고 신속하게' 멈출 수 있을까에 집중합니다.

그래서 우리가 알고 있는 디스크와 패드, 캘리퍼를 활용한 브레이크 뿐 아니라,

공기저항(에어로 다이나믹스)을 이용한 에어 브레이크까지 자동차에 적극적으로 접목하고 있죠.

맥라렌 675LT의 거의 수직에 가까운 각도로 우뚝 솟은(?) 리어 스포일러.

하드 브레이킹 시 스포일러의 각도에 변화를 주어 감속을 돕는 구조 입니다.

빠르기만 한 차는 아무런 의미가 없습니다.

차를 컨트롤하고 감속할 수 없다면, 속도는 아무 의미가 없는 것이죠.

- 독보적 브레이크 브랜드, 브렘보

오늘날 브렘보는 브레이크 브랜드 중, 가히 최고라고 평가 받고 있습니다.

1961년, 에밀리오 봄바세이와 이탈로 브레다가 설립한 '오피신 메카니체 디 솜브레노' 로 시작하여

1964년 이태리의 자동차 브랜드 알파 로메오, 1972년 모토구찌에 모터사이클용 브레이크,

1975년 F1의 절대강자 페라리 등에 브레이크를 제공하며 시장에 우뚝 서게 됩니다.

- 브레이크의 구성

브레이크의 형태나 구조는, 대형 트럭에 많이 사용되는 에어 브레이크나, 드럼식 브레이크 등

다양한 형태와 방식이 존재 합니다. 다만, 오늘날에는 대부분 세단이나 SUV를 구매하기 때문에,

이 차량들에 사용되는 디스크 방식의 브레이크에 대해 알아 보겠습니다.

기본적인 브레이크의 작동원리는 다음과 같습니다.

브레이크 페달을 밟는다 -> 브레이크 오일이 라인을 따라 캘리퍼에 유입된다 ->

유입된 오일이 피스톤을 밀어낸다 -> 피스톤에 의해 밀려난 패드가 디스크와 마찰된다 -> 자동차가 감속한다.

잘 아시다시피, 마찰력에 의해 자동차를 세우는 방식이기에,

당연히 1P(피스톤의 갯수) 보다는 2P, 4P, 6P 가, 더 넓은 브레이크 패드가,

더 직경이 커다란 디스크가 자동차를 더 빠르게 감속시킬 수 있습니다.

위 사진에서 보이는 까끌까끌해 보이는 것이 브레이크 패드 입니다.

이 패드가 디스크와 직접적으로 마찰해 감속하는 방식이기 때문에,

과격하고 지속적인 브레이킹은 패드와 디스크에 손상을 줄 수 있으며,

이는 곧 정상적인 브레이킹을 불가능하게 할 수 있습니다.

- 브레이크 디스크의 종류

세단과 SUV에 사용되는 디스크는 크게 두 가지의 종류가 있습니다.

위 이미지 좌측의 '벤틸레이티드 디스크' 와 우측의 '솔리드 디스크'가 바로 그것이죠.

먼저 솔리드 디스크에 대해 알아 보겠습니다.

솔리드 디스크는 보시는것과 같이 일체형 원반의 형태를 띄고 있어

매우 가볍고, 제조 단가가 저렴한 장점이 있으나,

마찰에 의해 발생된 열을 효과적으로 냉각하기 어려운 단점이 있습니다.

때문에 강한 브레이킹을 지속, 반복하게 되면 디스크가 휘어 버리거나,

마찰에 의해 발생된 열이 냉각되지 않아 브레이크가 밀리는 '페이드 현상'이 발생될 수 있습니다.

다음은 벤틸레이티드 디스크 입니다.

솔리드 디스크의 냉각 단점을 보완하기 위해 만들어진 디스크로,

두개의 원판 사이에 구멍이 뚫려 있어 보다 수월한 냉각에 용이합니다.

하지만 솔리드 브레이크에 비해 무겁고, 제조 단가가 비싸

고급 차량이나 스포츠카에 주로 사용되는 디스크 입니다.

오늘날 대부분의 차량이 앞 벤틸레이티드 디스크, 뒤 솔리드 디스크를 채택 중입니다.

더욱 고성능 차량으로 가게 되면, 이와 같이 원판에도 동그란 구멍을 뚫어 냉각 효과를 극대화 하기도 하며,

이 외 '카본 세라믹 브레이크' 라는 복합소재를 사용하는 브레이크 시스템을 사용하기도 합니다.

- 어째서 앞뒤가 다른 디스크를 쓰는 걸까?

이에 대한 설명을 드리기에 앞서, 먼저 '차량의 하중 이동' 에 대해 간단히 짚어보고자 합니다.

자동차의 하중 변화에 따라 '요잉' '롤링' '피칭' 이라는 현상이 발생하게 되는데,

간단하게 이야기 하자면 다음과 같습니다.

차량을 급 가속 한다 -> 몸이 뒤로 쏠린다 -> 차량의 하중이 뒤로 넘어갔다.

차량을 급 감속 한다 -> 몸이 앞으로 쏠린다 -> 차량의 하중이 앞으로 넘어갔다.

그리고 코너를 돌 때 원심력에 의해 몸이 코너의 바깥쪽으로 쏠리게 되는 경험을 하지요.

이것이 바로 우리가 운전을 하며 매번 느끼게 되는 차량의 하중 변화 입니다.

이처럼, 급 감속을 하는 경우 흔히 이야기 하는 '노즈 다운' 현상이 발생하며

차량의 앞 바퀴에 대부분의 하중이 전달되는 모습을 볼 수 있습니다.

때문에 필연적으로 앞 바퀴에 더 많은 제동력이 필요하고,

뒷 바퀴는 앞 바퀴보다 상대적으로 덜한 제동력이 필요하게 되며,

뿐만 아니라 뒷 바퀴의 제동력이 너무 강하게 되는 경우 차량의 뒤가 흐르게 되는,

흔히 말하는 오버 스티어 현상이 발생될 수 있기 때문입니다.

때문에, 위 이미지와 같이 오늘날 대부분의 차량에는 앞 바퀴의 브레이크(구성)가

뒷 바퀴의 그것보다 더욱 큰 것을 확인할 수 있습니다.

- 브레이킹을 도와주는 고마운 기술력, ABS

겨울철이나 빗길, 브레이킹 시 '드드드득' 하는 소음과 함께 차량이 멈추는 경험은

대부분의 운전자들이 경험해보았을만한 일입니다.

(좌: ABS, 우: ABS 없음!)

'드드드득'의 정체가 ABS 입니다.

(에어백 시스템 아닙니다. 안티-록 브레이킹 시스템 이에요.)

강한 브레이킹 시 바퀴가 더이상 돌지 않고 멈추어 버리는 경우가 생기는데요.

이렇게 바퀴가 돌지 않고 멈추게 되면, 브레이킹 중 스티어링 휠을 꺾어도,

차는 그대로 직진하게 됩니다.

왜냐하면 조향하고자 하는 방향으로 마찰력이 발생되지 않기 때문인데,

이를 해결해주는 시스템이 ABS 입니다.

ABS는 의도적으로 브레이크를 풀었다 놨다를 빠른 시간에 반복하여

(설령 운전자가 풀 브레이킹을 계속 하고 있다고 하더라도.)

바퀴가 멈췄다, 돌았다를 반복시켜, 브레이킹 중에도 조향이 가능하게 되는 것이죠.

- 발생될 수 있는 문제점과 올바른 브레이킹 방법

이와 같이 마찰력을 이용한 브레이킹에 크게 문제가 될 수 있는 현상이 2가지,

베이퍼 락(Vapor Lock) 현상과 앞서 언급했던 페이드(Fade) 현상입니다.

둘 모두 지속적이고 강한 브레이킹을 반복하는 경우에 나타날 수 있는 문제 입니다.

가령, 끝도없이 이어진 내리막길을 내려올때 발생할 수 있는 문제지요.

베이퍼 락 현상의 원인은 지속된 브레이킹으로 인해 발생된 열이,

브레이크 오일을 끓게 만들어 기포가 생기게 하고,

이 기포로 인해 브레이크 오일이 제 역할을 하지 못하고 피스톤에 정상적인 압력이 가해지지 않는 것이죠.

해결법은, 먼저 엔진브레이크를 사용하는 방법입니다.

대부분의 차량에 마련된 수동으로 기어를 조작할 수 있는 방식을 이용해 (시퀀셜, 패들 시프트 등)

기어를 점진적으로 한단씩 내리며 감속을 이어가고, 이 동안 브레이크를 충분히 식혀 줍니다.

이후 브레이크를 한번만 사용한다는 느낌으로 강하게 끝까지 밟아 차를 세운 후,

이에 대해 즉시 점검을 받아보시는게 좋습니다.

그리고 위에서 언급하였던 차량의 뒤가 흐르는 '오버 스티어' 를 일으키지 않는

올바른 브레이킹의 방법으로 레이싱의 고급 기술, '트레일 브레이킹' 이 있습니다.

고급 기술이지만 어렵지 않습니다.

직선구간에서 코너에 진입하기 전 충분히 감속을 하고 -> 스티어링 휠이 돌아가는 만큼 브레이크를 줄이고 ->

코너의 정점(APEX)에서 엑셀, 브레이크 모두 발을 떼고 -> 코너를 지나 직선구간에 진입하며 ->

돌렸던 스티어링 휠을 푸는 만큼 가속을 점진적으로 진행

차량의 급작스러운 하중이동은 차량의 밸런스를 깨뜨려, 운전자의 의도와는 다른 움직임을 보이게 됩니다.

특히 코너에서 급 브레이킹을 하며 코너를 돌아나갈때 이러한 문제가 크게 심화 되는데,

(또는 스티어링 휠을 꺾은 상태에서 급 가속을 하는 경우)

최악의 경우 오버스티어가 발생되며 돌이킬 수 없는 사고가 발생할 수 있습니다.

때문에 '트레일 브레이킹'과 같은 레이싱 기술은, (공도라 할지라도)

더욱 안정적이고, 더욱 빠르게 코너를 돌아나가게 해줄 수 있죠.

- 마치며

오늘은 지난 타이어에 이어 브레이크에 대해 알아 보았습니다.

밟으면 서는것으로 보이는 간단한 원리이지만, 생각보다 다양한 기술과 구성이 존재하며,

단순히 브레이크를 밟는 행위에도 여러가지 고오-급 스킬들이 존재합니다.

자동차는 오늘날 굉장히 편리한 기술력의 집합체 이지만,

이를 더 잘 알고 이해한다면 더욱 안전하고 편하게, 그리고 즐겁게 이용할 수 있을겁니다.

지난번과 같이 잘못된 정보에 대한 지적은 언제나 환영하며,

좀 더 재미있고 유익한 정보들을 전달 드릴 수 있도록 노력 하겠습니다.