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진화하는 브레이크
원리와 변천사 알아보기2016/05/04by 현대모비스

자동차의 안전을 책임지는 브레이크
원리와 변천사에 대해 알아봤습니다

차량 안 브레이크 사진
l 안전을 위해 가장 중요한 장치, 브레이크의 원리와 발달에 대해 살펴봤습니다



브레이크는 자동차의 제동 장치로, 주행 중인 차량의 속도를 감속하거나 정지시킵니다. 가볍게 브레이크 페달을 누르기만 하면 빠르게 달리던 육중한 자동차가 멈추게 되는 거죠. 달리는 것 못지않게 우리의 안정성을 위해 그 어떤 부품보다도 중요한 브레이크의 원리와 발달에 대해 살펴봤습니다.



운전자의 안전을 위해 태어난 브레이크의 변천사

드림 브레이크의 사진
l 앞바퀴보다 제동력이 덜 걸리는 뒷바퀴에 많이 장착되고 있는 드림 브레이크입니다 (ⓒ 현대자동차 공식 블로그)

최초의 자동차 사고를 기록한 사건이 있습니다. 18세기, 처음 기계의 힘으로 스스로 움직이는 도구가 생겨났을 적의 일입니다. 프랑스의 N.J. 퀴뇨가 제작한 이 자동차는 속도가 겨우 사람이 걷는 정도인 시속 5㎞였습니다. 하지만 이 차는 브레이크가 없었고, 결국 언덕길에서 속도를 줄이지 못해 벽에 부딪히면서 최초의 자동차 사고로 남게 됐죠.

이후 자동차의 기술력이 발전하면서 브레이크 역시 변화했습니다. 자동차의 평균 속도가 시속 15㎞였던 1800년대, ‘슈 브레이크(블록 브레이크)’가 등장했는데요. 슈 브레이크는 타이어의 가장자리에 벽돌 모양으로 생긴 마찰제인 슈(Shoe)를 밀어붙여 속도를 줄이는 방식이었습니다. 1880년대에는 슈 브레이크에서 한 단계 발전된 형태인 ‘밴드 브레이크’가 나타났습니다. 바퀴 구동축에 브레이크 드럼을 설치하고 거기에 밴드를 감아, 밴드를 조이면 구동축의 움직임을 멈추게 하는 방법이었죠.

이후, 1904년에 나온 ‘드럼 브레이크’는 영국 롤스로이스사에 의해 처음 개발됐는데요. 사진처럼 휠 안쪽에 드럼을 장착하고, 드럼 내부에 슈 브레이크가 있어 드럼을 바깥쪽으로 죄어서 제동력을 발휘하게 합니다. 아직 앞바퀴보다 제동력이 덜 걸리는 뒷바퀴에 많이 장착되고 있는 브레이크였죠.



디스크 브레이크의 모습
l 디스크 브레이크는 1902년 영국의 란체스터가 처음 고안하여 특허를 냈으나 열악한 주변 상황으로, 1950년대에 이르러 승용차에 적용됐습니다 (ⓒ 현대자동차 공식 블로그)

드럼 브레이크보다 제동 능력이 더 뛰어난 ‘디스크 브레이크’는 지금까지도 많이 장착되고 있습니다. 디스크 브레이크는 원반(디스크) 형태의 구조물이 바퀴와 같은 구조체에 연결되어 있는데요. 바퀴가 회전할 때 디스크도 함께 회전하다가 운전자가 브레이크 페달을 밟으면 유압이 전달되어 회전하는 디스크를 양쪽에서 디스크 패드라는 마찰재로 압박하여 디스크의 회전 속도를 떨어뜨려 멈추게 하는 방식입니다.



진화를 멈추지 않는 브레이크

차량 안 브레이크를 확대해 찍은 사진
l 브레이크의 진화, 여기서 끝이 아닙니다!

더 나은 성능을 위해 항공기용 브레이크였던 ABS(Anti-lock Brake System)가 자동차용으로 적용됐습니다. 제동 거리의 단축, 제동 때 차체 거동의 안정성, 급제동 때 차체 제어 가능성 등을 이룰 수 있기 때문인데요. 1960년대 개발됐으며, 1960년대 말 포드의 고급차 링컨 컨티넨탈에 처음 쓰였습니다. 이후 우리나라에서는 현대자동차가 1992년 뉴 그랜저에 국내 최초로 TCS(Traction Control System) 및 ABS를 달았고, 소형차로는 94년 5월 엑센트가 처음 ABS를 달았습니다.

또한, 빨라지는 자동차의 속도를 제어하기 위해 함께 발전한 브레이크는 현재 두 종류로 장착되어 있습니다. 발로 페달을 밟아서 차량을 감속하거나 완전히 멈추게 하는 ‘풋 브레이크’와 오르막 또는 내리막 경사로에 차량을 안전하게 주차하기 위한 ‘주차 브레이크’입니다. 요즘에는 손가락으로 눌러 간단히 작동하는 전자식 주차 브레이크(EPB:Electronic Parking Brake) 방식 차량도 늘어나고 있는데요. EPB 시스템은 ESC(Electronic Stability Control: 전자식 차체 자세 제어 장치)와 연계돼 있어 주차 브레이크를 사용한 비상 제동 상황에서 차량 스핀 방지 등 제어 기능이 향상된답니다.

특히 친환경 자동차의 수요가 늘고 있는 때에 맞춰, 현대모비스에서는 국내 최초이자 세계 두 번째로 친환경 자동차용 차세대 전동식 통합 ‘회생 제동 브레이크 시스템(iMEB: Integrated Mobis Electronic Brake)’을 개발했습니다. 이 브레이크는 차량이 멈출 때의 운동에너지로 모터를 발전시켜 배터리를 충전시키는 시스템이죠. 기존 브레이크 시스템 대비 손실률을 70% 가까이 줄였습니다. 앞으로도 운전자의 안전을 책임지는 제동 장치인 브레이크의 새로운 발전이 기다려집니다.



▶ 현대모비스 사보 2016년 4월호에서 원문을 확인할 수 있습니다
▶ 현대모비스의 모바일 사보 <HYUNDAI MOBIS> MAGAZINE에서도 확인할 수 있습니다.(IOS 다운로드 & 안드로이드 다운로드)




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