자동차 디스크 브레이크 '갈아 쓸까 바꿔 쓸까'
자동차 디스크 브레이크 '갈아 쓸까 바꿔 쓸까'
  • 오토헤럴드
  • 승인 2017.12.22 09:33
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자동차 브레이크시스템은 잘 아시다시피 자동차의 속도를 줄이거나 정지시켜 줌은 물론 주차중에 차가 움직이는 것을 방지해 주는 안전시스템입니다. 이러한 브레이크 시스템은 자동차가 가진 운동에너지를 열에너지로 변환시켜 제동력을 발휘하는 만큼 자동차 속도와 중량에 따라 제동력이 좌우된다 할 수 있습니다.

특히 최근 자동차들의 엔진출력이 높아지고 서스펜션 및 도로환경이 좋아짐에 따라 고출력, 고속주행이 가능한 자동차가 증가하면서 브레이크 시스템에 대한 요구성능이 증가하고 있으며, 안전 및 법 규제 강화는 물론 브레이크 작동 때 소음이나 조작감 등과 같은 소비자들의 감성적인 요구도 증가하고 있는 추세입니다.

브레이크 시스템에는 구동 휠을 직접 제어하는 휠 브레이크 시스템이 적용되고 있는데 디스크 브레이크와 드럼 브레이크가 주로 사용됩니다. 디스크 브레이크는 자전거 브레이크 시스템처럼 외부에 노출된 캘리퍼를 이용해 브레이크 패드가 회전하는 디스크로터와 마찰을 일으켜 속도를 줄여주는 방식입니다.

드럼 브레이크는 드럼 안쪽에 자리잡은 브레이크 슈와 라이닝이 드럼 내부에서 팽창되어 드럼과 마찰을 일으켜 속도를 줄여주는데요. 일반적으로 디스크 브레이크는 드럼 브레이크에 비해 제동효율이 뛰어나고 편 제동에 따른 제동 쏠림이 적기 때문에 주로 앞바퀴에 적용됩니다.

드럼 방식은 뒷바퀴에 주로 사용되었지만, 최근에는 ABS 등이 적용됨에 따라 앞, 뒤바퀴 모두 디스크 브레이크가 적용되고 있습니다. 하지만 드럼방식은 차속이 낮고 운행비용이나 제작비용을 낮추면서도 높은 제동효율을 얻을 수 있기 때문에 여전히 버스나 트럭 등에서 주로 사용되고 있습니다. 

또한 디스크 브레이크는 주로 주철이나 알루미늄 합금을 주물 제작(쇳물을 녹여 정해진 틀에 부어 만드는 제작기법)하는데 속이 꽉찬 솔리드 타입과 두 개의 로터 사이에 공기 통풍구를 설치한 벤틸레이티드 방식이 있습니다.

 

벤틸레이티드 브레이크 디스크로터는 솔리드 방식의 디스크로터에 비해 냉각성능이 20~30% 뛰어난 것이 특징으로 주로 앞바퀴에 사용되고 있습니다. 일부 고성능차나 튜닝카를 위한 고성능 디스크브레이크의 경우 방열성능과 제동성능을 높이기 위해 디스크로터 표면에 구멍을 뚫거나 홈을 파는 경우도 있습니다. 

한편 디스크로터는 브레이크 패드와의 마찰로 인해 많은 열이 발생합니다. 통상적으로 브레이크 작동 시 디스크로터의 온도는 300℃가 넘고, 내리막길 등에서는 600℃를 훌쩍 뛰어넘습니다. 일부 고성능차나 경주용차는 800~1000℃까지도 상승하는 것으로 알려지고 있습니다.

디스크로터가 지나치게 과열될 경우 브레이크 패드이 마찰계수가 떨어져 제동력이 떨어지는 페이드(fade) 현상이 발생합니다. 또한 반복적으로 열을 받았다가 식으면서 디스크로터가 열변형을 일으키기 쉽습니다. 특히 최근에는 브레이크 성능 향상으로 인해 디스크로터의 직경이 커지고 두께가 두꺼워지면서 디스크 변형률 또한 높아지고 있는 추세입니다.

열변형에 의해 디스크로터가 휘어질 경우 회전시 런-아웃(회전불균형)이 발생하며, 마모에 의해 디스크로터의 두께가 얇아지거나 표면이 거칠어질 경우에는 브레이크패드와의 접촉면에 요철이 생겨 브레이크 작동 때 진동을 일으키며 동시에 브레이크 압력도 주기적으로 변동을 일으킵니다.

이러한 브레이크 압력의 맥동을 ABS 작동과 혼동하는 운전자들이 많은 것이 사실입니다. 일반적으로 중고속 주행중 브레이크 페달을 밟았을 때 스티어링 휠이나 계기판 등에서 진동 및 소음이 발생하는 현상을 저더(Judder) 현상이라고 합니다.

저더 현상은 디스크나 브레이크 드럼의 흔들림, 편마모에 의한 유압변동, 서스펜션이 진동해 발생하는 경우가 많습니다. 이러한 저더 현상이나 디스크로터의 편마모, 열변형 등으로 인한 부작용은 디스크로터를 교환하거나 디스크 연마를 통해 해결할 수 있습니다. 

 

디스크 연마란 열변형이나 편마모 등으로 인해 거칠어진 디스크로터의 표면을 전용기기인 디스크연마기를 통해 미세하게 갈아내 표면을 고르게 하는 작업으로, 저더현상을 해소함은 물론 제동거리가 짧아지는 등 디스크 로터를 새 제품으로 교환하는 것보다 성능이 뛰어난 경우가 많습니다. 

또한 디스크로터에는 각 제품마다 마모한계를 표시하고 있는데 통상적으로 2mm(양면 두께 기준) 정도가 일반적입니다. 디스크연마는 상태에 따라 다르지만 일반적으로 표준작업 시연마두께가 0.5mm이므로 1~2회 정도 디스크를 재사용할 수 있는 것이 장점입니다.  

일부 차종의 경우 디스크를 연마하는 것보다 재제조(재생) 제품이나 신제품으로 교환하는 비용이 더 저렴한 경우도 있지만 최근 디스크 로터의 크기가 커지면서 오히려 디스크를 연마하는 것이 훨씬 비용을 줄일 수 있다는 것이 관련업계의 설명입니다.

이와 관련해 디스크 연마기 제조업체 관계자는 “최근 디스크로터의 직경이 커지는 추세로 새 제품으로 교환하는 것보다 디스크연마 비용이 훨씬 저렴하다”면서, “디스크 연마기는 비슷한 것 같지만 정밀도에 따라서 연마 품질이 달라지기 때문에 어떤 제품을 사용하느냐가 중요하다"고 말합니다.

특히 "타공 디스크의 경우 연마기가 정밀하지 않으면 연마작업 중 드릴 비트가 부러지거나 가공 팁이 타공을 막아버리는 등 부작용이 생길 수 있으므로 세심한 작업이 중요하다”고 조언했습니다. <김아롱 기자=카테크>



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