[아롱 테크] 진화하는 자동차 제동 시스템, 기계식에서 유압 사용하지 않는 전자식 등장
[아롱 테크] 진화하는 자동차 제동 시스템, 기계식에서 유압 사용하지 않는 전자식 등장
  • 김아롱 칼럼니스트
  • 승인 2022.11.24 14:59
  • 댓글 0
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빠르게 주행하는 자동차의 속도를 줄이거나 안전하게 멈춰주는 '브레이크(Brake)' 시스템은 최근 단순하게 속도를 제어하는 역할에서 더욱 진화해 자동차의 주행 안정성을 향상시킴으로써 보다 빠르고 안전하게 주행할 수 있게 해 줄 뿐 아니라 회생제동을 통해 전기차의 고전압 배터리를 충전해 주는 등 역할이 더욱 확대되고 있다.

브레이크 시스템은 속도제어 기능뿐 아니라 자동차의 주행 안정성과 안전 및 편의사양으로까지 기능과 역할이 점차 확대됨에 따라 중요성이 날로 높아지고 있다. 특히 전동화와 자율주행, 전기-전자 아키텍처, 지속가능성이라는 자동차 안전 분야의 4가지 기술적 주요 트렌드는 브레이크 시스템의 전동화를 더욱 가속화하고 있다.

글로벌 자동차부품업체 콘티넨탈은 최근 이러한 미래 브레이크 시스템을 국내에 소개했다. 콘티넨탈의 '미래 브레이크 시스템(Future Brake System)'은 '브레이크 바이 와이어(Brake by Wire)'로 불리는 전동화 기술이 핵심 키워드이다.

일반적으로 자동차에서 사용되는 기계식 브레이크 시스템은 운전자가 브레이크 페달을 밟는 힘(브레이크 답력)을 증대시켜주는 진공 브레이크 부스터와 브레이크 답력으로 발생된 유압을 이용해 제동력을 발생시키는 브레이크 캘리퍼(또는 드럼 브레이크의 유압 실린더) 그리고 브레이크 패드(또는 브레이크 라이닝), 디스크로터 등으로 이뤄졌다. 

하지만 미래 브레이크 시스템은 기존 진공 펌프와 진공 브레이크 부스터를 모터를 활용한 전자 브레이크 부스터로 대체할 뿐 아니라 브레이크 캘리퍼 또는 드럼 브레이크의 유압 실린더까지 전동화함으로써, 점차적으로 유압을 전혀 사용하지 않는 완전한 '드라이 브레이크 시스템(Dry Brake System)'으로 진화를 추구하고 있는 것이 특징이다. 

이러한 브레이크 시스템의 진화는 차량의 전동화 및 자율주행 기술의 발전과 밀접한 관련이 있다. 운전자의 스티어링 휠 조작(또는 운전개입) 없이 스스로 주행이 가능한 자율주행차는 스케이트보드 섀시와 같이 실내 공간은 물론 차량의 활용 목적에 따라 다양한 형태로 제작 가능하다. 

또한 드라이 브레이크 시스템은 기계식 브레이크와 같은 유압 라인과 유압 생성 기구가 필요 없기에 브레이크 시스템을 자유롭게 배치할 수 있어 전기-전자 아키텍처의 설계 자유도가 훨씬 높아질 뿐 아니라 전동화 차량의 핵심기술 중 하나인 회생제동을 위한 에너지 회수를 효율적으로 활용할 수 있다. 또 브레이크 오일을 주기적으로 교환 및 폐기하지 않아도 돼 환경적으로도 지속가능성을 극대화하는 부분도 특징. 4개의 구동바퀴 제동력을 독립적으로 제어할 수 있기 때문에 보다 정밀하고 다이내믹한 주행성능을 구현할 수도 있다.

뿐만 아니라 가까운 미래에는 모션컨트롤을 비롯해 슬립앵글로직(SCL), 횡풍보조제어(CWC), 주행노면상태 및 마찰력제어, 조종안정성제어 프리뷰 기능, 차량중량분배제어(VME) 등과 같이 다양한 소프트웨어를 무선 업데이트를 통해 다운로드할 수 있는 FoD(Function on Demand)가 가능해져 브레이크를 포함한 주행 성능을 운전자의 취향에 따라 최적화할 수 있을 전망이다. 

한편 콘티넨탈은 미래 브레이크 시스템을 크게 4단계(FBS 0, FBS 1.x, FBS 2.0, FBS 3.0)로 구분한다. 현재 내연기관차는 물론 하이브리드 및 전기차에 적용되고 있기도 한 FBS 0 브레이크 바이 와이어 기술은 기존 기계식 브레이크 시스템의 진공 부스터 대신 전자식 브레이크 부스터를 적용해 주행 상황에 따라 운전자의 브레이크 페달 답력에 의존하지 않고 자동으로 조절해 주는 것이 특징이다. 

이는 바로 일반적인 제동은 물론 지능형 스마트 크루즈 컨트롤은 물론 긴급제동시스템, 전방추돌방지보조와 같은 다양한 운전자 보조시스템의 브레이크 제어를 담당하는 지능형 브레이크 시스템이다. 

FBS 0 시스템은 전기-전자적으로 고장이 발생한 경우에도 브레이크가 정상 작동할 수 있도록 운전자의 브레이크 페달 답력으로 유압을 전달할 수 있는 유압 폴백 기능을 갖추고 있는 것이 특징이다. 또 FBS 1.x 시스템의 경우 이러한 유압 풀백 기능 대신 전자회로를 이중으로 설계한 것이 차이점이다. 

FBS 2.0의 경우에는 전륜을 FBS 0와 같이 전기-유압식 브레이크 시스템을 사용하지만 리어액슬의 경우 캘리퍼 또는 드럼브레이크에 모터를 적용한 부분적인 드라이 브레이크 시스템을 적용하고 있는 것이 특징이다. FBS 3.0은 4바퀴 모두 전기모터를 적용한 브레이크 시스템으로 완전한 드라이 브레이크 시스템이라 할 수 있으며 오는 2030년 이후에는 모든 브레이크가 전동화된 완전한 드라이 브레이크 시스템이 상용화될 것이라는 것이 콘티넨탈의 설명이다. 


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