HOME로그인회원가입장바구니
 
'
현장정비
꾸루룩
에어컨 회로도
닛산
인피니티
얼라이먼트
페라리
에어컨 회로도
'
 
 
 
HOME > 네트워크 > REPORT
Report / 전동화를 준비하는 부품들 0
등록자 CARLNC 작성일자 2022-06-23 오후 3:15:26


브레이크 페달, 사라지는 날 오나

제동장치의 진화




전기차 시대로 접어들면서 동력계와 배터리 등 많은 부분들이 변화하고 있다.

아직까지 내연기관 차량에 탑재되는 부품을 그대로 사용하던 브레이크 시장에도 전동화 시장에 맞춰 변화의 바람이 불고 있다.

자동차 산업의 변화로 많은 부품들이 전자화·첨단화되는 가운데, 내연기관 때와 변화 없이 현상을 유지할 것 같았던 브레이크 시장도 이를 피해가긴 힘들 것으로 보인다.

최근 전기차의 비중이 늘어남에 따라 브레이크 시스템의 수명이 크게 늘어 정비사들의 먹거리 중 하나인 브레이크 관련 부품 교환 작업이 크게 줄 것으로 전망되기 때문이다.

◆ 회생제동으로 브레이크 수명 대폭 늘 전망

이는 전기차에 적용되는 회생제동 기능 때문이다.

회생제동은 전기 모터가 제동 혹은 감속할 때 모터의 저항을 이용해 운동에너지를 전기에너지로 변환하며 저장하는 시스템이다.

기존 내연기관 자동차의 전통적인 제동 시스템은 브레이크 시스템을 주로 사용해 관성에너지가 열에너지로 전환돼 이 잉여 에너지를 활용할 방법이 없었다.

하지만 전기차는 구동을 담당하는 전기모터를 발전기 삼아 에너지 변환을 시킨다.

전기차를 주행하다 제동이나 감속을 하게 되면 전기 배터리에서 오는 전기 에너지를 운동 에너지로 변환하던 전동기가 페회로 상태가 되고, 이 상태의 전동기가 차량이 달리면서 발생된 관성 및 운동에너지를 다시 전기에너지로 변환한다.

노면을 회전하는 바퀴가 전기 발전 에너지로 이용되는 것이다.

이렇게 생성된 전기 에너지는 내부 코일을 이용해 배터리에 저장되었다가,

다시 운동에너지로 재사용된다. 발전 시 생기는 회전저항을 제동력으로 이용하는 것이 회생제동인 것이다.

회생제동 기술은 전기차 연비 효율의 최대 1/3의 수준까지 담당한다.

실제로 필자는 과거 르노 조에 전기차를 타고 5km 정도의 내리막길을 내려오며 회생제동 효율성을 실험해 본 적이 있는데, 그 결과 약 11km의 주행 가능 거리가 늘어난 것을 눈으로 확인한 바 있다.



실제로 전기차나 플러그-인 하이브리드 차량을 운전해본 사람이라면 브레이크를 밟지 않고 가속 페달에서 발을 떼기만 해도 속도가 크게 줄어드는 감속 충격을 받아봤을 것이다.

이처럼 친환경 자동차의 효율을 높여주는 핵심 장치인 회생제동은 과거엔 승차감을 떨어트리는 문제점이 있어 호불호가 갈렸지만, 최근에는 기술의 발전으로 원하는 회생제동 강도를 조절할 수 있음은 물론 승차감도 많이 개선돼 과거 전기차의 거부감을 나타냈던 소비자들의 인식도 희석되고 있다.

이처럼 회생제동이 상용화되면서 원 페달 드라이빙에 대한 거부감도 줄어들고 있다.
 
과거 제주도 렌터카로 많이 쓰였던 BMW i3에 장착되기도 해 유명세를 떨쳤던 원 페달 드라이빙은 가속 페달 하나만 사용해 가속과 감속을 조절하는 운전 방식 및 기능이다.

처음 원 페달 드라이빙이 상용화됐을 때는 가속페달에서 발을 떼자마자 모터의 최대토크로 제동력을 가해 내연기관에 익숙했던 소비자들에게 이질감을 주며 전기차에 대한 안 좋은 인상을 심어주기도 했다.

하지만 회생제동 단계를 설정할 수 없었던 과거와 달리 세대를 거듭하면서 회생제동의 강도가 조절되고, 스티어링 휠의 패들시프트를 통해 회생 제동 단계를 상황에 따라 설정할 수 있게 되면서 전비 운전 필수 기능으로 각광받기 시작했다.



하지만 회생제동을 통해 차를 완전히 정지시키지는 못하기 때문에 전기차에도 내연기관 차량부터 사용되는 마찰식 브레이크는 앞으로도 적용될 것으로 보인다.

다만 회생제동이 브레이크의 역할을 상당부분 수행하게 되는 만큼 회생제동 사용량에 따라 차이는 있겠지만, 브레이크 관련 부품 수명이 2배 이상 늘어날 것으로 보고 있다.

 
회생제동, 일상에 녹아들다

회생제동은 전기 모터가 있는 차량에서 볼 수 있는 고유 기능이지만, 내연기관 자동차 운전자들이 낯설어 하지 않도록 내연기관 기능에 접목시키는 형태로 자동차 시장에 녹아들고 있다.

현재 단계를 조절할 수 있도록 만들어지는 회생제동 기능은 차마다 약간의 차이가 있지만 대부분 내연기관 모델의 수동 변속 기능을 담당했던 스티어링 휠 뒤쪽의 패들시프트에 장착된다.

변속 단수를 낮추면 엔진 RPM이 높아지며 엔진 브레이크 기능을 수행했던 내연기관 차량과 비슷하게 회생제동 패들시프트도 강도를 높이면 배터리 충전 효율이 높아지는 대신 감속 정도가 커지고, 세기를 낮추면 내연기관의 타력주행과 비슷한 정도의 낮은 회생제동 강도까지 조절할 수 있다.






◆브레이크 시스템도 전자식으로

브레이크 시스템의 구성도 유압식에서 전자식으로 발전하고 있다.

1918년 말콤 로히드가 발명한 유압 브레이크 시스템은 현재까지 다양한 차종에서 쓰이고 있는 대표적인 브레이크 장치 중 하나다.

유압 브레이크는 브레이크 페달과 브레이크 패드에 연결된 피스톤으로 작동되며, 이와 같은 피스톤은 엔진룸의 브레이크액 저장소에서 상호 연결된다.

구조 자체는 크게 복잡하지 않지만, 달리는 자동차는 엄청나게 큰 운동 에너지를 지니고 있기 때문에 사람이 페달을 밟는 답력 만으로는 자동차를 멈추기 힘들다.

이에 자동차 제조사는 브레이크 페달에 지렛대 원리를 적용하는 등 브레이크 페달의 밟는 힘을 증폭시키기 위한 조치를 취한다.

대표적으로 일반적인 유압식 브레이크 장치에는 하이드로 백을 이용한 유압식 배력장치 혹은 진공 배력 장치가 탑재된다.



디젤 차량의 경우 진공 펌프를 별도로 장착해 사용하기도 하지만, 대부분 흡기관의 공기를 이용해 진공을 만드는 방식의 배력 장치를 장착한다.

하지만 진공식은 기체를 들여왔다가 내보내는 압력차에 의해서 힘을 증가시키기 때문에 배기가스가 발생하게 되고, 유압식은 별도의 유압 펌프를 사용해 피스톤을 밀어내기 때문에 별도의 장치가 추가되는 만큼 가격은 물론 부품 크기만큼 차체 무게가 증가하는 문제점이 있다.

이와 같은 문제점을 보완하고자 만들어진 브레이크 시스템이 전자식 브레이크 시스템이다.

국내에서는 흔히 MEB, iMEB라 불리는 현대 모비스의 장치가 유명하며, 특히 iMEB의 경우 코나 일렉트릭에 장착되던 부품이기도 하다.

새로운 전자식 브레이크 시스템은 전기 모터가 배력장치의 역할을 대신해 브레이크액을 밀어줘 앞서 문제점으로 지적됐던 배기가스 문제와 공간 활용, 경량화에 유리해진다.

가격도 더 저렴하기 때문에 최근 출시되는 내연기관 자동차와 초창기 전기차에서 주로 찾아볼 수 있다.

또한, 유압을 밀어주는 데 많은 부품을 거치는 기존 방식과 달리 전기 신호로 작동하기 때문에 반응속도 또한 빠르다는 장점이 있다.



이처럼 다양한 장점이 존재하지만 전기 신호로 브레이크 시스템을 작동하는 만큼 주변환경에 따라 오작동이 일어날 수 있다는 단점 또한 존재한다.

이처럼 전자화 및 경량화를 이뤄낸 브레이크 시스템은 향후 어디까지 발전하게 될까. 향후에는 현재까지 차량을 멈추는 데 가장 중요한 역할을 해왔던 브레이크액이 자동차 역사에서 사라지게 될 것으로 보인다.

전동화 되는 자동차 시장 변화에 발맞춰 브레이크 시스템 또한 전기 신호로 제동하는 방식이 주를 이루게 될 것이기 때문이다.

실제로 전문가들은 향후 전선으로 브레이크 시스템을 작동하는 브레이크 바이 와이어 방식이 상용화될 것으로 예상하고 있다.



브레이크 바이 와이어는 브레이크액을 사용한 유체관 대신 운전자가 브레이크를 밟아 전기 신호를 보내면 컴퓨터가 운전자가 의도한 양만큼의 힘을 마스터 실린더로 보내는 방식의 브레이크 시스템을 뜻한다.

물론 디스크를 패드로 마찰시켜 제동시키는 방법 자체는 기존 방식과 동일하다.

과거 토요타 1세대 프리우스에 장착되기도 했던 이 방식은 전기 신호로 제동 장치를 직접 작동시키는 만큼 전자식 브레이크 시스템보다 더 가볍고 제동 반응이 가장 빠르다는 장점을 가진다.

실제로 현재 전기차 F-1이라 불리는 포뮬러-E에 사용되는 경주차들은 빠르고 확실한 제동력과 경량화를 위해 후륜 브레이크에 브레이크 바이 와이어 방식을 채택하고 있다.

이와 더불어 미래에는 CAN 통신처럼 연결돼 와이어 없이 통신으로 제동하는 방식도 타고 다니는 자동차에 탑재될 날이 올 것으로 보인다.

◆ 미래 브레이크 시장은?

이처럼 브레이크 기술력도 크게 발전하고 있는 가운데, 현재 상황을 브레이크 관련 부품 업계는 어떻게 바라보고 있을까. 브레이크 관련 업계 관계자 A씨에게 물었다.

A씨는 “기본적으로 자동차는 동력계 성능보다 브레이크 성능을 더 높게 설계한다.
 
하지만 튜닝 분야에서의 브레이크는 동력계의 성능이 더 높은 고성능 자동차에 장착되는 경우가 많기 때문에, 제품 특성상 회생제동이 개입하더라도 극한의 상황에서 제동 장치를 사용할 가능성이 높아 현재 쓰임새만큼은 아니지만, 향후에도 브레이크 튜닝 시장은 계속 이어질 것으로 예상한다”라고 답했다.
 


또한, 튜닝은 성능적인 개선 및 보강뿐만 아니라 자신의 개성을 나타내는 부분으로도 사용될 수 있기 때문에 디자인적 부분에서도 꾸준한 수요가 있을 것이라고 전망했다.
 
실제로 현재 브레이크 관련 업계에서는 전기차 시대 대응을 준비하는 중이며, 피해를 최소화하고자 다양한 대책을 강구하고 있다고 전했다.

이처럼 아직 준비 기간이 있는 튜닝 업계와 달리 브레이크 소모성 부품 제조업과 정비업에는 적잖은 피해가 될 것으로 예상된다.

약 3년 정도 전기차를 운행하고 있는 회사원 B씨는 “현재 쉐보레 볼트를 5만 km를 조금 넘게 탔는데, 아직 한 번도 브레이크 패드를 간 적이 없다”며, “혹시 몰라 사업소에 방문해 점검을 받았는데, 브레이크 패드가 절반 이상 남아있다는 답변을 받았다”라고 말했다.

기존 내연기관 자동차는 엔진 브레이크를 제외하면 거의 모든 제동을 담당했기 때문에 브레이크 관련 부품이 소모품으로의 역할을 했지만, 향후 회생제동 기능이 더욱 정교해지고 제동 역할의 기여도가 높아질수록 제동장치 부품의 수요는 점점 더 줄어들 것으로 보인다.



이에 자동차 케미컬 업체 관계자 C씨는 브레이크 사용이 줄어드는 상황이 올 때를 대비해 브레이크 녹 방지·방청제 시장 등 새로운 애프터마켓 제품들이 브레이크 소모품 시장을 대체하게 될지도 모른다고 전했다.

C씨의 의견처럼 시장이 변화하며 쇠퇴하는 산업이 있듯, 바뀌는 시장에 새로운 먹거리 또한 언제든 나타날 수 있다.

물론 이와 같은 틈새시장은 미리 준비된 이들에게 그 혜택을 주게 될 것이다. 지금부터 준비하는 자세가 필요하겠다.

 이름 비밀번호