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달리는 차를 멈추는 방법에는 대략 세가지가 있죠.

1. 내 바로 앞에 껴든 슈퍼카..(feat.페라리)

2. 경찰, 음주단속

3. 신호 및 속도위반CCTV

 

이 세가지 상황을 안전하고 자연스럽게 탈출하기 위해 필요한 건 오른발, 브레이크 발컨트롤이죠.

사실 브레이크의 중요성에 대해서는 이미 모두 다 알고 계실죠. 하지만 브레이크에 이상이 생기거나, 파란 손세어 난데없이 브레이크 패드를 비싼걸 추천한다거나, 어떠한 계기가 없으면 우리는 브레이크에 큰관심을 갖지 않습니다. 그래서 오늘은 디스크 브레이크 생김새에 따른 효율과 장단점에 대해 이야기 해볼까 합니다.

 

 

브레이크 디스크 = 로터

출처 : yourmechanic

 

디스크 브레이크는 금속제인 로터와 마찰이 큰 소재로 만들어진 패드가 압착해 발생하는 마찰력으로 인하여 차량의 ‘운동 에너지’가 ‘열에너지’로 전환되면서 차량을 정지 시킵니다. 이때 ‘로터’에서 가장 많은 열이 발생하게 되고, 열을 방출하는 성능이 뛰어날수록 일관된 제동 성능을 발휘하게 됩니다.

 

 

디스크 브레이크 로터의 소재

출처:구글

 

마찰력이 높은 재질을 사용한 경우 초기 감소력은 나아질 수 있지만 패드와 로터가 쉽게 과열되어 그 뜨거움이 방출되지 않습니다. 일시적으로 제동력이 감소되거나 완전히 제동력을 상실하기도 합니다. 그런 이유로 일반적인 로터는 내마모성과 내균열성이 우수한 주철 또는 주강으로 제작하게 되고 여기에 탄소가 함유되면 더 빠르게 열 방출효과와 제동 성능을 빠르게 회복하게 됩니다. 이처럼 로터는 모든 열을 흡수하고 방출해 일관된 제동력 제공을 목표로 합니다.

 

 

로터의 종류

기본로터

대부분의 시찬에 적용된 디스크 브레이크 로터입니다. 비용대비 성능이 좋은 제품으로 아무런 무늬가 없고 차량의 성능을 강하게 밀어붙이는 운전자가 아니라면 부족함 없이 사용 가능하죠.

또한 마찰 시 마모로 인해 발생하는 쇳가루가 적고 소음도 작아 무늬가 있는 로터보다 오래 사용할 수 있습니다.

 

 

드릴 로터(타공 로터)

정지 시 로터와 패드가 마찰하면서 열로 인해 상당한 양의 가스가 발생한다고 해요. 이렇게 발생한 가스가 빠져나갈 방법이 없다면 브레이크 패드는 배출된 가스로 인해 로터와의 접촉 면적이 줄어들게 되어 제동력이 감소하게 됩니다. 이러한 가스 배출 수단으로 구멍 송송 ‘드릴로터’는 효과적으로 가스를 방출 시켜주는 역할을 해요. 구멍이 배수구 역할을 할 것 같죠? 물에 젖어도 효과적인 성능을 낼 수 있는 디자인입니다. 브레이크 패드와 로터 사이의 구멍은 지속적인 마찰 증가와 높은 제동력이 생깁니다.

 

로터의 구멍은 마찰을 높이지만 레이싱과 같은 온도 차이가 극심한 사용 환경에는 적합하지 않습니다. 거의 모든 주철이 그렇든 심하면 균열이 발생하게 됩니다. 때문에 드릴 로터는 일반 공도에서 안정적으로 멈추기 위한 용도로 사용하는 것이 좋습니다.

 

 

슬롯 로터(사선로터)

드릴 로터와 마찬가지로 슬롯 무늬는 패드와 로터가 마찰 시 발생하는 가스를 슬롯을 통해 효과적으로 방출하게 됩니다. 이를 통해 패드 면적이 로터에 더 많이 접촉하게 되며 일관된 성능을 발휘하게 되는거죠. 또한 슬롯 로터는 드릴 로터보다 열용량이 크고 접촉면이 넓어 마찰계수가 높아져 적은 에너지로도 속도를 줄일 수 있습니다.

 

슬롯 로터는 트럭, SUV, 오프로드 차량에서도 좋은 성능을 발휘합니다. 그만큼 슬롯 로터는 가공 상태가 매우 중요합니다. 만약 로터 슬롯 안쪽 홈부터 슬롯 바깥쪽 홈까지 제대로 가공되지 않으면 균열이 쉽게 일어날 수 있습니다. 로터의 슬롯은 가스 방출을 높여 브레이크 페이드 현상을 방지하기도 하지만 무분별한 작업된 슬롯은 로터의의 강성을 약하게 만듭니다.

 

드릴, 슬롯 로터(사선 타공)

드릴 로터와 슬롯 로터의 장점을 제공합니다. 비가 많이 오거나 무거운 짐을 싣고 있어도 좋은 제동력을 유지합니다. 무거운 차량은 안전하게 멈추기 위해서는 더 많은 에너지를 필요로 하게 됩니다. 드릴 로터 슬롯은 적은 에너지로도 효과적으로 속도를 줄일 수 있기 때문에 안성맞춤! 뛰어난 성능으로 벤츠나 BMW와 같은 고급차에서 자주 볼 수 있습니다.

 

가장 대표적인 기본 디자인을 살펴봤어요. 이 밖에도 곡선, 곡선 타공 등 다양한 디자인 있습니다만 원리와 역할을 거의 비슷합니다.

 

 

슈퍼카는 뭐가 다를까?

경주용 또는 슈퍼카에 장착되는 카본 세라믹 로터는 고온, 고진공에서 실리콘을 특수 처리한 탄소섬유와 혼합해 제작합니다. 카본 세라믹 로터는 앞서 설명한 주철 로터 보다 약 50% 가볍고, 함유된 탄소는 높은 강도와 내열성, 적은 열변형, 마찰계수 변화가 적고 높은 제동력을 유지합니다.

 

단점은 카본 세라믹 로터의 온도가 300도 이하에서는 제동력이 떨어지기 때문에 브레이크 패드의 면적을 넓혀 제동력을 보완합니다. 큼직 큼직! 카본 세라믹은 주철과 다른 열 특성을 가지는데 500도에서 녹아 내리는 일반 패드를 사용하지 않고 비싼 카본 세라믹용 패드를 사용합니다.

 

 

로터의 구조

로터는 내부는 공기가 잘 빠져나갈 수 있는 구조로 설계됩니다. 직선, 곡선, 토드 등등 다양하고 실제로 공기의 흐름을 개선하지만 최적의 베인 구조는 없습니다. 베인의 목적은 로터가 더 많은 냉각과 열 방출을 할 수 있도록 돕는 것입니다. 또한 베인의 구조에 따라 로터 회전 방향이 결정됩니다.

 

곡선 베인
직선형 베인보다 더 많은 재료가 사용돼 무겁지만 곡선 베인은 열 방출이 뛰어나고 튼튼해 더 높은 열을 견딜 수 있습니다. 곡선 베인은 로터 내부로 유입된 공기가 곡선을 따라 효율적으로 로터를 냉각시킵니다. 세탁기 탈수 기능과 같은 원심력의 원리로 내부를 설계해 냉각 효과를 높였습니다. 때문에 효율을 높이기 위해서는 유입되는 공기 방향과 내부 구조 방향을 고려해 장착해야 합니다.

직선 베인
가장 많이 흔한 디자인입니다. 그리고 신차에 가장 많이 적용되는 직선 베인입니다. 냉각 능력도 좋고 장착 시 베인의 방향을 고려할 필요가 없어요.

필라 베인
도트 또는 패턴 배열 방식입니다. 제조사에 따르면 직선 베인보다 표면적인 사용량이 많아 더 많은 열을 효과적으로 방출할 수 있다고 합니다. 또한 제동 시 열 변화 중 로터에 가해지는 하중이 잘 분산되어 로터의 왜곡을 줄여주여 줍니다. 즉, 직선 베인과 곡선 베인보다 안정적인 제품입니다. 직선 베인과 마찬가지로 방향을 고려할 필요가 없어요.

 

주의하세요

다 같은 구멍이 아닙니다. 

드릴(타공), 슬롯(사선) 디자인은 로터의 베인 구조에 따라 내구성과 효율적인 열 방출을 고려해 설계합니다. 제조사는 구멍의 개수, 크기와 위치 등 베인 구조에 따라 디스크를 손상시키지 않으면서 성능을 개선하기 위한 베인 디자인을 설계합니다.

그런데 설계를 전혀 고려하지 않고 임읠 구멍을 뚫거나 일반 로터를 가공 및 변형시켜 사용한다면 열과 내구성에 취약할 수밖에 없겠죠.

 

크랙에 노출될 수 있어요.

무분별한 구멍과 멋내기용 사선은 내구성에 취약합니다. 예를들어 로터 안쪽부터 로터 끝까지 사선을 내는게 더 멋있어 보이지만 내구성이 떨어지고 크랙 위험에 쉽게 노출됩니다. 제조사가 드릴(타공)과 슬롯(사선) 모두 가장자리 부분을 부드럽게 후가고 처리하는 이유는 보다 안전한 제품을 만들기 위함입니다.

 


좋은 것은 나누라고 배웠습니다. 친구에게도 전해보세요.

카룻

카스토리텔링 :)

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