자동차 브레이크의 핵심 기술인 ABS가 이제는 많이 보편화되어 있다. 1톤 이상의 대형차에는 옵션이 아니라 기본으로 장착하도록 의무화하고 있을 정도이다. 그리고 ABS와 더불어 ASR이라는 시스템도 서서히 보급이 되고 있다. 그리고 한가지 더 나아가 ABD라는 것도 있는데 무엇인지 함께 알아보며 고만고만한 기술인 TCS에 대해서도 함께 알아보기로 하겠다.
글 : 버스라이프
등록일 : 2001년 06월 10일
ABS란 무엇인가?
ABS란 Anti-Lock Break System의 약자로서 그 기능으로 말할 것 같으면 주행중 급제동을 할 때 타이어가 잠기는 것을 방지하여 급제동시에도 지면과 타이어의 마찰을 계속 유지시켜 핸들 조작이 가능하도록 한 장치를 말한다.
ABS가 장착이 되지 않은 차는 미끄러운 도로(빗길, 눈길, 빙판길, 비포장도로 등)에서 급제동을 하였을 경우 바퀴가 잠기게 되어 타이어가 노면위를 미끄러져 나가게 된다. 바퀴가 잡기게 된다는 말은 차는 관성에 의해 앞으로 계속 갈려고 하는데 강력한 제동력에 의해 바퀴의 회전이 멈추었을 경우 타이어가 노면위에 스키드 마크를 남기면서 미끄러지는 현상을 말하는 것이다. 바퀴가 잠기게 되면 상당히 위험한 결과를 초래할 수가 있는데 첫째로 제동거리가 길어진다는 것이다. 타이어가 미끄러지고 있기 때문에 바퀴가 굴러가면서 정지할 때보다 제동거리가 길어지게 된다. 그리고 바퀴가 미끄러지게 되면 핸들을 틀어도 가고자 하는 방향으로 차가 움직이지 않는다는 것이다. 그리고 핸들도 돌리기 힘든 상태가 되기도 한다. 그리하야 장애물을 피하지도 못하고 정면으로 부딪히는 경우가 생기는 것이다.
ABS는 어떤 원리로 제동을 하는 것일까?
우선 각 바퀴에 속도를 감지하는 센서가 부착되어 있으며 ECS라는 일종의 컴퓨터라는 기계가 있다. 센서가 바뮈의 회전상태를 감지하고 있다가 바퀴가 잠기는 현상이 발생하면 ECS에 신호를 보내게 되고 ECS는 ABS작동 유닛에 명령을 내려보내 ABS가 작동하게 하는 것이다. 일단 운전자가 금브레이크를 밟았을 때 바퀴가 잠길려고 하면 ABS는 브레이크를 풀어주었다가 다시 밟는 과정을 반복한다. 간단히 말해서 운전자가 브레이크를 꽉 밟고 있지만 실제로는 밟았다 떼었다 하는 효과를 내게 하는 것이다. 이 동작은 1초에 8번 내지 더 많이 동작이 이루어진다. 그래서 바퀴는 계속 굴러가며 제동이 되며 그에따라 제동거리도 짧아지며 제동을 하면서 핸들조작도 할 수 있게 되어 장애물도 피할 수 있게 되는 것이다. 노면이 미끄러운 커브길에서도 ABS는 그 진가를 발휘하는데 커브를 돌면서 브레이크를 밟았을 때 ABS가 없는 차는 각 바퀴마다 똑같은 제동력을 가지게 되므로 한쪽면이 미끄러운 경우 또는 각 바퀴마다 노면과 마찰력이 다른 경우 한쪽 바퀴가 잠기게 되면서 차가 스핀을 일으킬 수 가 있다. 그러나 ABS가 작동할 경우에는 각 바퀴마다 서로 다른 제동력을 제공해 주어 안전하게 코너를 빠져 나갈 수 있게 해준다.
ABS가 작동하게 되면 브레이크 페달이 덜덜덜덜 떨리며 차체 또한 떨림현상이 발생할 수 있다. 이것은 차에 이상이 있는 것이 아니라 ABS가 제대로 작동이 되고 있다는 증거이다. 이때 놀라서 브레이크에서 발을 떼게 되면 더 위험한 결과를 초래할 수 있기 때문에 계속 브레이크를 세게 밟고 있어야 한다.
ASR이란 무엇인가?
ASR은 Anti Spin Regular의 약자로서 브레이크를 밟는 과정에서가 아니라 가속페달을 밟는과정에서 바퀴가 헛돌지 않게 해주는 기능이다. 각 회사마다 약자를 다르게 사용하는 경우도 있는데 삼성자동차에서는 ASR(Acceleration Slip Regulation) 이라고 하고 있다. 같은 기능(비슷한 기능)인데 회사마다 혹은 승용차인가 대형차인가에 따라서 이름을 다르게 사용하는 경우가 있다. 일부 화사와 차종에서(무쏘인 것 같음) TCS(Traction Control System)라는 기능이 있는데 TCS의 기능을 보면 ASR과 거의 똑같다.
ASR은 브레이크 제어 이외에 운전자가 엑셀레이터 페달을 밟는 정도에 관계없이 노면 상태에 따라 엔진의 출력을 조절함으로써 미끄러운 노면에서 발진, 선회, 차선 변경등의 가속시에도 구동 바퀴의 공회전 또는 미끄러짐을 억제하여 최적의 구동력 확보 및 차량 안정성을 향상시키는 시스템을 말한다. 지금 설명에서 중요한 것은 '브레이크 제어 외에'라는 말과 '엑셀레이터 페달을 밟는 정도에 관계없이 노면상태에 따라'이다. 이 말은 도로가 얼마나 미끄러운가 아닌가에 따라 엔진의 출력을 각 바퀴에 조절하여 전달을 해 준다는 말이다. 겨울철에 자동차가 정지 후 출발을 하는 과정에서 도로가 미끄러우니까 바퀴만 헛돌고 차는 그대로 서있는 경우를 종종 경험하게 된다. ASR은 이때 기능을 발휘하는 것으로서 바퀴가 헛돌기 시작하면 브레이크 제동효과를 주어 바퀴가 헛돌지 않게 해준다. 그래서 바퀴가 헛돌지 않고 출발할 수 있게 해주는 것이다. 꼭 눈이 오는 상황이 아니더라고 고속주행시라든지 급가속시 바퀴가 헛도는 상황이 발생하게 되면 ASR이 작동하여 안전한 가속이 될 수 있게 해주는 것이다.
ASR과 더불어 ABD라는 것도 있는데 ABD란 Automatic Braking Differential의 약자로 ABS 기능 이외에 한쪽 바퀴 또는 양쪽 바퀴의 브레이크를 제어하여 좌, 우 구동 바퀴의 노면 상태가 서로 다른 도로(미끄러운 도로)에서 출발이나 등판 또는 선회시 차량의 안전성을 향상시킬 수 있도록 구동력을 조절해 주는 장치를 말한다. 결국 ABD, ABS, ASR은 사촌지간이라고 할 수 있는 것이다.
마지막으로 보너스 기능을 설명하겠다.
LSD라는 기능이 있는데 현대자동차의 포터나 그레이스 스타렉스등의 차 옆에 보면 LSD라고 써있는 것이 있을 것이다.
LSD란 Limited Slip Differential의 약자로서 자동 차동 제한 장치라고 할 수 있겠다. 이것이 대형트럭에 옮겨지면서 인터액슬 디퍼런셜 락이 되었는데 Inter Axle Differential Lock의 약자이다. 이것은 뭐냐?
우선 디퍼런셜이 무엇인가부터 알아야 한다.
디퍼런셜이란 흔히 말하는 데후라는 것인데 자동차 뒷바퀴가 붙어있는 곳에 보면 가운데 동그랗게 생긴 것이 있고 오른쪽 바퀴와 왼쪽 바퀴가 연결이 되어 있을 것이다. 이게 기능이 뭐냐하면 바퀴의 위치가 다르기 때문에 차가 회전할 때 안쪽 바퀴가 회전하는 회전반경과 바깥쪽 바퀴의 회전 반경이 다르기 때문에 안쪽바퀴는 조금 천천히 바깥쪽 바퀴는 조금 빨리 돌아야 할 것이다. 그리고 8X4 이상의 트럭은 뒷바퀴가 더 많기 때문에 여간 골치가 아픈 것이 아니다. 그래서 이 디퍼런셜이란 놈이 한글말로 하면 차동기어(Differential Gear)가 되는데 각 바퀴마다 동력을 다르게 전달해 주어 자동차가 제대로 회전할 수 있게 해주는 것이다.
그러나 이 디퍼련셜이란 놈의 원래 성격이 이렇다 보니 문제가 발생하게 되는데 양쪽 바퀴의 마찰력이 똑같으면 상관이 없는데 한쪽 바퀴의 마찰력이 낮은 경우 그 바퀴를 더 많이 돌려야 마찰력이 강한 바퀴와 나아가는 속도가 같아질 것이다. 여기서 문제가 발생하게 되는데 겨울철 한 쪽 바퀴가 눈에 빠졌을 경우 빠진 바퀴만 계속 헛돌게 된다. 그러면 차는 눈이 다 녹을 때까지 영원하 나오지 못하게 되는데 이 때 사용하는 기능이 바로 LSD 또는 인터 액슬 디퍼런셜 락 기능이 되겠다.
이 기능이 작동하게 되면 디퍼련셜을 락(Lock)시켜 버려서 양쪽에 똑같이 동력을 분배하게 만든다. 그러면 빠진 바퀴의 힘이 아니라 안빠진 바퀴의 힘으로 빠져 나올 수 있는 것이다. 그리고 노면이 고르지 못한 곳이서 진입 전에 미리 인터 액슬 디퍼련셜 락 스위치를 켜놓고 운행을 하게 되면 미끄러운 도로에서도 각 바퀴에 고른 동력이 분배가 되어 미끄러지지 않고 주행을 할 수 있다.
그러나 주의할 점은 이 스위치를 켜놓고 장시간 그리고 고속주행하면 안된다는 점이다.
지금까지 설명한 ABS, ASR, ABD, LSD는 기능이 비슷비슷하다. 어디에 장치하고 있는가 어느 회사제품인가 어떤 차종에 장착되어 있는가에 따라서 조금씩 이른점을 제외하고는 비슷한 기능을 수행한다는 것만 알고 있으면 어디가서 조금 아는체 해도 되지 않을까 생각한다. ABS/ASR이 장착된 버스에 LSD란 기능이 필요할까? 그리고 11.5t 트럭은 6X4이고 25t 트럭은 10X6(8X4)인데 LSD란 기술이 적용이 될까?라는 것을 생각해보면 해답의 실마리가 보일 것이다.
