브레이크 패드, 연료게이지처럼 관리하는 기술 개발 박차

현대모비스 부품 이야기

현대모비스 용인 기술연구소

운전자 안전을 책임지는 브레이크 패드의 수명은 얼마나 될까. 자동차는 멈추기 위해 브레이크 패드를 사용한다. 소모성 부품인 이 패드는 브레이크를 밟을 때마다 닳는다. 기능이 떨어지면 브레이크가 제대로 작동하지 않는다. 안전을 위해 주기적으로 점검하고 패드를 교체해야 한다는 얘기다.

하지만 브레이크 패드는 바퀴 안에 있는 부품이라 얼마나 닳았는지 눈으로 확인하기 어렵다. 따라서 패드의 마모량을 쉽게 알 수 있도록 계기판에 표시해줘야 한다. 차량에 장착된 센서를 활용해 이를 알 수 있도록 해야 한다.

현재 교체 시기를 알 수 있는 방법은 패드가 모두 마모된 뒤 나오는 경고음이나 계기판 경고등 정도다. 운전자가 미리 대처하는 게 쉽지 않은 구조다.

한두 번 경고음이 울리고 멈추면 운전자가 이를 방치할 때도 있다. 이뿐만 아니라 운전 도중 브레이크 패드를 교체해야 하는 상황도 발생할 수 있다. 예기치 못하게 사고를 유발할 수 있다.

브레이크 패드는 관리하기 어려워 주행거리에 따라 교체하는 사람도 있다. 그러나 이는 올바른 관리법이 아니다. 브레이크를 밟는 방식에 따라 닳는 정도가 달라서다. 단순 주행거리만 고려하면 마모가 진행된 것보다 빨리 패드를 교체하게 된다. 반대로 교체 시기가 지나버린 경우도 발생할 수 있다.

이런 문제점을 개선하려면 브레이크 패드 소모량을 연료 게이지처럼 계기판에 표시해야 한다. 400~500도에 달하는 고온에서 작동하는 브레이크에 별도로 센서를 추가하긴 어렵다. 따라서 물리법칙을 적용해 패드의 마모량을 추정해야 한다.

차량을 제동할 때 브레이크 패드에서 마찰 에너지가 발생한다. 이 마찰 에너지의 크기가 브레이크 패드 마모량과 비례한다. 패드의 온도에 따라 마모량이 달라지는 이유다.

이런 특징을 고려하면 달리는 차량의 운동 에너지를 브레이크 패드에 작용하는 제동 에너지로 변환시켜 값을 구할 수 있다. 패드의 수명 추정치와 실제 수명을 비교하면 두 에너지의 유사성이 매우 높다. 추가 센서 없이 차량에 미리 적용한 센서와 엔진컨트롤유닛(ECU)을 활용하면 원가도 절약할 수 있다. 이를 차량 내부 클러스터에 적용하면 잔여 패드의 정보를 실시간으로 확인할 수 있다.

자동차는 잘 달리는 것만큼 잘 멈춰야 한다. 한순간이라도 완전히 멈추지 못하면 큰 사고로 이어진다. 안전을 위해 부품 상태를 파악하고 관리하는 것이 중요하다. 내연기관차뿐 아니라 자율주행차, 전기차 등도 브레이크 패드에 따른 마찰로 제동하고 있다.

연료 게이지 형태로 브레이크 패드 마모도를 관리할 수 있는 기술을 개발하면 운전자 관점에서 안전에 대비하고 편의성을 높일 수 있을 것으로 전망된다. 제조사도 데이터를 수집해 수요에 따라 브레이크 패드를 생산할 수 있다.

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