잡다한 취미생활

안녕하세요, 지난번에 자동차 제어브레이크 중 하나인 ABS에 대해 작성하고

이어서 어떤 내용을 작성할까 고민하다가 이제서야 글을 올립니다.

오늘은 자동차 브레이크 보조장치 중 PCS(Pre-Crash Safety System)에 대해 작성하고자 합니다.

최근 자동차 산업이 큰 변환기를 맞이하고 있는데요, 크게는 전동화(electrification), 그리고 또 하나는 자율주행 입니다.

출처 : 콘티넨탈(https://www.continental-automotive.com)

출처 : 삼성 뉴스룸

특히 저는 자율주행에 관심이 많은데요, 차를 타고 이동하는 동안 운전이 아닌 다른 일을 할 수 있다면 책도 보고, 영화도 보고, 아이들과 놀이도 하고. 하루 중 사용할 수 있는 시간이 많이 늘어날 거라 기대하고 있거든요.

뭐.....잠만 잘지도 모르지만요.

자율주행 기술이 보편화 되기 위해서는 수 많은 안전기술이 뒷받침 되어야 합니다.

그래서 현재 많은 IT기업과 완성차 업체가 협업을 통해 자율주행 기술을 개발하기 위해 무던히 노력중이죠.

여담으로, 자율주행 기술 개발의 주체는 완성차 업체보다 IT기업입니다. 

수많은 정보를 처리하는 기술을 가진 소프트웨어 업체, 이미지 처리 기술을 가진 그래픽 업체 등이 있죠.

각설하고, 지난번 말씀드린바와 같이 자동차의 주요 기능 중 '정지' 기술이 매우 중요한데요, 운전자가 브레이크를 밟아 제동하지 않더라도 위험한 순간이 오면 저절로 멈추는 기술이 많은 사람들의 안전을 지켜줄 것입니다.

이는 비단 자율주행기술처럼 먼 훗날의 이야기가 아닙니다.

지금 출시되고 있는 많은 차들도 벌써 이 기능을 가지고 있습니다.

출처 : Mercedes-Benz

이러한 기능은 지난시간 설명드린 ABS, ESC와 같은 기능들은 

예방안전(Active Safety)를 위한것이었다면 오늘 말씀드리는 기능은

예방안전 + 충돌안전(Passive Safety) 입니다.

주행 중 운전자가 위험을 감지하고 브레이크를 밟을 때, 운전의 숙련도에 따라서, 

상황판단 능력에 따라 급브레이크를 밟을 수 있냐 없냐의 차이가 크다고 합니다.

그래서 Brake Assist(BA)를 통해 브레이크 밟는 힘을 증가시켜 주는 것 입니다.

출처 : Toyotamalawi

BA는 운전자가 브레이크를 밟을 때의 속도를 인지하고 자동차의 현재 속도에 비해 제동하기 충분한지 계산합니다. 운전자의 브레이크 밟는 힘이 모자라다고 판단 될 경우 모터나 기계식 부스터를 통하여 추가적인 브레이크 압을 더해 주어 안전하게 제동할 수 있도록 도와줍니다.

초기 BA는 단순히 브레이크 압력을 일정 수준 높여주는 방식이었으나 현재는 ABS가 작동하는 정도까지 강하게 브레이킹을 해줍니다. 자동차 wheel이 잠겨 ABS가 작동하는 단계까지 브레이킹 성능을 발휘하는 것이지요.

저 브레이크를 밟는 힘이 어느정도의 차이가 있냐면, 사람이 밟는 힘은 0.5G(Gravitational acceleration)인 반면 BA가 작동하면 그 수치가 1.0G까지 올라 갑니다.

BA가 효율적으로 작동하기 위해서는 ABS, TCS, ESC 등의 차량 주행 안정성 확보 기술이 필요하고, 앞차(또는 장애물)와의 거리, 속도 등을 정확히 측정하기 위한 레이더, 카메라 등의 기술이 뒷받침 되어야 합니다.

요즘 차선이탈방지장치, 스마트 크루즈 등이 그러한 기술들이죠.

저도 이번에 구매한 차는 위의 모든 기능들이 있는 차를 구매했습니다.

운전자가 항상 안전운전 하는 것이 중요하지만 사람보다 기계가 잘하는 부분도 분명 존재하니까요;;;;;

그래도 운전 중 한눈 파시면 안됩니다!!!!

저는 자동차 관.련. 회사에서 일을 합니다. 

뭐 자동차만 관련된건 아니지만 주로 자동차 OEM하고 일을 많이 하죠.

그래서 의도한건 아니지만 자동차 부품에 대해 많은 정보를 접하게 됩니다.

워낙 그런쪽으로 관심이 많은 자연계 석사 출신이기도 하구요.

많은 분들께 조금이라도 제가 아는 정보를 공유코자 자동차에 관한 카테고리도 추가했습니다.

자동차는 기본적으로 주행-조향-정지의 기능을 가집니다. 

오늘은 그 중 "정지"를 담당하는 브레이크 장치에 대해 글을 작성해 보고자 합니다.

사실 브레이크도 분야가 넓고 다양한 기술이 들어가 있어 한번에 다 작성하는 것은 어렵구요, 우선 제어 브레이크 시스템에 대해 적어보겠습니다.

출처: SIO automotive

일반적으로 승용차에서 브레이크라고 하면, 운전자가 발로 밟는 서비스 브레이크와, 주차 시 자동차가 움직이지 않도록 고정해주는 파킹 브레이크로 나뉩니다.

서비스 브레이크가 흔히 말하는 브레이크이며, 파킹 브레이크는 예전에 운전자 오른쪽에 위치해서 손으로 당겼다 풀었다 했었는데 그래서 사이드 브레이크라고도 불렀습니다. 사이드에 위치했다가 브레이크 왼쪽, 즉 왼발이 위치하는 부분에 발로 밟는 형태로 나오다가 최근에는 버튼 하나로 작동하는 일렉트로닉 파킹 시스템으로 변해가고 있지요.

각설하고, 서비스 브레이크는 자동차 주행 중 자동차의 속도를 조절하는 매우 중요한 역할을 담당하고 있는데, 브레이크의 성능 못지 않게 운전자의 브레이킹 능력도 아주 중요한 몫을 차지하고 있습니다. 이를 좀 더 안정적인 시스템화 한 것이 "ABS" 제어 브레이크의 시작입니다.

ABS (Anti-lock Brake System)

주행 중 가장 이상적인 제동은, 4개의 wheel 모두 잠그는(Lock) 것 입니다. 

하지만 이는 일반적인 노면에서의 이야기이고, 

노면이 젖은 상태나 얼어있는 상태에서는 매우 위험한 현상으로 변할 수 있습니다.

브레이크를 밟았을 때, 일부 wheel이 잠기게 되고, 조향능력을 상실하게 됩니다.

조향능력과 제동력 둘 모두 잃게되면 우리의 소중한 애마와 작별을 준비해야하며,

탑승자의 안전에도 매우 큰 위협이 될 수도 있습니다.

출처: Automotive - Lorom

만약 코너를 돌 때 전륜이 잠기면 차량은 길 바깥쪽으로 튕겨나갈 것이며, 후륜이 잠기면 회전하는 안쪽으로 차량이 스핀이 생길 것 입니다.

이를 방지하기 위해 1970년대에 자동차 4개 wheel의 회전 속도를 감지하고 다른 wheel 대비 속도가 느린 wheel을 잠겼다고 판단, 브레이크 오일의 유압을 낮추는 시스템으로 1세대 ABS가 등장 하였습니다. 단순히 wheel마다 감압 밸브가 달려있는 형태였지만, 주행 중 노선의 이탈을 방지하는 데에는 아무런 문제가 없었죠.

이후 1980년대에 감압 밸브에 추가로 유지 밸브를 장착했습니다. 이는 이미 차량에 스핀이 발생 했을 때, 갑자기 감압 밸브가 작동하여 브레이크가 풀리면 차량의 운동 궤적이 변화하기 때문에 자동차의 속도와 조향각이 연계해 ABS를 작동 시키는 2세대로 업그레이드 된 것이지요.

아래 현대차 홈페이지에서 참고한 그림은 ABS를 설명하고 있는 그림입니다.

자동차 브레이크에 걸리는 압력을 낮추어 조향력을 잃는 것을 방지해 주는 것이지요.

출처 : 현대자동차 홈페이지(www.hyundai.com)

그 후 TCS(Traction Control System)가 등장합니다. TCS는 액셀을 밟아 주행중일 때 브레이크 유압을 확보하여 구동하고 있는 wheel의 공전을 방지하도록 증압을 담당합니다. 

최근에는 운전자의 의지와 상관없이 감압/증압이 가능해지면서 블레이크를 차량의 자세안정화에 사용하는 ESC(Electronic Stability Control)로 시스템이 발전하게 됩니다.