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ABS (브레이크)
ABS(Anti-lock Brake System)는 차량이 급제동하거나 선회할 때, 브레이크가 잠겨서 미끄러지는 것을 방지하기 위해, 브레이크를 초당 수십 번 반복적으로 자동으로 작동시켜서 브레이크 잠김을 방지해 주는 장치이다. 한국어로 잠김방지 브레이크 장치 또는 잠김방지 브레이크 시스템이라고 한다.
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목차
개요[편집]
ABS는 자동차가 급제동할 때 바퀴가 잠기는 현상을 방지하기 위해 개발된 특수 브레이크이다. 자동차가 달릴 때는 4개 바퀴에 똑같은 무게가 실리지 않는다. 이런 상태에서 급제동을 하면 일부 바퀴에 로크업(lock-up) 현상, 즉 바퀴가 잠기는 현상이 발생한다. 이것은 차량은 여전히 진행하고 있는데도 바퀴는 완전히 멈춰선 상태를 말하는데, 이때 차량이 미끄러지거나 옆으로 밀려 운전자가 차의 방향을 제대로 제어할 수 없게 된다. 이러한 문제를 방지하려면 바퀴가 잠기지 않도록 브레이크를 밟았다 놓았다 하는 펌핑을 해주어야 한다. 이 펌핑 작동을 전자제어장치나 기계적인 장치를 이용하여 1초에 10회 이상 반복되면서 제동이 이루어지도록 한 것이 그 원리이다. ABS는 보통 브레이크와 같은 시스템의 부스터와 마스터실린더에 전자제어장치(electronic control unit), 유압조정장치인 HCU(hydraulic control unit), 바퀴의 속도를 감지하는 휠센서(wheel sensors), 브레이크를 밟은 상태를 감지하는 PTS(pedal travel switch)로 이루어진다. ABS가 장착된 자동차는 바퀴마다 스피드센서가 달려 있어, 여기서 감지되는 정보를 분석하여 만일 한쪽 바퀴가 잠기면 그 바퀴만 펌핑을 해 주어 네 바퀴의 균형을 유지시킨다. 따라서 자동차가 미끄러지는 스키드 현상이 일어나지 않아 조종력을 잃지 않으며 바퀴가 잠기지 않아 제동거리도 훨씬 짧아진다. 다만, 브레이크 조작과 관련된 기계적 반동이 페달에도 그대로 전달되어 페달이 떨리고 소음이 발생하는 수가 있다.[1] 또한 ABS에는 브레이크 페달이 작은 진동을 발생케 하여 ABS가 작동하고 있다는 것을 운전자에게 알리는 킥백(Kick Back)이라는 장치가 장착되어 있다. 대한민국에서 2012년에 모든 자동차에 장착하도록 의무화되었다.[2]
역사[편집]
최초의 ABS는 철도와 항공 분야에서 개발되었다. ABS는 원래 비행기 착륙 시 방향이 갑자기 바뀌는 것을 막기 위해 1920년 프랑스의 가브리엘 브와쟁(Gabriel Voisin)이 설계한 것이다. 그는 비행기 브레이크가 잠기지 않도록 해 주는 시스템을 처음으로 설치했다. 1930년대, 독일과 프랑스의 공학자들이 급제동 시에도 바퀴가 미끄러지지 않는 안티-슬립 시스템을 연구하기 시작했다. 1928년 독일의 카를 베셀(Karl Waessel), 1933년 로버트 보쉬(Robert Bosch)가 안티-슬립 시스템의 특허를 출원했지만 이들은 양산에 이르지는 못했다. 제2차 세계대전이 끝난 뒤, 영국의 던롭(Dunlop)이 맥사렛(Maxaret)이라는 슬립 방지 시스템을 상용화했다. 이 시스템은 주로 영국 공군의 군용기에 탑재돼 비행기의 제동력을 최대 30% 개선시키는 효과를 보였다. 착륙 시 제동력이 개선된 덕에 군용기들은 15% 더 많은 화물이나 무기를 싣고도 이륙할 수 있게 됐다. 이 시스템은 공군은 물론 민수용 비행기에도 빠르게 확산됐고, 이후 오토바이나 자동차에도 탑재되기 시작했다. 원리는 브레이크 록업을 인지하면 브레이크를 놓았다 밟는 동작을 빠르게 반복하는 것이다. 1초에 십수 회에 걸쳐 브레이크를 반복적으로 작동시키면 록업으로 인한 미끄러짐을 줄여 안정적으로 최적화된 제동 성능을 낼 수 있게 된다. 이후 항공기에는 ABS가 보편화됐는데, 50~60년대 ABS는 전자제어가 아닌, 기계적으로 연속 제동하도록 만들어진 시스템이었다. 센서로 바퀴 회전수를 인식해 브레이크를 제어하는 전자제어식 ABS는 영국과 프랑스가 합작으로 개발한 초음속 여객기 콩코드(Concorde)에 처음으로 탑재됐다. 당시 일반 비행기에는 장착할 엄두도 내지 못할 만큼 고가의 시스템이었지만, 콩코드가 최첨단 초호화 여객기였기에 장착이 가능했다.
1960년대 말부터 영국과 미국 업체들을 중심으로 ABS가 부분적으로 자동차에 탑재되기 시작했다. 젠센 FF, 포드 조디악, 크라이슬러 임페리얼 등이 초창이 ABS가 장착된 차들이었다. 하지만 이들은 두 바퀴에만 ABS가 적용되거나 3-채널 방식에 그쳤다. 통제된 활주로에 착륙하는 비행기나 정해진 선로를 달리는 기차라면 기본적인 ABS만으로도 안정적인 제동이 가능하지만, 자동차는 훨씬 정밀한 ABS가 필요했다. 매 순간 달리는 도로의 노면 환경이 바뀔 뿐 아니라 돌발 상황에 반응해 재빠르게 대처할 수 없다면 사고를 피할 수 없기 때문이다. 이러한 기존 ABS의 한계를 인식한 메르세데스-벤츠(Mercedes-Benz)는 진작부터 네 바퀴를 완전히 독립 제어할 수 있는 전자식 ABS 개발에 나섰다. 1953년 급제동 시의 바퀴 록 방지 시스템의 특허를 낸 것을 시작으로 1963년 세계 최초의 전자-유압식 브레이크 제어 시스템을 상용화했고, 1966년부터는 후일 보쉬(Bosch)에 인수합병된 텔딕스(Teldix)와 함께 가장 안전한 브레이크 개발을 속행했다. 메르세데스-벤츠는 4개의 바퀴에 각각 센서를 장착하고, 디지털 제어 시스템이 이를 통해 네 바퀴를 독립 제어하는 세계 최초의 디지털 전자식 멀티채널 ABS를 개발해 냈다. 오늘날 보편화된 2세대 ABS가 만들어진 것이다. 이 시스템은 1978년 S클래스(W116)에 처음 탑재되면서 현대적인 ABS의 시대를 열었고, 시대가 지나면서 오늘날에는 800만 원짜리 모닝부터 8억 원짜리 롤스로이스(Rolls-Royce)까지 모든 차에 의무 장착되기에 이른다.[3]
진화[편집]
ABS는 탄생 이래로 전 세계 수백만, 수천만 운전자들을 돌발 상황으로부터 지켜냈다. ABS의 핵심은 돌발 상황에도 제어를 잃지 않는 것이다. 사실 브레이크 록업이 발생한다고 해서 제동거리가 크게 늘어나지는 않는다. 하지만 바퀴가 잠겨버린 상태에서는 타이어의 횡력(lateral force)가 급격히 낮아지면서 운전대를 틀어도 조향이 제대로 되지 않는다. 현대적인 ABS는 각 바퀴에 장착된 휠스피드 센서가 바퀴의 회전수를 모니터링한다. 제동 시 바퀴의 회전수가 비정상적으로 빠르게 감소하면 이를 록업 또는 록업 가능성이 있는 상황으로 인식하고, 1초에 수십 회 브레이크를 놓았다 밟는 동작을 반복한다. 그 결과 바퀴가 잡기지 않고 꾸준히 횡력을 유지하고, 급제동 시에도 조향을 통한 회피 주행이 가능해진 것이다. 첨단 전자제어 기술이 빠르게 발달하면서 1980년대 말~1990년대 초에는 ABS가 진화를 거듭한다. 제동뿐 아니라 가속 시의 휠 스핀을 제어하는 트랙션 컨트롤 시스템(TCS)이 개발되고, 더 나아가 조향각 센서와 자이로 센서를 결합해 비정상적인 언더스티어나 오버스티어 상황에 ABS가 개입해 사고를 예방하는 전자식 자세 제어 시스템(ESP)도 만들어졌다. 이 전자식 자세 제어 시스템은 회사에 따라 ESC, VDC, DSC 등 다양한 이름으로 불리는데, 오늘날에는 이 역시 보편적인 의무 안전 장비로 자리잡았다. 안전뿐만 아니라 더 짜릿한 운전을 즐기기 위해서도 ABS가 활용된다. 전자식 자세 제어 시스템에서 더 나아간 브레이크 기반 토크벡터링 시스템이다. 토크벡터링(torque vectoring)이란 좌우 바퀴의 구동력을 독립 제어해 코너링 성능을 향상시키는 기능인데, 최근에는 브레이크로 바퀴 회전수를 제어해 토크벡터링 효과를 발휘하는 전자제어 시스템도 여러 차에 탑재되고 있다.[3]
원리[편집]
ABS는 최대정지마찰력의 원리를 이용한 시스템이다. 자동차가 주행하면서 브레이크패드와 디스크로터가 서로 접촉하면서 마찰력이 발생하게 되고, 마찰력에 의해 회전하는 디스크 로터의 운동에너지가 열에너지로 바뀐다. 마찰력이란 물체가 다른 물체에 접촉하면서 운동을 시작하려고 할 때 혹은 운동하고 있을 때 접촉면에 생기는 운동을 방해하는 힘이다. 자동차가 정지하고 있을 경우 작용과 반작용의 원리에 따라 타이어에는 자동차가 지면을 누르는 힘(차 무게)과 자동차를 떠받치는 힘(반력)이 작용하고 있다. 또한 자동차가 전진(운동에너지)할 때 반대 방향으로도 반력(마찰력)이 발생한다. 마찰력은 물체가 가만히 있을 때 작용하는 정지마찰력과 물체가 움직일 때 움직이는 방향과 반대 방향으로 작용하는 운동마찰력으로 구분할 수 있다. 이러한 마찰력은 정지마찰력이 운동마찰력으로 변환되는 순간, 즉 정지된 물체가 움직이기 시작할 때 가장 큰 마찰력이 작용한다. 이를 최대정지마찰력이라고 한다.
급제동할 때 타이어는 순간적으로 잠김 현상이 발생하게 되면 자동차는 조향력과 제동력을 상실한 채 지면 위에서 관성력에 의해 미끄러지는 현상이 발생한다. 즉 미끄러짐이 발생하는 순간 최대정지마찰력이 발생하게 되고 미끄러지기 시작하면서부터는 마찰력이 상대적으로 적은 운동마찰력이 작용하게 된다. 이러한 최대정지마찰력이 작동하는 짧은 순간을 반복적으로 발생시키는 것이 ABS의 작동 원리이다. 최대정지마찰력이 작용하는 시점에서 초당 수십 번씩 브레이크를 발생시켜 마찰력을 극대화함으로써 제동거리를 줄여 주는 것이다. 이를 좀 더 미세하게 얘기하면 타이어가 구르기 시작할 때 브레이크를 작동시켜 멈춰 주고 곧바로 브레이크를 해제해 타이어가 구르기 시작하는 초당 수십 번씩 가다 서다를 반복시키는 것이다. 극단적으로 표현하면 타이어가 1회전하기도 전에 수도 없이 브레이크가 작동된다고 할 수 있다. 즉, 자동차가 주행 또는 선회할 때 운동마찰력의 발생을 억제하고 정지마찰력을 극대화시켜 제동력과 조향력을 유지해 주는 것이다. 자동차 사고가 발생할 때 타이어가 미끄러지면서 생기는 타이어 자국을 보면 ABS가 작동된 경우 일직선으로 연속된 미끄럼 자국이 아니라 미끄러진 자국이 반복적으로 끊어진 것을 볼 수 있는 것도 이러한 이유이다. ABS가 작동될 때 브레이크 페달에 진동이 느껴지면서 소리가 나는 것은 브레이크가 이처럼 미세하게 반복적으로 작동하기 때문이다.[4]
ABS는 마찰력과 슬립률과의 관계를 통해서도 이해할 수 있다. 브레이크에 제동력이 걸리게 되면 자동차와 휠간 속도 차이가 발생하게 되는데, 이러한 속도비를 슬립률이라고 한다. 그래프는 노면 상황에 따른 마찰력과 슬립률의 관계를 나타낸다. ABS는 제동 마찰계수가 가장 큰(타이어의 마찰 성능이 가장 높은) 슬립률 10~15% 구간을 유지시키도록 제어한다. 이 구간이 바로 정지마찰력의 영역이다. 이러한 슬립률을 통해 눈길과 같은 특정 노면에서 ABS 작동으로 인해 제동거리가 오히려 길어질 수 있는 현상을 설명할 수 있다. 결빙되지 않는 눈길의 경우 타이어 잠김이 발생할 때, 눈의 쐐기 현상에 의해 오히려 마찰력이 최대가 됨을 보인다. 따라서 이러한 특정 노면에서 ABS의 장점은 제동거리 단축이 아닌 조향성과 주행 안전성의 확보에 있다.[5]
작동 요소[편집]
- 마스터 실린더(master cylinder) : 실린더와 피스톤으로 구성된 장치이다. 브레이크 페달의 기계적인 힘을 브레이크에 전달되는 유압으로 전환시킨다.
- 전자제어장치(ECU) : 바퀴의 속도 센서에서 받은 신호에 따라 브레이크압 분배기를 조절하여 최적의 유압을 상태를 내도록 하는 장치이다.
- 펌프 및 모터 장치(pump and motor assembly) : 전기모터에 의해 가동되는 펌프이다. 브레이크 오일을 축압기에서 마스터 실린더로 순환시킨다.
- 디스크 브레이크(disc brake) : 바퀴에 디스크가 부착된 제동장치이다. 브레이크 패드가 디스크에 마찰을 가하면 바퀴의 회전 속도가 감소한다.
- 제동회로(braking circuit) : 페달로부터 압력을 받았을 때 브레이크를 작동시키는 오일이 들어 있는 관 시스템이다.
- 브레이크압 분배기(brake pressure modulator) : 전기 밸브가 장착된 유압 장치이다. 전자 제어 장치에서 받은 신호에 따라 각 바퀴 실린더 내의 압력을 조절한다.
- 축압기(accumulator) : 분배기가 압력을 낮추는 동안 유압식 브레이크 오일을 일시적으로 고정하는 장치이다.
- 센서 배선(sensor wiring circuit) : 센서에서 받은 신호를 전자 제어 장치로 보내는 배선이다.
- 바퀴속도 센서(wheel speed sensor) : 바퀴의 회전 속도를 감지하는 장치이다. 속도에 대한 정보를 제어 장치로 전달한다.
- 브레이크 페달(brake pedal) : 운전자가 제동장치를 작동시키기 위해 발로 누르는 레버이다.
- 브레이크 부스터(brake booster) : 운전자가 브레이크 페달에 가한 힘을 증폭시키는 장치이다.
- 브레이크 오일 탱크(brake fluid reservoir) : 오일을 마스터 실린더로 공급하는 용기이다. 오일은 운전자가 브레이크 페달을 밟으면 브레이크에 압력을 전달한다.[6]
작동 과정[편집]
ABS를 시스템으로 정리해 보면 센서-프로세서-액추에이터 그리고 피드백을 통해 센서로 다시 정보가 전달되는 순서로 시스템이 동작한다. 기본적으로 모든 바퀴에는 각 바퀴의 회전 속도를 측정할 수 있는 휠스피드 센서가 장착되어 있다. 휠스피드 센서는 영구자석과 코일로 구성되어 있으며, 회전하고 있는 링으로부터 발생하는 전자유도를 통해 바퀴의 회전 속도를 검출해 낼 수 있게 된다. 검출된 신호는 전자제어장치로 전달되어 차량이 주행하고 있는 속도와 바퀴의 회전속도를 비교해 자동차의 바퀴가 잠겼는지에 대한 여부를 파악할 수 있게 된다. 바퀴의 속도와 차량의 속도가 일치하지 않아 전자제어장치의 판단으로 바퀴가 잠겼다고 판단되면 전자제어장치는 직접적으로 브레이크를 제어하기 위해서 브레이크 유압을 조절하는 유압장치로 신호를 보낸다. 신호를 받은 유압장치에서는 솔레노이드 밸브와 펌프를 이용하여 브레이크의 유압을 반복적으로 조절해 브레이크를 잡았다 놓았다를 반복할 수 있게 만든다. ABS가 동작되는 순간순간에도 지속적으로 피드백을 통해 ABS가 제대로 동작하고 있는지, 언제까지 개입해야 하는지에 대한 정보를 주고받으면서 최대한 안정적으로 차량이 제동할 수 있도록 돕는다. 이런 과정으로 ABS가 동작하면서 자동차는 짧은 제동거리와 조향성, 안정적인 자세로 차량을 제동할 수 있게 된다.[7]
분류[편집]
3-채널 시스템[편집]
3-채널 시스템은 3개 또는 4개의 휠센서를 사용하며, 대각성 브레이크 회로에 사용한다. 앞바퀴들은 개별 제어하고, 뒤쪽 좌우 차륜은 1개의 유압제어 유닛으로 실렉트-로(select-low) 원리에 따라 제어한다. 즉, 휠센서에 의해 각 바퀴는 독립적으로 속도가 측정되지만, 뒷바퀴중 하나의 타이어에라도 Lock이 걸리게 되면 뒷바퀴 모두에 동일하게 브레이크 압력이 감소하게 된다. 이러한 시스템은 상대적으로 단순한 구조로 가격적인 장점을 가지지만 안전성과 조향력 컨트롤이 부족하다는 단점을 보인다.[5][8]
4-채널 시스템[편집]
4-채널 시스템은 4개의 휠센서를 사용하며, 전후 또는 대각선 브레이크 회로에 주로 사용한다. 일반적으로 각 차륜을 개별적으로 제어하지만, 후륜은 개별제어 또는 실렉트-로 원리에 따라 공동으로 제어한다. 즉, 타이어의 락 현상에 대해 4개의 바퀴가 개별적으로 대응이 가능한 것이다. ABS 발생 상황에서의 안전성과 조향력 컨트롤이 3채널에 비해 크게 증가하였으며, 현재 대부분의 차량에 4채널 ABS가 적용되고 있다.[5][8]
개별제어[편집]
개별제어(IC : Individual Control)는 각 차륜에 가능한 최대 제동압력을 작용시킨다. 따라서 제동력은 최대가 된다. 예를 들어 노면의 어느 한쪽이 결빙된 상태일 경우에 1개의 차축에서도 각 차륜에 작용하는 제동력이 서로 크게 다르기 때문에 요-토크가 발생할 수 있다.[8]
실렉트-로 제어[편집]
실렉트-로 제어(SLC : Select-Low Control)는 1개의 차축 좌우 차륜들의 노면과의 마찰계수가 서로 다를 때, 마찰계수가 낮은 바퀴를 기준으로 좌우 차륜의 제동력을 제어한다. 뒷바퀴 좌우 차륜에 거의 동일한 제동력이 작용하기 때문에 마찰계수가 서로 다른 노면에서 제동할 경우에도 요-토크의 크기는 작다.[8]
유형[편집]
폐회로에 리턴펌프 설치[편집]
제동압력이 강하할 때, 브레이크액은 휠 실린더로부터 먼저 축압기로 보내진다. 동시에 리턴펌프는 브레이크액을 각각의 마스터실린더 브레이크로 회로로 펌핑한다. 기존의 브레이크 시스템에 휠센서, 전자제어장치, 유압 모듈레이터, 경고등이 추가된다. 휠센서는 각 차륜마다 설치된다. 각 센서는 차륜의 회전 속도와 같은 속도로 회전하는 펄스 링과 짝을 이루고 있다. 유도센서 또는 홀 센서가 사용된다. 전자제어장치는 센서들로부터 입력 신호를 처리하여 솔레노이드밸브의 필요한 절환 위치를 결젛아여 솔레노이드밸브를 작동시키기 위한 신호를 출력한다. 전자제어장치의 기능은 자기진단에 의해 계속적으로 감시된다. 유압 모듈레이터는 제어를 위한 솔레노이드밸브, 각 브레이크회로의 브레이크액 축압기 및 전기 구동식 리턴펌프 등으로 구성되어 있다. 리턴펌프는 릴레이에 의해 구동되며, ABS 제어가 이루어지고 있는 동안은 항상 작동한다. 경고등은 시동 시에 ABS의 기능이 정상일 경우에 알려 준다. ABS 제어가 고장일 경우에 점등된다. ABS 시스템이 고장일지라도 자동차 브레이크 시스템은 정상적으로 기능한다.
- 3/3-솔레노이드밸브식의 작동 원리
ABS 시스템에서 제동압 력을 변환 및 조정하기 위해, 전자제어장치는 각 채널용 유압 모듈레이터에 내장된 3/3-솔레노이드밸브를 트리거링(triggering)한다. 3-단계의 제어단계에 대응하여 마스터실린더는 다음과 같이 연결된다.
- 휠브레이크 실린더에 압력을 형성하는 경우에는 휠 실린더와 연결된다.
- 제동압력을 그 상태로 유지하는 경우에는 연결이 없음.
- 제동압력을 감소시키는 경우에는 리턴펌프와 연결된다.
- 2/2-솔레노이드밸브식의 작동 원리
유압 모듈레이터에 소형 및 경량이며 빠르게 스위칭되는 2/2-솔레노이드밸브가 내장되어 있다. 각 제어 채널에는 각각 1개씩의 흡입밸브와 토출밸브가 설비되어 있다. 전자제어장치는 제어 단계별로 솔레노이드밸브를 다음과 같이 스위칭한다.
- 압력형성 단계(pressure build-up) : 흡입밸브는 개방하고 토출밸브는 폐쇄한다.
- 압력 유지 단계(pressure holding) : 두 밸브 모두 폐쇄한다.
- 압력 감소(pressure reduction) : 흡입밸브는 폐쇄하고, 토출밸브는 개방한다. 리턴펌프는 과잉된 브레이크액을 축압기로부터 해당 마스터실린더로 펌핑한다.[8]
개회로에 리턴펌프 설치[편집]
제어가 진행되는 동안, 과잉된 브레이크액은 무압력 상태로 브레이크액 탱크로 보내진다. 전자제어장치는 브레이크페달 센서의 위치정보를 이용하여 유압펌프를 선택한다. 유압펌프는 브레이크회로 내의 부족한 브레이크액을 브레이크액 탱크로부터 각각의 브레이크회로로 고압으로 압송한다. 따라서 브레이크 페달은 자신의 초기위치로 복귀하게 된다. 그러면 유압펌프는 작동을 중단한다. 이 시스템은 전자제어장치, 휠센서, 조작 유닛, 유압 유닛, 경고등으로 구성되어 있다. 전자제어장치는 입력 신호들을 처리하여 제어 신호를 솔레노이드밸브에 전송한다. 브레이크페달의 행정 센서로부터의 신호들이 ABS 제어시스템의 유압펌프를 제어한다. 전자제어장치가 시스템의 고장이나 결함을 감지하면 ABS 시스템은 비활성화되고, ABS 경고등은 점등된다. 휠센서는 각 휠에 설치되며, 휠 회전속도 정보를 전자제어장치에 전송한다. 조작 유닛은 브레이크페달 행정센서가 내장된 진공배력장치 및 브레이크액 탱크를 포함한 ABS 탠덤 마스터실린더로 구성되어 있다. 페달행정센서는 브레이크페달의 위치정보를 전자제어장치에 전송한다. 유압 유닛은 모터-펌프 유닛으로서, 2-회로 전기구동식 유압펌프 및 밸브블록으로 구성되어 있다. 각 제어회로마다 2개씩의 2/2 솔레노이드밸브를 갖추고 있다. 2/2 솔레노이드밸브는 1개의 흡입밸브와 1개의 토출밸브, 그리고 병렬 연결된 넌-리턴(non-return) 밸브로 구성되어 있다.
- 전자제어장치의 작동 원리
예를 들어 전자제어장치가 앞 왼쪽 바퀴가 잠기는 경향성을 감지하면 전자제어장치는 흡입밸브를 닫고 토출밸브를 연다. 이제 브레이크액은 무압력 상태로 브레이크액 탱크로 복귀한다. 압력형성을 위해 스위칭하였을 경우, 토출밸브는 닫히고, 흡입밸브는 열린다. 휠 실린더의 부족한 브레이크액은 마스터실린더 피스톤에 의해 보충된다. 따라서 브레이크 페달 및 마스터실린더 피스톤은 약간 밀려들어간다. 브레이크페달 행정센서는 페달의 이동정보를 전자제어장치에 전송한다. 그러면 전자제어장치는 유압펌프를 스위치를 켠다. 유압펌프는 원래의 페달 위치에 다시 도달할 때까지 브레이크액을 펌핑한다.[8]
충족 요건[편집]
- 어떠한 도로 조건에서도 주행 안정성과 조향성이 보장되어야 한다.
- 제동거리 단축에 우선하여 조향 능력과 주행 안정성을 보장할 수 있어야 한다. 즉, 운전자가 급제동하거나 브레이크 압력이 잠기는 한계까지 천천히 상승하든 간에 상관없이 차륜이 항상 최적 제동능력을 발휘할 수 있도록 브레이크 압력을 제어해야 한다.
- 제어는 자동차 주행 속도의 모든 영역(최고속도에서 보행속도 이하까지)에 걸쳐서 이루어져야 한다. 인간의 보행 속도 이하에서는 차륜이 잠겨도 문제되지 않는다.
- 노면과 차륜 간의 마찰 계수 변화에 신속하게 대응할 수 있어야 한다. 예를 들면 건조한 포장도로가 부분적으로 결빙되어 있을 경우, 그와 같은 짧은 기간 동안에도 차륜이 잠길 가능성을 제한할 수 있어야 한다. 그래야만 조향 능력과 주행 안정성이 보장된다. 반면에 건조한 노면의 점착력은 가능한 한 최대로 이용할 수 있어야 한다.
- 마찰계수가 불균일한 노면, 예를 들면 오른쪽 차륜은 건조한 노면을, 왼쪽 차륜은 빙판을 주행할 경우에는 요-토크(yaw torque)를 피할 수 없다. 이때 제어시스템은 요-토크가 천천히 발생되도록 하여, 운전자가 간단히 역조향함으로서 보상되도록 제어하여야 한다. 요-토크란 자동차의 수직축(Z축)을 중심으로, 자동차를 진행방향에 대해 좌/우로 회전시키려는 토크를 말한다.
- 커브선회 중 제동하여도 조향성과 주행안정성이 보장되어야 하고, 동시에 커브 한계 속도 이하에서는 최소 가능 제동거리를 유지할 수 있어야 한다. 커브 한계 속도란, 커브를 선회할 때, 차륜이 자신의 기하학적 궤적을 이탈하지 않고 주행할 수 있는 한계 속도를 말한다.
- 요철도로 주행 중에도 운전자의 제동방법과는 관계없이 조향성, 주행 안정성, 최단제동거리 등이 보장되어야 한다.
- 수막현상(aquaplaning)을 감지하여 최적 대응할 수 있어야 한다.
- 브레이크의 이력 현상(brake hysteresis)과 엔진브레이크 현상에 가능한 한 신속하게 대응할 수 있어야 한다. 브레이크의 이력현상이란 브레이크페달에서 발을 뗀 이후에도 지속되는 후 제동현상을 말한다.
- 제동토크의 제어 증폭도가 낮아, 진동에 의한 차체의 꿀꺽거림을 피할 수 있어야 한다.
- 이외에도 다른 제어시스템과 마찬가지로 페일 세이프(fail-safe)기능과 인터페이스(interface) 기능 등을 갖추어야 한다.[9]
경고등 점등[편집]
ABS 경고등이 점등되면 치명적인 안전사고까지 이어질 수 있으므로 서둘러 정비소를 가야 한다. 만약 주행 중 발생한 문제라면 안전한 장소에 차를 세우고 엔진을 정지시킨다. 다시 엔진을 시동하여 경고등이 점등되었다가 3초 후 소등되면 이상이 없는 것이다. 하지만 3초 후에도 경고등이 계속 점등하면 가까운 정비소를 방문해야 한다. ABS 경고등이 점등되는 이유는 단순 경고등 고장, ABS 센서 고장, ABS의 라인 단선 또는 단락, ABS 구성품의 고장 등이 있다. 간혹 ABS와 주차브레이크가 함께 계기판에 표시되는 경우가 있다. 이런 경우에는 ebd의 문제로 앞과 뒤의 배분에 대한 문제가 발생할 수 있으므로 급제동을 하는 경우 위험한 상황에 처할 수 있으므로 조치를 취해야 한다. 단, 바퀴가 미끄러질 때 ABS 경고등이 켜지는 경우는 ABS가 현재 작동한다는 뜻이므로 정비소에 갈 필요는 없다. [10][11]
각주[편집]
- ↑ 〈ABS〉, 《네이버 지식백과》
- ↑ 〈모든 승합차에 최고속도제한장치 장착 의무화〉, 《대한민국 정책브리핑》, 2012-02-14
- ↑ 3.0 3.1 제리캔 스튜디오, 〈ABS : 수만 명의 목숨을 구한 40년의 역사〉, 《네이버 포스트》, 2018-12-29
- ↑ 〈(아롱테크) 자동차 속 과학① ABS의 작동원리〉, 《오토헤럴드》, 2017-01-05
- ↑ 5.0 5.1 5.2 휠라이프, 〈"ABS (Anti-Lock brake system)" -능동형 차량안전 시스템-〉, 《네이버 포스트》, 2017-07-04
- ↑ 〈바퀴잠김방지식 주제동장치(ABS)〉, 《네이버 지식백과》
- ↑ editor GB, 〈ABS가 뭐죠?〉, 《티스토리》, 2019-10-22
- ↑ 8.0 8.1 8.2 8.3 8.4 8.5 〈ABS 시스템의 실제〉, 《네이버 지식백과》
- ↑ 〈ABS 시스템 개요〉, 《네이버 지식백과》
- ↑ YosiYa, 〈자동차 ABS 경고등이 점등 됐을때〉, 《티스토리》, 2017-06-09
- ↑ 〈자동차 ABS 기능 역할, 경고등 점등 문제는?〉, 《티스토리》, 2016-03-19
참고자료[편집]
- 〈ABS〉, 《네이버 지식백과》
- 〈ABS 시스템 개요〉, 《네이버 지식백과》
- 〈바퀴잠김방지식 주제동장치(ABS)〉, 《네이버 지식백과》
- 〈ABS 시스템의 실제〉, 《네이버 지식백과
- 〈(아롱테크) 자동차 속 과학① ABS의 작동원리〉, 《오토헤럴드》, 2017-01-05
- 제리캔 스튜디오, 〈ABS : 수만 명의 목숨을 구한 40년의 역사〉, 《네이버 포스트》, 2018-12-29
- 휠라이프, 〈"ABS (Anti-Lock brake system)" -능동형 차량안전 시스템-〉, 《네이버 포스트》, 2017-07-04
- 〈모든 승합차에 최고속도제한장치 장착 의무화〉, 《대한민국 정책브리핑》, 2012-02-14
- YosiYa, 〈자동차 ABS 경고등이 점등 됐을때〉, 《티스토리》, 2017-06-09
- 〈자동차 ABS 기능 역할, 경고등 점등 문제는?〉, 《티스토리》, 2016-03-19
- editor GB, 〈ABS가 뭐죠?〉, 《티스토리》, 2019-10-22
같이 보기[편집]
