급브레이크 때 페달이 왜 떨릴까: ABS의 원리

급브레이크를 밟았더니 페달이 드르륵 떨리고 낯선 소리가 납니다. 처음 겪으면 브레이크가 고장 난 줄 알고 발을 떼고 싶어집니다. 급제동 중이라면 이것은 대개 ABS가 일하는 소리입니다. 다만 평소 제동에서도 떨림이 되풀이되거나, 제동력이 약해지거나, 경고등이 켜지면 점검이 필요합니다. ABS는 바퀴가 잠기지 않도록 브레이크를 아주 빠르게 풀었다 잡았다 하는 장치입니다.

먼저 핵심만

바퀴가 완전히 잠기면 방향을 틀 힘이 사라집니다.
ABS는 바퀴가 잠기기 직전을 감지해 그 바퀴의 브레이크 압력만 조절합니다.
페달이 떨려도 발을 떼지 말고 계속 세게 밟은 채 핸들을 조작합니다.

바퀴가 잠기면 왜 위험할까

달리는 차의 타이어는 노면을 붙잡으며 구릅니다. 브레이크를 밟으면 바퀴가 차 속도보다 조금 느리게 돌기 시작하는데, 이 차이를 미끄럼 비율이라고 합니다. 자유롭게 구르는 바퀴는 0%, 완전히 잠겨 끌려가는 바퀴는 100%입니다.

제동력은 미끄럼이 조금 생길 때 가장 커지고, 그 한계를 넘으면 오히려 줄어듭니다. 더 큰 문제는 옆으로 버티는 힘입니다. 미끄럼이 커질수록 빠르게 줄어들어, 바퀴가 완전히 잠기면 조향에 쓸 힘이 남지 않습니다. 핸들을 돌려도 차가 그대로 미끄러지는 이유입니다.

미끄럼 비율과 힘의 관계 개념도. 제동력은 미끄럼이 조금 있을 때 가장 크고 그 뒤 줄어든다. 조향에 쓰는 옆 힘은 미끄럼이 커질수록 계속 줄어 잠기면 거의 사라진다. ABS는 제동력이 큰 낮은 미끄럼 구간에 머문다 — 흐름을 보여 주는 그림으로, 실제 곡선은 타이어와 노면에 따라 다릅니다. 출처: 필자 작성 개념도

최대 제동력이 나오는 미끄럼 비율은 노면에 따라 다르지만, 대략 8~20%로 설명되곤 합니다. 사브의 한 차종 정비 자료에는 ABS가 미끄럼을 노면과 속도에 따라 7~18% 사이에서 조절한다고 나와 있습니다. ABS의 목표는 이 좁은 구간에 바퀴를 붙잡아 두어 제동력과 조향 능력을 함께 남기는 것입니다.

도로에 남은 타이어 미끄럼 자국. 사진: Pete Forsyth, CC BY 4.0, 위키미디어 공용

ABS는 어떻게 움직일까

ABS의 기본 부품은 바퀴 속도 센서, 제어 장치, 밸브, 펌프입니다. 다음 순서가 아주 빠르게 되풀이됩니다.

ABS 작동 순서 개념도. 바퀴 속도 센서가 회전을 재고, 제어 장치가 잠기려는 바퀴를 찾고, 밸브가 압력을 낮추고, 펌프가 압력을 되돌리는 과정을 1초에 여러 번 반복한다 — 기본 흐름만 줄여서 그렸습니다. 세부 구조는 제품마다 다릅니다. 출처: 필자 작성 개념도

센서: 각 바퀴가 얼마나 빨리 도는지 잽니다.
제어 장치: 바퀴 속도를 차의 속도와 비교합니다. 어느 바퀴가 지나치게 빨리 느려지면 잠기려는 것으로 판단합니다.
밸브: 그 바퀴로 가는 브레이크 압력을 낮춥니다. 바퀴는 다시 구르기 시작합니다.
펌프: 바퀴가 접지력을 되찾으면 압력을 되돌립니다.

일부 시스템은 1초에 15번까지 압력을 넣고 뺄 수 있다고 알려져 있습니다. 사람이 페달을 빠르게 밟았다 떼는 것으로는 따라가기 어려운 속도입니다. 게다가 바퀴마다 따로 조절할 수 있습니다.

바퀴 안쪽의 브레이크 디스크와 캘리퍼. 사진: Riley from Christchurch, New Zealand, CC BY 2.0, 위키미디어 공용

페달이 떨리는 이유와 밟는 법

압력이 빠르게 오르내리니 그 맥동이 페달까지 전해집니다. 윙 하거나 드르륵하는 소리도 납니다. 마쓰다와 현대자동차의 안내 모두 이것이 정상이라고 설명합니다.

급제동할 때

계속 세게 밟기: 페달이 떨려도 발을 떼지 않습니다. 발을 일찍 떼면 ABS도 멈춥니다.
펌핑하지 않기: 페달을 밟았다 떼는 것은 ABS가 없던 시절의 방법입니다. ABS 차에서는 오히려 방해가 됩니다.
핸들로 피하기: 바퀴가 구르고 있으니 조향할 수 있습니다. 다만 타이어가 가진 힘에는 한계가 있으니 핸들을 과하게 꺾지 않습니다.

ABS가 있으면 항상 더 빨리 설까

그렇지는 않습니다. ABS의 가장 큰 이점은 제동 중 조향을 지키는 것입니다. 마른 노면과 젖은 노면에서는 제동 거리를 줄이는 데도 도움이 되지만, 마쓰다 안내에 따르면 자갈길이나 다져지지 않은 눈길에서는 오히려 제동 거리가 늘어날 수 있습니다.

또한 ABS가 노면의 접지력을 늘려 주는 것은 아닙니다. 타이어가 낼 수 있는 힘을 최대한 쓰도록 도울 뿐입니다. 비나 눈이 오면 ABS를 믿기보다 미리 속도를 줄이고 앞차와의 거리를 넓히는 것이 먼저입니다.

ABS 경고등이 켜지면

ABS 경고등은 보통 시동을 걸 때 잠시 켜졌다가 꺼집니다. 주행 중에 켜지거나 꺼지지 않으면 시스템에 문제가 있다는 뜻일 수 있습니다. 바퀴 속도 센서 오염이나 고장, 제어 모듈 이상 등이 원인으로 꼽힙니다. 현대자동차 설명서에 따르면 ABS에 이상이 있어도 일반 브레이크는 작동하지만, 되도록 빨리 점검을 받아야 합니다. ABS 경고등과 브레이크 경고등이 함께 켜지면 제동력 배분 기능도 꺼졌을 수 있으니, 속도를 줄이고 급제동을 피하며 바로 점검받으시기 바랍니다.

정리

ABS는 브레이크를 대신 밟아 주는 장치가 아니라 브레이크 압력을 빠르게 조절해 바퀴가 잠기지 않게 하고, 제동 중 조향 능력을 지키도록 돕는 장치입니다. 그래서 급제동 중 페달이 떨리는 것은 ABS가 작동하고 있다는 신호일 수 있습니다. 급제동할 때는 발을 떼지 말고 끝까지 밟으면서 피할 곳을 보시기 바랍니다.

이 블로그 검색