드럼 브레이크

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승용차에 쓰이는 유압식 드럼 브레이크의 구조

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대형 차량에 쓰이는 풀 에어 드럼 브레이크의 구조

자동차 브레이크 장치의 한 종류이다.

1. 개요
2. 장점
3. 단점
4. 현황
5. 여담



1. 개요[편집]


드럼을 이용한 브레이크 장치. 구조는 백플레이트, 휠 실린더, 브레이크 슈, 브레이크 드럼이 하나의 결합체로 차축에 붙어 있다. 기계식 캠[1] 혹은 휠 실린더가 브레이크 슈를 좌우로 압박하여 브레이크 슈에 있는 라이닝이 드럼을 잡아 제동한다. 디스크 브레이크의 구동방식에 비해서 복잡하나 오히려 가격이 저렴한 특징을 보인다.


2. 장점[편집]


  • 디스크 브레이크보다 강력한 최대 제동력. 이는 자기배력공식 때문이다. 브레이크 압력을 약간만이라도 주면 기계적 특성상 슈가 드럼에 가하는 힘에 의해 제동력이 증폭된다. 그래서 강한 제동력을 필요로 하는 대형트럭이나 대형버스에 자주 채용되는 이유지만 급속도로 발전한 디스크 브레이크 기술과 밑의 단점 때문에 근래에는 외산 상용차들부터 시작하여 대형차 시장과 트랙터 등 대형 장비류에서도 밀려났다. 순간 제동력은 디스크보다 뛰어날지라도, 조금만 브레이킹이 지속되면 순식간에 과열되면서 제동력이 급감하기 때문에 제동 신뢰성 면에서는 디스크에 비해 턱없이 불리한 것.
  • 디스크 브레이크보다 저렴하다. 이는 폐쇄식이기 때문에 내오염성을 고려할 필요가 덜하기 때문이다. 디스크 브레이크는 로터가 외부에 노출되어 있기에 어느정도 오염이 되어도 높은 신뢰성을 보여야 하고, 그에 따라 고급 기술이 적용된 비싼 부품들을 사용하여 원가가 비싸다. 그에 반해 드럼은 푸품이 많고 구조가 복잡하다고는 하지만, 소재가 대부분 값싼 철재로 이루어져 있고 생산과 조립에 큰 기술력이 요구되지 않기에 저렴하다.[2] 반면 디스크 브레이크는 소재나 설계, 제조방식이 고도화되기 때문에 상대적으로 단순한 구조에도 불구하고 비용이 더 높다.
  • 폐쇄식이라 먼지나 오염물질에 강하다.[3] 때문에 소모품 교체 주기가 길고, 라이닝이 쉽게 마모되지 않아서 상대적으로 정비를 자주 하지 않아도 된다.

3. 단점[편집]


  • 방열 성능이 매우 미흡하다. 디스크는 개방형이라 일차적으로 냉각이 용이하고, 벤틸레이트 디스크 등을 사용하여 더욱 빠르게 냉각시킬 수 있는 반면, 드럼은 전체 구조가 쇳덩어리 케이싱 속에 들어있는 폐쇄식이라 과열되기도 순식간에 과열되며 일단 열을 받으면 쉽게 식지도 않는다. 당연히 과열 때문에 라이닝이 경화되어 페이드 현상을 일으키기도 쉽고, 심하면 빨갛게 달아올라 제동력을 거의 상실하며 불까지 붙을 정도로 과열되기도 한다. 어떻게든 열을 식혀보려고 드럼 쪽으로 공기를 불어넣는 냉각 블레이드를 장착한다던지, 드럼 안으로 공기를 통풍시키는 통기드럼을 쓴다든지 하는 노력도 있으나, 이렇게 해도 디스크 브레이크만큼의 방열 성능이 나오지도 않으며 드럼의 몇 안되는 장점인 내오염성이 떨어지게 된다. 어쨌든 이러한 이유로 트럭이나 버스가 뒤에 있을때는 안전거리를 충분히 주어야 한다. 차로 변경후 바로 급브레이크를 밟거나 하면 바로 제동하지 못해서 그대로 밀고 들어온다. 트럭은 자체하중 + 화물의 무게 + 페이드에 취약한 드럼의 조합 때문에 바로 멈추긴 어렵다.
    • 위의 문제로 인해 열을 받게 되면 오히려 디스크 브레이크보다 제동력이 더 떨어진다. 이론 상 최대 제동력이 디스크 브레이크보다 강하다지만 실제로는 조금만 열을 받아도 브레이크가 밀리기 때문에 실제 체감되는 제동 성능은 디스크 브레이크보다 한참 나빠서 악평이 자자하다. 아무리 드럼 브레이크가 내구성과 신뢰성이 좋다 해도 이 문제 하나가 다른 장점을 죄다 날려먹으며, 결국 디스크 브레이크가 기술 발전으로 드럼 브레이크의 제동 지속성과 신뢰성을 앞지르자 외산 트럭들은 카고 덤프 트랙터 할 것 없이 드럼을 배제하고 전후륜 풀 디스크를 적용하기 시작했다.
    • 그러나 디스크 브레이크는 감당할 수 있는 무게에 한계가 있고 오염에 상대적으로 취약하다는 단점이 있기에 오버사이즈 로드나 오프로드 중부하 임업 수송 등 매우 무거운 무게를 감당해야 하거나 비포장도로를 운행해야 하는 화물차는 큰 드럼 브레이크를 사용할 수 밖에 없다. 이러한 굉장히 무거운 화물을 운송하는 차량들은 아예 편의성을 포기하고 드럼 브레이크에 수랭 시스템을 장착한 경우도 있다. 여기서 수랭은 엔진처럼 복잡한 순환식 냉각이 아닌, 그냥 간단하게 브레이크 드럼 외부로 물을 분사해 식히는 구조이다. 믹서트럭에서 볼 수 있는 세척용 물통마냥 캡 후방에 브레이크 냉각수 탱크를 장착하고, 브레이크가 열을 받을 때마다 물을 뿌려서 식히는 방식을 사용하는 것. 이러한 냉각 방식을 적용한 차량은 브레이크에서 김이 풀풀 나는 것도 볼 수 있다(...).
  • 습도가 높거나 비가 오면 드럼이 쌓인 분진 때문에 붙어버리는 문제가 벌어진다. 이때는 제동력이 지나치게 상승하여 살짝만 브레이크를 밟아도 땅에 내리 꽂듯이 급제동이 된다. 주로 차를 밤새 세워놓다가 그 다음날 차를 다시 타고 나올때 이런 현상이 발생하는데 제동을 어느 정도 해서 브레이크에 열이 가해지면 습기가 날아가면서 해결된다. 만약 운행을 한참 했는데도 이런 현상이 계속 나타난다면 정비가 필요하다.
  • 폐쇄 구조라서 점검이나 정비 모두 디스크 브레이크보다 어렵다. 일단 운전자가 겉만 봐서는 브레이크 시스템 자체가 드럼 속에 다 들어 있는지라 뭐가 문제인지 알 길이 없고(디스크 브레이크는 적어도 디스크의 상태 정도는 휠을 분리하지 않고 육안으로 점검할 수 있다), 알아보려면 휠을 분리하고 드럼을 벗겨내야 한다. 정비할 때도 마찬가지로 드럼을 분해한 뒤 브레이크 실린더와 라이닝을 교체한다. 다음에 드럼과 라이닝의 간극조절을 반드시 사람이 드럼을 돌려가며 한번 더 해야 한다. 심지어 일부 차종은 드럼을 분리하려면 허브베어링까지 분해해야 하는데, 이 때는 카센터 정비공 얼굴이 용암 끓듯 시뻘게시며 30분 넘게 끙끙대기가 부지기수. 때문에 정비에 시간도 오래 걸리고 공임과 부품비용도 많이 들어간다. 다른 구성품의 내구성이 좋아도 혹여나 새로 교체한 실린더가 불량품이라 터지면 또 위의 과정을 반복해야 한다. 실린더는 실린더 양쪽 끝이 고무 부츠로 되있어서 이것이 오래돼 경화되면 쩍쩍 갈라져 터지기도 한다. 그래서 라이닝이 멀쩡해도 실린더가 터지면 브레이크 밟는 느낌만 이상하고 겉으로는 아무 문제가 없으니 운전자는 원인을 몰라 그냥 정비소에 가는 것이다.[5] 게다가 드럼 브레이크는 각기 다른 수 가지의 스프링과 판 등 파츠가 굉장히 많고, 조립도 스프링을 늘려서 걸어야 하는 등 굉장히 까다롭다. 우스갯소리로 재조립 하다가 막혀서 반대편 브레이크를 보고 재조립하려 했더니 반대쪽도 이전 정비사가 재조립을 조져놔서 머리가 아파진다는 얘기가 있을 정도다.
    • 위의 문제 때문에 드럼 브레이크를 차용한 대형 상용차의 브레이크 정비는 시간과 비용이 매우 많이 들어가게 된다. 그리고 아무리 신뢰성과 내구성이 좋다 한들 이러한 문제점이 브레이크 정비를 소홀히 하게 되는 요인으로 작용해서 결국 사고를 유발한다.[4]
  • 패드 분진 등 발생한 이물질이 시스템 밖으로 빠져나가기 힘든 구조다. ABS가 없는 차량이라면 큰 문제가 안되겠지만 ABS가 있는 차량은 톤휠이 오염되어 휠스피드 센서가 신호를 제대로 받지못해 ABS의 오작동을 일으키게 하기도 한다.
  • 이력현상이 커, 브레이크 응답성이 나쁘고 따라서 ABS의 성능이나 응답속도도 디스크 브레이크 방식에 비해 한참 못 미친다.

4. 현황[편집]


2012년 이후 기준 국내 시장 기준으로 일부 경차[6]와 준중형차는 뒷바퀴만 드럼 브레이크를 단다. 소형차 이상에서는 앞뒤 모두 디스크 브레이크를 써 드럼 브레이크는 주력브레이크에서 퇴출된지 오래이다. 경차급에서 드럼 브레이크가 남은 이유는 후륜 브레이크가 상대적으로 부담을 적게 받아 전륜 디스크 브레이크보다 모자란 제동력도 그리 티가 안 나며, 교체 및 점검 주기가 길고, 상술하였듯 브레이크 자체의 단가가 저렴하기 때문이다. 즉 원가 절감 차원이다. 2018년에도 QM3와 아반떼 AD 페이스리프트 기본 트림(옵션으로 디스크 브레이크 장착 가능)의 후륜 제동장치에 장착되었다.
국내 기준 2021년 출시된 포드 레인저의 와일드트랙 트림 후륜에도 드럼식 브레이크가 채용되었다. 호주를 비롯한 오지가 있는 나라에 판매되는 포드 유럽의 차량이고, 3.5톤의 견인능력과 유럽 기준 1000kg 적재능력이 유럽 및 호주 등지에서 상용 및 일상을 오가는 차량의 특성상 후륜에 드럼식 브레이크를 채용 했다고 하지만 이를 작은 국토를 가진 대한민국에 수입하며 현지화 하지 않은것으로 알려져 있다.

일본의 경형 로드스터인 다이하츠 코펜도 후륜 브레이크가 드럼으로, 디스크 브레이크처럼 보이게 하는 방진 커버를 팔 정도다.# 요즘 국산 경차는 새차 뽑을때 옵션으로 차체 자세 제어장치(VDC)를 추가하면 후륜에도 디스크를 추가할 수 있다. 40만원 정도밖에 안 하니 꼭 고르자 고려는 해볼 수 있다.[7] 하지만 옵션으로도 후륜 디스크 브레이크를 달 수 없는 르노삼성 QM3와 쉐보레 스파크가 있다. 또한 이미 드럼 달고 출고된 중고차를 디스크로 개조하려면 차종에 따라 다르지만 허브나 차축을 몽땅 교체해야 하니 비용적으로 메리트가 없다.

DIH(Drum in Hat) 라는 일종의 하이브리드 시스템이 있다. 제동은 디스크브레이크가 하되 주차브레이킹은 드럼이 하는 방식. 디스크 브레이크 특성상 주차 브레이크로써의 성능은 떨어지기에 고안되었다. 전후 디스크 달린 차들의 로터 직경을 확인해보자. 앞쪽 디스크는 넓은데 뒷쪽은 좁다! 그리고 앞쪽은 허브가 날씬한데 뒷쪽은 뭔가 뚱뚱하다. 뒷쪽은 허브쪽에 드럼브레이크가 별도로 들어가니 어쩔수 없이 직경을 줄여야 하는 셈. 그런데 요즘은 디스크브레이크의 주차브레이크로써의 성능마저 향상되고 고급차종에 전자식 주차브레이크(EPB)가[8] 보급되다보니 이 방식 역시 점차 줄어들고 있다.

그나마, 대형 상용차에는 최근까지만 해도 드럼브레이크가 주력이었다. 이들은 높은 제동력과 신뢰성을 필요로 하기 때문... 하지만, 최근에는 디스크 브레이크도 많이 발전하여 변화를 보이고 있다.이젠 드럼 브레이크의 내구성과 신뢰성도 기술의 발전으로 옛말이 되어 최근의 외산 트럭의 경우 트랙터와 카고, 덤프트럭 모델 모두 대다수가 전륜 및 후륜 디스크 브레이크이며,[9] 값비싼 옵션에 보수적으로 나오던 국내 대형차들도 옵션으로 디스크 브레이크를 선택 할 수 있다.[10][11][12]

하지만 고속으로 달릴 일이 없는 중장비는 여전히 드럼 브레이크를 사용하며, 국산 트럭과 버스는 차값 부담을 가지는 차주나 운송 업체들을 위해 드럼 브레이크를 기본 옵션으로 제공한다. 덤프트럭은 기술의 발전으로 이제 디스크 브레이크를 사용하지만, 작업환경 특성상 현가 장치의 발전이 없는 이상 리프 스프링 서스펜션이 계속 이용 될 가능성이 높다.

만약 드럼 브레이크 차량은 운행한다면 그에 맞는 운전 습관을 들여야 한다. 내리막 주행 때는 풋 브레이크만 너무 사용하면 드럼이 과열될수 있으니 엔진 브레이크로 감속해야한다. 또 대형트럭이나 버스는 리타더 브레이크(구식차량에는 없기도 하다)와 제이크 브레이크, 혹은 배기 브레이크를 적극적으로 함께 활용하기 바란다. 대형차량들은 제동상실이 바로 대형사고로 이어지기 때문에 더 각별하게 관리해야 한다. 에어도 하도 끼릭끼릭거려서 너무 낭비하지 말고.

후륜 브레이크가 드럼 브레이크로 된 차량 혹은 대형차량의 풀 에어 방식 드럼 브레이크는, 수동 라이닝 간극 조정방식과 자동 라이닝 간극조정(일명 깔깔이) 방식이 있다. 위에 구조도에 나온 방식은 자동 어저스트로, 수동 어저스트 방식은 간극이 브레이킹을 할수록 벌어져서 일정 주기마다 조정해야 한다. 자동 어저스팅은 브레이킹을 하면 브레이크 간극이 일정이상으로 벌어졌을때 드럼과 라이닝 사이의 간극을 좁혀주며, 승용차의 경우 저 어저스팅 모듈의 미세한 홈을 이용해 브레이크를 잡을수록 미세하게 간극을 좁혀주고 대형 차량의 경우 슬랙 어저스터라는 부품이 웜기어와 피니언을 이용하여 일정 옵셋 이상으로 라이닝이 벌어지는것을 감지하면 간극을 좁힌다. 하지만 자동 간극 조정도 만능은 아니므로 밀린다 싶으면 역시 수동으로 조정해야 한다.


5. 여담[편집]


60년대 이전에 출시된 승용차들은 전륜 브레이크도 상용차 처럼 드럼 브레이크를 사용했으나, 60년도 경 부터 점차적으로 전륜 브레이크를 디스크 브레이크로 갈아타기 위해 옵션으로 제공하거나 기본 적용을 했으며, 70년도 말 경에는 전륜 브레이크는 완전히 디스크 브레이크로 대체 되었다.[13]

오토바이의 드럼브레이크의 경우 허브 커버가 백플레이트 역할을 하고 휠 허브 자체가 드럼이며, 자전거에도 서보 브레이크 라는 형식의 드럼 브레이크가 있으며 자동차에 들어가는 그것과 유사한 동작 방식이다.

폭스바겐 그룹의 전기차 폭스바겐 ID.4아우디 Q4 e-트론의 후륜에 드럼브레이크가 적용되어 안전성에 대한 문제와 지나친 원가절감에 대한 논란이 있다.


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[1] 대형 상용차의 에어 브레이크에 사용되며, 브레이크 챔버가 S-캠이라는 형태의 캠을 푸시로드로 움직인다.[2] 어차피 대량생산이 된다면 소재 자체가 비싸거나 매우 높은 정밀도를 요하는게 아닌 이상 가격은 내려갈수밖에 없다.[3] 물론 다카르 랠리같은 극한의 환경에서도 작동되는 디스크도 있긴하지만 상용차에 쓰기에는 무리가 있다. 극한의 전장을 오가는 험비 등의 차량은 휠이 아니라 차체 안쪽에 달린 디스크 방식을 사용한다.[4] 상용차의 경우 부품 하나하나의 사이즈가 크기에 부품값과 공임값이 비싸며, 또한 이런 차량들은 화물 운송 건당 수입으로 돈을 버는데 정비소에 들어간 동안에는 일감을 못 잡아 돈도 못 버니 그렇다. 그래도 브레이크 개수가 4개밖에 안되고 사람을 운송하는 버스는 한번 사고가 잘못 터지면 아예 회사가 휘청일 수 있기에 그나마 꼬박꼬박 정비를 하는 편이지만, 트럭의 경우 3축짜리 차량의 경우라도 최소 6개, 5축 짜리 트럭은 최대 10개의 브레이크를 손봐야 되기에 시간과 비용 문제를 무시 할 수 없으며, 사람이 아닌 화물을 운송하니 그렇게 중요하게 여기지 않게 된다. 그래서 대충 안일한 생각으로 브레이크 수명을 예측하며 버티다가 어느 순간 쇠만 남은(...) 라이닝으로 제동을 하게 되니 브레이크가 안 먹게 되는 것. 이건 국내 운송업계의 적폐도 한몫 한다[5] 반면 디스크 브레이크의 정비는 드럼브레이크보다 용이하다. 구성품이 대략 디스크, 캘리퍼, 실린더, 그리고 패드 뿐이라 휠을 탈거하고 점검하고 문제가 생긴 부품을 교체하고 다시 휠을 끼우는 모든 과정이 20분에서 40분 정도면 완료된다. 분해에만 30~40분 이상 소모되는 드럼 브레이크와 비교하면 눈 깜짝할 사이라고 할 만하다.[6] 다만, 상대적으로 무게가 나가는 기아 레이는 전·후륜 디스크 브레이크를 쓴다.[7] 경차로 레이스 뛸 것이 아닌 이상 일반 운전자에게는 드럼브레이크도 충분하니 주머니 사정에 맞게 선택하자.[8] 캘리퍼에 따로 모터가 있고 중심축에 웜 기어가 들어가는 원통 피스톤이 모터 회전에 의해 캘리퍼를 압박하거나 압박을 푼다.[9] 볼보 FH16 제품 가이드의 17 페이지를 참조해보면 리어 액슬 브레이크가 디스크 브레이크로 나와있다. #[10] 최근에 나오는 트랙터 차량과 저상버스, 고급버스, 전기버스는 앞브레이크 한정으로 대부분 디스크가 기본이며, 뒷브레이크도 디스크를 쓰는 경우가 예전보다 늘었다. 이 외 카고 모델에서도 디스크를 선택할 수 있다.[11] 2003년에 출시된 현대 슈퍼 에어로시티의 초저상 모델의 경우에는 전 후륜이 모두 디스크 브레이크이다.[12] 현대 파비스의 경우 2022년형부터 전 라인업에 전 후륜 디스크 브레이크를 기본화하였다.[13] 당장 73년도에 출시된 초기형 기아 브리사도 드럼 브레이크를 사용했으며, 60년대에 나온 포드 머스탱도 기본 전륜 브레이크가 드럼 브레이크 였다.#