99장. 디스크 브레이크 방식
가. 개요
디스크 브레이크(disc brake)는 바퀴와 함께 회전하는 원판형 디스크의 양쪽에 패드
를 장착하고 유압에 의해 강력하게 접촉시켜 제동력을 발생하는 형식이다. 이 방식은 디
스크가 대기 중에 노출되어 회전하기 때문에 방열이 양호하여 고속으로 주행 시 반복적
으로 사용하더라도 제동력의 변화가 적어 안정된 제동 성능을 얻을 수 있다.
(1) 디스크 브레이크의 장점
① 디스크가 대기중에 노출되어 있어 방열성이 양호하다.
② 페이드 현상이 방지되어 제동 성능이 안정 된다.
③ 자기 배력이 없어 좌우 제동력이 안정돼 한쪽만 브레이크 되는 경우가 적다.
④ 반복 사용하여도 제동력의 변화가 적어 제동 성능이 안정 된다.
⑤ 물이나 진흙 등이 묻어도 디스크로부터 이탈이 용이하다.
⑥ 디스크가 열에 의하여 거의 변형이 되지 않으므로 브레이크 페달을 밟는 거리의
변화가 적다.
⑦ 점검 조정이 용이하고 간단하다.
(2) 단점
① 마찰 면적이 작으므로 패드를 미는 힘이 커야한다.
② 강도가 큰 재료로 패드를 만들어야 한다.
③ 브레이크 페달을 밟는 힘이 커야 한다.
④ 구조상 가격이 비싸다.
나. 주요 구성품
(1) 브레이크 디스크
브레이크 디스크는 로터라고도 하며, 바퀴와 함께 회전하는 주철제 원판으로 마찰재
인 패드와 마찰하면서 최종적으로 제동이 이루어지는 부분이다. 디스크는 브레이크 성
능을 크게 좌우하는 부품으로 사이즈가 커지면, 회전축의 중심으로 부터 패드가 마찰을
일으키는 부분까지의 거리가 멀어짐에 따라, 지렛대 효과에 의해 그 만큼 제동토크가 커
져서 제동력이 향상된다. 따라서 고성능 브레이크 일수록 디스크는 커지게 되는 것이다.
디스크는 크게 솔리드(solid disk) 방식과 벤틸레이티드(ventilated disc) 방식으로
구분된다. 디스크는 제동시 패드와 맞닿아 회전하기 때문에 다량의 열이 발생하게 되는
데, 솔리드 디스크는 제동 시 발생되는 열 발산이 좋지 않아 많은 문제가 발생할 수 있
다. 이러한 문제를 해결하기 위해 현재 대부분의 자동차에는 벤틸레이티드 디스크를 사
용하고 있다. 벤틸레이티드 디스크는 원주에 냉각용 통기 구멍(vent)이 있어 제동시 발
생되는 마찰열 발산 성능이 매우 우수하여 장시간 사용해도 디스크 패드의 열 변형이
적어 제동력이 우수하며, 페이드 현상을 방지하는 것은 물론, 패드의 수명도 향상시키
는 장점이 있다.
(2) 브레이크 캘리퍼
브레이크 캘리퍼(caliper)는 마스터실린더로부터 공급받은 유압에 의해 피스톤이 패
드를 압착하여, 디스크와 마찰을 일으켜 실질적인 제동력을 발생시키는 장치이다. 캘리
퍼는 주철제로 제작되며, 실린더 끝 부분에는 수분 및 이물질이 유입되는 것을 방지하
기 위해 고무로 된 부트가 설치되어 있으며, 안쪽에는 피스톤 씰이 실린더 내벽의 홈에
설치되어 실린더 내의 유압을 유지한다.
또한 피스톤 씰은 브레이크 패드가 마모되면 자동적으로 피스톤을 전진시켜 디스크와
패드사이의 간극을 항상 일정한 값으로 조절하는 자동 조정장치의 역할도 한다. [그림 16- 20]과 같이 마스터실린더에서 유압이 공급되면 피스톤은 실을 변형시키면서 필요한 만큼
이동하여 패드에 압력을 가하게 된다. 유압이 해제되면 피스톤 실의 탄성에 의해 피스톤
이 당겨져 복귀되므로 디스크와 패드와의 사이에는 항상 일정한 간극을 유지하게 된다.
캘리퍼의 강성은 실린더 지름이 작고 피스톤수가 많을수록 크게 되는데 일반적으로
승용차에는 1~2개의 피스톤이 장착되며, 일부 스포츠카들은 4개 이상의 피스톤을 사
용하는 경우도 있다. 브레이크 캘리퍼의 형식으로는 유동형과 고정형(또는 대향형)이
있다.
① 유동형 캘리퍼
유동형은 캘리퍼를 좌우로 움직이도록 한 형식으로 피스톤은 캘리퍼의 한쪽에만
설치된다. 제동 시 피스톤이 작동하여 패드를 디스크에 압착하면 캘리퍼가 반력에 의해서 이동되어 반대쪽의 패드도 디스크에 압착되어 제동이 이루어지도록 하고
있다. 이 형식은 현재 대부분의 승용차량에 사용되고 있다.
② 고정형 캘리퍼
고정형은 대향형이라고도 하며 캘리퍼는 고정되어 있는 형식으로 피스톤은 캘리
퍼의 양쪽에 각각 설치된다. 제동 시 디스크 양쪽의 피스톤이 작동하여 패드를 디
스크의 양면에 압착시켜 제동이 이루어지도록 하고 있다. 이 형식은 현재 많이 사
용되지 않지만 유동형 보다 강성이 크기 때문에, 높은 제동성능이 요구되는 일부
스포츠카에 사용되고 있다.
(3) 브레이크 패드
브레이크 장치의 마찰제로 사용되는 브레이크 패드는, 과거 경제적 측면에서 유리한
석면제품이 주류를 이뤘지만, 석면이 대기오염을 유발시킬 뿐만 아니라 발암물질을 함유
하고 있다는 미국환경보호국(EPA)의 연구결과가 발표되면서, 80년대 이후부터는 금속,
유리등의 비석면(asbest) 섬유에 마찰제를 더하여 결합제로 굳힌 것이 사용되고 있다
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