109장. ABS의 개요
* 전자제어 제동장치
자동차는 운행 중 비포장, 눈길, 빗길 그리고 돌발상황에 이르기까지, 수많은 위험에 노출되어 있다. 이
렇듯 차량 통제권을 상실하는 위기 상황에서도 운전자는 차량을 안전하게 멈추고 위험으로 부터 피할 수
있어야 한다. 자동차 안전기술 중 에어백은 사고발생시 승객보호와 피해 경감이 목적이라면 전자제어 제
동장치는 급격한 도로상황과 예측이 불가능한 조건에서도 능동적으로 위험을 예상하고 판단해 운전자
의 의지대로 차량을 컨트롤 하여 사고를 미연에 방지하고 회피할 수 있는 기술이라 할
수 있다. ABS(Anti-lock Brake System), EBD(Electronic Brake force Distribution)
BAS(Brake Assist System), TCS(Traction Control System), VDC(Vehicle Dynamic
Control)와 같은 장치는 전자제어 제동장치의 대표적인 기능이라고 할 수 있다.
1. 개요
주행 중 브레이크가 작동하면 디스크와 패드 사이의 마찰에 의해 바퀴의 회전속도는
차체의 속도보다 낮아진다. 이때 바퀴와 노면 사이에 슬립(slip)이 발생하려고 하지만
오히려 바퀴와 노면사이의 마찰력에 의해 차량의 진행방향과 반대방향으로 작용되는 힘
에 발생하고 이로 인해 차량의 속도는 감소된다. 그러나 과도한 제동 토크가 발생하면
바퀴의 회전속도가 급격하게 떨어지게 되고 결국 바퀴와 노면사이의 슬립에 의해 바퀴
는 회전이 정지되고 자동차는 관성에 의해 주행하는 상태가 된다. 이렇게 바퀴가 고정
되는 상태를 록킹(locking)현상 이라한다. 바퀴가 록킹된 상태에서는 조향 휠을 조작하
여도 운전자의 의지대로 조향되지 않아 장애물을 피하거나 안정된 제동을 할 수 없는 위
험한 상태가 된다. ABS(anti-lock brake system)는 급제동시나 눈길, 빗길과 같이 미
끄러지기 쉬운 노면에서 제동 시 발생되는 차륜의 슬립을 감지하여 브레이크 유압을 조
절함으로써, 차륜의 잠김에 의한 슬립을 방지하여 제동 시 직진성과 조향 안정성을 유
지하고 제동거리 단축을 유도하는 장치라 할 수 있다.
가. ABS의 효과
(1) 조향 안정성 확보
주행 중 급제동 시 발생하는 사고의 원인은 대부분 조향성능을 상실하기 때문이다. 이
는 바퀴가 제동유압에 의해 잠기면서 노면과의 마찰력 상실로 [그림 17-4]의 (a)와 같
이 조향 휠을 조작해도 운전자가 원하는 방향으로 진행되지 않기 때문이다. 따라서 바
퀴와 노면과의 적절한 마찰력이 요구되는데 ABS는 이를 위해 바퀴가 고정되지 않도록
제어하여 원하는 마찰력을 얻어 운전자가 요구하는 대로 조향성능을 유지할 수 있다.
(2) 직진 안정성 확보
차량이 직진으로 주행 중 한쪽타이어의 노면이 미끄러지기 쉬운 상태에 있고 다른 한
쪽타이어는 통상적인 노면 상태에서 제동 시 마찰계수가 낮은 차륜은 잠기게 되어 ABS
비 장착 차량은 마찰계수가 높은 방향으로 쏠려 [그림 17-4]의 (b)의 왼쪽 그림과 같이
조향성을 잃고 조향 휠의 방향에 상관없이 직진하거나 차량이 스핀(spin)을 일으킨다.
ABS는 이를 위해 바퀴가 고정되지 않도록 제어하여 이러한 현상을 방지 한다.
(3) 제동거리 단축
제동거리 단축은 도로의 조건에 따라 조금 다를 수 있는데, 단순하게 제동거리만을 측
정한다면 일반도로에서는 ABS 비 장착 차량이 더 짧을 수 있다. 하지만 차량의 안정된
자세는 기대하기 어렵다. 그러나 미끄러운 노면이나 빗길의 경우에는 ABS 장착차량이
비교적 안정된 자세를 확보하는 것은 물론 제동거리도 단축되는 효과를 얻을 수 있다.
나. ABS 기본 원리
일반적인 제동장치는 주행 중 급제동을 하거나 눈길 등 미끄러지기 쉬운 노면에서 제
동하면 각 바퀴가 잠겨 구르지 못하고 미끄러지는 현상이 발생한다. 실제로 도로와 타이
어 사이의 마찰 계수는 [그림 17-5]와 같이 바퀴의 슬립율이 약 20%일 때 최대가 된다.
따라서 ABS는 차량이 정지하기 전에 바퀴가 록 되는 것을 막아 바퀴가 이 슬립율 범
위 내에 있도록 하여 제동 거리를 짧게 해 주고 제동할 때의 직진 안정성과 조향안전성
을 확보한다.
| 슬립율이란? 실제 자동차가 이동한 거리 중에서 타이어가 회전하지 않고 미끄러져 이동한 거리의 비율로서 슬립율이 100%라 하면 바퀴가 고정되어 전혀 회전하지 않고 도로위를 미끄 러지는 상태를 말한다. 만약 차속이 100km 일 때 바퀴의 속도가 80km/h인 경우라 면 슬립율은 20%가 된다.  |
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