COLUMN


깨끗한 휠이 신선한 공기를 만든다

자동차의 멋과 우리의 건강을 위한 브레이크 분진 제거 이야기

2021.02.04

 

조심하자. 배출물 단속 요원이 곧 당신의 타이어와 브레이크를 확인할지도 모르니까. 오늘날 자동차에서 나오는 유독가스와 2.5~10.0미크론의 유해 미립자 물질은 배기파이프에서 정화되기 때문에 당신의 폐에 쌓이거나 눈과 코, 목을 자극한다. 그래서 유해 미립자 물질을 감독하는 국제 규제 기관은 브레이크 분진과 타이어 배출물을 주시하고 있다.

 

전기차와 다른 친환경차도 이러한 단속을 피해갈 수 없다. 하지만 비배기 미립자 물질 배출량은 규제는커녕 측정하기가 굉장히 어렵다. 다행히 브레이크 분진 문제에 대한 해결책은 이미 나와 있다. 이 해결책은 눈으로 보기에도 좋다. 바로 깨끗한 휠과 유광 마감 브레이크 로터다.

 

나는 지난해 <모터트렌드> 연비와 배출가스 측정 파트너인 에미션스 애널리틱스의 보고서를 보고 처음 이 문제에 관심을 가졌다. 그들의 테스트 결과, 한 브랜드의 새로운(정확히 말해 과장된) 타이어를 끼운 어느 패밀리 해치백은 1km당 5.8g의 미립자를 배출했다. 이 결과는 EU의 배기관 미립자 배출 허용치인 1km당 4.5mg보다 1000배나 많은 수치다. 크고 무거운 트럭과 SUV를 타고 다니는 운전자들은 연비가 나쁜 것 외에도 우리의 환경을 악화시키고 있는 셈이다. 한편, 전기차는 회생 제동으로 브레이크 분진 발생을 줄이는 데 도움이 되더라도 무거운 배터리팩이 타이어를 마모시킨다.

 

영국 정부의 대기질 전문가들은 연구를 통해 비배기 미립자 배출물이 도로 교통으로 인한 미립자 오염의 절반 이상을 차지한다는 것을 알아냈다. 이러한 문제 때문에 미국 캘리포니아 대기자원위원회는 2021년 중반까지 브레이크 분진, 타이어 마모, 도로 먼지 재부유가 인근 도로 환경에 미치는 영향을 캘리포니아 리버사이드 대학 연구소에 의뢰했다.

 

타이어 마모를 억제하기 위한 향후 법률은 자동차 마니아들이 중요하게 여기는 구름 저항에서 측면 접지력에 이르기까지 모든 타이어 매개 변수에 영향을 미친다. 하지만 브레이크 마모 문제에 대한 해결책은 모든 차에 적용되지 않더라도 이미 상용화됐다. 이 개념은 ‘PSCB(Porsche Surface Control Brake)’라는 이름으로 포르쉐 카이엔 터보에 기본으로 들어가면서 처음 공개됐다. 그리고 불과 몇 달 전, 브렘보는 ‘그린티브’라는 이름으로 매우 유사한 개념을 선보였다.

 

포르쉐는 보쉬의 자회사 ‘부데루스 구스’와 함께 PSCB를 개발했다. 이 공정은 탄화 텅스텐 마감을 기반으로 아연 도금층을 더한다. 브렘보는 아직 공개하지 않은 다른 종류의 기반층을 사용한다.

 

두 가지 모두 전형적인 회색 주철 브레이크 로터는 고속 산소 연료(HVOF, High-Velocity Oxygen Fuel) 코팅이라고 알려진 열 분무 코팅 과정을 거친다. HVOF 과정은 유체 연료와 산소를 연소시킨 다음, 연소된 가스를 노즐을 통해 초음속으로 강제 배출하는 것을 포함한다. 탄화 텅스텐 같은 분말이 이 흐름에 주입되고, 분말은 화학작용의 변화 없이 부분적으로 녹는다. 그리고 매우 높은 접착 강도를 가지면서 조밀한 0.1mm 두께의 저다공성 코팅으로 가공물에 달라붙는다.

 

각 공정의 결과물인 유광 마감은 로터를 녹슬지 않게 하고, 로터와 패드의 수명 또한 크게 늘려준다. 이상한 점은, 포르쉐는 패드와 로터의 마모 개선도를 각각 90%와 30%라고 발표한 반면, 브렘보는 패드 마모가 30%. 로터의 마모가 90% 개선된다고 밝혔다. 브렘보에 따르면 그린티브 프로젝트는 환경적 영향이 적은 브레이크 시스템을 개발하기 위해 시작됐으며, 이를 통해 미립자 배출량이 50% 감소했다.

 

당연히 이런 유광 마감 로터는 특수 패드가 필요하다. 브렘보는 그린티브 패드 화학반응에 대한 정보를 아직 공개하지 않았지만 포르쉐와 방식이 거의 비슷할 것 같다. 그것들은 미세한 크기의 탄화 텅스텐을 간단히 관통할 수 있는, 미세하고 단단한 입자가 스며든 가벼운 접착제로 묘사된다. 로터의 다공성이 낮다는 것은 표준 로터의 마찰을 제한하는 홈, 구멍, 그리고 빈 공간이 없는 상태에서 패드 전체가 로터에 닿는다는 것을 의미한다.

 

이 기술이 브레이크 성능에는 어떠한 영향을 미칠까? 포르쉐는 PSCB가 고온에서도 제동력을 유지하며 아주 적은 양의 분진이 나온다는 것을 보여주기 위해 흰색 캘리퍼를 사용한다.

 

HVOF 코팅 과정은 법적으로 보급형 자동차에까지 적용하기는 어려울 것 같다. 비용이 꽤나 높기 때문이다. 포르쉐 카이엔에 PSCB를 장착하려면 3490달러를 지불해야 한다(참고로 포르쉐의 세라믹 복합 브레이크 가격은 9080달러다). 그린티브 브레이크의 가격 또한 PSCB와 비슷할 것으로 예상된다.

 

 

 

 

모터트렌드, 자동차, 브레이크 분진

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CREDIT

EDITOR : 프랭크 마커스PHOTO : 브렘보

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