디스크 마찰을 이용하지 않는 브레이크, 리타더 브레이크 (Retarder Brake)
일반적으로 브레이크하면, 바퀴 내의 디스크를 캘리퍼라는 장치가 꽉 잡으면서 작동하는 제동장치를 떠올립니다. 드럼 내부에서 장치가 작동하면 드럼 브레이크가 되겠죠.
그런데 대형 트럭에는 더 강한 제동을 위해 추가 브레이크가 달려 있습니다. 바로 '리타더 브레이크'라는 녀석입니다.
대형 차량들은 상당히 무겁습니다. 일반 승용차량의 대여섯 배에 해당하는 공차중량을 가지고 있습니다. (일반 승용차가 대략 1.5톤쯤 됩니다.)
단순 브레이크로는 제동력이 부족하고, 제동력 손실의 사태에도 대비해야 합니다.
그래서 변속기 뒷쪽 축에 '추가로' 리타더 브레이크를 달아 놓았습니다.
바퀴가 아니라 드라이브 샤프트에 붙어 있습니다. 바퀴로 전달되기 전의 동력에 제동을 걸어줍니다.
브레이크를 밟으면 엔진 브레이크가 한번, 변속기 뒤의 리타더 브레이크에서 한번, 그리고 마지막으로 각 바퀴의 디스크 브레이크에서 한번. 총 세 번의 브레이킹 메커니즘을 거치게 됩니다.
그럼 드라이브 샤프트 축이 닳지 않나요?
일반 풋 브레이크 처럼 디스크 달고 캘리퍼 달고, 유압장치를 달아야 겠군요.
가능은 하지만 그렇게 하면 시스템이 복잡해질 겁니다. 유압도 끌어와야 하고, 정비성도 좋지 않겠죠.
시스템 단순화를 위해 리타더 브레이크는 변속기와 세트로 되어있는 경우가 대부분 입니다. 변속기 내부에 오일이 채워져 있는데 얘를 활용하는 거지요.
변속기의 회전방향 반대로 미션오일을 돌려 줍니다. 오일이 역회전 하면, 역토크가 걸리고 유압 마찰에 의해 제동이 걸리는 구조입니다.
그건 자동변속기에서나 가능한 방식같은데요?
수동변속기는 오일로 채워져 있질 않잖아요.
수동변속기는 변속기 축 뒤에 아얘 별도로 유압장치가 마련되어 있습니다. 축을 감싸고 있는 터빈이 회전방향의 반대로 돌면서 유압마찰을 일으키는 방식이지요.
‘별도’ 부착 장비이긴 하지만, 일반적인 접촉마찰을 이용하지 않기 때문에 유지보수가 간단합니다. 정기적으로 리타더 오일만 교체해 주면 될 뿐입니다.
엔진오일이나 별도오일이 아니라 물을 사용하는 방법도 있습니다.
어짜피 모두 유체이고 유체의 압력을 높여 브레이킹을 한다는 메커니즘은 같기 때문인데요. 벤츠의 악트로스 시리즈가 대표적입니다.
변속기 오일 대신 냉각수를 끌어와서 워터 리타더에 공급합니다. 기존 오일방식에 비해 경량화가 이루어졌다고 홍보 중이지요. 최대 제동토크가 3,500Nm, 약 360kgfm라고 하는군요.
(아래 동영상의 3분부터 자세히 설명됩니다.)
https://www.youtube.com/watch?time_continue=182&v=6O5p1gXdKto
여기에 더 나아가 마찰 자체를 사용하지 않는 시스템도 있습니다. 전자석을 활용하는 방식입니다.
시스템의 구조를 뜯어보면 복잡해 보이겠지만 원리는 간단합니다. 자기부상열차가 전자기장 덕택에 공중에 떠서 가속, 감속하는데요. 이 원리를 브레이크에 이용한 방식입니다.
접촉면이 없이 전자기장을 이용해서 구동축을 구속하는 원리를 가지고 있습니다. 강력한 전자석 두개를 붙여 서로 끌어당기는 힘을 이용하는 것과 유사합니다 .
때문에 작동유체가 필요 없어 유지보수가 편리하고 , 긴 내구성을 가지고 있습니다. 전기를 사용하므로 대용량 배터리가 필요한 단점도 있군요.
이들 브레이크는 보통 풋브레이크를 보조하기 위해 달려 있습니다. 하지만 실제 운행에서는 풋브레이크 보다 더 높은 비율로 사용된다고 하는군요.
유지비용이 매우 중요한 상용차의 특성상 풋브레이크를 메인으로 쓰면 브레이크 라이너를 교환하는 데 등골이 휜다는 이야기들이 있지요.
리타더의 경우 오일이나 냉각수를 보충해주면 될 뿐이고, 전자식의 경우는 제동에서 발생하는 열만 잘 관리해주면 될 뿐이라, 리타더 브레이크가 더 애용된다고 합니다.
장거리 고속버스를 타면, 차가 멈출 때 드르르륵 하는 엔진 소리를 자주 들었는데, 이게 리타더 + 배기브레이크의 조합이었다는 사실.
지난번 포스팅한 18단 변속기도 그렇고 상용차의 세계는 알면 알수록 신기 하기만 합니다.
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