드럼 브레이크

• 자동차 관련 정보

승용차에 쓰이는 유압식 드럼 브레이크의 구조

대형 차량에 쓰이는 풀 에어 드럼 브레이크의 구조

1. 개요

2. 장점

• 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 부품이 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. 같은 이유로 브레이크 분진도 외부로 배출하지 않기 때문에 미래에는 강화되어 적용될 환경규제와 특히 무거운 전기차의 경우에 유리하다.

3. 단점

• 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.[4] 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.[5]
• 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

5. 여담