ABS의 동작원리.....
- [수원화성]벨벳
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자동차와 관련없는 모 동호회에 올라온 글을 참고하였으면 하여 퍼왔습니다...
최근들어 ABS가 장착된 자동차를 찾는것은 대단히 쉬워졌습니다. 한 10년전만 보면 풀옵션 최고급 사양에만 적용되
었으며, 그외에는 찾기가 대단히 힘들어서 뒷유리창에 ABS 스티커가 붙은차를 찾기가 힘들어졌습니다만.. 최근에는
대부분 에어백과 함께 기본적용되는 경우들이 많아서 구지 스티커를 붙일 필요가 없어서인지, 역시나 ABS 스티커가
붙은 차들을 찾기가 힘들어지게 되었지요.
ABS의 작동에 대해서 대부분으 오너들이 사람들이 오해하는 부분중의 하나는 ABS가 브레이크 작동을 단속적으로 끊
어준다라고 생각하는 것입니다. 이것은 ABS 작동중 발생하는 솔레노이드 벨브(전자석 벨브)의 작동 충격이 브레이크
페달을 타고 올라와서 운전자의 오른발을 자극하기 때문인 것 같습니다. 이 솔레노이드 밸브의 작동은 브레이크를
끊어주는것이 아니라, 브레이크의 유압을 가감하는 조정동작을 하기 위함입니다.
조금더 쉽게 설명하면, 브레이크 페달을 최대로 밟았을때 브레이크의 제동력은 100이 됩니다. 반대로 하나도 밟지
않은 상태가 되면 제동력은 0이 되지요. "ABS는 이런 제동력을 100에서 0으로 초당 7회씩 연속반복한다" 라는 이야
기는 사실무근의 이야기가 되지요. (물론 예외도 있습니다)
제동은 타이어와 노면의 마찰력을 이용하여 차체의 운동에너지를 열에너지로 변환시켜 속도를 줄이면서 대신에 열
을 발생하게 됩니다. 일종의 열 교환기이지요. 이러한 마찰력이 크면 클수록 차체는 더더욱 쉽게 속도가 줄게됩니
다. 미끄러지는 타이어는 급격하게 마찰계수가 떨어지게 되어 제동거리가 엄청나게 늘어나게 됩니다. 타이어가 브
레이크에 의해서 LOCK이 되면 속도계는 0 일지 몰라도, 실제속력은 0 이 아니지요. 게다가, 지면과 마찰계수가 떨
어지기 때문에, 차체는 운전자의 의도대로 움직이지 못하고 노면의 마찰계수의 변화에 따라서 이리저리 방황하게
되지요.
따라서, 미끄러지는 타이어는 제동측면과 안정성 측면에서는 아무런 쓸모가 없습니다. 그래서 이러한 미끄러짐이
없는 최대로 제동을 가한 시점이 가장 짧은 제동거리를 보이게되며, 숙련된 레이서들은 이러한 최대제동시점을
오른발의 미세조절로 쉽게 조정할수있는 반면에, 일반인들은 당황하는 순간에서 무작정 100% 제동을 걸기 때문에
위험상황에 더더욱 처하게 됩니다.
ABS는 작동중에 브레이크 제동력을 0으로 만들지 않습니다. 운전자가 긴급한 상황을 판단하고 브레이크 페달을
최대로 밟아서 제동력이 100으로 발생했는데, 타이어가 LOCK 되었다면 (타이어가 잠겨있다는것은 각 타이어의 안쪽
의 구조물에 휠센서를 달아서 속도를 ABS 제어모듈로 보고합니다) ABS 제어모듈은 제동력을 즉각 낮춥니다. 완전히
0으로 만드는것이 절대로 아닙니다. 예를들자면 제동력을 70정도까지 낮춰보고 휠센서의 출력을 확인합니다.
LOCK 풀린것이 감지되고, 바퀴의 회전수가 차체의 속도와 일치하게 된다면 다시 제동력을 75정도로 더 올립니다.
그리고 다시 센서출력을 감지하고... 이러한 방법으로 70 -> 75 -> 77 -> 76 -> 80 .... 등등 제동력을 타이어가
잠기지 않는 한도내에서 최대가 될수있도록 조정하게 되지요. 이런식으로 브레이크의 유압을 제어할때 솔레노이드
밸브가 1번씩 움직이고 이 주기는 초당 8회부터 초당 30회까지 다양합니다.
대부분 국산차는 초당 8회정도의 염가형 모듈을 사용하고 있습니다. 이 주기를 빠르게하면 할수록 더더욱 제동성
능은 향상됩니다만.. ABS 제어모듈의 처리속도를 빠르게 해야하므로 가격이 비싸지게 됩니다. 그리고 초당 8회의
동작으로도 충분히 만족스러울만큼의 제동력을 얻을수가 있거든요.
ABS는 눈길에서 대응하는 프로그램이 다르고, 커브길에서 대응하는 프로그램이 다르고, μ-spilt노면(갓길에만
눈이 쌓인 노면 등)에 대응하는 프로그램이 다릅니다. 처음 제동을 걸었을때 LOCK이 발생한 후 브레이크 압력을 줄
여봤을때 센서의 출력이 어떤식으로 나오는지에 따라서 사용할 프로그램을 선택하게 되지요.
따라서, 타이어가 잠기지 않은 상태에서 최대의 제동력을 얻을수 있는 부분에서 브레이크가 동작하기 때문에 일반
적으로 ABS는 일반 브레이크에 비해서 제동력이 우수하고, 제동거리가 짧습니다. 하지만 앞서 말씀드린대로, 최대
제동력을 사용할수있는 숙련된 운전자의 경우라면 일반 브레이크가 오히려 더 제동거리가 짧게되는것이지요.
게다가 ABS가 동작중에는 항상 타이어는 회전을 하고 있기때문에 방향전환이 가능하다는 무시하지 못할 잇점이 있
습니다. 긴급한 상황에서 브레이크 페달을 강하게 밟아서 제동을 걸때 ABS가 없다면, 어느순간에는 타이어가 잠기
게 되며, 회전하지 못하는 타이어는 방향전환성을 상실하게 되어, 핸들을 돌리더라도 방향에는 전혀 변함이 없습
니다. 오히려 노면의 기복이나 노면의 마찰계수에 따라서 차체가 이리저리 움직이게 되지요.
빙판길에서 ABS가 없는 차를 급제동하면 차가 똑바로 진행하지 못하고 노면의 기복에 따라서 뒤가 하염없이 돌거
나 하는 증상들을 경험하신적도 있을지 모르겠습니다.
여기에 EBD 기능이 추가되면 다음과 같은 잇점이 있습니다. 대부분의 자동차는 전후 브레이크의 제동력이 동일하
지 않고, 앞쪽에 80% 뒤쪽에 20% 정도의 브레이크 답력을 가지고 있습니다. 이유는 제동시에는 무게중심이 급격
하게 앞쪽으로 쏠리게되어 앞쪽에 많은 제동력이 필요하게 되거든요.
이러한 전후 답력배분을 하는밸브를 프로포셔닝 밸브라 하며 EBD-ABS는 이 프로포셔닝 밸브까지 제어모듈이 제어
합니다. 즉, 뒷좌석에 승객이 탑승하거 짐이 많은경우에 20%의 제동력으로 타이어가 LOCK 되지 않을수도 있습니
다. 이런경우라면 전륜은 이미 LOCK이 되어 열심히 최대제동력을 발휘하는데 비해서 후륜쪽은 최대제동을 발휘
하지 못하게 될경우도 있게되지요.
따라서, EBD-ABS는 프로포셔닝 밸브에도 솔레노이드 밸브를 달아서 잠기지 않는 후륜쪽에 좀더 많은 힘들 배분하
여 후륜쪽도 최대제동력을 발휘하게 합니다. 이것이 EBD-ABS 인것이지요. 이러한 장치가 추가되면 TCS를 추가하
기가 매우 쉽게됩니다. TCS는 traction control system 으로 구동타이어가 발진하지 못하고 노면에서 헛돌게되
면 그 헛도는 구동측에만 약하게 제동을 걸어 약한 토크로 발진을 도와주기 위함입니다.
염가형은 브레이크와 연동하는 BTCS를 사용하며, 고급모델은 드로틀과 브레이크가 동시에 작동하여 토크를 줄이
는 TCS 시스템을 사용합니다.
마지막으로, 흔히 쉽게 광고지에서 접할수있는 출고후에 다는 애프터마켓용 ABS는 아무런 쓸모가 없습니다. 만일
달려있다면 즉각 떼어내는것이 오히려 안전합니다. 애프터마켓용 ABS라고 하는것(?)들은 브레이크 마스터 실린
더 바로 다음에 솔레노이드 밸브를 달아서 일정압력 이상이 되면 무조건 솔레노이드 밸브를 작동시킵니다.
초당 8회정도로 작동시키는것은 동일하지만, 가장 큰 문제는 바로 타이어의 LOCK을 감지하지 못해서 제동력을 가
감하지 못한다는것이지요. 십여년전에 나왔던 ABS는 일정이상의 압력이 걸리면 제동력을 0 ~ 100 사이로 완전히
풀고, 잠그는 동작을 하여, 순정 브레이크에 비해서 제동거리가 엄청나게 길었던 경험이 있습니다.
또는, 물웅덩이를 지난다던지 할때 양쪽의 제동력 제어가 다르게 이뤄져야 하는데, 이러한 애프터마켓용 ABS들은
그런것에 대응하지 못하므로 장착을 안하시는편이 오히려 좋습니다. 물론 아주 노면상태가 좋고, 마찰계수가 일
정한 평평한 아스팔트에서 최대제동을 하는경우라면 순정에 비해서 좋은 부분도 있기는 합니다만...
(주로 광고는 이러한 최적의 환경을 준비해놓고 순정대비 얼마가 향상되었다라고 광고를 합니다.. -_-)
일반인이 운전하는 자동차에서 ABS가 유일하게 일반브레이크에서 비해서 제동거리가 길어지는 환경은 진흙탕같은
곳입니다. 이곳에서 급제동을 걸게되면 타이어가 잠기면서 진흙속으로 빠져들게 되어 제동거리가 급격하게 줄지
만 ABS는 제동력을 가감한답시고, 동작을 하게되어 제동거리가 오히려 길어지게 되지요.
최근들어 ABS가 장착된 자동차를 찾는것은 대단히 쉬워졌습니다. 한 10년전만 보면 풀옵션 최고급 사양에만 적용되
었으며, 그외에는 찾기가 대단히 힘들어서 뒷유리창에 ABS 스티커가 붙은차를 찾기가 힘들어졌습니다만.. 최근에는
대부분 에어백과 함께 기본적용되는 경우들이 많아서 구지 스티커를 붙일 필요가 없어서인지, 역시나 ABS 스티커가
붙은 차들을 찾기가 힘들어지게 되었지요.
ABS의 작동에 대해서 대부분으 오너들이 사람들이 오해하는 부분중의 하나는 ABS가 브레이크 작동을 단속적으로 끊
어준다라고 생각하는 것입니다. 이것은 ABS 작동중 발생하는 솔레노이드 벨브(전자석 벨브)의 작동 충격이 브레이크
페달을 타고 올라와서 운전자의 오른발을 자극하기 때문인 것 같습니다. 이 솔레노이드 밸브의 작동은 브레이크를
끊어주는것이 아니라, 브레이크의 유압을 가감하는 조정동작을 하기 위함입니다.
조금더 쉽게 설명하면, 브레이크 페달을 최대로 밟았을때 브레이크의 제동력은 100이 됩니다. 반대로 하나도 밟지
않은 상태가 되면 제동력은 0이 되지요. "ABS는 이런 제동력을 100에서 0으로 초당 7회씩 연속반복한다" 라는 이야
기는 사실무근의 이야기가 되지요. (물론 예외도 있습니다)
제동은 타이어와 노면의 마찰력을 이용하여 차체의 운동에너지를 열에너지로 변환시켜 속도를 줄이면서 대신에 열
을 발생하게 됩니다. 일종의 열 교환기이지요. 이러한 마찰력이 크면 클수록 차체는 더더욱 쉽게 속도가 줄게됩니
다. 미끄러지는 타이어는 급격하게 마찰계수가 떨어지게 되어 제동거리가 엄청나게 늘어나게 됩니다. 타이어가 브
레이크에 의해서 LOCK이 되면 속도계는 0 일지 몰라도, 실제속력은 0 이 아니지요. 게다가, 지면과 마찰계수가 떨
어지기 때문에, 차체는 운전자의 의도대로 움직이지 못하고 노면의 마찰계수의 변화에 따라서 이리저리 방황하게
되지요.
따라서, 미끄러지는 타이어는 제동측면과 안정성 측면에서는 아무런 쓸모가 없습니다. 그래서 이러한 미끄러짐이
없는 최대로 제동을 가한 시점이 가장 짧은 제동거리를 보이게되며, 숙련된 레이서들은 이러한 최대제동시점을
오른발의 미세조절로 쉽게 조정할수있는 반면에, 일반인들은 당황하는 순간에서 무작정 100% 제동을 걸기 때문에
위험상황에 더더욱 처하게 됩니다.
ABS는 작동중에 브레이크 제동력을 0으로 만들지 않습니다. 운전자가 긴급한 상황을 판단하고 브레이크 페달을
최대로 밟아서 제동력이 100으로 발생했는데, 타이어가 LOCK 되었다면 (타이어가 잠겨있다는것은 각 타이어의 안쪽
의 구조물에 휠센서를 달아서 속도를 ABS 제어모듈로 보고합니다) ABS 제어모듈은 제동력을 즉각 낮춥니다. 완전히
0으로 만드는것이 절대로 아닙니다. 예를들자면 제동력을 70정도까지 낮춰보고 휠센서의 출력을 확인합니다.
LOCK 풀린것이 감지되고, 바퀴의 회전수가 차체의 속도와 일치하게 된다면 다시 제동력을 75정도로 더 올립니다.
그리고 다시 센서출력을 감지하고... 이러한 방법으로 70 -> 75 -> 77 -> 76 -> 80 .... 등등 제동력을 타이어가
잠기지 않는 한도내에서 최대가 될수있도록 조정하게 되지요. 이런식으로 브레이크의 유압을 제어할때 솔레노이드
밸브가 1번씩 움직이고 이 주기는 초당 8회부터 초당 30회까지 다양합니다.
대부분 국산차는 초당 8회정도의 염가형 모듈을 사용하고 있습니다. 이 주기를 빠르게하면 할수록 더더욱 제동성
능은 향상됩니다만.. ABS 제어모듈의 처리속도를 빠르게 해야하므로 가격이 비싸지게 됩니다. 그리고 초당 8회의
동작으로도 충분히 만족스러울만큼의 제동력을 얻을수가 있거든요.
ABS는 눈길에서 대응하는 프로그램이 다르고, 커브길에서 대응하는 프로그램이 다르고, μ-spilt노면(갓길에만
눈이 쌓인 노면 등)에 대응하는 프로그램이 다릅니다. 처음 제동을 걸었을때 LOCK이 발생한 후 브레이크 압력을 줄
여봤을때 센서의 출력이 어떤식으로 나오는지에 따라서 사용할 프로그램을 선택하게 되지요.
따라서, 타이어가 잠기지 않은 상태에서 최대의 제동력을 얻을수 있는 부분에서 브레이크가 동작하기 때문에 일반
적으로 ABS는 일반 브레이크에 비해서 제동력이 우수하고, 제동거리가 짧습니다. 하지만 앞서 말씀드린대로, 최대
제동력을 사용할수있는 숙련된 운전자의 경우라면 일반 브레이크가 오히려 더 제동거리가 짧게되는것이지요.
게다가 ABS가 동작중에는 항상 타이어는 회전을 하고 있기때문에 방향전환이 가능하다는 무시하지 못할 잇점이 있
습니다. 긴급한 상황에서 브레이크 페달을 강하게 밟아서 제동을 걸때 ABS가 없다면, 어느순간에는 타이어가 잠기
게 되며, 회전하지 못하는 타이어는 방향전환성을 상실하게 되어, 핸들을 돌리더라도 방향에는 전혀 변함이 없습
니다. 오히려 노면의 기복이나 노면의 마찰계수에 따라서 차체가 이리저리 움직이게 되지요.
빙판길에서 ABS가 없는 차를 급제동하면 차가 똑바로 진행하지 못하고 노면의 기복에 따라서 뒤가 하염없이 돌거
나 하는 증상들을 경험하신적도 있을지 모르겠습니다.
여기에 EBD 기능이 추가되면 다음과 같은 잇점이 있습니다. 대부분의 자동차는 전후 브레이크의 제동력이 동일하
지 않고, 앞쪽에 80% 뒤쪽에 20% 정도의 브레이크 답력을 가지고 있습니다. 이유는 제동시에는 무게중심이 급격
하게 앞쪽으로 쏠리게되어 앞쪽에 많은 제동력이 필요하게 되거든요.
이러한 전후 답력배분을 하는밸브를 프로포셔닝 밸브라 하며 EBD-ABS는 이 프로포셔닝 밸브까지 제어모듈이 제어
합니다. 즉, 뒷좌석에 승객이 탑승하거 짐이 많은경우에 20%의 제동력으로 타이어가 LOCK 되지 않을수도 있습니
다. 이런경우라면 전륜은 이미 LOCK이 되어 열심히 최대제동력을 발휘하는데 비해서 후륜쪽은 최대제동을 발휘
하지 못하게 될경우도 있게되지요.
따라서, EBD-ABS는 프로포셔닝 밸브에도 솔레노이드 밸브를 달아서 잠기지 않는 후륜쪽에 좀더 많은 힘들 배분하
여 후륜쪽도 최대제동력을 발휘하게 합니다. 이것이 EBD-ABS 인것이지요. 이러한 장치가 추가되면 TCS를 추가하
기가 매우 쉽게됩니다. TCS는 traction control system 으로 구동타이어가 발진하지 못하고 노면에서 헛돌게되
면 그 헛도는 구동측에만 약하게 제동을 걸어 약한 토크로 발진을 도와주기 위함입니다.
염가형은 브레이크와 연동하는 BTCS를 사용하며, 고급모델은 드로틀과 브레이크가 동시에 작동하여 토크를 줄이
는 TCS 시스템을 사용합니다.
마지막으로, 흔히 쉽게 광고지에서 접할수있는 출고후에 다는 애프터마켓용 ABS는 아무런 쓸모가 없습니다. 만일
달려있다면 즉각 떼어내는것이 오히려 안전합니다. 애프터마켓용 ABS라고 하는것(?)들은 브레이크 마스터 실린
더 바로 다음에 솔레노이드 밸브를 달아서 일정압력 이상이 되면 무조건 솔레노이드 밸브를 작동시킵니다.
초당 8회정도로 작동시키는것은 동일하지만, 가장 큰 문제는 바로 타이어의 LOCK을 감지하지 못해서 제동력을 가
감하지 못한다는것이지요. 십여년전에 나왔던 ABS는 일정이상의 압력이 걸리면 제동력을 0 ~ 100 사이로 완전히
풀고, 잠그는 동작을 하여, 순정 브레이크에 비해서 제동거리가 엄청나게 길었던 경험이 있습니다.
또는, 물웅덩이를 지난다던지 할때 양쪽의 제동력 제어가 다르게 이뤄져야 하는데, 이러한 애프터마켓용 ABS들은
그런것에 대응하지 못하므로 장착을 안하시는편이 오히려 좋습니다. 물론 아주 노면상태가 좋고, 마찰계수가 일
정한 평평한 아스팔트에서 최대제동을 하는경우라면 순정에 비해서 좋은 부분도 있기는 합니다만...
(주로 광고는 이러한 최적의 환경을 준비해놓고 순정대비 얼마가 향상되었다라고 광고를 합니다.. -_-)
일반인이 운전하는 자동차에서 ABS가 유일하게 일반브레이크에서 비해서 제동거리가 길어지는 환경은 진흙탕같은
곳입니다. 이곳에서 급제동을 걸게되면 타이어가 잠기면서 진흙속으로 빠져들게 되어 제동거리가 급격하게 줄지
만 ABS는 제동력을 가감한답시고, 동작을 하게되어 제동거리가 오히려 길어지게 되지요.