1 개요
디스크 브레이크는 차축에 금속제의 로터를 부착하고 로터에 마찰이 큰 소재로 만들어진 패드를 압착하여 발생하는 로터와 패드의 마찰력으로 인하여 차량의 운동 에너지가 열에너지로 전환되면서 제동이 걸린다. 따라서 방열 성능이 뛰어날수록 고속에서 강한 제동력을 발휘한다. 무조건 마찰이 높은 소재로만 만들어봤자 방열 성능이 딸리면 초기 감속력은 높을 지 몰라도 순식간에 페이드 현상이 와서 제동력을 상실한다. 운동 에너지를 얼마나 신속하게 열에너지로 바꿀 수 있는지, 그리고 발생한 열에너지를 얼마나 효율적으로 제거할 수 있는지, 그리고 이 과정이 얼마나 빠르고 일정하게 일어나는지가 디스크 브레이크의 성능을 결정한다.
2 종류
2.1 자동차용 디스크 브레이크
플로팅 방식
파일:Attachment/디스크 브레이크/brembo.jpg
대향 피스톤 방식
듀얼 캘리퍼 타입
사진이 잘렸지만 트리플 캘리퍼 타입(...)
458 이탈리아의 브레이크가 달아오르는 모습.
차 바퀴와 함께 회전하는 디스크 양면에 유압식 기구(캘리퍼)와 패드를 장착, 패달을 밟으면 신호에 의해 패드가 유압에 의해 디스크 쪽으로 조여지면서 감속력을 얻는 방식으로 구조도 간단해 정비/교체가 용이하고 안정적으로 제동을 할 수 있다는 장점이 있다. 내열성을 강화하기 위해 두 장의 디스크를 겹치고 그 사이에 통기구를 만들어놓은 벤틸레이티드 디스크가 주로 앞바퀴에[1] 쓰인다.
이런 디스크들은 보통 금속제로 되어 있어 제동시 마찰에 의해 열을 받게 되는데, 아무래도 금속이 열을 받으면 팽창하거나 변형하거나 해서 제동력이 떨어지는 경우가 있기 때문에 많은 경우 디스크의 방열 성능을 더욱 높이기 위해 구멍을 뚫어주는 타공 가공을 하기도 하며, 팽창시 뒤틀림을 막기 위해 디스크에 사선으로 홈을 내는 가공을 넣어주기도 한다.
유압을 가해 주는 피스톤의 개수가 많으면 더욱 고른 제동력을 보일 수 있으므로 고성능 차량을 중심으로 4개 이상의 피스톤이 자주 사용되고 있으며, 유명한 제조사로는 브렘보가 있다. 국내 기업 중에서는 만도의 캘리퍼의 성능이 뛰어나다는 평이 있다. 헝그리 순정 튜너의 희망 만렘보
기존에 쓰이던 드럼 브레이크에 비해 디스크와 캘리퍼(+패드)가 외기와 직접 접촉하므로 브레이크 계통의 방열에 매우 유리한 구조이다. 그러나 반대로 디스크와 캘리퍼가 외부로 노출되어 있기에 튀어오르는 이물질등으로 인한 손상 가능성이 상대적으로 높으며, 브레이킹으로 달아오른 디스크가 막바로 물과 접촉하면 열변형이 발생, 주행중 또는 브레이킹시 핸들 떨림의 원인으로 작용한다. 때문에 비포장 도로에서 주행하는 랠리의 경우 이물질로 인한 휠 허브 및 브레이크 계통 손상 방지를 위해 휠의 내측 절반 가량은 막혀있고, 외측으로 절반 정도만이 스포크로 열린 형태를 지닌다.
초고성능 차량의 경우 금속 디스크 사용시 발열로 접촉한 브레이크 패드를 태워버려 브레이킹 성능이 대폭 하락할 우려가 있어 세라믹제 브레이크 디스크를 사용하는 경우도 있다. 이 경우 부품값은 그야말로 상상을 초월하여, 디스크 4개 1대분 부품값만 소형차 1대 값에 육박하는 경우도 있다. 포르쉐 세라믹 컴포지트 브레이크 PCCB의 경우 공임제외 1400만원이라는 초월적인 가격을 자랑한다. 물론 이는 4짝 모두의 가격이다. 뻥치시네, 4짝이면 준대형 가격도 넘는데? 차에 차를 한 대 더 얹는 기분이겠다
하지만 주차 브레이크 용도로는 성능이 딸리는 단점이 있으므로 후륜 디스크 브레이크 허브쪽에 드럼 브레이크를 탑재한 drum in hat(DIH) 구조의 브레이크가 주차 브레이크로 사용된다.[2] 그러나 차량 제조사들도 이런 복잡한 구조를 개선하고 무게와 원가를 줄이기 위해 디스크 브레이크만으로도 주차 브레이크 기능을 수행하게 만들려는 중.[3]
이와는 별개로, FR이나 4WD차량의 추진축에 디스크 로터를 추가로 설치하는 경우도 있다. 인보드 디스크 브레이크라고 한다. 국내 승용차에선 볼 수 없는 방식이지만, 평상시의 차량중량보다 적제물 추가시 훨씬 무거워지는 트럭이나 트레일러 등을 견인하는 픽업 트럭의 추가 제동력 확보를 위해서 드라이브 라인 브레이크라는 장치를 장착하는 경우도 있다. 주차 브레이크용의 센터 드럼과는 별개로 디스크 + 캘리퍼 구조로 장착되며, 여기서 한발 더 나가면 엔진의 냉각수까지 끌어들여서 냉각하는 제품까지 튜닝용품으로 나온다. 의외로, 자동차는 아니지만[4] 경운기에도 쓴다. 트레일러를 달 때, 그 후륜 축에 디스크 브레이크를 쓰고 있다. 무거운 것을 자주 싣고, 험한 데를 가야 하기 때문.
모터사이클(오토바이)에도 많이 쓰고 있으며, MTB용과 용량과 크기만 차이나지 구조는 다르지 않다.
2.2 자전거용 디스크 브레이크
자전거 중에서 주로 산악 자전거, 하이브리드 자전거 등에 쓰인다. 로드바이크는 오랫동안 까다롭기로 유명한 UCI에서 디스크 브레이크를 장착한 로드바이크 제작을 금지해 왔었다. 그러나 2014년~2015년 초엽에 UCI에서 몇 년 이내에 로드바이크 관련 법규를 개정하기로 한다. 로드바이크에 디스크 브레이크 허용 여부가 초미의 관심사다. 이후 2015년, 투르 드 프랑스 2015 대회 이후에 사용이 가능하게 되었다.(관련 글)
하지만 2016년 파리-루베에서 사고로 펠로톤에서 디스크 브레이크의 위험성으로 인하여 다시 유예되었다. 내용을 보면 CPA(프로페셔널 사이클리스트 협회)는 애초에 디스크 브레이크에 호의적이지 않았으며, 제조사들의 언론 플레이[5]에 반대되는 의견도 많았음이 드러났다.[6] 이로 인해 로드 디스크 브레이크에 투자하던 많은 제조사는 다시 펠로톤으로 돌아오기 위해 좀 더 긴 시간이 걸릴 것으로 보인다.[7]
림 브레이크와 비교해서 디스크 브레이크의 장점은 이렇다.
- 오염에 강하다. 브레이크가 바퀴 중심부에 붙으니, 바퀴가 물에 잠겨도 브레이크 로터만 물에 안 잠기면 제동력은 정상.
- 제동력이 강력하다.[8]
- 림의 가장자리에 평면을 만들지 않아도 된다. (휠에 한정해서) 디자인이 좋아진다.
- 따라서 림과 타이어에 열이 축적되는 현상이 없다.(이러한 장점으로 카본제 림을 사용해도 무리가 없다)
- 소모성 부품 교체 주기가 길다.
- 피로가 적다. 적은 힘으로 당겨도 잘 듣기 때문에. MTB를 타던 사람이 로드바이크로 바꾸었을 때, 가장 디스크 브레이크가 절실히 필요하다 느끼는 때는 우천이나 급정지 상황이 아니라 긴 내리막길이다. 장거리 지방 국도 라이딩에서 자주 만나는 게 바로 긴 오르막과 내리막이라, 로드바이크로 장거리 라이딩을 많이 하는 사람은 브레이크 암과 패드부터 좋은 것으로 바꾼다.
단점으로는,
- 못생겼다.(사람에 따라 호불호가 갈리지만 로드바이크에 디스크 브레이크는 못생겼다는 것이 일반적인 의견이다)
- 림 브레이크에 비해 무겁다.'(게다가 유압식은 무게를 줄일 여지도 거의 없다)
- 복잡해서 정비 소요가 많다.(현장정비가 어렵다고 하지만, 장거리 산악 라이딩 대회에서 크게 문제가 된 적이 없을 정도로 충분한 내구성과 안정성을 가지고 있다. 블리딩에 대해서는 히스테리에 가까울 정도로 두려움을 느끼는 미경험자들이 있는데, 실제로 보면 별 거 없다. 기름이 튀는 것만 조금 조심하면 된다. 그것도 1년에 한 두번 정도의 정비만 하면 되기 때문에 귀찮을 때 샵에 맡기면 30분도 안 걸린다)
- 비싸다.(단, 가격 대 제동 성능으로 보면 훨씬 더 싸고, 최상급 로드용 브레이크는 디스크 브레이크보다 비싸다. 오히려 저가와 고가의 성능 차이는 크지 않아서 경제적인 점도 있다. SLX급의 경우 보다 상급인 XT를 제치고 프로들이 즐겨쓰기도 한다)
- 펠로톤 같은 집단 주행에서 위험하다.고 알려져 있다.(실제 사례는 아직 없다. 2016 파리-루베 대회에서 난 사고도 결국 디스크가 원인은 아니었다)
유압 케이블과 로터, 오일, 캘리퍼를 더이상 줄일 수 없어서서 무게 문제는 해결이 어렵다. 카본이나 특수 재질로 만든 것은 다소 무게가 줄지만, 고급품과 저급품의 무게 차이가 크지 않음에도 가격은 훨씬 더 비싸진다. MTB는 림 오염이 잦고, 강한 제동력이 항시 필요하다. 장거리를 뛰는 일이 많지 않은 데다가 무게도 타협이 가능하며 널리 쓰인다. 유압 디스크 브레이크는 기본 가격이 비싸지만, 다른 부품에 비하면 최고급과 최하급의 성능 편차가 크지 않은 편이다. 고가형 MTB에서는 브레이크 가격이 전체에서 차지하는 비중이 낮아진다.
로드바이크에서는 거의 쓰지 않는다. 이유는 이렇다.
- 속도가 중요한 로드바이크는 무게에 민감하다. 무거운 부품은 적절치 않다.[9]
- 주로 장거리를 운행하므로 정비성이 나쁘면 고장시 대처가 어렵다.[10]
- 타이어의 접지력이 낮아 디스크 브레이크의 높은 제동력을 다 발휘하지 못한다.[11]
- MTB에 비해 림 오염도 덜한 편이므로 디스크 브레이크를 사용할 이유가 적다.[12]
- 펠로톤을 이뤄 주행 중 낙차시 위험하다.[13]
물론, 위 이유 중에는 선수에게나 해당될 내용이 많다. 일반 사용자들은 그냥 관습을 깨기 싫어하고, 로드바이크에 디스크 브레이크는 어울리지 않고 멋이 없다고 생각하는 사람이 많기 때문에 그렇기도 하다. 거기에 과거 MTB계에서 있었던 것처럼 한 번 유행을 타기 시작하면 주류에서 밀려나는 것이 두려운 고가의 자전거 오너들도 불만도 있고.
예외로, 카본 림을 쓰는 로드바이크에는 림 브레이크 사용시 열 변형을 일으킬 수 있어 디스크 브레이크를 쓰기도 한다. 특히 긴 내리막에서는 림 브레이크 패드 소모가 매우 빠르기 때문에 장거리를 뛸 때에 여분 패드까지 가지고 다녀야 하니, 소모 교체 주기가 길어 신경쓸 일이 없는 디스크 브레이크가 낫다.
2.3 비행기용 디스크 브레이크
경비행기의 디스크 브레이크
A320의 카본 분할로터 다중 디스크 브레이크
비행기에서도 디스크 브레이크를 사용하며 소형 비행기의 경우 자동차와 비슷한 방식의 싱글 디스크 브레이크를 사용하나 항공기 크기가 커질 경우 다중 디스크 브레이크를 사용하며, 착륙 제동시에 발열이 엄청난 랜딩기어 브레이크 특성상 열 발산에 유리하도록 로터가 분할된 분할로터 다중 디스크 브레이크 및 브레이크 냉각팬을 사용하기도 한다.
그리고 노즈(트라이시클 방식)/테일기어(테일드래거)에 하중이 별로 실리지 않는 비행기 특성상 브레이크는 메인기어에 장착되어 있다.
분할로터 다중 디스크 브레이크의 구조
- ↑ 제동시 무게가 앞으로 쏠리기 때문에 앞바퀴 브레이크가 더 부담을 받기 때문이다. 대부분 승용차가 뒷바퀴에는 싱글 디스크, 지름이 더 작은 로터를 쓴다. 심지어 소형차, 경차나 저가 차량은 뒷바퀴에는 드럼 디스크를 쓰기도 한다. 물론 반대로 네 바퀴 다 벤틸레이티드 디스크 로터를 쓰는 차도 있다.
- ↑ 당장 전후 디스크가 달린 차들의 로터 직경을 확인해봐라. 후로터 직경이 더 좁은것을 알수 있고 앞 허브보다 뒷 허브가 더 뚱뚱하단 사실도 알 수 있을 것이다. 그곳에 드럼 브레이크가 숨어있다.
- ↑ 이럴 경우, 주 브레이크(유압식)와 계통이 다른(주로 케이블식) 덕에 얻게 된 주차 브레이크의 비상 브레이크 역할은 기대하기 어렵게 된다.
- ↑ 경운기는 농기계다.
- ↑ 디스크 브레이크 '써보니 엄청 좋더라~'에 반대의견이 많이 알려지지 않았다.
- ↑ 여기나요기 참고.
- ↑ 벌써부터 디스크 로터 커버 등으로 보완하면 된다는 의견이 보이지만 선수들(CPA)의 반대 의견이 더 높아졌기 때문에...
- ↑ 단, 동작방식이 케이블로 당기는 기계식과 유압식이 있는데, 유압식일 경우에 해당된다. 상급 로드용 림 브레이크는 케이블식 디스크 브레이크보다 강력한 것이 많다. 대신 더 비싸긴 하지만. 로드바이크는 타이어의 접지면적 자체가 작으므로 브레이크가 잡아줘도 지면에서 바퀴가 미끄러지니 실제 큰 차이를 보이진 않는다. 하지만 우천 상황에는 림이 젖기 때문에 림 브레이크와 제동력 차이가 난다.
- ↑ 요즘은 XC용 MTB도 6.8kg에 근접할 정도로 가볍기 때문에 별 문제는 안된다.
- ↑ 이 문제로 여러 팀에선 간단한 고장에도 자전거를 교체할 계획이라고 한다. 당연히 급한 상황에선 문제가 된다. 대신 장치 자체의 신뢰성은 로드용에 뒤떨어지지 않는다. 원래 험로에서 쓰는 걸 전제로 개발된 이력이 있어서 그렇다. 장거리에서 문제가 된다고 하지만, 산악자전거도 로드만큼의 장거리 대회가 있고, 그걸 더 험한 코스에서 굴리기 때문에 충분한 신뢰성을 보여주고 있다.
- ↑ 실제로도 로드에 디스크 브레이크가 가지는 가장 큰 강점은 우천 상황에서 림브레이크보다 제동력이 우수하다는 것이다. 다른 노면 상황에서는 차이가 크지 않다. 하지만 타이어를 바꾼다는 전제하에 림 브레이크는 여전히 불안한 제동을 보이지만, 디스크 브레이크는 타이어 변경에 의한 잇점이 악천후에도 유지된다는 점이 다르다.
- ↑ 비가 와도 대회는 계속되니 도움은 된다. 카본 휠이라면 더욱 더.
- ↑ 하지만 기존에도 크랭크나 스포크 같은 위험은 항상 있었기 때문에 지나친 기우라는 의견도 있다.
앞뒤로 디스크 휠에 체인커버를 달면 해결