2021년 08월 17일
전자식 브레이크에는 브레이크 작동시 발생하는 운동 에너지를 차량의 충전으로 이어주는 회생 제동이라는 기능이 있습니다. 본문에서는 이러한 고효율 시스템이 어떻게 작동하는지 자세히 살펴보도록 하겠습니다.
마찰력을 이용하는 기본적인 브레이크 시스템으로 운전자가 브레이크 페달을 밟을 때 유압으로 브레이크 패드와 디스크를 동시에 눌러 주며 여기서 발생하는 마찰력으로 차량의 속도를 줄입니다. 이 때 마찰력에 의한 열은 버려지는 에너지입니다. 기존 내연 기관용 회생제동 장치는 부수적인 기능으로서 차량 배터리를 충전합니다. 하지만 EV 혹은 하이브리드 차량에서의 회생 제동 시스템은 큰 용량의 배터리를 충전해 주는 중요한 기능을 가집니다.
운전자의 가속, 감속 여부에 따라 EV/하이브리드 차량의 모터는 작동 방향을 변경합니다. 운전자의 발이 브레이크 페달을 작동시키면 모터는 작동 방향을 변경하여 제너레이터로의 기능이 활성화되어 제동력을 배터리 충전으로 변환시킵니다. 차종별로 다른 수준의 회생 제동 기능을 가지고 있으며 몇몇의 차종들은 운전자가 회생 제동 수준을 설정할 수도 있습니다. (테슬라는 이 기능을 삭제했습니다) 많은 차종들이 여전히 전자식 브레이크와 유압식 브레이크를 같이 사용하고 있는데 이러한 구성은 긴급 제동과 같은 몇몇의 경우에 회생 제동 기능이 작동하지 않을 수도 있습니다.
제동에서 얻어지는 에너지는 거대한 잠재력이 있습니다. 마찰 브레이크에서 발생하는 에너지 수준을 예측해 볼 수 있는 한가지 예시로 브레이크 제조사인 브렘보는 F1 차량 제동시 발생하는 열이 1000°C까지 발생한다고 발표 했습니다. (이것은 극단적인 예시로 대부분 이러한 수준의 제동력이 필요한 경우를 경험할 수 없겠지만 브레이크에서 발생하는 에너지를 예측해 볼 수는 있습니다)
하이브리드 차량에서는 감속시 발생하는 에너지를 활용하여 주행 중 배터리 충전에 사용하고 있습니다. EV차량은 여전히 충전기의 사용이 필요하지만 회생 제동 시스템이 배터리 충전에 도움을 줍니다.
내연 기관의 연비와 같이 EV/하이브리드 차량들도 운전 습관에 따라 회생 제동으로 발생하는 충전량에 막대한 영향을 미칩니다. 제동력을 최소화하거나, 정속 주행 혹은 저속 도로에서의 감속 등의 경우에는 회생 제동에 의해 발생하는 충전량은 작습니다
EV를 처음 경험하는 운전자들은 각자 자신의 제동 습관을 자각하고 운전 습관의 조정이 필요할 수도 있습니다. 급격하고 마지막 순간 페달을 꾹 누르는 제동보다는 느린 제동이 효율에는 유리합니다. EV로의 변환은 연료 효율이나 공해를 줄이는 것뿐만 아니라 차량 내부에서 자체적인 에너지 생산도 가능하게 만듭니다.
회생 제동의 영향으로 EV에서 드럼 브레이크 적용이 늘고 있습니다. 한동안 전,후륜 모두 디스크 브레이크 적용이 지배적이었지만 EV에서는 회생 제동으로 브레이크 시스템의 활용 빈도가 줄어 들었고 긴급 상황 혹은 제동의 마지막 순간에만 마찰 브레이크를 사용합니다. 현재 많은 EV 차종에서 전륜에는 디스크를 후륜에는 드럼 브레이크를 사용하고 있습니다. 또한 제동시 디스크에서 발생하는 분진도 문제이기 때문에 EV에서는 드럼 브레이크가 좀 더 적당한 브레이크 시스템입니다. 또 하나의 큰 장점으로 유지 보수 비용을 줄일 수도 있습니다.
회생 제동 기술은 차량뿐만 아니라 다른 산업에서도 활용되고 있습니다. 전기 기차는 저장된 에너지를 가공 전력선에 다시 공급하며 Otis의 ReGen 엘리베이터는 설치된 건물에 전력을 다시 공급하는 에너지 효율 기술을 사용하고 있습니다.
자동차 산업에서는 회생 제동 시스템의 효율을 극대화하는 것이 많은 과제 중 하나입니다. 크고 강력한 차량은 자연스럽게 많은 양의 운동 에너지를 생산하기 때문에 배터리를 재충전하는 양도 많습니다만 이를 위해 모두가 시내 주행에 트럭 크기의 차량을 운전하지는 않습니다. 모든 전동 브레이크 시스템은 좀 더 에너지 효율적인 미래로의 변화를 이끌고 있습니다.
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