자동차의 브레이크 제동 원리에 대해 궁금합니다.

Question

자전거는 바퀴 양옆에 작은 고무패드 같은 것이 있어서 제동을 걸면 그 고무가 바퀴의 옆면에 순간적인 마찰을 줘서 브레이크 기능을 발휘하는데 자동차도 같은 원리로 이해하면 되나요?

제 생각에는 차체의 무게가 너무 크고, 무겁기에 그런 원리로 제동하기에는 무리가 있을듯한데..

자전거의 제동원리와 또 다른 원리가 있는지 궁금합니다.

또한, 자동차의 디스크와 패드의 마찰력으로 제동한다면 이 디스크와 패드간 상당한 열이 발생하지 않나요?

Answer 1

자전거의 경우, 브레이크 레버를 당기면 브레이크 캘리퍼와 함께 패드가 바퀴의 림을 직접 누르면서 마찰력이 발생합니다. 이로 인해 바퀴가 멈추게 되는데, 이때 마찰열이 발생합니다. 이는 브레이크 패드가 바퀴의 림을 마모시키는 원리와 같습니다.

자동차의 경우, 디스크 브레이크를 사용하는 경우가 많습니다. 디스크 브레이크는 바퀴와 함께 회전하는 디스크와 브레이크 캘리퍼와 함께 설치된 브레이크 패드로 구성됩니다. 브레이크를 밟으면 브레이크 캘리퍼가 디스크를 누르면서 마찰력이 발생합니다. 이 때 디스크와 패드 사이에 열이 발생할 수 있습니다. 디스크와 패드의 마찰력에 따라 열의 양이 다를 수 있지만, 고온에서도 정확한 제동을 위해 브레이크 시스템은 열을 효과적으로 배출하도록 설계됩니다.

따라서, 자전거와 자동차 모두 제동원리는 기본적으로는 유사하지만 구성이나 작동 방식은 차이가 있습니다. 또한 자동차는 무게나 속도 등의 요인으로 인해 자전거보다 더 많은 열이 발생할 수 있으며, 이를 감안하여 브레이크 시스템이 설계됩니다.

Answer 2

안녕하세요. 김민규 과학전문가입니다.

자동차의 브레이크에는 세가지가 존재 합니다.

우리가 흔히 생각하는 풋 브레이크와 주차 시 사용되는 사이드 브레이크 그리고 엔진 브레이크가 있습니다.

풋 브레이크는 발로 페달을 밟아 사용하는 브레이크로 페달을 밟으면 마스터 실린더에 담겨 있는 브레이크액이 유입되면서 디스크와 브레이크 패드를 마찰시켜 차량이 멈출 수 있도록 도와줍니다.

사이드 브레이크의 원리는 케이블을 통하여 뒷바퀴에 고정합니다.

Answer 3

자동차와 자전거의 제동 원리는 비슷하지만 세부적인 동작에는 차이가 있습니다.

자전거는 마찰을 이용하여 제동을 합니다. 브레이크 레버를 잡아 당기면 브레이크 캘리퍼가 작동, 브레이크 패드가 자전거 바퀴의 표면을 잡게되고 이로 인해 바퀴의 속도가 감솓되어 자전가가 멈추는 원리입니다.

자동차는 자전거 대비 크기가 크고 속도가 빨라 브레이크 디스크와 패드를 크게 만들어 더 큰 마찰력을 발휘하게 하였습니다.

Answer 4

안녕하세요. 김학영 과학전문가입니다.자동차의 브레이크 제동 원리는 마찰과 열전달에 기반합니다. 자동차의 브레이크는 페달을 밟으면 제동패드(브레이크 패드)가 타이어의 회전을 멈추도록 하는데, 이때 마찰과 열전달이 일어나서 타이어의 회전 에너지를 열 에너지로 바꿉니다.

브레이크 페달에 가해진답력(踏力)을 브레이크 부스터 가 증폭시켜 마스터 실린더의 피스톤을 움직이면 액압(브레이크액을 밀어내는 힘)이 발생합니다. 브레이크액을 매개체로 그 힘을 네 바퀴의 휠 실린더에 전달해 패드나 슈를 작동시켜 제동을 거는 원리입니다.