1. 개요
브레이크 패드나 브레이크 로터같은 제동 표면의 온도가 과도하게 높아지면 마찰계수[1]가 낮아져서 브레이크의 성능이 떨어지는 현상을 말한다. 다시 말해서 달리는 자동차의 브레이크를 밟아도 제동이 평소보다 덜 되는 상황이다. 페이드 초기일 경우 제동력이 존재는 하지만 아무리 깊게, 세게 밟아도 덜 밟은 것처럼 줄줄 밀린다. 중요한 건, 제동하려고 풋 브레이크에 의존할수록 더더욱 밀리다가 제동력이 더더욱 사라진다. 페이드 중, 후기면 지못미. 원인은 설계상 한도를 넘긴 브레이크 사용으로 인한 브레이크 패드 및 제동 표면[2]의 과열이다.영문 자료를 열람할 경우 베이퍼 록 현상을 fluid fade라고 하는 경우도 있다. 베이퍼 록이 브레이크 작동을 지시하는 유압 계통의 과열로 인한 것이라면 페이드는 브레이크 패드의 과열로 브레이크 성능이 저하되는 현상이다. 영문 커뮤니티에서 fade라고 하면 보통 베이퍼 록 현상으로 이해하는 경우가 다반사인데, 브레이크 패드의 과열을 의도하고자 하면 pad fade라고 부르기도 한다. 이러나 저러나 지나치게 잦은, 너무 과격한 브레이크 조작이 원인인 만큼 안전 운행을 하면 이런 문제를 만날 일은 보통은 없다. 물론 정기적인 점검을 비롯한 자동차 관리가 되어있는 상태에서의 이야기다.
2. 상세
브레이크 패드의 과열로 인한 현상으로, 브레이크란 운동에너지를 열 에너지로 모두(대부분) 전환하여 제동하는 장치이다. 그렇게 발생한 열은 주로 로터(디스크)나 드럼이 복사와 전도로 발산하는데, 제동으로 발생하는 열이 브레이크 시스템의 열 발산 능력보다 많을 경우 패드(슈, 라이닝)와 로터(드럼)의 온도는 점점 올라간다. 브레이크 패드는 사용 목적에 따라 정상 작동 온도 범위가 있는데, 이 범위를 벗어날 경우[3] 마찰계수가 작아져 브레이크가 동작은 하는데 기능을 하지 못하게 된다. 맨땅에 넘어져서 슬라이딩 하면 금방 멈추지만 마찰계수가 작은 얼음판에 넘어지면 꽤 오래 미끄러지는 걸 생각하면 된다.[4]페이드 현상이 일어나는 이유는 여러가지 현상의 복합적인 작용이며, 브레이크 패드에 들어간 재료와 제동 표면에 따라 원인도, 생기는 온도도 다 다르다. 브레이크 패드의 마찰 계수를 온도에 따라 그려보면 섭씨 0-200도 사이에서는 마찰 계수가 차가울때는 오히려 낮다가 오르는 추세를 보이고, 400-600도까지 일정한 마찰 계수를 보이다가 한계 온도가 되면 급격히 떨어지기 시작하는데, 이 온도가 페이드 현상을 일으키는 한계 온도이다.
페이드 현상이 일어나는 온도에서 브레이크 패드를 이루는 바인더[5]가 녹아서 액체가 되거나, 타버려서 기체가 되버리는데, 이 물질이 윤활유같은 역할을 해서 마찰계수가 떨어지는 것이다. 또한, 브레이크 패드 특성상 마찰물질이 살짝 녹거나 변형되어서 로터에 붙어버리는데, 일정 온도가 넘어가면 이 마찰물질이 산소와 빠르게 반응하면서 경화되어 더 미끄럽게 변하거나, 아예 갈라져서 떨어져 나가면서 마찰계수를 변화시키기도 한다.
참고로 브레이크 패드가 너무 차가울 때도 마찰 계수가 떨어지는 이유도 따로 있다. 통상 브레이크를 사용할때는 마찰 물질이 녹거나 변형되어 로터에 붙어야 제동력이 제일 강하고 브레이크 패드 소모율도 적은데, 충분한 온도에 다다르지 못하면 마찰 물질이 변형되지 못하여 로터에 붙지 못하고 그냥 갈려나가서 먼지로 변한다. 이런 상황에서는 제대로 된 마찰 기능을 수행하지 못하여 마찰 계수도 떨어질분더러, 패드 소모 속도도 증가된다. 하지만 한두번정도 브레이크를 밟으면 자연스럽게 브레이크열이 생겨 정상적인 작동이 확보된다.[6]
구불구불한 길에서 가, 감속이 반복되는 빠른 주행을 하거나, 내리막에서 풋브레이크 만능주의 때문에 일어나기도 한다. 열 용량이 작거나 작동 온도범위가 낮은 순정 브레이크의 경우 더운 날에 보다 잘 일어난다.
굳이 경험을 해보고 싶은 사람은 일단 차의 브레이크 시스템이 안전한지를 확인하고[7], 아무도 없는 평지의 곧은 길에서, 빠른 속도까지 급가속 후 급제동을 수 회, 차종에 따라 수십 회 반복하면 서서히 느껴진다. 브레이크를 밟을수록 점점 제동력이 줄어드는 것에 유의. 주의 할 점은 ABS가 작동하면 안 된다.[8] ABS가 작동하면 어차피 타이어 성능의 한계를 다다르는 브레이크 압력을 가했다는 의미라서 페이드 현상이 일어나더라도 페달 느낌으로 알아채기 어려울 수도 있다. ABS직전의 브레이크 압력을 가해 급제동을 몇번 해보면 가면 갈수록 힘을 더 줘야 같은 제동력을 확보할 수 있다는 것을 느낄 수도 있다.[9]
심하면 베이퍼 록 현상까지 유도하기도 한다. 대부분 고갯길에서 밟아대다가 코너링하겠다고 브레이크 밟아대서 내리막에서 이 상황 벌어지면 베이퍼 록 현상에서 멈추듯이 멈춰야 하지만 만약 그 내리막에서 가드레일 시설이 제대로 안 박혀있다면...
3. 대처
페이드는 전기 스위치처럼 ON/OFF가 아니라 서서히 오는데[10] 초기에 운전자가 느끼고 주행 페이스를 낮추어 브레이크 냉각을 돕는 게 제일이다. 영 무서우면 페이스를 낮추는 데서 멈추지 않고 엔진브레이크를 이용하여 풋브레이크가 필요 없을 정도까지 감속한 후 천천히 주행하면 된다. 보통 일찍 잡은 페이드는 10분 정도 서행을 해주면 다 식어 없어진다.민감하지 못한 일반 운전자의 경우 내리막을 주행하다가 브레이크 느낌은 정상인데 차가 안 서는 경험을 하는데.. 이 경우 두 가지로 구분된다.
- 목숨 걸고 이니셜D를 따라하다가 어어 브레이크가 안 듣네
- 합법적인 주행을 하는데 브레이크가 "갑자기" 안 듣는 경우
전자의 경우
마지노선격으로 비상정차대가 있고, 암벽이나 가드레일에 차 옆면을 마찰시켜 세워울 수 있다. 차를 손발처럼 다룰 수 있는 사람이라면, 그 상황까지 가지도 않겠지만, 사이드브레이크를 당겨서 스핀을 통해 제동력을 확보할 수도 있다영상링크.
4. 예방
페이드를 어떠한 경우에도 일어나지 않도록 완전히 막을 순 없지만, 브레이크에 부담을 덜 주는 주행을 하거나 관련 부품을 개조하거나 교체, 새로 장착 하는 등의4.1. 주행법
페이드 현상 자체는 평지와 내리막을 구분하지 않고 브레이크를 과도하게 사용하는 상황이라면 어디서든지 발생할 수 있지만, 일반적으로 트랙에 올라가서 2-3바퀴를 연속으로 돌 게 아닌 이상 일반적인 도로주행 상황에서 페이드 현상으로 브레이크가 밀리는 일까지는 자동차 정비를 시망으로 하지 않은 이상 거의 없다고 봐도 좋으므로, 페이드 현상을 일반인이 경험할 가능성이 가장 높은 상황인 긴 내리막길을 기준으로 설명하자면 아래와 같다.내리막길에서는 풋 브레이크의 잦은 사용이 페이드 + 베이퍼 록 현상의 원인이 된다. 긴 내리막이 예상될 경우
중요한 것은 브레이크 페달을 밟는 시간을 최대한 줄이는 것. 운전을 잘 하는 사람이건 초보운전자건 이 점은 같다. 간혹 경사가 심하면서 계속 급한 코너가 계속 반복되는 국도를 주행한다면 아예 한 번에 주파하려 하지말고 2, 3회 나눠서 간다 생각하고 도중에 도로 밖에 차를 세우고 쉬었다 다시 출발하는것도 하나의 방법이다. 특히나 리타더나 COTV 등의 화물차용 브레이크 보조 장치가 없는 1톤 화물차에 짐을 만재
4.2. 튜닝
일단, 자신의 주행에서 페이드를 경험한다면브레이크 패드를 고온 제품으로 교환하면 된다. 그러나 외계인을 잡지 않은 이상 얻는게 있으면 잃는 게 있다.
국내에서 구하기 힘들거나 제조사의 독과점으로 관련 부품을 구하기 힘든 차종의 경우 FMSI[15] 일련번호와 원하는 컴파운드를 지목해서 해외에 있는 회사들에 주문할 경우 3-4일이면 뚝딱 만들어서 부쳐준다.
또 하나의 방법은 에어덕트를 마련해 브레이크로 외부 공기를 유입, 냉각시켜 주는 것이다. 쉽게 찾을 수 있는 KSF 경주용 차 앞에 보면 비행기 공기구멍같이 생긴 두 개가 브레이크 덕트라고 하더라. (사진 또는 확인 필요)
이 사진에서 덕트 말고 중요한 건, 캠버조절식 위쪽 볼조인트
디스크 로터는 크고 두꺼울 수록 좋다. 요즘 차는 벤틸레이티드 디스크가 아닌 게 없으므로 보통 순정 브레이크는
디스크 브레이크의 경우 크고 아름多운 多피스톤 캘리퍼는 패드와 로터의 마찰면 압력을 고르게 분포하여 플로팅 1-2피스톤 캘리퍼를 사용시 일어나는 디스크 중간만 빨개진다든지 하는 현상을 줄여서 페이드가 날 때까지 시간을 늘려준다.
낮에는 귀가 밝으신 사(회)장님이나 내무부장관님을 모시고 밤에는 달리는 지킬박사와 하이드 같은 자동차가 아니라면 멀티피스톤까지 쓸 필요 없다. 패드, 덕트, 로터까지 업그레이드 했는데도 페이드가 나서 줄줄 밀린다면 운전을 정말 생각 없이 하거나, 정말 잘 하는 것이니
마지막으로 트랙 주행시 브레이크를 과다하게 밟는 실수를 범하는 사람이 많은데, 이런 이유로 적절한 브레이크를 하는 것이 바람직하다.
[1] 일정한 브레이크 압력을 가했을 때 생기는 제동력[2] 로터나 드럼 햇[3] 과열뿐만 아니라 하드코어한 경주용 패드는 일반 운전자처럼 주행할 경우 오히려 너무 "차가워서" 제동이 잘 안 된다. 고로 판매할 때 제조사가 필히 "공도에서 사용하기에 부적합한 제품입니다"라고 명기. 단 여기서 차갑다는 건 섭씨 3-400도 미만이 차갑다고 하는 것. 카본세라믹 로터+패드의 경우 (흔히 말하는 "세라믹" 아님) 정상작동온도가 500도 이상이다.[4] 보통 튜닝 관련 매체들을 보면 가끔 급브레이크로 인해 로터가 말 그대로 시뻘개지는 장면이 있는데 이것들은 그 온도 범위에서 정상작동하게 설계된 경주용 패드를 쓴 거니 걱정 말자. 순정패드로 로터 굽기를 시도하다간... 더 이상의 자세한 설명은 생략한다.[5] 대부분 브레이크 패드는 마찰을 일으키는 유리, 금속, 케블라, 혹은 탄소같은 것으로 만든 섬유로 만든 마찰 물질을 레진같은 바인더로 묶어서 단단한 물체로 만든 것이다.[6] 영문 자료에서 이 현상을 abrasion braking이라 부르고, 통상적인 브레이크 작용을 adhesion braking이라 부른다.[7] 브레이크유 이상유무, 패드 깊이 확인, 등[8] ABS는 타이어의 그립을 초과한 과도한 브레이크 압력을 걸었을 때 타이어가 미끄러지지 못하도록 압력을 놓아주는 장치다.[9] 브레이크가 차가운 상태에서 실제로 해보면 한두번 밟고 나서 높아진 마찰 계수 때문에 오히려 브레이크가 더 잘 듣는 느낌도 알아챌 수 있다.[10] 말이 서서히지 급감속 한 번에 초, 중, 후기를 다 경험할 수도 있다.[11] 의외로 우리가 흔히 타고 다니는 승용차도 당신이 상상하는 이상으로 횡가속도를 꽤나 잘 버틴다. 하지만 위험하므로 괜히 시험하려 하지는 말자[12] 자동변속기 차량은 2, 또는 L모드나 수동변속모드를 활용하면 된다.[13] 승용차 기준.대형차, 화물차의 경우에는 엔진의 rpm 유동성이 떨어지기에 배기 브레이크를 사용, 혹은 제이크 브레이크, 리타더 브레이크 등을 사용.[14] http://m.bbs3.agora.media.daum.net/gaia/do/mobile/story/read?bbsId=K161&articleId=239504[15] Friction Materials Standards Institute. 이 세상에 존재하는 모든 패드 형상에 일련번호를 매겼다. 브레이크 덕후가 덕업일치를 위해 세운 기관은 아닐까.[16] 애초에 순정 로터가 멀쩡한데 거기다 구멍을 뚫어버리면 요구 강성보다 낮아져서 당연히 파손 우려가 생긴다.