드럼 브레이크 구조와 장점및 단점

드럼을 이용한 브레이크 장치. 구조는 백플레이트, 휠 실린더, 브레이크 슈, 브레이크 드럼이 하나의 결합체로 차축에 붙어 있다. 기계식 캠 혹은 휠 실린더가 브레이크 슈를 좌우로 압박하여 브레이크 슈에 있는 라이닝이 드럼을 잡아 제동 한다. 디스크 브레이크의 구동방식에 비해서 복잡하나 오히려 가격이 저렴한 특징을 보인다.

장점

제동력이 디스크보다 강력하다. 이는 자기배력공식 때문. 그래서 강한 제동력을 필요로 하는 대형트럭이나 대형버스에 자주 채용되는 이유지만 급속도로 발전한 디스크 브레이크 기술과 밑의 단점 때문에 근래에는 외산 상용차들 한정으로 배제되는 추세이다.

복잡한 구조에 비해서 저렴한 이유는 폐쇄식이기 때문이다. 디스크 브레이크는 외부에 노출되어 오염되어도 높은 신뢰성을 보여야 한다. 그걸 구현하려고 소재나 설계, 제조방식이 고도화되기 때문에 복잡한 구조를 구현하기보다 비용이 더 높다.
폐쇄식이라 먼지나 오염물질에 강하다.

때문에 소모품 교체 주기가 길고, 라이닝이 쉽게 마모되지 않아서 상대적으로 정비를 자주 하지 않아도 된다.

단점

열 방출이 미흡하다. 디스크는 개방형이라 냉각이 용이한 반면, 드럼은 폐쇄식이라 열배출이 어렵다. 과열 때문에 라이닝이 경화되어 페이드 현상을 일으키기도 쉽다. 드럼이 너무 과열되면 빨갛게 달아오르고 불이 붙는다. 어떻게든 열을 식혀보려고 드럼 쪽에 냉각 블레이드를 설계해서 그나마 좀 식히게 한다든지, 드럼 안으로 공기를 통풍시키는 통기드럼을 쓴다든지 하는 노력도 했었으나, 이렇게 하면 내오염성이 당연히 많이 떨어진다. 살수 드럼이라는, 드럼에 물을 뿌리는 수랭시스템도 고안된 적이 있었다. 어쨌든 이러한 이유로 트럭이나 버스가 뒤에 있을 때는 안전거리를 충분히 주어야 한다. 차로 변경 후 바로 급브레이크를 밟으면 바로 제동 하지 못해서 그대로 밀고 들어온다. 트럭은 자체하중 + 화물의 무게 + 페이드에 취약한 드럼의 조합 때문에 바로 멈추긴 어렵다.

위의 문제로 인해 열을 받게 되면 오히려 디스크 브레이크보다 제동력이 더 떨어진다. 흔히들 하는 브레이크가 밀린다는 표현이 이 뜻이다. 아무리 드럼 브레이크가 내구성과 신뢰성이 좋다 해도 이 문제 하나가 전부 카운터를 치며, 결국 디스크 브레이크의 기술 발전으로 드럼 브레이크보다 제동 지속성과 신뢰성을 앞지르자 외산 트럭들의 경우 카고 덤프 트랙터 할 것 없이 드럼을 배제하고 전후륜 풀 디스크를 적용했다.

오버사이즈 로드나 오프로드 중부하 임업 수송 등 브레이크 용량이 큰 드럼 브레이크를 사용할수 밖에 없음에도 굉장히 무거운 화물을 운송하는 차량들은 아예 편의성을 포기하고 수랭식 시스템을 장착한 경우도 있다. 믹서트럭에서 볼 수 있는 세척용 물통처럼 캡 후방에 브레이크 냉각수용 탱크를 장착해 드럼 브레이크를 강제로 식히는 방식을 사용하는 것. 브레이크에서 수증기로 인한 김이 풀풀 나는 것도 볼 수 있다

습도가 높거나 비가 오면 드럼이 쌓인 분진 때문에 붙어버리는 문제가 벌어진다. 이때는 제동력이 급격하게 상승하여 살짝만 브레이크를 밟아도 땅에 내리 꽂듯이 급제동이 된다. 주로 차를 밤새 세워놓다가 그다음 날 차를 다시 타고 나올 때 이런 현상이 발생하는데 제동을 어느 정도 해서 브레이크에 열이 가해지면, 습기가 날아가면서 해결된다. 만약 운행을 한참 했는데도 이런 현상이 계속 나타난다면 정비가 필요하다.

폐쇄구조라서 점검이나 정비 모두 디스크 브레이크보다 어렵다. 일단 운전자가 겉만 봐서는 브레이크 시스템 자체가 드럼 속에 다 들어 있는지라 뭐가 문제인지 알 길이 없고(디스크 브레이크는 적어도 디스크의 상태 정도는 휠을 분리하지 않고 육안으로 점검할 수 있다), 알아보려면 휠을 분리하고 드럼을 벗겨내야 한다.

정비할 때도 마찬가지로 드럼을 분해한 뒤 브레이크 실린더와 라이닝을 교체한다. 다음에 드럼과 라이닝의 간극조절을 반드시 사람이 드럼을 돌려가며 한번 더 해야 한다. 일부 차종은 드럼을 분리하려면 허브베어링까지 분해해야 한다. 이때는 카센터 정비공 얼굴이 용암 끓듯 시뻘게시며 30분 넘게 끙끙대기가 부지기수. 때문에 정비에 시간도 오래 걸리고 공임과 부품비용도 많이 들어간다. 다른 구성품의 내구성이 좋아도 혹여나 새로 교체한 실린더가 불량품이라 터지면 또 위의 과정을 반복해야 한다.

실린더는 실린더 양쪽 끝이 고무 부츠로 되있어서 이것이 오래돼 경화되면 쩍쩍 갈라져 터지기도 한다. 그래서 라이닝이 멀쩡해도 실린더가 터지면 브레이크 밟는 느낌만 이상하고 겉으로는 아무 문제가 없으니 운전자는 원인을 몰라 그냥 정비소에 가는 것이다.
위의 문제 때문에 드럼 브레이크를 차용한 대형 상용차의 브레이크 정비는 시간과 비용이 매우 많이 들어가게 되어 아무리 신뢰성과 내구성이 좋다 한들 이러한 문제점이 브레이크 정비를 소홀히 하게 되는 요인으로

작용해서 결국 사고를 유발한다.

패드 분진 등 발생한 이물질이 시스템 밖으로 빠져나가기 힘든 구조다.

 ABS가 없는 차량이라면 큰 문제가 안되겠지만 ABS가 있는 차량은 톤휠이 오염되어 휠스피드 센서가 신호를 제대로 받지 못해 ABS의 오작동을 일으키게 하기도 한다.

이력현상이 커, 브레이크 응답성이 나쁘고 따라서 ABS의 성능이나 응답속도도

디스크 브레이크 방식에 비해 한참 못 미친다.

 현황

2012년 이후 기준 국내 시장 기준으로 일부 경차와 준중형차는 뒷바퀴만 드럼 브레이크를 단다. 소형차 이상에서는 앞뒤 모두 디스크 브레이크를 써 드럼 브레이크는 주력브레이크에서 퇴출된 지 오래이다. 경차급에서 드럼 브레이크가 남은 이유는 후륜 브레이크가 상대적으로 부담을 적게 받아 전륜 디스크 브레이크보다 교체 및 점검 주기가 길기 때문. 즉 원가 절감 차원이다. 2018년 9월 현재는 QM3와 아반떼 AD 페이스리프트 기본 트림(옵션으로 디스크 브레이크 장착 가능)의 후륜 제동장치에 장착되고 있다.

일본의 경형 로드스터인 다이하츠 코펜도 후륜 브레이크가 드럼으로, 디스크 브레이크처럼 보이게 하는 방진 커버를 팔 정도다.# 요즘 국산 경차는 새차 뽑을 때 옵션으로 차체 자세 제어장치(VDC)를 추가하면 후륜에도 디스크를 추가할 수 있다. 40만 원 정도밖에 안 하니 꼭 고르자 고려는 해볼 수 있다. 하지만 옵션으로도 후륜 디스크 브레이크를 달 수 없는 르노삼성 QM3와 쉐보레 스파크가 있다. 또한 이미 드럼 달고 출고된 중고차를 디스크로 개조하려면 차종에 따라 다르지만 허브나 차축을 몽땅 교체해야 하니 비용적으로 메리트가 없다.

DIH(Drum in Hat) 라는 일종의 하이브리드 시스템이 있다. 제동은 디스크브레이크가 하되 주차브레이킹은 드럼이 하는 방식. 디스크 브레이크 특성상 주차 브레이크로써의 성능은 떨어지기에 고안되었다. 전후 디스크 달린 차들의 로터 직경을 확인해 보자. 앞쪽 디스크는 넓은데 뒤쪽은 좁다! 그리고 앞쪽은 허브가 날씬한데 뒤쪽은 뭔가 뚱뚱하다. 뒤쪽은 허브 쪽에 드럼브레이크가 별도로 들어가니 어쩔 수 없이 직경을 줄여야 하는 셈. 그런데 요즘은 디스크브레이크의 주차브레이크로써의 성능마저 향상되고 고급차종에 전자식 주차브레이크(EPB)가 보급되다 보니 이 방식 역시 점차 줄어들고 있다.

그나마, 대형 상용차에는 최근까지만 해도 드럼브레이크가 주력이었다. 이들은 높은 제동력과 신뢰성을 필요로 하기 때문... 하지만, 최근에는 디스크 브레이크도 많이 발전하여 변화를 보이고 있다.이젠 드럼 브레이크의 내구성과 신뢰성도 기술의 발전으로 옛말이 되어 최근의 외산 트럭의 경우 트랙터와 카고, 덤프트럭 모델 모두 대다수가 전륜 및 후륜 디스크 브레이크이며, 값비싼 옵션에 보수적으로 나오던 국내 대형차들도 옵션으로 디스크 브레이크를 선택할 수 있다.

하지만 고속으로 달릴 일이 없는 중장비는 여전히 드럼 브레이크를 사용하며, 국산 트럭과 버스는 차값 부담을 가지는 차주나 운송 업체들을 위해 드럼 브레이크를 기본 옵션으로 제공한다. 덤프트럭은 기술의 발전으로 이제 디스크 브레이크를 사용하지만, 작업환경 특성상 현가장치의 발전이 없는 이상 리프 스프링 서스펜션이 계속 이용될 가능성이 높다.

만약 드럼 브레이크 차량은 운행한다면 그에 맞는 운전 습관을 들여야 한다. 내리막 주행 때는 풋 브레이크만 너무 사용하면 드럼이 과열될수 있으니 엔진 브레이크로 감속해야 한다. 또 대형트럭이나 버스는 리타더 브레이크(구식차량에는 없기도 하다)와 제이크 브레이크, 혹은 배기 브레이크를 적극적으로 함께 활용하기 바란다. 대형차량들은 제동상실이 바로 대형사고로 이어지기 때문에 더 각별하게 관리해야 한다. 에어도 하도 끼릭끼릭거려서 너무 낭비하지 말고.

후륜 브레이크가 드럼 브레이크로 된 차량 혹은 대형차량의 풀 에어 방식 드럼 브레이크는, 수동 라이닝 간극 조정방식과 자동 라이닝 간극조정(일명 깔깔이) 방식이 있다. 위에 구조도에 나온 방식은 자동 어저스트로, 수동 어저스트 방식은 간극이 브레이킹을 할수록 벌어져서 일정 주기마다 조정해야 한다. 자동 어저스팅은 브레이킹을 하면 브레이크 간극이 일정이상으로 벌어졌을 때 드럼과 라이닝 사이의 간극을 좁혀주며, 승용차의 경우 저 어거스팅 모듈의 미세한 홈을 이용해 브레이크를 잡을수록 미세하게 간극을 좁혀주고 대형 차량의 경우 슬랙 어저스터라는 부품이 웜기어와 피니언을 이용하여 일정 옵셋 이상으로 라이닝이 벌어지는 것을 감지하면 간극을 좁힌다. 하지만 자동 간극 조정도 만능은 아니므로 밀린다 싶으면 역시 조정해야 한다.

여담

60년대 이전에 출시된 승용차들은 전륜 브레이크도 상용차 마냥 드럼 브레이크를 사용했으나, 60년도 경 부터 점차적으로 전륜 브레이크를 디스크 브레이크로 갈아타기 위해 옵션으로 제공하거나 기본 적용을 했으며, 70년도 말 경에는 전륜 브레이크는 완전히 디스크 브레이크로 대체되었다.

오토바이의 드럼브레이크의 경우 허브 커버가 백플레이트 역할을 하고 휠 허브 자체가 드럼이며, 자전거에도 서보 브레이크라는 형식의 드럼 브레이크가 있으며 자동차에 들어가는 그것과 유사한 동작 방식이다.

폭스바겐사에서 전기차로 후륜 드럼 브레이크가 부활했다.