어떤 브레이크 패드가 유럽 상용차 기준을 충족합니까?

ECE R90 인증: 상용차 브레이크 패드를 위한 의무적 기준

브레이크 패드 형식 승인을 위해 ECE 규제 제90호(R90)가 요구하는 사항

ECE 규정 90(R90)은 유엔에서 제정한 규칙서로, 유럽 연합(EU) 전역의 상용 차량에 사용되는 브레이크 패드가 기준을 충족하는지 여부를 결정합니다. 이 규정은 브레이크가 다양한 온도 조건 하에서도 신뢰성 있게 작동하고, 시간이 지나도 마모에 저항하며, 물리적 강도를 유지하도록 광범위한 시험을 요구합니다. 순정 부품을 교체하는 브레이크 패드의 경우에도 공장 사양과 거의 동일해야 하며, 마찰 계수의 차이는 최대 15% 이내여야 합니다. 제조사는 이러한 패드를 실제 도로 주행 조건을 시뮬레이션하기 위해 약 700°C에 달하는 극심한 열 사이클과 고습도 환경에 노출시킵니다. 브레이크 패드가 R90 요건을 통과하지 못할 경우, 상용 차량이 운행되는 유럽 전역에서 판매 승인이 거부되므로, 차량 안전 관련 규정을 다루는 모든 관계자에게 이 인증은 필수적입니다.

드럼 브레이크 패드와 디스크 브레이크 패드의 R90 시험 간 주요 차이점

R90은 일관된 안전 기준을 적용하지만, 시스템 아키텍처에 따라 시험 프로토콜을 맞춤화한다.

• 드럼 브레이크 패드 침수 후 제동 성능을 검증하기 위해 확장된 물 복구 평가를 실시함으로써 실제 도로 홍수 위험에 대응한다.
• 디스크 브레이크 패드 더 엄격한 열 페이드 평가를 받으며, 반복적인 고에너지 제동 후에도 안정적인 감속 성능을 요구한다.
• 재료 호환성 시험은 차이가 있다: 드럼 패드는 브레이크 드럼에 대한 곡률 적합성을 평가받는 반면, 디스크 패드는 기계적 및 열적 응력 하에서 로터와의 상호작용을 평가받는다.

디스크 시스템이 현재 현대 유럽 상용 차량의 78%를 차지하고 있음에도 불구하고, R90은 양 기술 모두 규제 당국의 심사 하에서 동일한 제동 거리 일관성과 구조적 내구성을 제공하도록 보장한다.

재료 혁신: EU 규제 하에서 규정 준수형 브레이크 패드 설계

구리, 석면 및 중금속 금지 조치 — 그리고 이들이 마찰 재료 배합에 미치는 영향

1999년 유럽연합(EU)이 모든 회원국에서 석면 사용을 금지한 이래, 최근에는 2025년까지 구리 함량을 최대 0.5% 이하로 제한하려는 움직임과 더불어 카드뮴, 납 및 기타 여러 중금속에 대한 전면 금지 조치가 시행되면서 제조업체들은 브레이크 마찰재를 근본적으로 재고해야 했다. 기존의 반금속계(세미메탈릭) 배합 공식은 열 관리 및 마모 제어를 위해 거의 전적으로 구리에 의존해 왔다. 현재는 세라믹 복합재가 주도권을 잡고 있으며, 아라미드 섬유와 심지어 일부 식물 기반 유기 소재도 혼합물 속에 등장하고 있다. 그러나 엔지니어들이 여전히 직면한 큰 문제 하나가 있다: 비석면 유기(NAO) 브레이크 패드는 기존 패드와 동일한 성능을 내기 위해 약 15~30% 더 넓은 접촉 면적이 필요하다. 이는 단순히 전단력(전단 응력)에 대한 저항성이 낮기 때문이다. 아라미드 섬유와 혼합된 세라믹 소재는 이러한 성능 격차를 어느 정도 줄이는 데 기여하고 있으나, 또 다른 문제가 추운 기상 조건에서 여전히 남아 있다. 기온이 영하로 떨어질 경우, 이러한 신소재는 ‘냉각 시 초기 제동력(cold bite performance)’ 측면에서 자주 어려움을 겪는데, 이는 차세대 브레이킹 솔루션 개발팀에게 여전히 실제적인 골칫거리로 남아 있다.

저금속 및 세라믹 브레이크 패드에서 페이드 저항성, NVH(소음·진동·불쾌감), 마모 수명 최적화

소음·진동·조함성(NVH), 브레이크 페이드 저항성, 그리고 수명 간의 적절한 균형을 찾는 것은 결국 현명한 소재 선택에 달려 있습니다. 강철 함량이 10% 미만인 저금속 브레이크 패드는 종종 진동을 줄이는 데 효과적인 특수 그래파이트 코팅 철분 입자를 포함합니다. 세라믹 패드는 여기에 실리콘 카바이드 섬유를 내장시켜 열 관리 성능을 한층 더 향상시킵니다. 제3자 실험실에서 실시한 테스트 결과에 따르면, 세라믹 패드는 650도 섭씨까지 가열되어도 마찰 계수의 약 20%만 상실하는 반면, 일반 패드는 35~50%까지 마찰 성능을 잃습니다. 일부 최신 하이브리드 세라믹 혼합물은 전통적인 유기 소재 대비 마모를 약 40% 감소시키는 뛰어난 성능을 보이고 있습니다. 물론 세라믹 패드는 초기 구매 비용이 일반 패드보다 50~70% 더 비싸지만, 정체가 심한 도심 주행 조건(빈번한 정차 및 출발)에서는 수명이 약 2배로 늘어납니다. 따라서 대규모 차량 운행을 담당하는 기업의 경우, 초기 투자 비용은 높더라도 장기적으로 교체 비용을 절감할 수 있습니다.

R90 기준을 넘어서: 실제 브레이크 패드 성능을 보장하는 보완적 표준

DIN 72552 및 ISO 26867이 일관성과 내구성을 검증하는 방식

ECE R90 기준은 기본적인 안전 요구사항을 규정하지만, 현장에서의 실제 성능은 DIN 72552 및 ISO 26867과 같은 추가 표준에 크게 의존한다. 환경 시험 측면에서 DIN 72552은 마찰 재료가 스칸디나비아 지역이나 북해 연안과 같이 긴 겨울 기간 동안 염분 분무 및 습도 변화와 같은 극한 조건에 얼마나 잘 견디는지를 평가한다. 제조사들은 이러한 재료를 엄격한 염분 분무 시험과 습도 사이클 시험에 노출시켜 부식 저항성을 검사한다. 한편 ISO 26867은 마모 패턴에 초점을 맞춘다. 이 표준은 약 1,800회에 달하는 강렬한 제동 작동을 시뮬레이션하며, 이 과정에서 온도가 섭씨 500도를 넘기도 한다. 이러한 극한 시험은 부품이 예기치 않게 고장 나지 않고 실제 주행 조건 하에서도 견고하게 작동할 수 있는지를 판단하는 데 도움을 준다.

• 마찰 계수 안정성 (±0.05 편차 허용 범위)
• 열 사이클 간 마모율 일관성
• 극한 고온 노출 후 구조적 완전성

이러한 기준들은 산간 하강 주행, 밀집된 도시 교통, 고습도 환경 등 다양한 조건에서 예측 가능한 제동 성능을 보장함으로써, 실증된 플리트 시험에서 조기 교체가 30% 감소했음을 입증하는 데 기여한다. 제조사들은 이제 단순한 규제 준수를 넘어, 장기 내구성 주장의 근거를 실증 데이터로 뒷받침하기 위해 이 두 기준을 점차 함께 인용하고 있다.

유로 7 및 브레이크 입자 배출 한계: 브레이크 패드 규제의 차세대 전선

7 mg/km에서 3 mg/km으로: 마모 제어가 브레이크 패드 설계를 어떻게 재정의하고 있는가

유로 7은 브레이크 입자 배출에 대한 세계 최초의 규제 한계를 도입하여, 배출량을 7 mg/km에서 3 mg/km으로, 즉 57% 감축하도록 의무화함으로써 브레이크 패드 개발의 우선순위를 근본적으로 재정의한다. 이 기준치는 배합 공식 개선을 넘어서는 체계적인 혁신을 요구한다:

• 마찰재 배합 공식 재설계 : 미세먼지 발생을 최소화하도록 설계된 세라믹 및 저금속 매트릭스로의 가속화된 전환 — 열 안정성 및 냉간 제동 반응성을 희생하지 않음
• 고급 표면 공학 : 레이저 텍스처링된 마찰 인터페이스와 나노입자 윤활제 통합을 통해 작동 주기 동안 입자 박리 현상을 감소
• 시스템 수준의 재설계 : 방출된 미세입자를 발생 원점에서 포집하기 위한 밀폐형 드럼 구조 및 정전기식 입자 포집 시스템에 대한 초기 탐구

이러한 기술적 개선은 구리 함량 규제 및 중금속 관련 규정과 같은 현재의 제약 조건을 고려하면서도, 페이드 저항성, 소음·진동·조절성(NVH) 관리, 충분한 제동력 등 핵심 성능 기준을 여전히 충족해야 한다. 오늘날의 재료 연구자들은 균일한 미세 구조와 향상된 마모 특성 확보에 중점을 두고 있다. 이는 단순히 부품의 수명을 연장하는 데 그치지 않는다. 이러한 특성은 실제로 제조사들이 공중으로 배출되는 입자 물질과 관련된 보다 엄격해진 유로 7 배출 기준을 충족하도록 돕는다. 브레이크 패드 설계자들은 상용 차량 운전자가 하중 상태에서 안전하게 정차해야 하는 매일의 작동 환경에서 제동 성능을 희생하지 않으면서 환경 영향을 줄이는 방안을 모색하고 있다.