자동차 주행 중 브레이크 마모로 발생하는 미세먼지가 자동차 배기구로 배출되는 미세먼지 보다 2배 이상 많은 것으로 측정됐다.

한국기계연구원(이하 기계연, 원장 박천홍)은 자동차 주행 중 브레이크 마모로 발생하는 미세먼지를 측정하는 시뮬레이터를 개발했다. 브레이크 마모 발생 미세먼지 측정은 국내에서 처음 시도된 것으로 향후 공인 측정법 및 배출기준 등 관련 환경제도 마련에 활용될 것으로 기대된다.

기계연 환경시스템연구본부 그린동력연구실 이석환 박사 연구팀은 브레이크 마모 시 발생하는 미세먼지를 측정한 결과 자동차 1대 당 미세먼지 PM10 기준 2.7 ㎎/㎞, PM2.5 기준 2.2 ㎎/㎞ 수준의 미세먼지가 발생한다고 밝혔다.
 
이는 DPF(매연저감장치)가 장착돼 유로6 규제를 만족하는 디젤차와 GDI(직접분사식 가솔린) 엔진이 장착된 가솔린차에서 배출되는 미세먼지보다 2배 이상 높은 수치다.

연구팀은 브레이크 마모 미세먼지 측정을 위해 차량의 관성 모멘텀*을 일반 승용차에 해당하는 50.4 ㎏·㎡로 구현하고 최신 주행 사이클인 WLTC**모드에서 브레이크 마모로 발생하는 미세먼지를 측정했다.

* 관성 모멘텀: 운동하는 물체가 운동 상태를 유지하려는 속성. 자동차 관련 연구에서 일반 승용차는 약 50-60 사이의 관성 모멘텀을 적용한다.

** WLTC: Worldwide harmonized Light duty driving Test Cycle. 자동차 배출가스를 측정할 때 기준이 되는 주행 사이클. 기존에는 유럽의 NEDC 주행 사이클을 적용했지만 최근에는 가·감속 구간이 더 많아 배출가스가 많은 WLTC 사이클로 측정 기준이 강화되었다. 연구팀은 측정을 위해 실제 자동차 축에 브레이크가 달린 것처럼 축에 지름 1.2 m, 무게 280 ㎏의 무게 추를 장착했다. 최고 주행속도 135 ㎞/h를  구현하기 위해 30 ㎾급 AC 모터도 장착했다.또 브레이크와 패드의 마찰로 생성된 미세먼지를 정확하게 측정하기 위해 브레이크 부분을 밀봉해 감싸는 챔버를 설치하고 측정 장비를 연결했다. 챔버 내부는 공기가 순환되도록 해 마찰열이 실제 주행 시처럼 냉각될 수 있게 만들었다.

개발된 시뮬레이터를 이용하면 실제 차량 운행과 유사한 조건에서 속도 및 제동력을 변화시켜가며 브레이크 마모로 발생하는 미세먼지 양을 측정할 수 있다. 자동차 배기구로 배출되는 미세먼지에 대한 규제는 강화되고 있지만, 브레이크 제동 시 패드와 디스크의 마찰에 의해 발생하는 미세먼지는 아직 측정조차 제대로 이뤄지지 않고 있다.

연구팀은 지난해 타이어 마모 미세먼지 측정을 위한 시뮬레이터를 개발한데 이어 브레이크 패드 마모로 발생하는 미세먼지 측정에도 했다. 향후 이를 활용하면 비배출 미세먼지의 원인 규명과 관련 환경제도 마련에 도움이 될 것으로 전망된다.

이석환 책임연구원은 “타이어 및 브레이크에서는 최신 차량의 배출가스에 포함된 미세먼지보다 더 많은 미세먼지가 발생할 수 있으며 친환경 자동차인 하이브리드 및 전기자동차에서도 상당량의 미세먼지가 발생하므로 이에 대한 연구 및 대책이 시급하다”며 “향후 본격적으로 관련 데이터를 확보해 비배출 미세먼지 저감을 위한 연구에 적극적으로 활용하여 깨끗한 환경을 만드는 데 기여하겠다”고 말했다.

한편 이번 연구는 환경부 친환경자동차사업단의 지원을 받아 수행됐다.