자동차 브레이크는 마찰력을 이용해 회전하는 바퀴의 운동에너지를 열에너지로 변환시킴으로써 주행하는 자동차의 속도를 줄이거나 멈춰주는 역할을 합니다. 브레이크 패드와 브레이크 라이닝/브레이크 슈는 브레이크 각각 의 디스크 로터, 브레이크 드럼과 직접 맞닿아 마찰을 발생시켜 자동차 속도를 줄여주는 소모성 부품(마찰재)입니다.

브레이크 마찰재는 흑연이나 구리분말을 베이스로 20여종 이상의 금속 및 섬유물질, 각종 첨가물을 배합해 만들어집니다. 과거에는 석면을 주재료로 사용했지만 발암성과 소음 및 내마모성이 떨어짐에 따라 석면과 금속분말을 섞은 세미-메탈릭이나 여러가지 금속분말을 사용한 로-스틸(Low-Steel), 논-스틸(Non Steel) 마찰재가 사용되고 있습니다.

최근에는 석면사용을 금지하는 환경규제에 따라 석면을 아예 사용하지 않는 비석면(NAO) 브레이크 마찰재와 논-스틸 마찰재가 주로 사용되고 있습니다. 브레이크 마찰재는 브레이크를 작동할 때마다 마찰재가 마모되면서 분진(미세먼지)이 발생하는데 이러한 분진은 휠을 오염시킬 뿐 아니라 환경에도 많은 영향을 미칩니다.

마찰재 성분 뿐 아니라 제조과정에서 수은이나 납, 카드뮴, 크롬, 구리 등 각종 유해물질을 사용하고 있기 때문입니다. 이에 따라 미국 환경보호청(EPA)과 지방정부, 자동차업계 등은 지난 2015년 자동차용 브레이크 마찰재에서 구리를 비롯한 각종 유해물질 사용을 줄이기로 합의한 바 있습니다.

이번 합의는 브레이크 마찰재에 포함된 구리를 오는 2021년까지 5퍼센트 미만으로 줄이고 2025년에는 0.5퍼센트까지 감축하는 것은 물론 수은, 납, 카드뮴, 석면섬유, 6가 크롬 등 유해물질도 자발적으로 줄이겠다는 것을 주요 내용으로 하고 있습니다.

비구리(Copper Free) 브레이크 마찰재 사용은 브레이크 마찰재에 포함된 구리가 환경오염은 물론 캘리포니아 등 미국 서부연안의 연어 생태계에 영향을 미치고 있다는 연구결과를 바탕으로 하고 있습니다. 캘리포니아주는 지난 1994년 브레이크 마찰재로 인한 구리 오염물질의 50% 이상이 샌프란시스코 해안으로 유입되고 있다는 연구결과를 발표했습니다.

이후 1996년 브레이크 패드 파트너십(BPP)을 중심으로 관련 모니터링 및 연구를 통해 구리 사용을 제한해야 한다는 법안을 도출하고 2009년 캘리포니아 상원 입법안을 제출하기에 이릅니다. 그리고 2010년 캘리포니아주는 물론 워싱턴주에서도 브레이크 마찰재의 구리 사용을 제한하는 법안이 통과되면서 본격적으로 구리 및 유해물질 사용을 제한해 왔습니다.

미국 환경보호청에 따르면 구리 사용 제한 법안이 통과되기 이전인 2010년 차량 제동 때 발생되는 브레이크 분진으로 인해 캘리포니아주에만 약 590톤의 구리가 배출되었으며, 2011년 워싱턴에서도 약 113톤의 구리가 대기 중으로 방출된 것으로 나타났습니다.

또한 2011년 미국 북서부 지역의 구리 오염물질 중 21퍼센트가 자동차 브레이크 마찰재에서 발생한 것으로 조사되기도 했습니다. 이러한 구리 오염물질이 바다로 흘러들어갈 경우 물고기들이 냄새를 맡지 못해 먹이를 찾지 못하거나 천적이 다가와도 도망치지 못하는 등 해양 생태계에 영향을 미친다는 것이 관련 전문가들의 지적입니다.

쿠퍼프리 브레이크 패드

특히 미국 서부연안의 대표적인 어종인 연어의 경우 1리터의 물에  5~10마이크로그램의 구리만 섞여 있어도 후각 기능을 잃어버리는 것으로 알려졌습니다. 미 환경보호청은 구리 사용 제한 법률 통과 이후 브레이크 마찰재의 구성물질의 변화로 인해 구리오염이 61퍼센트 감소한 것으로 파악하고 있습니다.

한편 오는 2020년부터 구리 사용을 최소화한 브레이크 마찰재가 본격적으로 자동차 신차 및 애프터마켓에 적용됨에 따라 브레이크 마찰재 관련업체에서는 비구리 브레이크 마찰재 개발에 열을 올리고 있습니다.

지난 10월 31일부터 11월 3일까지 미국 라스베이거스에서 열린 세계 최대의 자동차 애프터마켓 및 튜닝, 부품전시회인 세마쇼(SEMA Show)와 자동차 애프터마켓 제품 엑스포(AAPEX)에서도 다양한 비구리(Copper Free)  브레이크 패드가 선보였습니다. 이러한 비구리 브레이크 패드는 기존 구리분말 대신 알루미늄이나 세라믹 계열의 신소재를 베이스로 한 것이 특징입니다. 

AAPEX 전시회에 참가한 국내 브레이크 마찰재 전문회사 관계자는 “오는 2020년부터 미국 내에서 쿠퍼 프리 브레이크 패드를 판매해야 함에 따라 쿠퍼 프리 제품 개발을 완료하고, 2018년 출시를 목표로 현재 제품인증을 받고 있는 중”이라고 밝히기도 했습니다. [김아롱 기자=카테크]