이러한 때에 타이어의 Lock을 방지하여 운전자가 스티어링 휠의 조작으로 위험을 회피할 수 있도록 하는 것을 목적으로 개발된 것이 Anti-lock Brake System, 줄여서 ABS이다. ABS는 작동을 시작하여 완료될 때까지의 타이어와 노면상태에서 얻을 수 있는 최단의 제동거리에서 정지할 수 있다는 장점도 있다.

즉, 브레이크가 작동될 때 타이어가 회전하고 있는지를 체크하고 타이어가 Lock되면 곧 브레이크의 작동을 느슨하게 하여 타이어의 회전을 회복시켜 항상 슬립률이 10~15%의 최대 마찰력을 얻을 수 있도록 하는 장치라고 할 수 있다.

젖은 상태의 노면에서 µ(마찰계수)가 0.5, 하중이 300kgf인 경우를 예로 들어 그 원리를 구체적으로 알아보자. 이때의 타이어 최대 마찰력은 300 × 0.5로 150kgf이다. 슬립률은 10%로 하며, 타이어의 마찰력은 슬립률 10%까지는 슬립률에 비례하여 커지고 타이어가 정지된 스키드(Skid) 상태에 있을 때의 마찰력을 120kgf이라고 한다.

브레이크 페달이 조금 밟혀 타이어에 60kgf의 제동력이 발생한다면 이에 따라 60kgf의 마찰력이 발생된다. 이때의 슬립률은 4%이다. 마찬가지로 제동력을 90kgf으로 하면 90kgf의 마찰력이 발생하는 것과 같이 제동력이 150kgf, 슬립률 10%까지는 제동력과 같은 마찰력이 타이어에 발생한다.

그러나 타이어에 최대 마찰력이 150kgf 이상일 경우를 예로 들어 160kgf의 제동력이 발생하면 타이어의 최대 마찰력을 초과하는 힘이기 때문에 타이어는 Lock되고 슬립률은 단번에 100%가 되어 마찰력은 120kgf으로 내려간다.

일반적인 브레이크 시스템이라면 운전자가 브레이크를 해제시키지 않는 한 타이어는 정지된 상태가 되지만 ABS의 경우 운전자가 같은 힘으로 브레이크 페달을 계속 밟고 있는 상태에서도 타이어의 회전을 회복시킨다.

즉, 타이어의 Lock을 감지한 휠 속도 센서는 이것을 컴퓨터(컨트롤 유닛)에 전달하여 컴퓨터의 지령에 의해 자동적으로 브레이크를 해제시키는 것이다. 이 경우 타이어가 회전하고 있는 상태에서 120kgf의 마찰력을 발생하는 것은 슬립률 8%이기 때문에 제동력이 작아져 슬립률이 8% 이하가 되면 정지되어있던 타이어는 다시 회전을 시작한다.

타이어가 회전하기 시작하는 것은 휠 속도 센서를 통해 다시 컴퓨터로 전달되고 운전자가 브레이크 페달을 같은 160kgf로 계속 밟는다면 그 제동력이 다시 더해진다. 슬립률은 10%를 넘어 타이어는 정지하고 다시 브레이크를 해제시키는 작동이 운전자가 제동력을 150kgf 이하로 완화할 때까지 계속 반복적으로 이루어진다.

이 사이의 타이어 슬립률에 주목하면 타이어가 회전상태와 정지 상태를 반복하는 사이에 최대 마찰력이 발생하는 슬립률 10%의 전후를 왕복하고 있다는 것을 알 수 있다.

즉, ABS는 노면의 µ가 어떤 조건이라 해도 운전자가 브레이크 페달을 강하게 밟는 것만으로도 그 때의 최대 마찰력을 얻을 수 있어 최단거리에서 정지시킬 수 있다. 특히 제동력 컨트롤이 어려운 µ가 낮은 젖은 노면과 동결된 노면에서 유효한 시스템이다.

단, 착각해서는 안 될 것은 어디까지나 그 때의 타이어와 노면의 상태에서 가장 짧은 거리에서 정지한다는 것일 뿐 ABS에 의해 브레이크의 성능 그 자체가 향상되는 것은 아니다. 패닉 브레이크로서 위험을 회피하려는 목적으로 개발된 장치이기 때문에 평상시의 운전에서는 가능한 한 ABS가 작동되지 않는 운전이 바람직하다.

또한 ABS에는 브레이크 페달이 작은 진동을 발생케 하여 ABS가 작동하고 있다는 것을 운전자에게 알리는 킥백(Kick Back)이라는 장치가 장착되어 있다.