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자동차 속도제어, 엔진과 브레이크
브레이크 시스템의 브레이크액(Brake Fluid) 관심 기울여야할 대상
여름철 교환은 피하고 기존 것 완전 빼낸후 교환
현대사회에서 자동차와 동떨어진 생활은 상상할 수 없다 해도 과언이 아니다. 자동차의 속도제어는 엔진과 브레이크로 행하게 된다.
속도제어는 인명과 직접적인 연관이 있으므로 브레이크 시스템의 브레이크액은 우리가 관심을 기울여야 하는 대상으로서 충분하다고 본다.
1920년부터 브레이크 시스템에 브레이크액이 사용되기 시작하여 설탕이나 Glycerin의 수용액 또는 저점도의 광유 등을 사용하며 브레이크유라 불렸으나, 1960년경부터 Polygiycol, Glycolether등이 사용 되었는데, 이 당시부터 브레이크액이라 불리며 사용되어 왔다.
앞으로 자동차의 성능 향상이나 도로의 확충과 더불어 자동차는 더욱 고속화되고, 따라서 브레이크액의 품질 향상이 중요시 되어 기술개발이 활발히 진행될 것이다.
붕산 Ester를 배합한다거나, Silicone Oil계 등의 블레이크액이 개발된 것과 함께 지속적인 발전이 있을 것이다.
규격과 주원료
브레이크액에는 세 가지 종류가 있으며, 미국 교통부(Department of Transportation, DOT)가 DOT-3, DOT-5로 등급 분류하였다.
DOT-3이 가장 널리 쓰이고 있으며, DOT-4는 드럼 브레이크 시스템보다 열이 더욱 많이 발생하는 디스크 브레이크 시스템을 위하여 개발된 것이고, DOT-5는 고온에 견딜 수 있는 실리콘 제재로 이루어진 것이다.
DOT-3등급은 주원료로 GLyocolether를 사용하고 있는데, Glycolether는 흡습성이 강해서 비점을 강하시키며 또한 금속을 부식시킬 가능성이 크다는 단점이 있다.
DOT-4는 유럽ㅇ서 자동차 Maker의 신차 충진용으로 채용되고 있으며(A/S용으로는 DOT-3을 추천), DOT-3의 결점을 보완한 것으로 붕산 Ester가 용이하게 가수분해되어 비점이 높은 Glycolether로 전환된다. 하지만 용제성분의 증발로 인한 붕산의 재석출로 윤활성에 악 영향을 줄 수 있다.
DOT-5는 흡습성이 없는 실리콘이 주원료이기 때문에 저온에서 분리된 수분의 동결이 우려되며, DOT-3, DOT-4와 호환성이 없다.
브레이크액의 조성
회석제
무게로 약 55~80% 정도 차지하며, 여러 가지 물리적 성질을 조절하기 위해 사용된다. Glycoiether류가 많이 사용되며, 저온 동점도와 높은 비점을 위하여 사용된다.
비점을 높이기 위하여 붕산 Ether(DOT-4의 경우)를 약 20~30% 추가하기도 한다.
윤활제
무게로 약 20% 정도 차지하며, 브레이크 활동 부분의 마모를 방지하여 준다. Polyglycol류가 많이 사용되며, 좋은 윤활성과 증발성, 저온 동점도의 특성을 갖기 위해 사용된다.
첨가제
무게로 약 0.2~2% 정도 차지하며, 방청제, 부식방지제, 산화방지제 등이 있다.
브레이크액의 성능
자동차의 브레이크 시스템은 유압시스템을 많이 적용하고 있으며 이러한 유압작동을 위한 브레이크액은 기본적인 요구성능이 있다.
우선 Vapor Lock을 방지하기 위하여 ①높은 비점을 가지고 있어야 하며, 저온에서도 액체상태를 유지하여야 하므로 ②저온유동성이 우수해야 한다. 또한 ③적절한 고무 팽윤성을 가지고 있어서 Sealing 안정성이 좋아야 하고, 브레이크 시스템에 사용되는 ④금속재료의 부식을 방지해야 하며, 극대화된 제동효과 전달을 위해서 ⑤저압
축성 유체이어야 한다.
브레이크액의 주원료인 Glycolether는 흡습성이 강하여 수분을 함유하기 쉽고 따랏 비점이 강하하는 성질이 있다.
이러한 이유료 Wet 꿇는 점이 중요시 된다. Wet 끓는점이란 브레이크액에 일정량의 물을 함유한 상태에서 측정한 끓는점이다. 브레이크액에 수분이 침입하는 경로는 대기중의 수분을 Oil Reservoir에서 흡수하거나 빗속과 같은 수분이 과다한 환경에서 주행하는 경우에 오일실린더의 브레이크 호오스에서 수분을 흡수하게 된다.
이와 같이 자동차의 각 부분에는 물의 침입 가능성이 있기 때문에 브레이크액은 물과 상용성이 있는 조성으로 되고 있다. 만일, 브레이크액과 물이 분리된 경우는 브레이크 기구에 사용되고 있는 금속이 부식되고 또한, 저온일 경우에는 물이 동결되면서 브레이크액의 작동 불능으로 인한 매우 위험한 상황이 될 수도 있다.
높은 비점 및 저온시의 점도의 관점에서는 Silcone계 DOT-5가 가장 바람직하나 Silicone Oil이 흡습성이 없기 때문에 혼합된 수분이 결로한 채로 분리되어 저온에서 동결될 경우 유압회로를 막게 되는 염려가 있다.
저온 유동성 :
자동차의 사용 환경 온도는 흑서기에서 혹한지에 이르기까지 광범위하게 이른다. 저온에서의 브레이크액의 점도 증가에 따른 페달의 밟는 힘의 증가 관점에서 보면 저온 점도가 낮은 브레이크액이 바람직하다.
일반적으로 브레이크액의 점도와 비점과는 상관이 있고, 저점도화에 따라서 비점이 저하하고 고비점화의 요구에 반하게 되므로, 두 요소를 적절히 고려하고 또한, 흡습에 따른 점도 증가도 고려하지 않으면 안된다. 차량에 따라 다소 차이는 있을 수 있으나 대략적으로 동점도의 변화에 따른 제동거리를 측정할 결과는 표와 같다.
시속 50km → 정지일 경우
동점도 (cSt) 제동거리
2,000 28.2m
800 22.5m
10 16.8m
<표> 동점도에 따른 제동거리
부식방지
브레이크 계통에는 강, 알루미늄합금, 주철, 황동, 동, 아연합금등의 재료가 부품에 사용되고 있다. 따라서 이러한 부분의 부식을 억제하기 위하여 방청제 등을 첨가하고 있으나, 브레이크액에는 상용중에 각종의 불순물이 혼힙하여 금속을 부식시키게 된다. 이에 대하여 혹독한 특수 금속시험방법을 실시하기도 한다.
기타 특성
유압 펌프, Solenoid 밸브 등 구동부의 마모방지 및 원활한 작동을 위한 양호한 마찰측성이 요구 된다.
Anti-Lock장치, Traction Control장치 등의 채용에 따른 유압회로의 복잡화, 정밀화가 향후 더욱 진행된다고 생각되기 때문에 제조공정으로 혼입되거나 사용중에 생성되는 침전물 등 브렝이크액 중의 고형물질에 대해서는 보다 감소시킬 필요가 있다. 사용되는 재료의 종류, 재질에 따라 큰 영향을 받으므로 신재료의 적용 동향에 주의를 기울어야 한다.
중점 관리 사항
● 브레이크액을 교환할 때는 기존에 들어 있던 것을 완전히 빼낸 후 새것을 넣어야 한다.
● 브레이크액은 흡습성이 강하여 변질되기 쉬우므로 습기가 많은 여름철에는 가능하면 교환을 피하는 것이 좋다.
● 브레이크액은 반드시 밀봉된 용기의 것을 사용하고, 개방된 용기의 것을 사용해서는 안된다.
● 내리막길에서는 브레이크액에 베이퍼록현상이 일어날 수 있으므로 브레이크 페달을 약간씩 밟아서 약간의 잔압을 확보하는 것이 필요하다.
이와 같은 관리 사항에 따라서 브레이크액의 관리를 철저히하여 사고의 가능성을 미연에 방지하여야 하겠으며, 통상적으로 추천되어 있는 주행거리 의 브레이크액 교환주기를 비롯하여 브레이크액과 관련한 각 자동차의 매뉴얼 권장사항을 따르는 것이 바람직하다.
(펌)자동차 정비 신문
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