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배 관 방 식 |
사 용 차 종 |
H 배관식 |
후륜자동차 |
X 배관식 |
대부분의 전륜구동방식 승용차 |
■ 브레이크액 성분/등급
▶ 브레이크액 성분
: 에틸렌 글리콜, 폴리프로필렌, 폴리에틸렌 글리콜 등
▶ 브레이크액 등급종류
: DOT3, DOT4, DOT5
▶브레이크액 등급구분
등 급 구 분 |
DOT3 |
DOT4 |
DOT5 |
비 고 | |
비 점 |
205℃ 이상 |
230℃ 이상 |
260℃ 이상 |
※ 국내 사용은 DOT3이 주종임 | |
WET 비점 |
140℃ 이상 |
155℃ 이상 |
180℃ 이상 | ||
점도 (㎣/s) |
100℃ |
1.5 이상 |
1.5 이상 |
1.5 이상 | |
-40℃ |
1500 이하 |
1500 이하 |
1500 이하 |
※ 미국연방 자동차 브레이크액 시험기준 FMVSS. NO.1160 규정
■ 브레이크액 변질의 위험성
▶ 브레이크액의 흡습성
: 브레이크액의 주성분은 Glycol계로서 수분을 흡수하는 성질이 강하고 수분과는 무한대의 상용성이 있다. 일반 기름과 같이 수분과의 상용성이 없으면 발생한 수분이 분리되어 배관계통의 낮은 부분에 고이게 되며, 금속 부분에 부식을 일으키고 동절기엔 분리된 수분이 동결되어 제동불능 상태가 되기 때문에 수분과의 상용성은 필요한 것이다.
브레이크 장치에서 브래이크액으로 수분이 유입되는 경로를 보면,
첫째, 자동차를 사용하지 않더라도 마스타실린다 통기공을 통해서 호흡작용을 하여 수분을 흡수하고 있으며, 또한 사용시에는 브레이크액의 물리적인 팽창, 수축이 심해지므로 호흡작용도 더욱 심해지는 것이다.
둘째, 브레이크 파이프 중 후렉시블 호스를 통해 끊임없이 흡습하고 있다.
다음 그림은 SAE(미국 자동차 기술협회)에서 발간한 연구 논문으로 후렉시블 호스를 통한 흡습관계를 조사한 것이다.
<그림2. 유압 브레이크 호스의 수분 침투성 조사를 위한 모형 실험장치>
주)위쪽은 마스타 실린더에서 휠 실린더까지 금속 파이프로만 연결한 장치이며 우측은 실차에서와 같이 후렉시블 호스를 중간에 연결하였다.
<그림3. 호스가 있는 장치와 없는 장치에서 브레이크액의 수분함량>
○ 호스가 없는 앞바퀴 휠 실린더의 평균
□ 호스가 없는 마스터 실린더
△ 호스가 있는 앞바퀴 휠 실린더의 평균
◇ 호스가 있는 마스터 실린더
< 그림4. 주행기간에 따른 총 흡습량 변화와 비점>
그림 4)와 같이 신품 브레이크 액이 6개월 경과시 1.5 ~ 1.8%, 1년 경과시 3.0 ~ 3.5%, 2년 경과시 4.0 ~ 5.0%의 수분흡수는 피할 수 없다. 그 때문에 초기 비점이 230℃정도의 브레이크액이 약 3.5%의 수분이 흡수되면 비점이 140℃정도까지 내려간다.
▶ 흡습이외의 브레이크액의 변질
: 주행시 브레이크 작동에 의해 물리적인 팽창, 수축이 심해지고 호흡작용도 심해져서 공기중에 있는 도로의 아스팔트가루, 타이어 배기가스의 고형탄소 미분진, 흙먼지, 미립광물질, 연기에 함유된 화학물질 등이 마스타 실린더의 통기공을 통해 유입되어 브레이크액은 오탁 되어진다.
■ 브레이크액 주요특성
▶ 브레이크액의 높은 끊는점은 왜 필요한가?
: 수분을 흡수하여 비점이 낮아지면 베이퍼록(Vapour Lock)현상이 발생한다. 주행하는 차를 정지시키자면 출력이 소요된 열량만큼 브레이크 라이닝과 드럼등의 브레이크 기구에 마찰열이 발생하여야 자동차는 정지할 것이다. 운동에너지가 드럼과 라이닝의 마찰에 의해서 열에너지로 교환될 때 드럼의 열이 250℃ ~ 400℃ 가까이 발생하며, 특히 여름철엔 태양의 복사열과 합해져 휠실린더의 브레이크액의 온도가 상승하여 기체가 되기 시작하면 16 ~ 20 cc정도(액체로는 1.5cc) 되는 마스타실린더의 작동 실효 용적과 동일한 기체가 발생하고 브레이크 페달은 스폰지 현상이 일어나므로 그 기능을 상실하게 된다. 이런 현상을 증기폐쇄(Vapour Lock)현상이라고 한다.
이런 베이퍼록 현상을 예방키 위해서는 1년에 한번씩 장마철이 지난 후에는 교환하여 주어야 하며, 긴 고갯길에서는 가혹한 브레이크 사용을 삼가하는 대신 적절한 엔진브레이크를 사용해야 한다.
▶ 저온 유동성은 왜 필요한가?
: 수분을 흡습한 브레이크액이 비점 저하로 인한 베이퍼록의 위험이상으로 또 하나의 중요한 문제점은 저온 점도 상승에 있다. 브레이크액의 동점도는 DOT 및 KS 3종에서는 -40℃에서 1500cst이하로 규정되어 있다.
하기의 그림은 수분 함량에 따른 동점도의 변화곡선이다.
<그림5. -55℃의 극한 상태에서 수분흡습에 의한 브레이크액의 동점도>
하기의 표는 시속 48Km의 속도로 달리는 차가 정지할 때 동점도에 따른 제동거리를 측정한 것으로 사고의 직접적인 요인이 된다.
동점도 cst |
기계적으로 정지 |
수동으로 급정지 했을 때 |
2000 |
94 |
74(=23m) |
800 |
75 |
65(=19m) |
10 |
56 |
45(=14m) |
<30마일(48km) 속도로 달리는 차가 정지했을 때의 제동거리를 동점도에 따라 두가지 방법으로 브레이크 폐달을 밟았다.(거리 ft=0.3m)>
하기의 도표는 흡습에 의해 동점도가 상승된 액에서 휠 실린더의 Return(복원)이 늦어지는 것을 측정한 것으로 브레이크 라이닝의 마모와 에너지 낭비의 원인이 된다는 것을 알수 있다.
동점도 |
시간 초 |
2000 |
70.0 |
800 |
33.0 |
10 |
무시해도 좋다 |
<30마일(48km)속도로 달리는 차가 급정거한 후 폐달을 놓았을 때 압력이 0으로 Return(회복)될 때까지의 경과시간>
하기 도표는 동점도 상승에 따른 편제동 현상을 실험한 것으로 사고의 요인이 된다
<그림8. Torque와 Torque불균형 - 기계조작 폐달은 초당 60Lb로 밟음 (LF : 좌측바퀴 RF : 우측바퀴>
이 그림에서는 동점도가 높을수록 편제동 현상이 심하게 발생함을 알 수 있으며 특히 이 현상은 고속 주행시에 급제동으로 인한 연쇄충돌사고의 큰 원인이 된다.
: 결과적으로 브레이크액은 사용함에 따라 흡습하게되며 이에 의하여 비점이 저하하므로 베이퍼록 현상의 원인이 되고 또한 동점도가 상승함에 따라 제동거리의 연장 및 편제동 현상 그리고 복원(Return)이 늦어져 브레이크 라이닝 및 드럼의 마모가 배가 되는 것은 필연적이다. 이러한 현상이 있기 때문에 브레이크액은 1년에 한번 동절기가 오기전에 완전히 제거 후 교환하여 주어야 한다.
▶ 브레이크액에 의한 금속부품의 부식
: 브레이크액이 접속되는 실린더, 피스톤, 스프링, 브레이크 파이프, 콘넥타, 체크밸브를 구성하는 금속은 수분 흡습 및 액의 화학적 변화에 의한 부식작용이 있기 때문에 특수한 첨가제가 투입되고 있다.
■ 윤활작용이 있어야 한다.
: 브레이크 장치의 피스톤, 고무컵등 밀봉 마찰 부분은 강한 압력을 받고 있기 때문에 마모방지 윤활제가 필요하며 그 윤활작용 및 밀봉작용을 위해 고열에서도 20%이상 증발되지 않는 성분이 함유되어야 한다
■ 브레이크액 취급주의 사항
: 자동차 사용자들이 엔진오일은 주기적으로 교환하는 것을 잘 인식하고 있으나, 브레이크액이나 핸들의 유압유등은 변질되지 않는 것으로 오인하여 교환하지 않음으로서 액이 누출하고 제동이 불량해져 분해하여 보면 액이 심하게 변질되어 있을 뿐 아니라 휠 실린더의 심한 부식 상태를 볼 수 있다.
결과적으로 많은 차들이 브레이크액 장치의 고장을 내포하여 위험한 상태로 달리고 있는 실정이다. 소액의 경비와 조금의 노력으로 브레이크액을 교환하여 주므로서 제동장치로 인한 교통사고 예방 및 자동차 수명 연장에 크게 기여할 수 있으리라 생각된다. 브레이크액은 일반 기름처럼 일종의 액체이지만 실은 인간의 생명을 지켜주는 귀중한 액체이다. 그러므로 사용자는 특히 브레이크액의 올바른 취급법을 알아서 안전확보에 만전을 기하여야 될 것이다.
브레이크액의 성질 |
취급상의 주의사항 |
흡습성이 매우 크다 |
용기는 완전히 밀폐하여 보관할 것 |
흡습하면 비점이 저하된다 |
매년 우기(7~8월의 장마기)가 지난 뒤 교환할 것 |
흡습하면 저온점도가 올라간다 |
한냉지에서는 엄동기가 되전 전에 교환할 것 |
용해성이 매우 크다 |
도장위에 묻었을 때는 바로 닦아낼 것 |
인화성이 있다 |
화기를 멀리 할 것(대량 보관시 소방법을 따를 것) |
독성이 있다 |
어린이들이 오인하여 마시지 않도록 보관상 주의할 것 |
고무컵에 대한 적합성이 미묘하다 |
브레이크액을 교환할 때는 같은 메이커 제품을 사용할 것 |