브레이크 패드 [brake pad]

유압 브레이크 [Hydraulic brake]의

7. 브레이크 패드 [brake pad]

이번 시간에는 앞 시간에 이어서 ‘유압 브레이크의’의 여섯 번째 시간으로 ‘브레이크 패드’와 ‘브레이크액’에 대하여 알아보도록 하겠습니다.

브레이크 패드(또는 라이닝)의 재료는 마찰력을 발생시키면서도, 소착(燒着)을 방지할 수 있어야 한다. 드럼 브레이크에서는 라이닝을 슈에 접착시키거나 리벳팅(revetting)한다. 디스크 브레이크에서는 철판에 패드를 접착시킨다.

디스크 브레이크의 패드에는 마모 지시용 전기접점을 설치할 수 있다.

프릭사 그랜드카니발 (전) 패드

브레이크 라이닝(또는 패드)의 재료는 다음과 같은 특성을 갖추고 있어야 한다.

㉠ 높은 내열성, 강한 기계적 강성, 높은 내구성

㉡ 고온과 고속 슬립 상태에서도 마찰계수가 일정해야 한다.

㉢ 물이나 먼지 등에 민감하지 않아야 한다.

㉣ 열부하가 많이 걸려도 방열성이 좋고, 경화되지 않아야 한다.

㉤ 환경친화적이어야 한다.

패드(또는 라이닝)의 재료로는 주로 유기물질이 사용되지만, 고 부하용으로는 소결합금도 사용된다.

유기질 라이닝의 경우, 광물성, 금속성, 세라믹 또는 유기물질의 분말이나 섬유에 첨가제(예 : 산화철이나 활성제)와 접착제를 혼합, 성형한다. 예전에 사용하던 석면은 사용이 금지된 재료이다.

비석면 브레이크 라이닝의 재료로는 다음과 같은 것들이 주로 사용된다.

㉠ 유기물질(예 : 탄소섬유와 아라미드섬유, 접착용 수지, 수지 충전제)

㉡ 금속(예 : 강철 섬유 및 구리 가루)

㉢ 충전제로서 산화철, 운모 가루, 산화알루미늄 및 중정석(barite)

㉣ 내마모제로서 코크스 가루, 안티몬 황화물 및 흑연

㉤ 무기질 섬유(예 : 유리섬유)

브레이크 라이닝의 마찰계수는 대부분 약 0.4 정도이고, 약 800℃ 정도까지의 고온에서도 그 성능을 유지할 수 있다.

8. 브레이크액 [brake fluid]

브레이크액의 품질과 성능은 SAE J1703, SAE J1705(실리콘), ISO4925, ISO 7308(광물성) FMVSS1) section 571,116(DOT4/DOT5) 등에 규정되어 있다. 일반적으로 미연방 교통부(Department of Transportation, USA)의 DOT4와 DOT5를 준용한다.

1) DOT4에서 요구하는 특성

① 비압축성일 것.

② 비등점이 높을 것.(230~300℃)

③ 빙점이 낮을 것.(－45~－65℃)

④ 고온에서의 안정성이 높을 것.

⑤ 점도 지수가 높을 것.(온도 변화에 따른 점도 변화가 작을 것)

⑥ 장기간 사용하여도 특성이 변하지 않을 것.

⑦ 흡습성(hygroscopic property)이 낮을 것.

⑧ 내부마찰이 적고, 윤활성이 좋을 것.

⑨ 타 회사의 비교 가능한 브레이크액과의 혼합이 가능할 것.

⑩ 금속/고무제품에 대해 화학적으로 중성일 것.(부식, 연화, 팽윤 등을 유발하지 않을 것)

2) 브레이크액의 주성분 및 특성

① 브레이크액의 주성분

브레이크액의 주성분은 폴리-글리콜(poly-glycol) 결합, 또는 실리콘 기유(DOT 5SB)이며, 수분을 흡수하는 성질 즉, 흡습성이 아주 강하고, 또 약간의 산(acid)을 포함하고 있다. 현재 사용되고 있는 브레이크액의 대부분은 DOT4나 DOT5에 규정된 품질과 성능을 충족시킨다.

아주 저온에서도 ABS-시스템의 솔레노이드 밸브를 통해 브레이크액이 유동할 수 있도록 보장하기 위해서, －40℃에서의 브레이크액 점도를 규정해 두고 있다.

② 브레이크액의 흡습성 및 관리

브레이크액은 브레이크액 저장탱크의 환기구와 브레이크호스를 통해 계속적으로 공기 중의 수분을 흡수한다. 브레이크액은 2년에 약 3.5% 정도의 수분을 흡수한다. 브레이크액의 종류에 따라 차이는 있으나 일반적으로 수분의 함량이 2~3% 정도에 이르면 비등점은 크게 낮아진다.

회로 내 기포 발생은 습비등점보다 20℃ 또는 그보다 더 낮은 온도에서도 발생하는 것으로 보고되고 있다. 수분의 흡수로 비등점이 낮아지면 브레이크액은 쉽게 비등하여 브레이크 회로 내에 기포를 생성시키게 된다. 이 기포는 브레이크 압력의 전달을 방해하는 증기 폐쇄현상을 유발하여, 제동효과를 약화시킴은 물론이고, 브레이크의 응답성을 둔화시켜 사고의 원인이 된다.

아래의 그림은 ATE 사가 Stilfser-Joch-Abfahrt에서 실험한 결과는 언덕길을 하향 주행할 때 브레이크액은 180℃ 정도로 가열되고 있음을 보여준다. 이는 3% 이상의 수분을 흡수한 상태의 브레이크액이라면 증기 폐쇄현상을 충분히 유발할 수 있음을 뜻한다.

언덕길 주행시간과 디스크, 패드, 브레이크액의 온도변화 <이미지 출처: 네이버>

브레이크액은 최소한 2년에 1회, 또는 주행거리 18,000km마다 교환하도록 권장하고 있다. 브레이크액은 산(acid)을 포함하고 있으며, 또 용해제처럼 도장된 차체 표면을 손상시킨다. 그리고 독성이 강하므로 취급에 유의하여야 하며, 피부의 상처 부위에는 묻지 않도록 해야 한다.

유압 브레이크 관련 글 https://bch4518.tistory.com/39   마스터 실린더 https://bch4518.tistory.com/41   드럼 브레이크 https://bch4518.tistory.com/42   디스크 브레이크 https://bch4518.tistory.com/43   브레이크 패드 https://bch4518.tistory.com/44

이상으로 이번 시간에는 ‘제동 장치’ 여섯 번째 시간으로 제동(브레이크) 장치 중에 ‘유압 브레이크의 브레이크 패드와 액’에 대하여 간단하게 알아봤습니다. 다음 시간에는 ‘제동장치’ 일곱 번째 시간으로 ‘기계식 브레이크’에 대하여 알아보도록 하겠습니다. 이 포스팅이 여러분들의 ‘자동차 제동 장치의 이해’로 자동차 관리에 도움 되어 안전운전으로 쾌적한 자동차 생활이 되시기 바랍니다.