지게차 자격증 과정 수강노트 16

건설기계를 다루는 사람이라면 필시 알아야 할 지식이 유압에 관한 것이다. 그래서 시험에도 유압 관련 문제가 많이 출제된다. 유압이 작동하는 핵점적인 원리는 파스칼의 법칙이다. 파스칼의 법칙은 밀폐된 용기 속에 있는 액체의 일부에 압력을 가했을 때 동일한 세기로 액체의 모든 곳에 힘이 전달된다는 것이다. 이것을 식으로 나타내면 압력(P)=힘(F)/면적(A)이며 단위는 ㎏/㎠이다.

 

그리고 상식적으로 알고 있듯 단면적이 큰 관을 통과하는 액체보다 단면적이 작은 관을 통과하는 액체의 유속이 빠르다는 것도 괜히 누가 자기 이름을 붙였는데 이는 '베르누이 정리'라고 한다. 나도 괜히 상식적인 현상 하나 잡아서 내 이름 붙여볼까? 바람이 세면 연이 높이 올라가고 약하면 내려오는 것도 아직 누가 정리하지 않은 것 같은데... 내 이름 붙였다가 욕만 얻어 먹으려나?

 

암튼, 건설기계에서 유압과 관련하여 이 두 가지 상식만 머릿속에 담아놓으면 기계에 대한 이해가 쉬워진다. 유압의 일반적인 성질에 대해 정리해보면, 1. 액체는 압축할 수 없다. 2. 액체는 운동을 전달할 수 있다. 3. 액체는 힘을 전달할 수 있다. 4. 액체는 작용력을 증대 및 감소 시킬 수 있다.

 

유압의 장점은 1. 소형으로 성능이 우수한 점. 2. 과부하 방지가 간단하고 정확하다. 3. 힘의 조정이 쉽다. 4. 무단변속이 간단하고 작동도 원활하다. 5. 원격 조작이 가능하다. 여기서 원격조작이라는 말은 장난감 헬기 원격조정하는 것이 아니라 튼튼한 호스만 있으면 아무리 길어도 힘의 전달이 가능하다는 얘기다. 그리고 힘의 조정이 쉽다는 것은 파워핸들을 생각하면 될듯. 대형 트럭의 경우 그렇게 큰 바퀴도 손가락 두 개만 가지고도 좌우로 도리도리 시킬 수 있는 것은 바로 유압 덕분이다.

 

하지만 단점이 있다. 1. 배관이 까다롭고 오일 누설이 많다. 2. 오일이 연소  및 비등이 되어 위험하기도 하다. 3. 에너지 손실이 많다. 왜? 엔진이 돌아가야 유압이 제역할 하므로. 4. 오일 온도에 따라 기계의 작동 속도가 변한다는 점. 5. 오일 자체 오염이 된다는 점.

 

공기가 유압유에 들어가면 어떤 현상이 일어날까. 첫째, 숨돌리기 현상이 일어난다. 이것이 뭐냐면, 기계가 장동하다가 아주 짧은 시간이지만 순간적으로 멈칫하는 현상이다. 공기 때문에 힘이 완벽하게 전달되지 않기 때문에 일어난다. 둘째, 열화가 촉진되어 산화작용을 하면서 고무 같은 물질이 생겨 펌프나 밸브 실린더의 작동이 불량해지는 원인이 된다. 세번째가 공동 현상이다. 공기 때문에 노킹이 일어나는 것을 말한다.

 

그러면 유압유는 어떤 조건을 구비해야 할까. 실린더나 펌프, 회전모터를 '슬기롭게' 작동시키기 위해서는 1. 적당한 점도를 가져야 하고, 2. 점도지수가 높아야 하며(점도가 높아야 한다는 이야기가 아님) 3. 산화 안전성이 있을 것. 4. 항유화성이 있어야 하며 5. 윤활성과 방청성이 있어야 하며, 6. 소포성이 있어야 하며, 여기서 소포성이란 기포가 발생하지 않게 하는 성질을 말함. 7. 항착화성이 있어야 한다. 유압유의 구비조건이 아닌 것은? 하고 문제가 출제된단다.

 

유압장치의 구성품은 유압펌프, 유압탱크, 제어밸브, 액튜에이터 등이다. 여기서 가장 중요하고 시험에 잘 나오는 부분은 제어밸브에 관한 것이다. 제어밸브에는 일의 크기를 다루는 압력제어밸브, 일의 방향을 정하는 방향제어밸브, 일의 속도를 조정하는 유량제어밸브가 있다.

 

압력밸브의 종류엔 1. 릴리프밸브, 2. 감압밸브(리듀싱밸브), 3.시퀀스밸브, 4. 언로드밸브, 5. 카운트밸런스밸브가 있다. 이중에서 분기회로에 적당한 밸브는 감압밸브와 시퀀스밸브다. 시험에 잘 나오는 문제로 유압이 설정값이 달하면 유체의 일부 또는 전량을 되돌아 가는 측에 돌려보내어 압력을 유지하는 밸브는? 하는 것인데 바로 릴리프밸브를 두고 하는 문제다.

 

유량조정밸브로는 스로틀링밸브(교축밸브)와 압력보상 유량조정밸브, 분류밸브, 특수유량조정밸브 등이 있다. 방향조정밸브엔 첵밸브, 셔틀밸브, 감속밸브가 있다. 이 중에서 첵밸브의 기능만 알아도 시험엔 문제가 없단다. 첵밸브는 유압이 한쪽으로만 흐르게 하고 역방향으로 흐르는 것을 막는 역할을 한다.

 

그리고 유압펌프에는 기어펌프, 베인펌프, 플런저식 펌프가 있다. 기어펌프는 말 그대로 기어 두개가 맞물려 돌아가며 유체를 보내는 방식이고 베인식은 일명 날개형이라고도 하는데 펌프 안에 프로펠러 같은 날개가 있어 이것이 돌아가며 유체를 흐르게 하는 펌프다. 마지막으로 플런저식은 피스톤이 왔다갔다하면서 유체를 보내는 방식이다. 가장 힘이 좋다. 유압펌프 중에서 액시얼플런즈와 레디얼플런즈식이 가장 효율이 높다. 그래서 건설기계에서 가장 많이 쓰인다.

 

유압배관은 강관으로 된 것과 플렉시블(고무)로 된 것 두 가지가 있다. 압력이 높은 곳엔 강관을 쓰고 휘어진 곳은 플렉시블을 쓴다. 그리고 오일 탱크 구성품에는 주유구, 유면계, 펌프 흡입관, 공기 청정기, 분리판, 드레인콕, 측판, 드레인관, 리턴관, 필터(엘리먼트), 스트레이너 등이다.

 

이와함께 유압 회로도에 쓰이는 기호를 많이 알아야 하는데 대표적으로 정용량형 유압펌프, 가변용량형 유압펌프, 필터, 밸브, 오일탱크, 릴리프밸브, 감압밸브, 압력원, 압력스위치, 어큐뮬레이터, 압력계, 첵밸브 정도다. 이중 릴리프밸브와 감압밸브는 기호가 유사하므로 구분을 확실히 해야 한다.