왜 수돗물이 아닌가요? 엔진 냉각수에 장수명 냉각수가 필수인 이유

공랭식 엔진은 핀에 부는 바람에 의존하지만, 수랭식 엔진은 여름철 과열을 방지하고 겨울철 예열을 촉진하는 데 효과적입니다. 여기서 핵심은 라디에이터의 냉각수인데, 수돗물을 그대로 사용하는 것은 아니겠죠?엔진에서 발생하는 열을 발산하는 액체라면 어떤 것이든 괜찮다고 생각할 수 있지만 수돗물은 예상치 못한 악영향을 미쳐 심각한 엔진 문제를 일으킬 수 있습니다. 차량에 물만 채우는 라이더는 즉시 수명이 긴 냉각수로 교체해야 합니다.

수돗물은 반복적인 가열과 냉각을 통해 강철과 알루미늄을 부식시킵니다.

수냉식 엔진은 공회전이나 저속 주행 시, 주행풍에 의한 냉각이 기대되지 않을 때에도 과열될 가능성이 적다는 장점이 있지만, 아무 냉각수나 사용할 수 있는 것은 아닙니다. 수도꼭지를 틀 때마다 흘러나오는 수돗물은 편리하지만 엔진에는 좋은 선택이 아닙니다.
[/캡션] 냉각 시스템 내부의 압력 변화에 따라 냉각수가 라디에이터 안팎으로 흐르는 예비 탱크입니다. 탱크의 액체가 커피 우유처럼 탁하고 갈색이라면 엔진과 라디에이터 내부의 냉각수가 수돗물일 확률이 높습니다.
[/캡션] 수냉식 엔진의 냉각 시스템에 사용되는 냉각수는 단순히 혼합물이 타면서 뜨거워지는 실린더와 실린더 헤드의 열을 빼앗아 라디에이터를 통해 공기 중으로 방출하는 역할 외에 다른 역할이 있습니다. 대기압 상태의 수돗물은 100°C에서 끓지만 실린더와 실린더 헤드에서 받은 열은 100°C 이상에 달할 수 있으므로 끓는점을 100°C 이상으로 올리기 위해 냉각 시스템에 압력을 가합니다. 기계적으로 압력을 가하는 것이 아니라 라디에이터 캡에 압력이 대기압을 초과할 때까지 열리지 않는 밸브를 설치해 100℃ 이상의 온도에서도 끓지 않을 정도로 압력을 높게 유지합니다. 또한 저온에서는 라디에이터로 유입되는 냉각수의 양을 제한하여 예열 속도를 높이는 서모스탯이 있으며, 냉각 시스템의 고른 순환을 위해 워터 펌프가 통합되어 있습니다. 즉, 냉각수는 엔진과 라디에이터 사이에서 워터 펌프에 의해 펌핑되어 적정 온도에 도달할 때까지 서모스탯에 의해 억제되고 라디에이터 캡에 의해 압력을 받으면서 순환됩니다. 따라서 냉각 시스템에는 적절한 특성을 가진 액체를 사용해야 합니다. 수돗물을 냉각수로 사용하면 몇 가지 문제가 발생할 수 있습니다. 첫 번째는 수돗물에는 칼슘과 마그네슘과 같은 미네랄이 포함되어 있다는 것입니다. 이러한 성분은 엔진 내부에서 가열과 냉각이 반복되면서 고체로 침전됩니다. 수돗물에서도 동일한 고형물이 침전되지만, 엔진 내부의 라디에이터와 워터 재킷 내벽에 고형물이 달라붙습니다. 스케일이라고 하는 침전물은 열 전도를 억제하고 냉각 통로를 좁혀 냉각 효율을 떨어뜨립니다. 또한 수돗물에는 용존 산소와 미량의 염소가 포함되어 있어 금속 부식을 가속화할 수 있습니다. 엔진 냉각 시스템은 알루미늄, 철, 황동 등 다양한 금속의 조합으로 구성되어 있기 때문에 부식은 라디에이터 내부의 성능 저하, 워터 펌프 주변 손상, 냉각 통로 막힘, 녹 및 기타 문제를 일으킬 수 있습니다.

냉각 시스템의 부식은 누수 및 과열의 원인이 됩니다.

엔진 정지 직후 냉각수 온도가 높은 상태에서는 냉각 시스템 내부의 압력이 높아 라디에이터 캡을 열면 뜨거운 냉각수가 분출되므로 충분히 냉각된 후에 열어야 합니다. 캡 뒷면의 고무 씰에도 갈색 녹이 슬어 있습니다.
[/캡션] 워터 펌프 배수 볼트를 열었을 때 보이는 모습입니다. 수돗물을 사용하면 엔진 내부의 금속 부품이 심하게 녹슬게 됩니다. 서킷 주행과 같은 제한적인 상황에서는 수돗물 사용이 금지될 수 있지만, 일반 도로 주행 시에는 반드시 수돗물을 사용해야 합니다.
[/캡션] 라디에이터 상단에서 수돗물을 주입하여 냉각 시스템을 세척합니다. 추울 때는 서모스탯이 닫혀 있어 엔진 내부의 워터 재킷으로 흐르는 물의 양이 적으므로 적극적으로 물 순환을 세척하고 싶다면 서모스탯 케이스를 제거한 상태에서 세척할 수 있습니다.
[/캡션] 수돗물을 냉각수로 사용할 때 발생할 수 있는 문제 중 하나는 부식 및 침전물로 인한 냉각 성능 저하로, 특히 주의해야 합니다. 앞서 설명한 것처럼 냉각 시스템에는 서로 다른 금속이 사용되기 때문에 전위의 차이로 인해 전기 화학적 부식, 즉 전해 부식이 발생할 수 있습니다. 수돗물에는 미네랄이 포함되어 있어 전도성이 있으며, 이는 이러한 전해 부식의 원인이 될 수 있습니다. 전해 부식이 진행되면 알루미늄 실린더 헤드와 라디에이터 내부에 부식이 발생하여 최악의 경우 냉각수 누출로 이어질 수 있습니다. 또한 냉각 통로에 스케일과 녹 입자가 쌓이면 라디에이터의 열 교환 효율이 떨어지고 워터 펌프 임펠러와 기계식 씰이 마모되는 등의 문제가 발생할 수 있습니다. 또한 겨울철에는 동결 문제도 무시할 수 없습니다. 물은 0°C에서 얼어붙고 얼면 부피가 팽창합니다. 냉각 시스템은 라디에이터 캡과 온도 조절기로 밀폐되어 있기 때문에 동결 시 부피 팽창으로 인해 라디에이터, 실린더 블록 및 호스가 손상될 수 있습니다. 또한 수돗물은 라디에이터 캡에 의해 압력을 받지만 수명이 긴 냉각수보다 끓는점이 낮기 때문에(아래 설명 참조) 고부하 작동 시 끓는 경향이 있습니다. 수돗물이 밀폐된 냉각 시스템에서 끓어 캐비테이션이라는 기포가 발생하면 이른바 '에어 바이팅' 상태가 발생하여 순환 효율이 낮아지고 수온이 더 상승합니다. 이러한 현상의 조합은 과열의 위험을 증가시킵니다.

엔진 냉각을 위해 설계된 장수명 냉각수의 역할 재조명

워터펌프 배수구에서 맑은 물이 나오면 라디에이터 내부와 라디에이터 하부 호스부터 워터펌프까지 호스 내부가 청소된 것으로 확인할 수 있습니다. 그러나 서모스탯을 닫았을 때 엔진 내부의 녹과 먼지는 완전히 제거할 수 없습니다.
[/캡션] 리저브 탱크의 내용물도 자연적으로 배출됩니다. 수지 예비 탱크는 녹슬지 않고 구멍이 생기지 않지만, 오래된 차량에서는 강관이 부식되어 누수가 발생하는 경우가 드물지 않습니다.
[/캡션] 서모스탯이 닫혀 있을 때 호스를 꽂고 수돗물로 씻어낸다고 해서 녹이 모두 제거되지는 않습니다. 자동차를 몇 년 동안 방치했거나 예비 탱크가 커피 우유 인 경우 준비하고 엔진 주변의 모든 호스와 파이프를 제거하여 청소하고 싶을 것입니다.
[/캡션] 서모스탯 케이스와 서모스탯 내부에 녹이 슬어 있는지 확인하세요. 라디에이터 캡을 통해 수돗물을 부어도 서모스탯이 닫혀 있는 한 수돗물이 엔진 내부로 들어가지 않습니다. 냉각 경로는 엔진마다 다르지만 서모스탯을 제거하고 서모스탯 케이스를 닫은 상태에서 청소하면 워터 재킷의 먼지를 청소하는 데 더 효과적입니다.
[/캡션] 이러한 문제를 방지하기 위해 LLC(장수명 냉각수)를 사용하는데, LLC는 주로 에틸렌 글리콜과 프로필렌 글리콜로 구성되며 여기에 다양한 첨가제가 첨가됩니다. LLC의 가장 중요한 장점은 부동액 방지 성능입니다. 이는 LLC가 오랫동안 '부동액'이라고 불려왔다는 사실에서 알 수 있습니다. 글리콜 성분은 물의 어는 온도를 크게 낮추며, 일반적인 농도에서는 영하 30°C 이하의 온도에서도 얼지 않습니다. 수돗물로는 이러한 성능이 불가능합니다. 끓는점도 물보다 높기 때문에 고온 조건에서도 안정적인 냉각 성능을 유지할 수 있습니다. 간과할 수 없는 것은 알루미늄, 철 및 기타 재료의 부식을 줄이는 녹 방지제와 부식 방지제가 있다는 점입니다. 또한 워터 펌프는 워터 펌프 임펠러에 의해 교반되는 LLC의 거품을 방지하는 소포제를 포함하여 전체 냉각 시스템의 안정성을 유지하도록 설계되었습니다. 워터 펌프와 관련하여 기계적 밀봉의 마찰 손실을 줄여 부품의 수명을 연장하는 윤활제 역할도 합니다. 이러한 기능을 통해 수돗물과 LLC는 완전히 다르다는 것을 분명히 알 수 있습니다. 또한 LLC는 단순히 얼지 않는 액체가 아니라 냉각 시스템을 보호하는 데 중요한 역할을 합니다.

LLC를 정기적으로 교체하면 냉각 시스템의 상태를 유지할 수 있습니다.

그러나 LLC는 그 성능이 무한정 유지되는 것이 아니며 시간이 지남에 따라 점차적으로 성능이 저하됩니다. 그 주된 이유는 LLC에 포함된 첨가제가 시간이 지남에 따라 마모되기 때문입니다. 엔진 내부는 고온의 환경이며 냉각수는 끊임없이 가열과 냉각을 반복합니다. 이 과정에서 녹 방지제와 부식 방지제는 점차 성능이 저하되고 소모되며 금속 표면을 보호하는 기능이 저하됩니다. 성능이 저하된 LLC를 계속 사용하면 라디에이터와 워터 재킷 내부에 녹과 슬러지가 형성되어 냉각 성능이 저하될 수 있습니다. 또한 녹과 슬러지는 워터 펌프의 기계적 밀봉에 마모를 일으켜 냉각수 누출로 이어질 수 있습니다. 이러한 문제를 방지하기 위해 일반 LLC의 경우 2년마다, 장수명 냉각수의 경우에도 몇 년마다 냉각수를 교체해야 합니다. LLC에는 두 가지 유형이 있는데, 하나는 적정 농도로 조정된 제품이고 다른 하나는 최소 저온에 따라 희석을 임의로 변경할 수 있는 제품입니다. 어떤 경우든 엔진 냉각 성능을 유지하고 장기적인 신뢰성을 확보하기 위해서는 적절한 냉각수를 사용하고 정기적으로 교체하는 것이 중요합니다.