★★ 윤활유에 대하여 <기본 정보> ★★

작성자어머~|작성시간05.02.07|조회수4,394 목록 댓글 2

	원유는 파라핀계, 나프텐계, 아로마틱계와 혼합계로 나누어 지는데, 이들은 탄화수소 결합 구조의 차이이며 성질에서도 많은 차이가 있다.

	상압 증류 공정에서는 원유중에 가스, 가솔린, 석유, 경유, 중유를 끓는 온도의 차이를 이용하여 분리해내고 있으며, 이중 중유분이 윤활유의 원료가 되어 다음 공정으로 넘어가게 된다.

	감압 증류 공정에서는 중유가 대단히 고온에서만 증류되므로 진공 상태 하에서 증류시켜 아스팔트와 윤활유 원료가 될 수 있는 기유 원료를 분리해 낸다.

	탈 아스팔트 공정에서는 솔벤트로 프로판을 이용하여 기유중에 함유된 아스팔트분을 제거한다. 기유에 아스팔트분이 소량이라도 함유되면 색상이 어둡고 사용중 카본 부착을 증가시키기 때문이다.

	용제추출 공정 또는 수소 첨가 개질 공정에서는 기유 중에 함유된 방향족이나 불포화 화합물을 퍼프랄(Furfural)이나 액체 이산화유황 용제를 사용하여 제거한다. 이 물질들은 불안정하여 사용중 바니스, 카본, 타르와 같은 반고체상의 해로운 물질로 변하기 때문이다.

	왁스 제거 공정에서는 기유에 함유된 왁스를 메칠 에칠 케톤(Methyl Ethyl Ketone), 톨루엔(Toluene) 용제를 사용하여 제거시킴으로써 오일을 저온에서 사용할 경우 유동성이 양호하도록 한다. 최근에는 고점도 지수를 가진 기유 생산을 위하여 Catalyst를 이용한 왁스 제거공정이 사용된다.

	수소 처리 공정에서는 고온에서 수소를 이용하여 기유중에 함유된 유황을 제거하고, 안정성을 높여주며 색상을 개선시켜 준다.

	배합 공정에서는 용도에 따라 점도에 맞도록 기유를 선택한 후 용도에 따른 첨가제와 혼합하여 균일한 상태의 오일을 제조하여 포장 공정으로 보낸다. 그리스의 경우는 선택된 기유에 다양한 금속비누를 넣어 반응시킨 후 첨가제가 보충된다.

품질 검사를 거쳐 규격 내에 합격하는 경우 출하가 이루어진다.

윤활유의 선정에 있어서 가장 중요한 항목중의 하나로서, 일정량의 시료가 일정한 온도에서 일정한 길이를 통과하는 데 걸리는 초수를 측정하여 얻는다. 점도는 측정하는 기구에 따라 여러 가지 단위가 있는데 그중 가장 많이 사용되는 것은 동점도(㎟/s) 및 세이볼트 유니버살 세컨드(SUS)이다.

또한 점도는 온도에 따라 변하므로 반드시 온도가 명시되어야 그 의미가 있다. 각종 기계 및 장비마다 속도, 온도, 부하정도 등의 조건이 모두 다르므로 각기 요구되는 윤활유의 점도가 다르다. 따라서 그 요구되는 점도보다 사용하는 오일의 점도가 더 크면 무리한 작동으로 인해 동력 손실을 초래하고, 더 작으면 충분한 유막을 형성해 주지 못하므로 마모, 긁힘 등의 현상이 발생한다.

ASTM D-445 이외에도 저온 점도를 측정하기 위해서는 Cold Cranking Simulator를 이용하는 ASTM D-2602 또는 D-3829 방법도 있다.

점도 지수란 오일의 점도와 온도의 관계를 지수로 나타낸 것으로서 온도가 상승하면 오일의 점도는 낮아지고 반대로 온도가 낮아지면 오일의 점도가 커진다. 점도지수가 높다는 것은 온도변화에 대한 점도 변화가 적다는 것을 나타내는 것이다.

점도지수는 열에 대한 오일의 안정성을 확인하는 시험이다. 이는 광유 중에서 점도 지수가 가장 좋은 미국의 펜실베니아산 오일을 100으로 기준하고 점도지수가 가장 낮은 Gulf Coast산 오일을 0으로 하였을 때 이와 비교, 환산한 시험치이다.

점도 지수는 오일 40℃에서의 동점도와 100℃에서의 동점도를 구한 후 계산식에 의해 구한다.

	SAE 10W, SAE 30, SAE 40 등과 같이 한 숫자 등급으로만 표시하는 제품을 말하며, 하기 점도분류표의 각 등급에 대해 요구되는 규격만을 만족하는 제품이다.


-35 ℃에서 6,200	-40	3.8 이상 ~
-30 ℃에서 6,600	-35	3.8 이상 ~
-25 ℃에서 7,000	-30	4.1 이상 ~
-20 ℃에서 7,000	-25	5.6 이상 ~
-15 ℃에서 9,500	-20	5.6 이상 ~
-10 ℃에서 13,000	-15	9.3 이상 ~
		5.6 이상 ~ 9.3 미만	2.6 이상
		9.3 이상 ~ 12.5 미만	2.9 이상
		12.5 이상 ~ 16.3 미만	2.9 이상 (0W,5W,10W)
		16.3 이상 ~ 21.9 미만	3.7 이상
		21.9 이상 ~ 26.1 미만	3.7 이상

SAE 10W/30, SAE 20W/40, SAE 15W/40 등과 같이 두가지 숫자등급이 같이 표시되는 제품으로서, 점도 분류표에서 명시한 두 가지 등급의 규격을 모두 만족하는 경우이다.

예를 들면, SAE 10W/30제품이란, -25℃에서의 점도가 7,000mPa.s이하, 경계면 펌핑 온도가 -30℃이하임과 동시에, 100℃에서의 점도가 9.3이상 12.5㎟/s 미만의 범위에 속하는 제품을 말한다. 즉, 다급 점도유란, 저온에서는 비교적 묽어서 저온에서의 시동성을 좋게하고, 고온에서는 너무 묽지 않아서 윤활하기에 적절한 유막을 형성해 주는 오일을 의미한다.

다시말하면 온도에 따른 점도의 변화가 적어서 (=점도지수가 높아서) 온도의 변화가 심한 지방에서 사용하기에 적합한다. 그러나 다급점도유가 모든 면에서 단급점도유보다 좋은 것은 아니다.

다급점도유는 그 고유한 점도의 특성이 영구적인 것이 아니며 고온/고압의 운전조건에서 전단작용을 받음에 따라 점차로 그 특성을 상실해 간다. 즉, 시간이 흐를수록 다급점도유의 역할을 하지 못하고 낮은 등급의 단급점도유쪽으로 변화해 가기 마련이다.

이러한 이유로 인하여 이제까지는, 다소 번거로운 점이 있으나, 고압/고부하 및 강한 전단작용을 받기쉬운 고출력 디젤엔진의 경우에는 다급점도유 보다는 각 계절의 기온에 맞는 단급점도유를 따로 구별하여 사용하는 것이 오히려 엔진보호에 유리한 경우가 많다고 추천되어 있다.

그러나 역시 문명발달의 추세가 번거로움 보다는 간단한 것으로 지향되고 있듯이, 상당히 장기간 동안 사용되어도 고도의 전단 저항 능력을 나타내는 우수한 점도지수 향상제가 개발됨에 따라 현재에 이르러는 고압/고출력의 디젤엔진의 경우에도 다급점도유를 추천하는 제작자들이 많이 증가하고 있는 실정이며 이러한 경향은 앞으로도 더욱 계속되리라 예상된다.

단, 소비자의 입장에서 주의해야 할 점은, 같은 등급의 다급점도유라고 해도 초기에는 모두 정상적인 점도 특성을 나타내지만 사용기간이 길어짐에 따라 그 특성을 상실해가는 비율이 서로 다르다는 것이며 좀 더 장기간 그 특성을 유지하는 즉, 전단 안정성이 큰 제품을 선별하여 사용하는 것이 중요하다는 것이다.

API(미국석유협회)에서는 1900년대 초부터 현재에 이르기까지 각 연대에 제작된 자동차 엔진에 주로 사용토록 추진되고 있는 엔진 윤활유의 성능을 표에 나와 있는 기호로 분류 표시하고 있는데, 크게 두 가지로 나누어 가솔린 엔진 오일은 두문자 ‘S’(Service Station Classification의 약자), 디젤 엔진 오일은 두문자 ‘C’(Commercial Classification의 약자)로 표시하며, 각 연대에 제작된 엔진에 사용할 수 있는 성능의 윤활유 등급을 A, B, C, D…등으로 표시하도록 하고 있다.

즉, 최근 모델의 엔진일수록 고속/고부하의 운전조건을 가지므로 이에 적합한 엔진오일은 이전의 등급에 비해 더욱 강화된 성능 기준에 합격한 오일을 말한다. 따라서 어느 제품이든 API 서비스 등급을 표시하기 위해서는 미국 석유 협회로부터의 공식적인 엔진 시험을 거쳐 각 등급기준에 합격한 후 그 표시 허가를 받아야만 한다.