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기어오일
기어오일(Gear oil)은 자동차, 트럭, 기타 기계 등의 변속기, 트랜스퍼 케이스, 차동 기어에 사용하기 위해 만들어진 윤활유이다. 기어를 더 잘 보호하기 위해 엔진오일보다 점성이 높으며, 압력 등에 더욱 잘 견딜 수 있는 첨가물들이 들어있다.
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목차
개요
자동차용 기어오일은 자동차를 비롯해 건설기계, 각종 하역기계, 철도차량, 농업기계 등 기어장치의 윤활에 사용하는 윤활유이다. 자동차용 기어오일의 점도는 SAE점도 분류에 의해 분류되고 있다. 85W 이하의 점도는 저온과 고온으로 규정되어 있고, 고온은 100℃의 동점도(cSt(㎟/s))를 사용하며, 저온은 절대점도 값으로 150,000cP를 나타내는 최고온도를 사용하고 있다.[1] 자동차에는 대체적으로 수동변속장치, 뒷차축의 차동장치인 디퍼런셜 기어 박스 그 외에도 조향장치 및 타이밍 기어 등에 사용된다. 일반적으로 기어 오일은 자주 교환해 주지 않을 뿐만 아니라 엔진오일과 같이 일상적으로 점검해 볼 수 없으므로 소홀히 하기 쉬우나 실제로 기어오일은 엔진오일 못지않게 중요하다. 기어의 형태와 기능이 비록 서로 다르다 할지라도 기어의 윤활에 요구되는 성능은 거의 동일하다. 기어의 윤활에 요구되는 성능은 마찰 감소, 마모 방지, 열의 방출, 기어간에 발생되는 진동, 충격 및 소음의 감소, 기억의 접촉면으로부터 오염물질의 제거, 부식 방지 등이 있다. 기어의 사용 수명과 기어 장치의 수명 연장과 보호성능을 나타내 줄 수 있는 윤활유의 능력은 여러가지 요인 의해 영향을 받는데 기어를 구성하고 있는 금속의 재질에 따라 다르다.
요구성능
적당한 점도
기어오일은 고온에서 충분한 점도를 가져 기어의 마모를 방지할 수 있어야 하며 저온에서는 기어의 변속이 용이하도록 충분히 점도가 낮아야 하는 등 적당한 점도를 가져야 한다.
극압성
차량의 기어는 크기가 작지만 좁은 면적으로 큰 힘을 전달하므로 기어가 받는 국부 하중은 대단히 크다. 더욱이 차량의 기어박스 오일의 용량은 적으면서도 온도가 높기 때문에 유막파단의 위험성이 많다. 따라서 차량용 기어오일은 우수한 극압성능을 가져 어떠한 운전조건에서도 극압하중에 의한 마모를 방지할 수 있어야 한다. 특히 차량의 뒷차축에 장착되어 있는 하이포이드 기어와 같이 극심한 운전조건에 사용되는 기어오일은 경계 윤활 혹은 극압윤활 상태로 운전되므로 금속대 금속의 접촉을 방지하여 기어를 보호해줄수 있어야 한다.
산화안정성
기어오일은 기어가 회전하고 높은 하중을 받음에 따라 심하게 교반이 되어 공기와 접촉하게 되고, 높은 열이 발생된다. 이때 오일의 산화가 매우 빠른 속도로 일어나 슬러지 등이 생서오디어 기어오일의 수명이 단축될뿐만 아니라 기어에도 좋지 않은 영향을 주게 되므로 산화안정성이 우수하여야 한다.
소포성
기어의 회전에 의해 오일이 교반되어 기포가 발생되며, 이 기포는 공기와의 접촉 면적이 커서 오일의 산화를 촉진하게 되고, 공기방울이 압축되므로서 열이 발생된다. 또한 기어에 대한 윤활능력이 떨어질 뿐만 아니라 기포가 기어의 접촉면 사이에서 터짐으로서 공간이 발생되어 그 자리에서 금속대 금속의 접촉이 발생되므로 인하여 마모가 발생될 수 있기 때문에 소포성이 우수하여야 한다.
부식방지성
오일이 열화되면 부식성 산화생성물이 되기도 하고 수분이 혼입되면 녹이나 부식의 원인이 된다. 따라서 부식방지성 및 방청성이 우수하여야 한다. 이외에도 광범위한 온도조건에서 운전될 수 있도록 점도지수가 높아야 하며, 혹한의 날씨에도 변속이 용이하도록 유동점이 낮아야 한다.
기어오일의 분류 및 규격
SAE 자동차용 기어오일의 점도 분류
자동차용 기어오일(수동변속기 오일, 차동장치 기어오일)의 점도분류는 전세계적으로 엔진오일과 동일하게 SAE(Society of Automotive Engineer:미국 자동차 공학회)에서 규정한 점도분류를 표준으로 사용하고 있다. 저온에서의 규격은 엔진오일과 동일하게 숫자 뒤에 W로 표시하고 고온에서의 특성은 숫자로 표시한다. W앞의 숫자가 작을수록 저온에서의 점도가 낮고 뒷쪽의 숫자는 클수록 고온에서의 점도가 높다. 자동차용 기어오일에서 가장 이상적인 점도는 70W/250 이라고 할 수 있으며 저온(-55℃)에서 유동성이 가장 좋고 , 고온에서 점도가 (41 cSt이상) 가장 높아 고온에서도 가장 두꺼운 윤활막을 형성하게 된다. 시중에서 많이 판매되고 있는 기어오일의 점도분류는 75W/85, 75W/90 , 80W/90, 85W/140 정도이다.[2]
자동차용 기어오일 SAE 점도 분류 점도 등급 150,000cp의 Max온도 100℃ 동점도, sCt Min 100℃ 동점도, sCt Max 70W -55 4.1 - 75W -40 4.1 - 80W -26 7.0 - 85W -12 11.0 - 80 - 7.0 <11.0 85 - 11.0 <13.5 90 - 13.5 <18.5 110 - 18.5 <24.0 140 - 24.0 <32.5 190 - 32.5 <41.0 250 - 41.0 -
API의 자동차용 기어오일의 성능분류
자동차용 기어오일의 성능 분류는 미국석유협회(API)에서 각종 차량에 요구되는 성능을 감안하여 API GL-1급에서부터 API GL-6급까지 6단계로 수동 변속 기어오일 및 디퍼런셜 기어오일에 대해 아래와 같이 분류한다.
API GL-1급
순광유를 사용하여도 만족스러운 윤활성능을 얻을 수 있는 단위 하중이 적고, 미끄럼 속도가 낮은 온화한 조건으로 운전되는 자동차용 수동 변속장치의 스파이럴 베벨기어 및 웜기어용 기어오일이 사용된다. 이 분류의 오일에는 성능 향상을 위하여 산화방지제, 녹방지제, 소포제 및 유동점강하제등의 첨가제를 사용할 수도 있으나 마찰 조정제와 극압첨가제는 사용하지 않는다.
API GL-2급
API GL-1급 오일로는 만족스러운 윤활성능을 나타내기에는 부족한 정도의 하중, 온도 및 미끄럼 속도가 가해지는 조건으로 운전되는 자동차용 웜기어 기어오일이 사용된다.
API GL-3급
속도와 하중이 약간 가혹한 조건으로 운전되는 자동차용 수동변속장치 및 스파이럴 베밸기어용 기어오일이 사용된다.
API GL-4급
마모방지제와 극압첨가제를 함유한 오일로서 고속/고토르크 및 저속/고토르크로 운전되는 싱크로메쉬가 있는 모든 수동식 변속장치 및 승용차와 소형화물차의 하이포이드 기어용 기어오일이 사용된다.
API GL-5급
다량의 극압첨가제를 함유한 오일로서 고속/충격하중, 고속/고토르크, 저속/고토로크로 운전되는 승용차 및 화물차의 하이포이드 및 동으로 된 싱크로메쉬가 없는 수동변속장치용 기어오일이 사용된다.
API GL-6급
API GL-5급 보다도 더욱 가혹한 운전조건으로 운전되는 기어용 오일이었으나 현재는 규격이 삭제되었다.
MIL규격
전망
각주
- ↑ 〈기어오일〉, 《사이언스온》, 2005-07-27
- ↑ mecha, 〈자동차용 기어오일의 SAE 점도분류〉, 《다음 카페》, 2012-03-26
