윤활유

윤활유(Lubricating Oil, 潤滑油)는 상대 운동하는 물체를 윤활막에 의해 분리시킴으로써 표면 손상을 방지하는 것으로 이때 사용되는 물질이며 또는 기계의 마찰면에 생기는 마찰력을 줄이거나 마찰면에서 발생하는 마찰열을 분산시킬 목적으로 사용하는 유상물질로 주로 석탄계 광물유가 사용된다. 윤활은 움직이는 두 물체의 마찰면 사이에 적당한 액체, 고체를 적당한 방법으로 공급하여 마찰 저항을 줄임으로써, 움직임을 원활하게 하는 동시에 기계적인 소실을 줄이는 것을 말한다. 주로 내면기관인 자동차용, 오토바이용, 선박용, 철도용 등이나 트렌스미션, 산업용 장비인 유압기, 압축기, 터빈 등에 사용된다.

특징

윤활유는 주로 석탄계 광물유가 쓰이며 동식물성유·합성유 그리고 이들을 광물유와 배합한 배합유 등도 쓰인다. 윤활을 필요로 하는 기계 요소가 여러 가지이고 기계가 작동하는 조건도 많기 때문에 윤활유의 종류가 매우 많으며 품질도 각양각색이다. 기본적으로 필요한 성질은 사용온도에 적당한 점성을 유지하는 동시에 사용온도가 변해도 급격히 점도가 변하지 않는 성질, 경계윤활 상태에서도 안정한 유막을 형성하는 성질, 윤활 성능과 직접 관계는 없으나 열과 산화에 대해 안정도가 높을 것 등이다. 가장 대량으로 사용되는 석유계 윤활유 제조법을 예로 들면, 저점도 윤활유 원료는 끓는점이 약 300∼600도인 탄화수소가 사용된다. 즉, 원유의 상압증류로 얻어지는 연료용 경유보다 끓는점이 약간 높은 유분에서 감압증류로 얻어지는 중질경유 및 탈랍용 유출유에서 납을 분리한 잔유 등을 원료유로 한다. 이들 원료유 중에는 황소, 산소, 질소 등의 화합물이나 미량의 중금속화합물이 혼입되어 윤활유로 사용될 때 금속 마찰면을 부식시키거나 윤활유 자체를 빨리 열화시키므로 불순물을 제거하기 위해 여러 가지 정제법이 사용되고 있다. 일반적인 정제법은 황산세정과 백토처리이다. 원료유를 황산과 접촉시킴으로써 불포화물이나 수지질의 형으로 존재하는 불순물을 황산피치로서 침전시켜 제거한다. 또한, 유분은 온탕으로 잔존하는 황산을 세정하고 마무리로서 활성백토 위에 100∼250도로 접촉시킨다. 백토는 기름 속에 잔존하는 수분, 착색성 물질, 수지질, 아스팔트질 등을 흡착시켜 제거한다. 이 방법은 황과 결합하여 손실되는 부분이 많으므로 이것 대신에 소량의 수소를 첨가하는 수소화 처리를 통해 불순물을 제거하게 되었다.

성상

• 비중 : 윤활유의 성능을 나타내는 것과 직접적인 관련은 없으나 윤활유 이외의 이물질 혼입 여부 및 규정의 윤활유인지 아닌지를 판단하는데 사용된다. 비중 15/4도는 15도의 기름과 4도의 동일 체적의 순수한 물과의 중량비를 나타내는 것으로 가장 널리 사용되고 있다. 비중 60/60℉는 60℉의 기름과 60℉의 동일 체적의 순수한 물과의 중량비이며 API도는 미국석유협회(API, American Petroleum Institute)에서 정한 비중이다.
• 점도 : 활유의 물리화학적 성질 중 가장 기본이 되는 성질로서, 액체가 유동할 때 나타나는 내부저항을 말하며, 단위로는 cSt를 사용한다. 점도를 선정할 때에는 설비의 특성을 감안하여 점도를 선택하여야 하나, 너무 높은 점도의 윤활유를 사용하게 되면 유체 유동에 대한 내부 저항이 커지게 되어 전력소모 증대, 과부하 및 온도의 상승 등을 초래하게 되며, 지나치게 낮은 점도의 윤활유를 사용하게 되면 유막 파손에 따른 제반 문제를 발생하게 한다.
• 전산가 : 윤활유 중에 포함된 산성물질의 양을 나타내는 것으로, 윤활유 1g내에 들어있는 산성물질을 중화시키는데 필요한 KOH의 mg수를 나타낸다. 이러한 전산가는 윤활유 완제품에 들어있는 산성성분을 띄는 일부 첨가제에 의해 나타나기도 하며 윤활유의 지속적인 사용에 따른 산화생성물의 발생에 따라 수치를 띄게 된다. 정제도가 우수한 윤활기유의 전산가는 0.01mgKOH/g정도로서 거의 중성상태를 나타낸다.
• 유동점 : 윤활유의 온도를 낮추게 되면 점도가 점차로 증대되면서 유동성을 잃고 굳어지는데, 유동성을 잃기 직전의 온도이다.
• 인화점 : 오일을 가열해서 발생한 증기에 불꽃을 접근시켰을 때 순간적으로 섬광을 발하는 온도를 말한다.
• 주도 : 윤활유에 있어서는 점도를 사용하여 묽고 된 정도를 표시하나, 그리스에서는 주도를 사용하여 제품의 굳은 정도를 표시하며, 규정의 원추를 정해진 높이에서 떨어뜨려 일정기간인 5초에 들어간 깊이를 mm단위로 측정, 그 수치에 10을 곱하여 사용한다.
• 적점 : 온도의 상승에 따라 그리스가 반고체상에서 액상으로 변하여 윤활제가 그리스 조직에서 분리되어 떨어지는 온도로서, 그리스의 사용온도 한계를 직접 나타내는 수치는 아니지만 내열성을 추정하는 하나의 기준으로, 사용개소의 온도보다 높은 적점의 그리스를 사용하는 것이 바람직하다.

첨가제

• 산화방지제 : 윤활유가 공기중의 산소에 의해 산화되는 것을 막아, 부식성의 산이나 슬럿지가 생성되는 것을 방지한다.
• 청정분산제 : 고온의 운전조건하에서 발생되는 산화생성물 및 외부로부터 침투된 이물질에 의해 생성된 슬럿지의 퇴적 및 부착을 방지하며, 기생성된 산화생성물 및 슬럿지를 미세한 입자상으로 윤활유중에 분산시키는 작용한다.
• 점도지수 향상제 : 윤활유의 점도지수를 높여 온도에 따른 점도의 변화를 줄여주는 첨가제이다.
• 유동점 강하제 : 윤활유가 저온상태로 되면, 윤황유 중에 있는 WAX성분이 석출되면서 윤활유의 유동을 저해하게 되는데, 이와 같은 왁스성분의 응고를 막아 저온유동성을 향상시키는 작용한다.
• 극압제 : 고하중이 걸릴 때, 유막이 끊어지면서 금속간의 접촉이 생길경우, 금속표면과 반응하여 새로운 극압막을 형성하여 금속간의 직접적인 접촉을 막아준다.
• 유성향상제 : 윤활유의 점도만으로 충분한 유막을 형성하지 못할 경우, 금속표면에 물리 화학적으로 흡착되어 마찰계수를 줄여주는 작용을 한다.
• 방청제 : 금속표면에 피막을 형성하여, 공기나 수분의 접촉을 막아 금속표면에 녹이 발생되는 것을 방지한다.
• 소포제 : 각종 원인에 의해 윤활유 중에 발생된 기포를 신속히 제거하여, 기포에 의한 유막의 파손을 방지하여 설비를 보호한다.

참고자료

• 〈윤활유〉, 《네이버 지식백과》
• 에쓰오일토탈윤활유㈜ 공식 홈페이지 - http://www.s-oil-total.com/lubricantInfo/lubricantProperty.do

같이 보기

• 자동차
• 오토바이
• 원유

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