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엔진오일
엔진오일(engine oil)은 엔진 부품들이 마모되지 않고 원활하게 작동할 수 있도록 엔진 내부에 넣는 윤활유이다.
목차
개요
엔진오일은 바퀴만큼이나 오래된 역사를 함께 했다. 인간이 도구를 사용하기 시작하면서, 도구의 마찰과 손상을 줄이기 위해 사용하는 윤활유 역시 자연스럽게 발달했다. 인간이 전차를 발명한 후, 바퀴 축에 동물성 기름을 발라 사용했고, 철과 동을 사용해 만든 운송 기관에는 땅콩기름, 고래기름 등 다양한 식물성 기름을 윤활유로 활용했다. 그러나, 산업혁명 이후 다양한 기계들이 발명되자 원래 사용했던 식물성, 동물성 기름만으로는 한계에 부딪힐 수 밖에 없었다. 존 엘리스 박사는 연구 중 석유 성분이 기존에 사용해오던 동물성, 식물성 기름보다 더 뛰어난 윤활 작용을 한다는 사실을 발견하고 이를 기계에 응용할 수 있다고 확신해 연구의 방향을 수정했다.[1] 미국의 석유 및 철도 산업의 발전이 시작되던 1860년대, 석유계 윤활유는 증기기관차의 엔진에 처음으로 사용되었다. 석유계 윤활유는 고온에서도 성능 변화가 거의 없다는 것이 입증된 후 기관차를 포함한 더 다양한 산업용 기계에도 사용되기 시작했다. 증기 기관에 윤활유가 처음 사용된 시점으로부터 약 20년 후인 1880년대 말 자동차가 최초로 판매되었고 자동차에 엔진오일이 사용되기 시작했고, 이후 자동차 산업이 몸집을 불리면서 다양한 성능의 엔진들이 개발되고, 판매된 자동차가 사용되는 환경도 다양했기 때문에 다양한 엔진오일의 필요성이 부각되기 시작했다.[1]
역할
윤활
엔진오일의 첫 번째 역할은 엔진 속 부품들이 원활하게 작동하도록 하는 '윤활'의 역할이다. 엔진오일은 엔진 내부에서 힘을 만들어내는 실린더, 그리고 피스톤이 위치한 연소실, 연소실에서 만들어진 힘을 전달하는 커넥팅 로드와 크랭크 축 등 다양한 곳을 돌아다닌다. 일반적인 레시프로 엔진을 기준으로 할 때 피스톤은 1분에 수천번씩 상하운동을 하게 된다. 이 과정에서 엔진 블럭과 마찰을 일으키면서 피스톤과 실린더가 마모되게 된다. 효율성이 나빠지는 것을 넘어 엔진의 수명을 위협한다.이렇게 격렬한 마찰이 일어나는 부품들 사이의 마찰을 줄이고 보호하는 역할을 한다. 만약 이런 윤활작용을 하는 엔진오일이 없거나 엔진오일의 상태가 정상적이지 않다면 엔진이 만들어내는 힘이 각 부품들에게 고스란히 전달되지 못한 상태로, 마찰과 열로 인해 날아가버려서 엔진의 수명도 낮아질 뿐더러 연비도 떨어진다.[2]
밀봉
엔진오일의 두 번째 역할은 피스톤과 실린더 사이를 메워주는 '밀봉'의 역할이다. 피스톤과 실린더의 원활한 움직임을 위해 둘 사이에는 아주 미세한 유격이 존재한다. 또한 가동 과정에서 이 틈이 마모로 인해 점차 넓어지는데, 틈이 넓어지면 넓어질수록 혼합기의 폭발이 어려워지고 배기가스가 실린더에서 정상적인 방법으로 배출되지 못해 엔진 수명이 줄어들고 엔진의 효율이 떨어진다. 그리고 가스 진동음과 그에 수반하는 금속성 소음이 생기는 현상의 원인이 된다. 엔진오일은 이 틈을 채워 연료와 가스가 새나가는 것을 방지한다. 말 그대로 실린더 내부를 '밀봉'하는 역할을 수행한다. 이로써 앞서 설명했던 문제점들을 보완한다.[3]
냉각
경유 차량에는 오래전부터 터보차저가 도입되고, 이제 휘발유 차량도 엔진 배기량을 줄여 효율을 높이고 떨어진 출력은 터보차저를 활용해 보충하는 다운사이징이 일반적이다. 한창 작동 중인 터보차저는 스틸 부분이 용암처럼 붉게 될 정도로 높은 온도에서 작동한다. 이 정도면 냉각수가 필요할 것 같지만, 터보차저에는 냉각 라인이 따로 없다. 터보차저 내부에는 터빈이 회전하면서 압력을 만들어 내는데, 상황에 따라 다르지만 터빈이 회전하는 속도는 최대 200,000RPM 까지 올라간다. 1분에 20만 번을 회전하면 1초에 무려 3,333번이나 회전한다. 어마어마한 열이 발생하는 이유는 뜨거운 배기가스가 터빈을 돌리는 원동력이란 이유도 있지만, 매우 빠른 속도로 회전하기 때문이기도 하다.[4] 이런 상황에서 엔진을 식혀주는 냉각작용의 역할을 수행하게 된다. 엔진의 경우 온도가 지나치게 오르면 엔진오일의 윤활 효과를 기대하기 힘들어지고 엔진 오일이 타서 눌러 붙는 현상이 일어난다. 이럴 때 엔진의 수명이 줄어들 확률이 높다.[5] 이러한 내연기관의 냉각을 엔진오일이 담당하기도 했다. 엔진오일의 양을 늘리고 엔진 블럭에 핀을 달아 접촉면을 늘려 자동차나 오토바이, 비행기 등의 맞바람으로 식히는 것. 냉각수를 위한 별도의 공간을 따로 만들지 않아도 되어서 구조가 간단하다는 장점이 있다. 다만 물에 비해 비열이 낮아 냉각 효과가 떨어지는 단점이 있어, 저회전이거나 엔진이 바깥에 노출된 형태, 혹은 실린더가 늘어져 있지 않아 냉각 효율이 좋은 설계에서만 쓴다. 또한 수냉식 엔진이라고 해도 구조면에서 냉각수 공급이 어려운 부분이 있는데, 이러한 부분의 냉각은 엔진오일이 담당하게 된다. 앞서 설명했던 터보차저를 장착한 차량에서는 엔진오일의 냉각 기능은 더욱 중요한데, 터빈의 냉각을 엔진오일이 맡기 때문이다.[2]
세척 및 방청
일반적인 가솔린 엔진을 사용한다면 가솔린이 완전연소하면서 생기는 이산화탄소와 물 때문에 엔진과 배기 시스템 안에 수증기가 생기게 된다. 그리고 수분이나 불안전 연소분, 산화물질 등이 부식의 원인이다. 엔진오일은 이런 상황에 놓여있는 엔진 내부가 녹슬지 않도록 금소표면에 강력한 유막을 형성하고 산을 중화시켜 녹과 부식을 방지하는 '방청'의 역할을 한다. 그리고 엔진 내부에 수분, 불완전연소분, 먼지, 카본 찌꺼기 등의 불순물로 인해 더럽혀져 엔진내부의 마모를 일으킨다. 이것을 세척 분산시키는 '세척'의 역할을 하기도 한다.[6]
종류
광유
광유는 석유에서 LPG, 가솔린, 등유, 경유, 중유 순으로 추출되는 과정에서 마지막에 아스팔트와 타르가 추출되기 직전 나온다. 이러한 광유에 각종 첨가물을 넣으면 시중에서 판매하는 광유 오일이 된다.[7] 광유는 불순물이 많이 포함된 중유에서 추출하고 합성유 엔진오일에 비해 화학적으로 불안정해 고온에서 점도가 떨어지기 때문에 분당 수천 번씩 회전하는 엔진 내부에서 열에 산화되어 불필요한 찌꺼기를 남기며, 이 찌꺼기가 발생하는 단점이 있다. 특히 장시간 또는 장거리 운행 시 낮은 점성과 슬러지 때문에 엔진에 부하가 걸리기 쉬우며, 높은 연비, 소음과 진동 증가 등의 원인이 된다. 따라서 광유 엔진오일의 경우 기능 유지를 위해 교환주기를 상대적으로 짧게 해야한다. 그러나 기유의 제조 원가가 낮아 제품 값이 저렴한 점은 장점이라고 할 수 있다.[8]
합성유
합성유는 분자구조를 인위적으로 결합시키고 합성시킨 윤활유다. 청정분산제, 산화 방지제, 점도지수 향상제 등 각종 첨가제가 들어간다. 과거 배출가스 규제가 심하지 않았을 시기에는 광유가 시장의 주를 이뤘지만, 현재는 합성유가 대세를 형성했다. 합성유의 가장 큰 장점은 심한 온도 변화에서도 점도를 유지하는 성능이 광유보다 뛰어나다. 엔진찌꺼기 양도 광유보다 적고, 광유에는 없는 유막코팅 효과를 가지고 있어 엔진 관리나 수명 연장에 이점이 있다. 그러나, 단점은 가격이 광유보다 2~5배 비싸다는 점이다.[7]
합성유의 베이스 오일로는 초고점도지수(VHVI, Very High Viscosity Index) 기유, 폴리 알파 올레핀(Poly Alpha Olefin) 기유, 에스테르 기유가 대표적이다. 초고점도지수 기유는 광유보다는 우수하지만 합성유 중에서는 비교적 낮은 성능을 낸다. 초고점도지수 기유를 합성유로 보지 않는 사람들도 있는데, 이는 초고점도지수 기유의 원료가 바로 광유이기 때문이다. 간단하게 정리하자면, 광유를 바탕으로 특수한 화학공정을 거친 후 여기에 여러 첨가제를 섞은 것이다. 대표적인 제품으로 페트로 SK(주) 지크 LQ를 들 수 있으며 1L당 4,500~8,000원 정도의 가격대를 형성하고 있다.[9]폴리 알파 올레핀 기유는 광유가 아닌 천연가스 등에서 추출한 원료와 다양한 화합물을 인공적으로 합성한 것이며 자연상태로는 존재하지 않는 오일이다. 초고점도지수 기유보다 저온유동성과 고온안정성 등 엔진오일이 갖춰야 할 모든 면에서 뛰어난 성능을 갖고 있다. 폴리 알파 올레핀 기유를 사용한 제품으로는 모빌 원(Mobile 1) 시리즈와 BP 비스코 7000 등이 유명하고 국내 제품으로는 GS칼텍스 킥스 폴리 알파 올레핀이 있다. 1L 기준으로 9,500~1만2,000원 정도다.[9]에스테르 기유는 합성유 가운데 가장 비싼 제품으로 꼽힌다. 무엇보다 고온에서 점도를 유지하는 능력이 매우 뛰어난 것이 특징이다. 이 때문에 일반적인 자동차보다는 높은 rpm을 주로 쓰는 경주용차에 많이 사용되고 있다. 에스테르 기유는 점도 유지력은 우수하지만 수분에 대한 저항성과 엔진의 부식 방지 성능에서는 폴리 알파 올레핀 기유나 초고점도지수 기유보다 떨어지기 때문에 다른 합성유와 마찬가지로 다양한 첨가제를 통해 단점을 보완하고 있다. 에스테르 기유를 사용한 대표적인 제품으로는 모튤 V300을 들 수 있으며, 1L에 2만~2만3,000원 정도다.[9]
점도
점도 지수는 엔진오일의 주요한 성능 지표 중 하나다. 온도에 따라 엔진오일의 점성이 변화하는 정도를 나타내며 점성 변화 폭이 적을 경우 점도 지수가 높아진다. 점도 지수는 일반적으로 미국자동차기술협회(SAE)에서 SAE 점도 분류를 따르는 것이 일반적이다. 엔진오일 케이스 표면에 쓰여있는 SAE 5W-30, SAE 0W-40 등의 기호에서 W는 겨울(Winter)을 의미하는 알파벳이다. 바로 앞자리 숫자가 저온점도 즉, 저온에서의 엔진오일의 묽기이다. 0에 가까울수록 점도가 낮아 저온에서 흐름성이 좋다. 0W에서 5단위로 숫자가 커지며, 승용차의 경우 보통 0W에서 10W사이를 사용한다. 만약 영하 20도 아래로 내려가는 곳에서 운행한다면 0W를 선택하는 게 바람직하다. 'W' 뒤에 쓰여진 숫자는 고온점도 즉, 고온에서의 점도 유지력이다. 숫자가 커질수록 점도가 높고 엔진보호 능력이 좋다는 뜻이다. 추운 날씨에서는 저온 점도가 낮은 엔진오일이 엔진 내부에 신속히 퍼져나가 원활하게 유막을 형성한다. 반대로 더운 날씨에서는 고온 점도 지수가 높은 엔진오일이 유막을 형성하는 데 유리하다.[10][11] 차종과 엔진에 따라 속도 및 온도, 부하 정도 등 각기 요구조건이 다르고, 이에 맞는 엔진오일의 점도는 정해져있다. 만약 엔진오일이 너무 묽으면 엔진 내벽에 윤활막을 제대로 형성하지 못하여 엔진보호에 있어서 성능이 떨어지고, 엔진오일이 너무 뻑뻑하다면 엔진 내부에 전해지는 부하가 커져서 엔진의 효율이 떨어지고, 심하면 마모로 인한 수명단축이 일어날 수 있다. 그렇기에 자동차 제조사에서 제공하는 권장치를 기준으로 점도를 설정해서 엔진오일을 사용해야 문제를 예방할 수 있다.[11]
교환주기
엔진오일은 자동차의 가장 대표적인 소모품이자, 교환 주기나 제품 선택에 관해 가장 많은 논쟁이 있는 소모품이다. 교환주기를 5,000km 가량으로 짧게 가져가는 사람도 있는 반면에 2만km 이상 주행 후 교환하는 경우도 있다. 엔진오일이 오래되거나 고부하 주행이 오랫동안 이뤄지면 산화, 열화로 오일의 특성이 변하게 되는데, 이 때 오일의 점도가 깨지고 본래의 윤활 성능이 저하돼 엔진 성능의 저하나 고장으로 이어질 수 있다. 따라서 엔진오일을 자주 갈아주는 것이 이론 상 가장 이상적인 것은 사실이다. 그러나 근래에 출시되는 엔진오일들은 그 성능이 과거보다 월등히 좋아졌기 때문에 어느 정도는 교환 주기에 여유를 가져도 무방하다.[12]카센터에서는 흔히 엔진오일 교환주기를 5000km라고 얘기하는 경우가 있다. 신차는 더 빨리 갈아줘야 한다는 말도 있다. 하지만 현대자동차가 자동차를 살 때 넣어주는 '제품설명서'에 적혀있듯이 신차건 아니건 관계 없이 엔진오일은 1만5000km, 혹은 1년마다 갈면 된다. 만약 1년에 1만5000km를 운전하지 않는 운전자라면 차를 구입한 날을 기점으로 매년 한번씩 갈아주는 것도 방법이라고 할 수 있다. 설명서에 따르면 혹독한 가혹조건에서도 교환주기는 7500km로 적혀 있다. 여기서 가혹조건은 경찰차, 택시, 상용차, 견인차 같은 특별한 차들의 주행조건에 해당되는 경우를 말한다. 서울같은 도심을 달리는 차라도 주말에도 이용하고 지방에도 종종 가는 조건이라고 한다면 일반 조건으로 교환하면 된다. 카센터에 따라선 "제조사의 메뉴얼을 믿을 수 없다."는 경우도 있다. 하지만 제조사는 엔진이 고장났을 때 보증 수리를 해주는 입장이다. 그러므로 굉장히 보수적인 입장에서 메뉴얼을 만들게 되기 때문에 신뢰성이 높다고 할 수 있다.[13]
점검순서
엔진오일 없이는 엔진이 정상적으로 작동할 수 없기 때문에 엔진오일의 양과 색을 수시로 점검해야한다. 순서는 다음과 같다.
- 차를 평탄한 곳에 주차한 후, 엔진을 충분히 예열한다. 그 후 시동을 끄고 오일 팬의 유면이 안정될 때까지(약 5분정도)기다린 후 보닛을 연다.
- 엔진에 있는 노란 손잡이가 달린 레벨 게이지를 뽑고 게이지에 묻은 오일을 깨끗한 헝겊으로 닦는다. 그 후 다시 레벨 게이지를 제자리에 꽂는다.
- 게이지에 묻어나오는 오일량을 확인한다. 오일량이 레벨 게이지의 최대선~최소선(F~L)사이에 있는지 확인하는데, 이 때 최소선(L) 부근일 때는 최대선(F)까지 보충한다.
- 엔진오일 주입구 캡을 열고 엔진오일을 주입하기 시작한다. 이 때 주입구로 이물질 등이 들어가지 않도록 주의해야하며, 오일을 최대선(F) 이상까지 보충하면 엔진에 고장을 일으켜 큰 사고가 날 수 있기 때문에 한번에 많은 양을 넣기보다 천천히 여러 번 나누어 넣는 것이 좋다. 오일을 보충한 뒤에는 다시 한번 게이지를 통해 규정량을 채웠는지 확인한다.[3]
동영상
각주
- ↑ 1.0 1.1 〈엔진 오일이 자동차보다 먼저 개발되었다고?! – 엔진오일의 역사 1편〉, 《킥스》, 2018.10.25
- ↑ 2.0 2.1 〈엔진오일〉, 《나무위키》
- ↑ 3.0 3.1 〈자동차 안에 흐르는 ‘갈색 피’의 비밀, 엔진오일의 모든 것〉, 《현대모터그룹저널》, 2018-03-05
- ↑ 라이드매거진 편집부, 〈더워지는 날씨. 해야 할 것과 하지 말아야 할 것〉, 《라이드매거진》, 2019-05-28
- ↑ 〈엔진과 변속기를 식혀라! 오일 쿨러〉, 《오토인사이드》, 2011-01-19
- ↑ 〈엔진오일시장 달아오른다〉, 《매일경제》, 1995-10-17
- ↑ 7.0 7.1 최기성 기자, 〈(최기성의 허브車)엔진오일, 내 차와 궁합 맞아야 '진짜 보약'〉, 《매일경제》, 2015-10-12
- ↑ 조창현 기자, 〈'합성유vs광유' 엔진오일의 차이점은?〉, 《조선일보》, 2017-03-28
- ↑ 9.0 9.1 9.2 〈알기 쉬운 엔진오일 이야기 합성유라고 다 같은 합성유가 아니다?〉, 《카라이프》, 2007-09-06
- ↑ 〈엔진오일 점도, 그것이 궁금하다〉, 《킥스》, 2016-08-26
- ↑ 11.0 11.1 〈엔진오일의 성능을 나누는 기준, 규격과 점도〉, 《현대모터그룹저널》, 2021-07-02
- ↑ 〈자동차 엔진오일과 소모품, 언제 갈아줘야 할까?〉, 《엠파크》, 2019-08-14
- ↑ 김한용 기자, 〈카센터가 절대 말해주지 않는 '자동차 관리 상식' 5가지〉, 《모터그래프》, 2014-10-14
참고자료
- 〈엔진 오일이 자동차보다 먼저 개발되었다고?! – 엔진오일의 역사 1편〉, 《킥스》, 2018.10.25
- 〈엔진오일〉, 《나무위키》
- 〈자동차 안에 흐르는 ‘갈색 피’의 비밀, 엔진오일의 모든 것〉, 《현대모터그룹저널》, 2018-03-05
- 〈엔진과 변속기를 식혀라! 오일 쿨러〉, 《오토인사이드》, 2011-01-19
- 라이드매거진 편집부, 〈더워지는 날씨. 해야 할 것과 하지 말아야 할 것〉, 《라이드매거진》, 2019-05-28
- 〈엔진오일시장 달아오른다〉, 《매일경제》, 1995-10-17
- 최기성 기자, 〈(최기성의 허브車)엔진오일, 내 차와 궁합 맞아야 '진짜 보약'〉, 《매일경제》, 2015-10-12
- 조창현 기자, 〈'합성유vs광유' 엔진오일의 차이점은?〉, 《조선일보》, 2017-03-28
- 〈알기 쉬운 엔진오일 이야기 합성유라고 다 같은 합성유가 아니다?〉, 《카라이프》, 2007-09-06
- 〈자동차 엔진오일과 소모품, 언제 갈아줘야 할까?〉, 《엠파크》, 2019-08-14
- 김한용 기자, 〈카센터가 절대 말해주지 않는 '자동차 관리 상식' 5가지〉, 《모터그래프》, 2014-10-14
- 〈엔진오일 점도, 그것이 궁금하다〉, 《킥스》, 2016-08-26
- 〈엔진오일의 성능을 나누는 기준, 규격과 점도〉, 《현대모터그룹저널》, 2021-07-02
같이 보기
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