윤활유 엔진오일의 기저유와 합성기저유에 대해서 알아보자.
윤활유 엔진오일의 기저유와 합성기저유에 대해서 알아보자.
우리가 자동차 엔진오일 중에서 일반 광유보다 합성유가 전체적인 성능이 우수하다고 알고 있다. 윤활유를 구성하는 성분은 매우 많지만 그 중 기저유는 윤활유의 원료로써 첨가제에 따라 특성 변화가 나타난다. 그러나 윤활유는 상당히 복합적이기 때문에 한 두 번 사용했다고 해서 평가하기에 조심스러운 면이 많다. 예를 들어 엔진오일을 교환해서 승차감이 달라졌다고 하면 쉽게 믿을 수 있겠는가? 소음 및 진동에 대한 감각이 유난히 발달한 운전자에 해당되는 사실이다. 그리고 이러한 감각은 반복되면 누구나 가능하다.
윤활유 구성 성분 - 기저유(basestocks)
기저유는 두 가지로 분류된다. 하나는 광유이고 다른 하나는 합성유이다. 기저유는 운전 조건하에서 유막을 유지하기에 충분한 점도가 있어야만 한다. 그러나 점도 저항으로 인해 발생된 열을 제거하고 동력 손실을 막기 위해 충분히 유동적이어야 한다. 또한 기저유는 열응력 및 산화 조건 하에서 안정되어야 하고 낮은 증발성이 있어야 하며 그 스스로가 마찰과 마모를 제어하는 능력을 가져야 한다. 화학적 첨가제를 용해하는 능력은 있어야 하지만 금속 표면과 고무 seal과 개스킷에 대해서는 활동력이 없어야 하는 것 등이 모두 중요하다.
광유 기저유는 원유로부터 추출되는 선택된 탄화수소 분류이다. 그것들은 일반적으로 다음의 세 가지 기본 탄화수소 형태인데, 18~40개의 탄소 원자를 포함한 분자들로 구성된다. 첫 번째는 파라핀(paraffins), 두 번째는 방향족(aromatics), 그리고 다음은 나프탄 혹은 사이클로 파라핀(naphthenes or cycloparaffins)이다. 대부분의 분자들은 두개 혹은 그 이상의 기본 탄화수소 구조를 포함하는 혼합 형태다. 또한 기저유는 다양한 탄화수소 구조 내로 치환된 황, 질소, 산소 등과 같은 이질원자를 포함하는 합성물을 약간씩 포함한다. 입체 화학의 실현은 그러한 분자의 구조적 변화를 천문학적인 수만큼 가능하게 한다. 오늘날의 윤활유에 대한 분자 구조적 변화를 천문학적인 수만큼 가능하다. 이것이 오늘날 윤활유에 대한 분자 구조의 영향이 잘 이해되고 있지 않은 이유 중에 하나다.
기저유의 질은 원유 원산지와 가공 기술에 달려있다. 단지 몇몇 선택된 원유만이 기저유를 만들기 위해 가공된다. 대부분의 석유 액체는 높은 온도에서 더 잘 흐른다. 기저유에서는 온도에 따른 점도의 변화는 주요 특성이며 점도 지수(V. I.)에 의해 표시된다. 일반적으로 고 점도지수는 높은 파라핀 내용물을 나타내며 보편적으로 첨가제와의 반응이 좋다. 그러므로 여러 점도 지수는 기저유를 고 점도지수 원료, 저 점도지수 원료로 분류하기도 한다.
점도지수 분류는 정제되는 원유의 종류뿐만 아니라 단일 원유 원산지의 정제 정도 및 등급을 반영할 수 있다. <자동차 천기누설> 다음 시간에는 합성엔진오일에 대해서 자세하게 살펴볼 예정이다. 유의할 점은 어느 특정 상표의 엔진오일이 모든 엔진에서 좋은 작용을 하는 것이 아니라는 점이다. 단언한건데 엔진오일을 몇 번 사용하거나 나름대로 테스트를 해서 임의로 평가를 한다는 것은 매우 어리석은 행동이다. 한편 시중의 유통되는 엔진오일 중에서 국내 일부 소규모 업체가 OE로 제조한 상품은 안정성을 보장받기 어렵다. 윤활유의 세계는 그리 만만하지 않기 때문이다.
윤활유 구성 성분-합성기저유
최고속도가 시속 200km를 넘는 자동차가 판을 치고 있다. 또 성능 좋은 수입차는 시속 250km를 돌파하며 수퍼카 수준의 자동차는 시속 300km를 넘기도 한다. 자동차 엔진의 성능이 높아짐에 따라 윤활유의 발전도 빨라지고 있다. 사실 엔진오일은 제품 종류만 해도 수없이 많고 사용하는 사람에 따라, 엔진성능에 따라 그리고 날씨에 따라서 그 평가가 각양각색이다. ‘누가 무슨 오일을 넣었는데 차가 잘 나가더라 혹은 그 오일은 고속에서는 좋은데 저속은 별로더라’ 등 우리는 엔진오일에 관해서 많은 이야기를 듣게 된다. 물론 그 의견들이 다 맞을 수 있고 그렇지 않을 수도 있지만 엔진오일은 좋고 나쁘고를 판단하기가 아주 어렵기 때문에 정답은 없다고 할 수 있다. 수학시간에 배운 것 중에서 해답이 무수히 많거나 해답이 아예 존재하지 않는 경우가 엔진오일일지도 모른다.
합성기저유는 특별한 특성을 주기 위해 대부분 화학반응에 의해 만들어진 긴 체인분자로 되어 있다. 그것들은 일반적으로 석유화학제품, 동물성 및 식물성 기름 그리고 석탄에서 추출된 공급원료(feedstocks)로부터 만들어진다. 석유 기저유의 복잡한 혼합물과 대조적으로 합성기저유는 상대적으로 순수하며 그 구조와 특성이 상대적으로 잘 규정되고 있다. 합성원료에 대한 관심의 주된 이유는 그들이 산화 억제제와 다른 첨가제를 추가할 때 좋은 반응성을 보이는 것과 더불어 낮은 온도에서의 우수한 흐름성과 증발성 때문이다. 이러한 이점 때문에 합성기저유는 기존의 광유가 대응하지 못한 상황에 계속 증가해 사용되는 추세지만 여전히 광유보다 높은 가격이 합성유에 대한 해결과제이기도 하다.
광유와 합성윤활유 사이에 몇 가지 또 다른 점이 있다. 합성유는 산화 분해물뿐만 아니라 첨가제에 대해 다른 용해 특성을 갖는다. 그렇기 때문에 광유를 사용하다가 합성유로 교환을 하게 되면 어느 정도는 광유와 합성유가 섞이게 된다. 또 여러 회사의 합성유를 바꾸면서 사용하는 것도 첨가제 배합 측면에서는 좋지 않다고 볼 수 있는데 합성유는 광유와는 다른 윤활 시스템내의 씰과 페인트와 다른 구조물 재료와 조화되는 특성을 나타낸다. 어떤 합성유는 금속의 부식과 산화와 가수분해를 촉진시키는 산성화 촉진 물질(preferentially acidic species)을 형성하기 위해 분해된다. 경우에 따라 특정 첨가제가 합성유에 요구되기도 한다. 합성기저유의 다섯 가지 주요 등급은 다음과 같다. 즉, 탄화수소, 에스테르, 에테르, 할로겐 합성물 그리고 실리콘 종합제이다.
윤활유 속의 첨가제
윤활유에서 감초와 조미료 역할을 하는 것이 첨가제다. 대부분의 윤활유는 특별한 화학적 첨가제를 포함하는데 이들은 기저유의 성능을 증진하고 퇴화를 방지하며 화학적, 물리적 성질을 변화시키는 등 특수한 성질을 만들어 준다. 엔진오일 특히 합성엔진오일에 고급 첨가제가 들어있기 때문에 광유와 비교 시 가격도 비싸다. 첨가성분은 특정 목적이 분명히 있는 경우에 사용하는 것을 목적으로 하고 첨가 성분의 균형이 맞지 않으면 엔진에는 무리가 따르게 된다. 예를 들어 엔진소음은 줄어들지만 엔진의 찌꺼기와 슬러지가 생기는 제품도 있으며 윤활성은 우수한 반면 고온에서 산화가 되는 제품도 있다. 강조하건데 첨가제 사용에 있어 성공과 실패는 각 성분의 균형과 사용량에 달려있다고 해도 과언이 아니다. 첨가제는 오랜 기간 동안 광범위한 첨가제 화학제품이 개발돼 왔지만 그 기능별로 다음과 같이 여러 가지 주요 부류가 있다. 즉, 마모 방지제, 마찰 개선제, 극압제, 청정제, 분산제, 산화 방지제, 부식 방지제, 유동점 진정제, 거품 방지제, 점도지수 개선제 등이다. 엔진오일이든 변속기오일이든, 기본적으로 첨가제는 다 들어있다. 그래서 별도의 첨가제를 쓰지 않아도 된다. 다만 기계 상태에서 따라 요구되는 조건에 맞춰 첨가제를 사용하는 것은 무방하다.
점도지수 개선제
점도지수 개선제(viscosity index improvers)는 고온에서 오일의 두께를 크게 하는 100,000 차수 이상의 분자량을 갖는 중합체이다. 일반적으로 고 점도 지수는 높은 파라핀 내용물을 나타내며 보편적으로 첨가제와의 반응이 좋다. 점도지수 개선제는 매우 다양하지만 가장 널리 쓰이는 것은 다음 세 가지다. 즉, 다중메타그릴에이트(polymethacryaltes)와 올레핀아이코중합체(olefinicopolymers)와 다중이소부탄(polyisobutenes)이다. 이 점도지수 개선제는 자동차 엔진오일과 변속기 오일과 유압유 등에 사용되고 있다. 중합체는 사용됨에 따라 영구적으로 붕괴된다. 중합체 용액의 점도는 고 전단율에서는 역으로 감소한다. 여러 가지 응용에 대한 안정성의 요구조건은 사용된 중합체의 분자의 무게와 농도의 세심한 조절에 의해서 충족될 수 있다. 점도-온도 관계를 변화시키기 위해서 상대적으로 많은 적용량이 요구된다. 첨가제는 잘 쓰면 약이 되고 그렇지 않으면 독이 될 수도 있는데 포인트는 사용하는 목적과 적절한 양으로 정리할 수 있다.
우리가 자동차 엔진오일 중에서 일반 광유보다 합성유가 전체적인 성능이 우수하다고 알고 있다. 윤활유를 구성하는 성분은 매우 많지만 그 중 기저유는 윤활유의 원료로써 첨가제에 따라 특성 변화가 나타난다. 그러나 윤활유는 상당히 복합적이기 때문에 한 두 번 사용했다고 해서 평가하기에 조심스러운 면이 많다. 예를 들어 엔진오일을 교환해서 승차감이 달라졌다고 하면 쉽게 믿을 수 있겠는가? 소음 및 진동에 대한 감각이 유난히 발달한 운전자에 해당되는 사실이다. 그리고 이러한 감각은 반복되면 누구나 가능하다.
윤활유 구성 성분 - 기저유(basestocks)
기저유는 두 가지로 분류된다. 하나는 광유이고 다른 하나는 합성유이다. 기저유는 운전 조건하에서 유막을 유지하기에 충분한 점도가 있어야만 한다. 그러나 점도 저항으로 인해 발생된 열을 제거하고 동력 손실을 막기 위해 충분히 유동적이어야 한다. 또한 기저유는 열응력 및 산화 조건 하에서 안정되어야 하고 낮은 증발성이 있어야 하며 그 스스로가 마찰과 마모를 제어하는 능력을 가져야 한다. 화학적 첨가제를 용해하는 능력은 있어야 하지만 금속 표면과 고무 seal과 개스킷에 대해서는 활동력이 없어야 하는 것 등이 모두 중요하다.
광유 기저유는 원유로부터 추출되는 선택된 탄화수소 분류이다. 그것들은 일반적으로 다음의 세 가지 기본 탄화수소 형태인데, 18~40개의 탄소 원자를 포함한 분자들로 구성된다. 첫 번째는 파라핀(paraffins), 두 번째는 방향족(aromatics), 그리고 다음은 나프탄 혹은 사이클로 파라핀(naphthenes or cycloparaffins)이다. 대부분의 분자들은 두개 혹은 그 이상의 기본 탄화수소 구조를 포함하는 혼합 형태다. 또한 기저유는 다양한 탄화수소 구조 내로 치환된 황, 질소, 산소 등과 같은 이질원자를 포함하는 합성물을 약간씩 포함한다. 입체 화학의 실현은 그러한 분자의 구조적 변화를 천문학적인 수만큼 가능하게 한다. 오늘날의 윤활유에 대한 분자 구조적 변화를 천문학적인 수만큼 가능하다. 이것이 오늘날 윤활유에 대한 분자 구조의 영향이 잘 이해되고 있지 않은 이유 중에 하나다.
기저유의 질은 원유 원산지와 가공 기술에 달려있다. 단지 몇몇 선택된 원유만이 기저유를 만들기 위해 가공된다. 대부분의 석유 액체는 높은 온도에서 더 잘 흐른다. 기저유에서는 온도에 따른 점도의 변화는 주요 특성이며 점도 지수(V. I.)에 의해 표시된다. 일반적으로 고 점도지수는 높은 파라핀 내용물을 나타내며 보편적으로 첨가제와의 반응이 좋다. 그러므로 여러 점도 지수는 기저유를 고 점도지수 원료, 저 점도지수 원료로 분류하기도 한다.
점도지수 분류는 정제되는 원유의 종류뿐만 아니라 단일 원유 원산지의 정제 정도 및 등급을 반영할 수 있다. <자동차 천기누설> 다음 시간에는 합성엔진오일에 대해서 자세하게 살펴볼 예정이다. 유의할 점은 어느 특정 상표의 엔진오일이 모든 엔진에서 좋은 작용을 하는 것이 아니라는 점이다. 단언한건데 엔진오일을 몇 번 사용하거나 나름대로 테스트를 해서 임의로 평가를 한다는 것은 매우 어리석은 행동이다. 한편 시중의 유통되는 엔진오일 중에서 국내 일부 소규모 업체가 OE로 제조한 상품은 안정성을 보장받기 어렵다. 윤활유의 세계는 그리 만만하지 않기 때문이다.
윤활유 구성 성분-합성기저유
최고속도가 시속 200km를 넘는 자동차가 판을 치고 있다. 또 성능 좋은 수입차는 시속 250km를 돌파하며 수퍼카 수준의 자동차는 시속 300km를 넘기도 한다. 자동차 엔진의 성능이 높아짐에 따라 윤활유의 발전도 빨라지고 있다. 사실 엔진오일은 제품 종류만 해도 수없이 많고 사용하는 사람에 따라, 엔진성능에 따라 그리고 날씨에 따라서 그 평가가 각양각색이다. ‘누가 무슨 오일을 넣었는데 차가 잘 나가더라 혹은 그 오일은 고속에서는 좋은데 저속은 별로더라’ 등 우리는 엔진오일에 관해서 많은 이야기를 듣게 된다. 물론 그 의견들이 다 맞을 수 있고 그렇지 않을 수도 있지만 엔진오일은 좋고 나쁘고를 판단하기가 아주 어렵기 때문에 정답은 없다고 할 수 있다. 수학시간에 배운 것 중에서 해답이 무수히 많거나 해답이 아예 존재하지 않는 경우가 엔진오일일지도 모른다.
합성기저유는 특별한 특성을 주기 위해 대부분 화학반응에 의해 만들어진 긴 체인분자로 되어 있다. 그것들은 일반적으로 석유화학제품, 동물성 및 식물성 기름 그리고 석탄에서 추출된 공급원료(feedstocks)로부터 만들어진다. 석유 기저유의 복잡한 혼합물과 대조적으로 합성기저유는 상대적으로 순수하며 그 구조와 특성이 상대적으로 잘 규정되고 있다. 합성원료에 대한 관심의 주된 이유는 그들이 산화 억제제와 다른 첨가제를 추가할 때 좋은 반응성을 보이는 것과 더불어 낮은 온도에서의 우수한 흐름성과 증발성 때문이다. 이러한 이점 때문에 합성기저유는 기존의 광유가 대응하지 못한 상황에 계속 증가해 사용되는 추세지만 여전히 광유보다 높은 가격이 합성유에 대한 해결과제이기도 하다.
광유와 합성윤활유 사이에 몇 가지 또 다른 점이 있다. 합성유는 산화 분해물뿐만 아니라 첨가제에 대해 다른 용해 특성을 갖는다. 그렇기 때문에 광유를 사용하다가 합성유로 교환을 하게 되면 어느 정도는 광유와 합성유가 섞이게 된다. 또 여러 회사의 합성유를 바꾸면서 사용하는 것도 첨가제 배합 측면에서는 좋지 않다고 볼 수 있는데 합성유는 광유와는 다른 윤활 시스템내의 씰과 페인트와 다른 구조물 재료와 조화되는 특성을 나타낸다. 어떤 합성유는 금속의 부식과 산화와 가수분해를 촉진시키는 산성화 촉진 물질(preferentially acidic species)을 형성하기 위해 분해된다. 경우에 따라 특정 첨가제가 합성유에 요구되기도 한다. 합성기저유의 다섯 가지 주요 등급은 다음과 같다. 즉, 탄화수소, 에스테르, 에테르, 할로겐 합성물 그리고 실리콘 종합제이다.
윤활유 속의 첨가제
윤활유에서 감초와 조미료 역할을 하는 것이 첨가제다. 대부분의 윤활유는 특별한 화학적 첨가제를 포함하는데 이들은 기저유의 성능을 증진하고 퇴화를 방지하며 화학적, 물리적 성질을 변화시키는 등 특수한 성질을 만들어 준다. 엔진오일 특히 합성엔진오일에 고급 첨가제가 들어있기 때문에 광유와 비교 시 가격도 비싸다. 첨가성분은 특정 목적이 분명히 있는 경우에 사용하는 것을 목적으로 하고 첨가 성분의 균형이 맞지 않으면 엔진에는 무리가 따르게 된다. 예를 들어 엔진소음은 줄어들지만 엔진의 찌꺼기와 슬러지가 생기는 제품도 있으며 윤활성은 우수한 반면 고온에서 산화가 되는 제품도 있다. 강조하건데 첨가제 사용에 있어 성공과 실패는 각 성분의 균형과 사용량에 달려있다고 해도 과언이 아니다. 첨가제는 오랜 기간 동안 광범위한 첨가제 화학제품이 개발돼 왔지만 그 기능별로 다음과 같이 여러 가지 주요 부류가 있다. 즉, 마모 방지제, 마찰 개선제, 극압제, 청정제, 분산제, 산화 방지제, 부식 방지제, 유동점 진정제, 거품 방지제, 점도지수 개선제 등이다. 엔진오일이든 변속기오일이든, 기본적으로 첨가제는 다 들어있다. 그래서 별도의 첨가제를 쓰지 않아도 된다. 다만 기계 상태에서 따라 요구되는 조건에 맞춰 첨가제를 사용하는 것은 무방하다.
점도지수 개선제
점도지수 개선제(viscosity index improvers)는 고온에서 오일의 두께를 크게 하는 100,000 차수 이상의 분자량을 갖는 중합체이다. 일반적으로 고 점도 지수는 높은 파라핀 내용물을 나타내며 보편적으로 첨가제와의 반응이 좋다. 점도지수 개선제는 매우 다양하지만 가장 널리 쓰이는 것은 다음 세 가지다. 즉, 다중메타그릴에이트(polymethacryaltes)와 올레핀아이코중합체(olefinicopolymers)와 다중이소부탄(polyisobutenes)이다. 이 점도지수 개선제는 자동차 엔진오일과 변속기 오일과 유압유 등에 사용되고 있다. 중합체는 사용됨에 따라 영구적으로 붕괴된다. 중합체 용액의 점도는 고 전단율에서는 역으로 감소한다. 여러 가지 응용에 대한 안정성의 요구조건은 사용된 중합체의 분자의 무게와 농도의 세심한 조절에 의해서 충족될 수 있다. 점도-온도 관계를 변화시키기 위해서 상대적으로 많은 적용량이 요구된다. 첨가제는 잘 쓰면 약이 되고 그렇지 않으면 독이 될 수도 있는데 포인트는 사용하는 목적과 적절한 양으로 정리할 수 있다.
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