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유압 작동유의 재발견 – 모빌코리아윤활유의 윤활유 세미나

지난 11월 13일 전주 그랜드힐스턴 호텔에서는 모빌코리아윤활유(주)가 개최한 세미나가 열렸다. 단순히 제품 소개를 위한 세미나가 아니었다. 제조 현장 종사자에게 꼭 필요한 윤활유에 대한 기초를 비롯, 유압 시스템 및 유압 작동유 이론과 관리 요령까지 폭넓게 다룬 알찬 시간이었다. 유압 시스템 사용자가 알아두면 좋은 유압 작동유 관련 상식과 이론, 그리고 새로 나온 고성능 유압 작동유의 놀라운 면면까지 자세히 들여다 본다.

유압 작동유는 유압 시스템 내 습동 부분에 대한 마찰 방지, 열의 방출과 먼지 마모 등의 협잡물 세정과 같은 윤활유로서의 기능은 물론, 압력과 동력 전달이라는 유압 시스템의 성능과 효율에 있어서 가장 중요한 역할을 맡고 있다. 산업이 발전해 오면서 유압 시스템이 감내해야 할 유압도 함께 증가해 가동 환경이 매우 혹독해졌고, 이 때문에 유압 작동유의 성능에 대한 요구 수준은 더 높아질 수밖에 없다.

유압 작동유, 중요한 두 가지 성능은?
윤활유 전문가인 모빌코리아윤활유의 서정택 이사는 세미나 발표를 통해 유압 작동유가 가져야 할 가장 중요한 성능으로 단연 내마모성과 열/산화안정성을 꼽았다. 유압 시스템을 구성하는 유압펌프, 밸브, 실린더 등의 미끄럼 마찰 부분은 모두 경계윤활 상태이다. 경계 윤활은 유압유에 의해 윤활은 되지만 국부적으로 금속의 접촉이 일어나는 상태를 말하는데, 이 상태에서 고압에 노출되는 유압 시스템 요소들의 마모를 최소화하기 위해서는 강력한 유막 강도와 윤활성, 즉, 강력한 내마모성이 요구될 것이다.

유압 시스템 요소 중 유체의 방향과 양을 조절하는 서보 밸브의 경우 간극이 3μm에 불과하다. 이 미세한 간극을 통해 오일이 흘러가야 하는데, 만약 바니시 같은 이물질이 간극 사이에 끼게 될 경우 밸브의 오작동을 유발할 수도 있다. 외부에서 침투하는 이물질을 완벽하게 차단하더라도, 유압 시스템 내부에서 이물질이 발생하게 되는데 유압 작동유의 산화가 원인이 되어 유용성 산화물과 불용성 산화물을 생성하는 경우다. 이것이 유압 작동유에 있어서 열/산화안정성이 크게 중요한 이유다.

알아두자! 유압유 상식 ① – 세 가지 윤활상태

유체윤활
유체윤활
유막에 의해 마찰면이 완전히 분리되어 접촉하지 않는 가장 이상적인 상태로 완전윤활이라고도 한다. 접촉 표면의 마모는 매우 작으며 마찰 손실도 오직 윤활막 내에서 이루어지게 된다. 마찰은 윤활유의 점도에만 관계될 뿐 금속의 성질과는 무관하다. 마찰계수는 0.01~0.005로 가장 낮다.

경계윤활

경계윤활

간헐적인 표면 접촉이 일어나면서도 윤활유는 계속 공급되어 접촉부의 마찰과 마모를 감소시킬 수 있는 표면막은 형성하는 상태를 말한다. 유체 윤활에서 하중이 증가하거나 유온이 상승해 점도가 떨어지는 상황, 또는 유막이 얇아지는 저속 상태에서 일어나기 쉽다. 마찰계수는 0.1~0.01 정도.

극압윤활

극압윤활

하중이 더욱 증대되어 마찰 면의 온도가 높아지면 결국 흡착유막으로는 하중을 지탱할 수 없게 되어 유막은 파괴되고 만다. 금속접촉 부분에 용착 현상이 일어나기 때문에 오일의 점도나 유성으로는 해결할 수 없고, 극압 첨가제를 넣어 화학적인 피막을 만들어 윤활을 할 수 있다.

이번 세미나에서 모빌코리아윤활유의 대리점 Lube Engineer인 (주)광일유화 이진섭 과장이 윤활유의 기초에 대해 설명했다. 이번 세미나에서 모빌코리아윤활유의 대리점 Lube Engineer인 (주)광일유화 이진섭 과장이 윤활유의 기초에 대해 설명했다.
[/caption]모빌의 Mobil DTE™ 20 ULTRA 시리즈는 내마모성과 산화안정성을 극대화해 ‘압력과 동력 전달’이라는 유압유의 가장 중요한 역할을 완벽하게 해내는 유압 작동유다. 주요 산업규격 및 장비 제작사들의 내마모 요구 조건을 만족하는 강력한 내마모 성능을 제공한다. 또한, 우수한 열 및 산화안정성을 바탕으로 기존 제품 대비 오일 수명이 최대 2배 더 증가했고, 뛰어난 필터링 성능과 내수성, 부식 방지 성능도 가지고 있다.

전 세계적으로 유압 작동유 시장을 주도해 왔던 Mobil DTE 20 제품과의 비교에서도 뛰어난 성능을 보이는 Mobil DTE 20 ULTRA. 특히 오일 수명과 퇴적물 컨트롤, 산화안정성에서 크게 진일보 했다.
전 세계적으로 유압 작동유 시장을 주도해 왔던 Mobil DTE 20 제품과의 비교에서도 뛰어난 성능을 보이는 Mobil DTE 20 ULTRA. 특히 오일 수명과 퇴적물 컨트롤, 산화안정성에서 크게 진일보
했다.

엄청난 성능의 고인화점 유압 작동유
Mobil DTE HFP 46, 68은 우리나라 소방법에서 요구하는 인화점 250℃를 안정적으로 초과하도록 특별히 개발한 유압 작동유다. 윤활유에 해당하는 제4석유류 6,000L 이상의 오일저장 탱크를 보유한 기업은 소방허가를 받아야 하는데, 윤활유의 인화점이 250℃ 이상이면 인화성 액체에 해당되지 않으므로 인허가의 규정에 해당되지 않는다. 다량의 유압유를 보유한 기업의 경우 이것만으로도 엄청난 효과를 누리게 되는데, 이게 다가 아니다. 서정택 이사는 “일반적으로 첨가제를 넣으면 인화점이 낮아지기 때문에, 인화점이 높으면서 우수한 성능의 유압유를 만드는 것은 매우 어렵다. 그러나, Mobil DTE HFP 46, 68은 고인화점 유압유이면서 동시에 기존의 유압유와는 차원이 다른 우수한 제품이다.”라고 밝혔다. 그 성능의 비결은 고품질 윤활기유와 모빌 자체의 특수한 비아연계(Zinc-Free) 내마모 첨가제 시스템에 있다고 한다.

알아두자! 유압유 상식 ② – 다양한 품질의 기유

유압 작동유는 기유(Base Stock)에 산화방지제, 내마모 첨가제, 녹부식 방지제, 분산제, 유동점 강하제 등 다양한 첨가제(Additives)를 5~20%가량 첨가하여 만든다. 통상적으로 기유는 Group I, II, III, IV, V로 구분하는데 번호가 높아질수록 품질이 좋고 가격도 비싸다. 광유계(Mineral Base Oil) 기유인 Group I, II, III는 원유를 증류하여 제조하게 되는데, 정제하는데 난이도가 가장 높은 Group III의 경우 왁스와 같은 불순물을 제거한 기유이다. 합성유(Synthetic Oil)는 Group IV(PAO)와 Group V(기타 합성유)로 구분한다.

비아연계 내마모성 첨가제는 일반적으로 사용되는 아연계 내마모성 첨가제3와는 달리 퇴적물이나 바니시 형성을 상당부분 억제한다. ASTM D 4310 규격의 1000시간 산화안정성 테스트에서 시장 주도 제품의 전산가 증가량이 0.6 mgKOH인데 반해 Mobil DTE HFP 46, 68은 증가량이 0, 전혀 없었다. 앞서 소개한 Mobil DTE™ 20 ULTRA의 수치는 0.4 mgKOH인 것을 보더라도 얼마나 우수한 성능인지 가늠할 수 있다. 뛰어난 산화 안정성으로 청정성을 유지해 주고 기포, 수분 등에 대한 안정적 특성과 국제규격으로 사용되는 ISO 11158과 DIN51524 Part 2의 규격을 월등히 초과하는 탁월한 내마모 보호 성능을 갖추고 있다.

알아두자! 유압유 상식 ③ – 아연계 내마모 기술3 (ZnDDP)의 함정

가장 보편적으로 사용되는 종전의 아연계(Zinc type) 내마모성 첨가제 기술은 인(Phosphates)을 금속 표면 위에 부착시켜 코팅(아래 그림의 파란색)을 형성해 마찰과 마모를 감소시킨다. 열에 안정적이고 수분 오염 시에도 성능을 발휘하며, 산화 방지제 역할을 동시에 해 경제성이 우수한 장점을 가지고 있다.

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문제는 특정 조건에서 인과의 결합에서 떨어져 나온 아연이 금속성 첨가제라서 조건이 열악해지면 퇴적물 및 바니시를 형성하게 되는 것이다(아래).

슬러지


첨가제, 그 치명적인 유혹
유압 작동유와 윤활유는 기유에 첨가제를 넣어 제조한다. 유동점 강하제나 점도지수 향상제는 오일의 고유의 성능을 향상시키는 첨가제이고, 내마모성 첨가제나 극압제는 새로운 성능을 부여하기도 하며, 산화방지제나 기포방지제는 원하지 않는 반응을 억제하는 기능을 한다. 윤활유를 개발할 때 이런 다양한 기능의 첨가제와 기유를 어떤 비율로 섞어 만드는지에 대한 포뮬러가 그 오일의 성능을 좌우한다. 

문제는 첨가제를 윤활유에 추가해서 사용할 경우, 그 첨가제의 순기능에 반하는 역작용이 생길 수도 있다는 점이다. 실제로 A모 기업에서 있었던 일이다. 기어박스에서 소리가 나자 업체의 권유로 극압제를 첨가했다. 당장은 소음이 없어지는 것 같았는데, 2년 정도 지나자 기어박스 내부는 온통 슬러지로 가득 차고 말았다. 극압제는 60℃가 넘는 조건에서는 반응성에 의해 슬러지로 변하는 성질이 있다. 슬러지가 생기면 윤활유의 기능도 저하되게 마련이다. 당장 눈앞의 문제를 해결하려 하다 보니 첨가제를 넣어보라는 업체의 유혹에 빠지기 쉽다. 모빌에서는 장비를 세울 수 없는 상황에서 특정 첨가제를 추가하기 보다는 사용 중인 오일의 20% 정도를 빼내고 동일 제품의 오일로 보충하는 방식을 권장하고 있다.

이번 세미나에서는 이 밖에도 윤활유, 유압 작동유에 대한 이론과 사례, 관리 방안 등이 다양하게 소개되었고, 실제로 현업에서 윤활유를 사용하고 있는 80여 참가자의 반응은 뜨거웠다. 윤활에 대한 기술과 경험을 바탕으로 한 양질의 정보가 계속해서 다루어져야 하는 이유다.

세미나에서 유압 기초와 제품을 소개한 모빌코리아의 Field Engineer 서정택 이사. 서정택 이사는 모빌에서 선정하는 Million Dollar Savings Club의 멤버다.
세미나에서 유압 기초와 제품을 소개한 모빌코리아의 Field Engineer 서정택 이사. 서정택 이사는 모빌에서 선정하는 Million Dollar Savings Club의 멤버다.

Mobil-TM모빌코리아윤활유㈜는 세계적인 에너지 전문 기업 엑손모빌(ExxonMobil)의 국내 자회사로 1973년 국내 첫 발을 내딛었다. 산업용 윤활유, 자동차용 윤활유, 선박 및 항공용 윤활유, 그리스 등을 제조해 국내는 물론 해외에 수출하고 있으며 나아가, 다양한 고객과 산업체에 통합적인 윤활 솔루션을 제공하고 있다.


 

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About 이상준 기자

생산제조인을 위한 매거진 MFG 편집장 이상준입니다. 대한민국 제조업 발전을 위해 일합니다.