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에어 컴프레서를 사용 중이라면이 기사를 꼭 읽어보세요!

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장비를 무탈하게 잘 돌리려면 윤활이 필요하다. 장비가 문제 없이 잘 돌아간다는 것은 결국 가공하는 제품의 품질, 사이클 타임, 생산성 등과 연결되기 때문에 윤활은 그만큼 중요하다. 하지만 윤활의 중요성이나 최적의 윤활유 선택법에 대해서는 모르는 경우가 많다. 그렇다면 최적의 윤활유 선택이 얼마나 중요한지 에어 컴프레서 윤활의 예를 들어 알아보자.
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에어 컴프레서의 윤활 방법

그런데 왜 하필 에어 컴프레서인가? 공기 압축기라고도 불리는 에어 컴프레서는 가동 조건이 가혹하다. 특히 스크루 타입 컴프레서 오일은 내부의 높은 열을 빼내어 쿨러에서 냉각되고 다시 미스트 상태로 고온의 컴프레서 내부로 들어가는 방식이기 때문에 높은 토출압력·온도·습도에 노출되어 있다. 따라서 적절한 오일 선정과 윤활이 필수적이다. 이러한 환경에서 가동되는 에어 컴프 레서 윤활을 예로 들어 윤활유가 얼마나 중요한 역할을 하는지, 이러한 경우에는 특히 어떤 윤활유를 적용해야 하는지 살펴보고자하는 것이다.
본론으로 들어가기 전에 알아둘 것이 있다. 바로 광유와 합성유의 차이다. 윤활유는 광유계 윤활유와 합성 윤활유로 나뉘는데 이 둘은 제조 방식이 달라 성능에서 차이가 난다. 합성유가 성능, 비용 절감 면에서 더욱 좋지만 이에 대한 인식이 미비하여 대부분 저렴한 광유를 쓴다. 물론 무조건 합성유를 써야 하는 것은 아니다. 가동 조건에 맞는 윤활유를 적용해야 하며 같은 합성유라 하더라도 여러 성능이 균형 있게 조화를 이룬 것이 좋은 합성유다.
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광유와 합성유, 차이를 아십니까?

그렇다면 광유와 합성유가 어떻게 다른지 구체적으로 알아보자. 윤활유는 베이스가 되는 기유 (base oil)와 조미료 같은 역할을 하는 첨가제(additive)로 구성되는데, 각각 제조 과정이 달라 기유에서부터 차이가 난다. 원유에서 윤활유를 만들 때 광유는 잔사유(殘渣油)를 정제하여 만들고, 합성 윤활유는 에틸렌가스를 합성한 고분자기유에서 만들어지기 때문이다.
잔사유에서 정제되어 만들어진 광유는 모양, 크기, 무게, 성질이 서로 다른 분자들이 섞여 있어 분자구조가 균일하지 않다. 반면 합성유는 화학 반응 공정을 거치면서 ‘목적 만큼의 분자량(점도)으로 합성’되어 분자의 크기와 모양이 균일하다. 이러한 차이는 광유와 합성유의 성능, 효율, 그리고 가격을 결정짓는 중요한 요인이 된다. 구체적인 차이는 다음과 같다.

윤활유가 가져야 할 필수 성능 면에서의 차이

점도지수
점도와 점도지수를 같은 것으로 오해할 수 있는데, 이는 엄연히 다른 개념이다. 점도가 끈적거리는 정도이고, 점도지수는 ‘온도에 따른 점도의 변화의 정도’를 의미한다. 윤활유는 일반적으로 고온에서는 묽어지고 저온에서는 굳어지게 된다. 합성유는 광유보다 점도지수가 높아 고온과 저온에서도 점도 변화가 적어 장비의 원활한 가동을 돕는다.산화안정성
윤활유가 산화되면 슬러지*, 바니시** 같은 점착성 높은 산화물(찌꺼기)이 만들어진다. 이에 윤활유와 장비가 산화 부산물에 오염되어 컴프레서나 유압유의 필터 등이 막히게 되고, 결국 장비의 성능이 떨어진다. 분자 구조가 균일한 합성유는 산화안정성이 매우 높아 가혹한 조건에서도 점도와 산성 성분의 양인 전산가의 변화가 적다.마모방지성
장비에서 마모가 가장 많이 발생하는 경우는 바로 가동 초기, 기계를 움직이기 시작할 때다. 합성유는 저온 유동성이 좋아 저온 시동 시에도 오일을 원활히 공급하므로 충분한 유막을 형성해 놓기 때문에 초기 가동 시 발생되는 마모를 방지한다.

에너지 절감
합성유는 일정한 분자구조로 합성되었기 때문에 유체내부저항이 적다. 이는 에너지 절감과도 연계된다. 즉 매끄러운 포장도로와 울퉁불퉁한 비포장도로를 달릴 때 드는 자동차의 연비 차이를 생각하면 이해가 쉽다. 매끄러운 곳 위를 이동 때는 힘이 덜 들어가지만 울퉁불퉁한 곳 위를 이동할 때는 마찰로 인해 에너지가 손실되며 더 큰 힘이 들어가기 때문이다.

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<용어정리>
슬러지*와 바니시**의 차이는?
슬러시(sludge)와 바니시(varnish)는 모두 윤활유가 산화되어 만들어지는 것이다. 그 중 슬러지는 일종의 산화 찌꺼기라고 생각하면 된다. 이로 인해 윤활유의 성능이 떨어지고 장비가 더러워지며 필터가 막히게 된다. 바니시는 윤활유가 적용되는 장비의 어떤 표면에 얇고 단단하게 부착되어 윤활을 방해하는 광택을 띤 물질이다. 처음 움직일 때 마찰력으로 인해 덜컹거리고, 멈추려고 하려면 원하는 지점에서 미끄러져 더 나아가는 현상인 스틱슬립(stick-slip)을 발생시킨다. 이는 특히 유압시스템의 서보벨브와 베어링에 안 좋은 영향을 미친다.
슬러지(sludge)와 바니시(varnish)는 모두 윤활유가 산화되어 만들어지는 것이다. 그 중 슬러지는 일종의 산화 찌꺼기라고 생각하면 된다. 이로 인해 윤활유의 성능이 떨어지고 장비가 더러워지며 필터가 막히게 된다. 바니시는 윤활유가 적용되는 장비의 어떤 표면에 얇고 단단하게 부착되어 윤활을 방해 하는 광택을 띤 물질이다. 처음 움직일 때 마찰력으로 인해 덜컹거리고, 멈추려고 하려면 원하는 지점에서 미끄러져 더 나아가는 현상인 스틱슬립(stick-slip)을 발생시킨다. 이는 특히 유압시스템의 서보 밸브와 베어링에 안 좋은 영향을 미친다.
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에어 컴프레서에 적용되는 윤활유는?

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 이제 본론으로 들어가 보자. 앞서 에어 컴프 유가 습한 공기와 접촉되면 산화 레서는 가동 조건이 가혹하다고 했다. 에어 되는 속도는 더 빨라지고 그만큼 컴프레서는 기계적 압축으로 기체의 압력을 산화물이 더 많이 만들어지기 높이는 장비이기에 토출압력이 높고 그만큼 때문이다. 따라서 에어 컴프레서 가동 온도도 높다. 특히 여러 에어 컴프레서 에는 광유보다 합성유가 더 적합 중에서도 습식 로타리 스크류 컴프레서가 많하다. 물론 아무 합성유나 적용이 쓰이는데, 오일 미스트가 흡입된 공기와 한다고 해서 이러한 가혹한 환경 함께 고온으로 압축되어 오필 세퍼레이터에을 견딜 수 있는 것은 아니다. 산압축된 공기와 분리되므로 고온 및 산화 문제 화안정성, 열안정성, 유수(油水)에 노출되어 있다.
분리성, 내마모성 등이 고루 균이러한 환경에서 적절치 못한 윤활유를 적용 등하게 일정 수준 이상의 성능을 갖춘 합성유 하면 윤활유가 쉽게 산화, 탄화되어 윤활유가 필요하다.
자체의 기능은 물론 장비의 성능도 떨어뜨린다. 이를테면 왕복동식 컴프레서는 고온으로 에어 컴프레서에 최적화된 합성유 인한 슬러지 형성이 필연적이며 슬러지가 너그래서 대안이 될 수 있는 것이 Mobil의무 많이 생성되어 밸브에 쌓이면 완벽히 밀폐 Mobil SHC TM Rarus다. 이 합성 윤활유는 합되지 않아 효율이 떨어진다. 심각한 경우 돌성유 시장에서 가장 많이 소비되는 제품에 발적인 트러블, 화재, 폭발 등으로 이어질 수비해 수명이 2~3배 길다. 24시간 에어 컴프 있어 생산성은 물론 작업자와 설비의 안전 문레서를 가동한다고 했을 때를 가정해보자. 광제로도 연결될 수 있다.
유계 오일은 약 2,000~3,000시간, 합성유 특히 덥고 습한 여름에는 최악의 상황으로 이는 6,000~8,000시간을 쓸 수 있다. 그러나 어지는 최상의 조건이 만들어지게 된다. 윤활 Mobil SHC Rarus는 약 24,000시간을 사용할 수 있다. 1년 쓰는 것을 최대 약 3년까지 쓸수 있는 것이다(일반적인 환경에서 사용했을 경우). 에어 컴프레서와 같은 가혹한 환경에서 약 3년 동안 사용할 수 있다는 것은 그만큼 산화 안정성, 열안정성, 유수분리성, 내마모성 등이 잘 유지된다는 방증이 된다. 이것이 가능한 이유는 같은 합성유라도 기유가 다르기 때문이다. 이제껏 사용되지 않던 더 진보된 베이스 오일을 기반으로 새로운 첨가제가 들어가 있어, 광유는 물론 다른 합성유보다 월등한 성능을 낼 수 있는 것이다.

가혹한 에어 컴프레서 환경에 최적화된 윤활유

그렇다면 Mobil SHC Rarus가 가혹한 에어 컴프레서 가동 환경에 최적화될 수 있는 구체적인 이유를 항목별로 따져보자.
 최대 24,000 시간 사용 가능한 윤활 수명 
가동 온도 130˚C의 로타리 스크류 에어 컴프레서를 가지고 실험을 했다. Mobil SHC Rarus와 다른 5개의 대표적인 경쟁사 합성유 제품의 성능 테스트를 실시한 것이다. 그 결과 Mobil SHC Rarus는 다른 제품 대비 2~3배까지 수명이 길었다(약 24,000시간). 이는 에어 컴프레서에 윤활유를 사용하기 시작한 후 3년, 혹은 현재 오일 교환 주기의 3배 기간 중 먼저 도래하는 시점까지 윤활유를 교환하지 않고 사용할 수 있다는 의미다. 이로써 장비의 가동 시간은 늘고 오일 교환 횟수는 줄어 생산성과 효율성을 향상시킬 수 있다.  극한의 운전 조건에서도 우수한 장비 보호 성능 
Mobil SHC Rarus는 산화안정성, 열안정성, 유수분리성, 내마모성, 기포방지성 등 윤활유에 요구되는 성능을 일정 수준 이상으로 균등하게 갖추고 있다. 이 중에서도 산화안정성은 슬러지, 바니시의 형성을 제어하며 특히 에어 컴프레서가 열적 스트레스를 받을 때에도 윤활유의 수명을 보장한다. 또 기포방지성은 중요치 않게 여길 수 있으나 윤활유에 공기가 다량 함유되면 윤활 성능을 떨어뜨릴 뿐 아니라 누유를 일으킬 수 있으므로 이 역시 필수적이다. 이러한 특성으로 일반 윤활유를 사용하는 것보다 더 열악한 환경에서도 설비를 보호하고, 장비가 허용하는 바에 따라 가동 온도의 범위를 늘릴 수도 있다.  장시간 운전 지속으로 정비 최소화
긴 수명, 균형 잡힌 성능은 윤활유 교체 횟수를 줄여준다. 또한 장비의 고장, 멈춤 등의 사고 발생을 억제한다. 이로써 장비의 정비를 최소화하기 때문에 이에 들어가는 시간, 비용, 인력을 낭비하지 않아도 된다. 정비 작업 중 발생할 수 있는 작업자의 안전 문제도 예방 가능하다.
물론 윤활유 자체도 도입해서 오랫동안 사용할 수 있으므로 그 비용을 줄일 수 있고, 환경 보호 측면에서 보아도 폐유의 발생을 줄여 환경친화적이다.

.장비의 조건과 가동 환경에 맞는 윤활유 도입해야

이처럼 가혹한 가동 환경에 노출되어 있는 에어컴프레서는 성능 좋은 윤활유의 도입이 필수적이다. 하지만 가격이 더 저렴하다는 이유로 품질 낮은 광유를 적용하여 윤활유는 물론 장비를 망가뜨리는 사례를 심심치 않게 찾아볼 수 있다. 모든 곳에 값비싼 합성유를 도입해야 하는 것은 아니지만 상황과 조건에 맞춰 적재적소에 알맞는 윤활유를 도입해야 한다. 초기 투자비용 아끼려다 나중에 설비의 유지보수에 더 많은 비용을 지불하게 될 수도 있기 때문이다.

About 김유리 기자

제가 왜 디테일의 여왕으로 불리는지, 기사를 통해 확인해보세요! ^^