1. 엔진오일 (윤활유)
윤활유는 윤활성을 갖는 유체인 윤활기유(base oil)에 첨가제(additives)를 섞어서 만듭니다.
즉, 윤활유 = 윤활기유 + 첨가제입니다. 첨가제로는 산화안정제, 점도지수 향상제 등등이 포함됩니다. 쵸코우유를 예를 들면 아래와 같습니다
ex) 쵸코우유(엔진오일) = 우유(윤활기유) + 쵸코향, 설탕, 색소, 카카오(첨가제)
가장 중요한 것은 윤활기유입니다. 좋은 윤활유는 좋은 윤활기유를 사용한 윤활유라고 생각하시면 됩니다.

2. 엔진오일의 종류
1) 광유
원유에서 윤활에 필요한 성분을 추출 후 각종첨가제를 섞어 만든 것입니다.
일단 원유는 오랜 시간 퇴적물이 썩어서 만들어지기 때문에 원천적으로 불순물이 존재합니다. 불순물 중에는 “원치 않는 점도의 윤활유”라던가 “원치 않는 성분의 윤활유”도 있습니다. 이런 경우는 성분이 매우 유사하기 때문에 걸러내기가 거의 불가능하죠. 이 불순물 때문에 광유계 엔진오일은 사용 중에 불순물이 타버려 새카맣게 되고, 성질이 쉽게 변합니다.

특히 광유에는 각종 불순물과 더불어 아무리 정제해도 걸러지지 않는 왁스성분이 포함되어 있습니다. 이러한 성분들은 마모에 큰 영향을 끼칩니다. 고온에 약해 찌꺼기를 형성하고 산화를 더욱 가속시키며, 이것은 결국 엔진과 오일의 수명을 단축시키는 원인이 됩니다.
장점은 가격이 저렴하다는 것입니다.

2) 합성유
인위적으로 윤활성능이 가장 좋게 탄소분자 수를 일정하게 커팅하여 “만든 것”으로 왁스성분이 전혀 포함되어 있지 않습니다.
합성유는 가혹한 주행에도 쉽게 점도가 변하지 않아 엔진수명 연장에도 도움이 되고, 오일수명이 광유의 2배 이상 입니다.
순수하게 윤활유 역할을 하는 질 좋은 분자로 이루어져 있어 환경친화적이고 무해합니다.
하지만, 가격이 일반 오일의 비해 2~4배 이상 비싼 것이 단점입니다.


3) 반합성유
부분합성유는 가격적인 이유로 탄생합니다.
성능 좋은 합성유를 쓰자니 가격이 워낙 비싸고, 저렴한 광유를 쓰자니 성능이 떨어지고, 이런 이유로 부분합성유가 만들어 졌습니다.
부분합성유는 위의 합성기유 + 광유기유 + 첨가제입니다.
이 부분합성유들은 합성기유의 종류 및 함유량에 따라 성능 및 가격이 천차만별입니다.


3. 엔진오일의 역할
아래 역할에 충실한 엔진오일이 좋은 엔진오일 입니다.
1) 윤활작용
두 물질 사이의 경계면에서 원활한 이동을 돕는다. 문에 초나 기름칠을 하면 더 잘 여닫히는 원리입니다.
2) 감마작용
두 물질 사이의 마찰을 줄여준다. 윤활작용과 비슷합니다.
3) 냉각작용
마찰 시 발생하는 열의 외부 전달을 돕는다. 마찰 때 발생하는 열은 매체가 있을 때 외부로 잘 발산되고 기름은 물이나 공기 같은 물질보다 훨씬 열을 잘 전달합니다.
4) 밀봉작용
경계 내, 외부의 절연 작용을 한다.
5) 방청작용
접촉 표면의 부식 및 녹 발생을 막아준다. 고온, 고압, 복잡한 화학 물질 등의 가혹조건에 직접 노출되는 금속재질 피스톤, 실린더에 일종의 피막으로 작용하여 부식을 막아줍니다.
6) 청정작용
유입되는 불순물을 흡수하여 여과 할 수 있게 도와준다. 마모되는 엔진 물질과 연소과정에서 발생하는 불순물 등을 엔진오일이 필터에 가지고 가서 여과시켜줍니다.

4. 첨가제의 종류
어떤 윤활기유가 완벽하게 원하는 성능을 다 가지고 있다면 첨가제는 필요 없습니다. 하지만 그런 윤활기유는 없습니다. 그래서 첨가제를 넣게 됩니다.
하지만 첨가제는 일반인에게 약물을 주사해서 슈퍼맨을 만드는 것이 아니라 눈 나쁜 사람에게 안경을 씌워주는 것에 가깝습니다. 따라서 첨가제 보다는 윤활기유의 성능이 훨씬 중요합니다.

1) 산화 방지제
엔진오일의 산화를 방지하고 사용에 따른 점도 증가를 억제합니다.
2) 방청 분산제
침적물이 생기는 것을 방지, 찌꺼기를 골고루 분산시킵니다.
3) 점도지수 향상제
높은 온도에서도 물처럼 주르룩 흐르지 않게 합니다.
4) 유동성 향상제
낮은 온도에서도 부드럽게 흐르도록 합니다.
5) 부식 방지제
엔진 내부 표면의 부식을 방지합니다.
6) 마모 방지제
엔진오일이 실린더 내벽에 잘 붙어 있게 도와줍니다.
7) 소포제
기포가 발생하는 것을 막습니다.

5. 엔진오일 점도

엔진오일 점도에 따른 적정 외부온도 입니다. 엔진오일에 표기된 점도는 이후 소개되는 점도지수와 다른 의미입니다.

0W : 영하 -50'C 이하 20 : 상온 20'C 정도
5W : 영하 -38'C 정도 30 : 상온 30'C 정도
10W : 영하 -22'C 정도 40 : 상온 40'C 정도
15W : 영하 -15'C 정도 50 : 상온 50'C 정도

점도가 높으면 높은 엔진온도에서도 점도를 유지할 수 있어 엔진보호에 유리하지만 혹한에서 시동성이 떨어질 수 있고, 점도가 낮으면 시동성은 좋으나 엔진온도가 높을 때 점도가 하락하여 엔진의 내구성을 저하시킬 수 있습니다.


6. 엔진오일 교환주기
건설교통부가 지난 96년 엔진오일 교환 주기에 대한 논란이 격화되자 석유품질연구소와 항공우주연구소에 의뢰한 엔진오일 최적 교환 주기에 대한 내용입니다

상식)엔진오일 교환 주기, 승용차는 5천∼7천㎞
자동차 엔진오일의 교환 주기는 엔진의 성능이나 환경 오염에 직접적인 영향을 주기 때문에 소비자들은 자동차 제작사, 윤활유 및 첨가제 메이커들에게 항상 관심을 갖고 있으며, 최적의 교환 주기와 환경 오염에 대한 논쟁이 계속되고 있습니다.

보통 엔진오일은 감마·냉각·기밀·세척 작용 그리고 엔진 소음을 완화시키는 역할을 합니다. 이와 같은 중요한 역할을 하는 엔진오일의 교환 시기를 운전자가 오염 정도에 따라서 판단한다는 것은 현실적으로 어렵기 때문에 자동차 메이커에서 추천한 주행 거리에 도달했거나, 일정 시간이 경과했을 경우에 엔진오일을 교환하는 것이 일반적입니다.

건설교통부는 지난 96년 엔진오일 교환 주기에 대한 논란이 격화되자 석유품질연구소와 항공우주연구소에 의뢰, 엔진오일 최적 교환 주기를 시험했습니다.
그 결과 도심을 주행하는 경우가 대부분인 국내 가솔린 승용차의 엔진오일 최적 사용 한계는 5000㎞, 최대 사용 한계는 7000㎞라는 결론을 내렸습니다.
그러나 고속도로를 주로 주행하는 승용차는 8000㎞마다 엔진오일을 교환해 주는 것이 바람직하며, LPG를 연료로 사용하는 택시의 최적 사용 한계는 4000㎞, 최대 사용 한계는 7000㎞라고 밝힌 바 있습니다.
이 연구 결과를 토대로, 승용차의 경우 5000~7000㎞ 정도에서 엔진 오일을 교환하는 것이 엔진 보호와 에너지 절약, 환경 공해 억제 면에서 가장 바람직하다는 것을 알 수 있습니다.
그러나 급정지와 급출발이 많은 경우나 15㎞ 이내의 잦은 단거리 운행, 먼지와 모래가 많은 지역에서 운행하는 경우, 엔진이 완전히 워밍업 되지 않을 정도로 추운 지방에서의 운행, 과도한 공회전, 과부하가 걸리는 조건에서의 잦은 운행, 급경사나 굴곡이 많은 지역에서의 운행 등 가혹한 조건이 이어진다면 교환 시기를 다소 앞당기는 게 안전합니다

ps. 같은 엔진오일을 써도 LPG 엔진에 사용한 엔진오일의 교환주기가 짧은 이유는 압축할 때 피스톤 링 사이로 새나온 미세가스가 엔진오일에 안 좋은 영향을 끼친다는 글을 봤던 것 같습니다.


7. 엔진오일 상식
1) 엔진오일에 첨가제를 넣지 마세요.

엔진오일은 그 자체로 완제품이므로 개인적으로 첨가제를 넣는다고 해서 성능이 나아지는 것이 아니라 콜라에 설탕을 넣는 격이다 라고 합니다.

2) 엔진오일은 적당히 채워주는 것이 좋습니다.

엔진오일 점검 하시면 적정량이 표시되어 있을 것입니다. 만일 이보다 많이 넣으시면 연료 저항을 증대시켜 과잉 열이 발생합니다. 보통 4L 한 통 넣으면 좀 남을 수 있는데 억지로 다 넣으시지 말고 차후에 엔진오일을 보충할 때 사용하시면 좋습니다.

3) 검게 변한 엔진오일은 불량이 아닙니다.

엔진오일이 산화되어 변색된 것을 제외한다면 사용함에 따라 불순물이 보이고, 색이 변하는 것은 오일이 제 기능을 하고 있다는 의미입니다. 엔진오일에는 청정제가 들어있습니다. 따라서 엔진이 깨끗해지는 만큼 오일이 지저분해지는 것은 당연한 것입니다.


4) 엔진오일은 소모됩니다.
엔진오일은 소모됩니다. 65℃ 이상의 온도에서 엔진오일은 탁해지고 산화합니다. 여름철에는 고온으로 인해 더 쉽게 증발되기도 합니다. 우린 엔진이 완전 밀봉이라고 생각하지만 엔진오일 분자 입장에서야 어딜 가나 남산3호 터널만한 구멍이 뚫려있는 거나 다름없지요. 엔진오일 상태 점검은 그래서 중요합니다.


8. 합성유가 좋은 이유

1) 순도

일단 엔진오일은 탄소로 구성되어 있습니다. 여기에 불순물이 포함되면 탄소결합이 쉽게 끊어져 성능이 저하됩니다.

합성계 기유는 화학 반응을 통해 인공적으로 만들어 내는 기유라 원하지 않는 불순물은 거의 없을 정도로 순도가 높습니다.


2) 점도지수와 유동점

식용유를 예로 들겠습니다. 식용유는 보통 때는 끈적이나 열을 가하면 물처럼 흐르고 온도를 점차 낮추면 매우 뻑뻑해 지다가 종국엔 굳어버립니다. 이것이 기름의 특징입니다.

윤활유의 첫째 조건은 날씨가 덥건, 춥건 항상 일정한 윤활 성능을 유지하는 것입니다. 그렇지 않으면 추운 날에는 엔진에 엄청난 마찰이 발생하고, 더운 날에는 윤활유가 흘러내려 윤활역할을 제대로 하지 못해 엔진이 손상을 입게 됩니다.

위의 특성을 나타내는 물성이 점도지수와 유동점입니다.

점도지수는 온도에 따라 점성이 변화하지 않고 안정한 정도로 값이 클 수록 좋고, 유동점은 얼마나 낮은 온도에서도 유체의 성질을 유지하는가의 정도로 값이 낮을 수록 좋습니다.

광유가 점도지수 70~90, 유동점이 -5~-10℃ 합성유, 그 중에서 PAO는 점도지수 150, 유동점 -65℃이니 기본 성능은 말 다했지요.

그 외에도 인체 안전성, 불이 붙지 않는 정도, 산화되어 변색하는 정도 등등이 있지만 대부분 비교가 되지 않을 정도로 성능 차이가 심합니다.


9. 합성유에 사용되는 윤활기유

대표적으로 PAO, VHVI, Ester가 있습니다.

과거 합성유는 PAO를 지칭했지만 요즘엔 VHVI도 합성유라 불립니다.

VHVI는 광유에서 추출한 윤활기유의 분자 구조를 변화시켜 성능을 비약적으로 향상시킨 제품을 의미하며 광유와 PAO 중간쯤 되는 성능을 가지고 있습니다.

100% 합성유라고 광고하는 것 상당수가 100% VHVI 기유로 제조된 것입니다.

현재 PAO & Ester 합성유가 가장 성능이 좋은 것으로 알려져 있습니다.


10. 합성유 기유별 성능 비교표

광유, PAO, Ester를 대상으로 한 성능 비교표 입니다.

http://kr.blog.yahoo.com/nbarice/1356231.html?p=1&pm=l

전반적으로 우수한 성능을 보이는 것은 PAO이며, Ester는 가장 뛰어난 점도안정성을 보여주지만 방청성이나 항수성 등이 PAO에 비해 많이 떨어집니다.

물론 첨가제로 보완하겠지만, PAO는 스트리트용 차량에, Ester는 고성능 차량이나 경기용 차량에 적합한 특성을 가졌다고 볼 수 있습니다.


11. 합성유 제품들 이야기

1) 통상의 자가 운전자라면 가격대비 성능비가 우수한 VHVI 계열의 반 합성유로도 달라진 엔진소리를 느낄 수 있습니다. 고급 차나 튜닝에 관심 있으신 분은 VHVI 100% 합성유, 여유가 있으면 PAO 100%를 쓰시는 것이 좋습니다.

2) 지크 XQ는 VHVI를 100% 원료로 하여 제조된 합성오일입니다. 다른 지크 제품은 VHVI와 일반 광유계 원료를 혼합하여 만들어진 반합성유 입니다.

3) 아랄과 캐스트롤은 bp의 자회사이며 베이스오일 및 제조 기술은 모두 공유되고 있답니다.

4) 모튤의 윤활유 제조기술 상당부분은 엑손모빌에서 공급받아 사용하고 있다고 합니다. 모튤 300v에 사용되는 Ester에 대한 기술도 엑손모빌에서 공급받아 사용하고 있습니다.

5) 쉘과 bp는 VHVI에 대하여 XHVI와 LHC라는 등록상표를 사용하고 있습니다.

6) PAO & Ester에 관련된 기술은 엑손모빌과 bp가 상당부분 특허를 보유하고 있습니다.

7) 영국에서 실시했던 엔진오일 성능테스트에서 bp visco 5000이 아랄 수퍼트로닉과 같은 점수를 받았답니다. bp visco 5000과 동급의 점수를 받아 같은 등급으로 놓여졌던 오일은 쉘 헬릭스 울트라와 아랄 수퍼트로닉, 아집 엑스트라 씬쎄틱 등이 있었다고 합니다.

8) visco 2000은 광유, visco 5000은 VHVI 합성유, visco 7000과 모빌1은 PAO 합성유 라고 합니다.

9) 광유나 VHVI 계열 기유로는 0W의 점도를 제조하는 것이 힘들다고 합니다. 대부분의 0W 제품은 PAO나 Ester를 사용하기 때문에 가격차이가 많이 난다고 합니다.


12. 합성유 제품별 마력

다이나모로 측정한 자료라고 합니다.

http://kiasportage.net/zboard/zboard.php?id=123&page=1&sn1=&divpage=1&sn=off&ss=on&sc=on&select_arrange=subject&desc=desc&no=291


13. 엔진오일 성능체감

자료를 찾다 보니 보통 아래 항목으로 엔진오일을 비교하고 있고 몇몇 항목은 쉽게 체감할 수 있어 적어보았습니다.

1) 공회전시 정숙성
2) 고 rpm에서 엔진브레이크 사용할 때 rpm이 떨어지는 속도
3) 각 사용 rpm 대역에 따른 소음, 진동 및 가속

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