3원통/링 마모시험기를 사용하여 윤활유 공급하에서 미끄럼 마모시험을 수행하였다. 엔진유에 첨가되는 대표적 첨가제인 ZDDP, 청정제, 분산제의 첨가제 3종과 모델 산호물로서 유성제인 스테아린산을 선택하여, 그 배합유의 마모방지특성을 조사하였다. 청정제 및 분산제 각각의 첨가에 의해 마모방지특성은 향상되었으나, 청정제 및 분산제를 동시에 첨가할 경우 마모방지성능의 향상효과는 없어졌다. 또한, 모델산화물인 스테아린산의 첨가로 인하여 ZDDP의 마모방지작용은 나빠지나, 청정분산제가 그 악영향을 억제하는 작용을 한다.
본 보에서는 지난 호에 이어 내연기관용 윤활유 첨가제 중 청정제로 사용되는 과염기성 Ca-phenate와 산화방지제 및 마모방지제로 널리 사용되는 Zn-dialkyldithiophosphate (Zn-DTP), 분산제인 polyisobutenyl succinimide(PIBSI)의 국산화에 대한 연구결과를 요약하여 기술하였다.
폐윤활유는 세멘트 킬른과 화력발전소의 직접 연료로 사용하여 에너지원으로 재활용하거나 정제 과정을 거쳐 연료유 또는 재생 윤활기유로 재활용 되고 있다. 우리나라는 주로 이온처리 공정을 활용하여 폐윤활유를 저급 연료유로 재활용하고 있고 2003년도 예치금제에서 생산자 책임재활용제도를 도입하여 폐윤활유의 재활용을 촉진하고 있다. 그러나 지난 5년간 재활용율은 70% 이내로 정체되고 있고 아직까지 선진국에서 추구하고 있는 재생 윤활기유로의 재활용기술 개발연구도 전혀 없는 실정이다. 이에 비하여 일부 선진 국가에서는 근래에 폐윤활유의 열분해 생성유 중의 타르 및 악취의 발생을 대폭 감소시키고 색도를 향상시켜 고급연료유를 생산하는 안정화 기술과 폐윤활유로부터 고급 재생 윤활기유를 생산하는 새로운 공정을 개발하여 상용화하였다. 또한 호주, 이태리, 독일, 미국 등 몇몇 국가에서는 폐윤활유를 재생윤활기유로 재활용하였을 경우 훨씬 많은 보조금을 지급하거나 국가나 지방 정부에서 재생 윤활유를 우선적으로 구매하도록 하고 소비자로 하여금 재생 윤활유를 사용하도록 권장하는 정책을 채택하고 있다. 이렇게 선진국에서는 점차적으로 고갈되는 석유자원의 절약과 환경오염을 저감시키는 폐윤활유를 윤활기유로 재활용하는 정책을 채택하고 있어 우리나라에서도 지속가능한 개발을 위한 새로운 윤활유 재활용정책을 수립하여야할 시점에 있다고 판단된다.
기계적 mechanism에 의해 동력의 전달 또는 방향을 전환할때 상대적으로 움직이는 두 면에서 필연적으로 발생하는 마찰, 마모를 감소시켜 원활한 작동을 유지시켜 주는 물질을 윤활유라 한다. 이러한 윤활유의 기능은 두 마찰면 사이에 유체막을 형성하여 마찰 및 마모를 감소시키는 마찰, 마모 작용과 같은 1차 기능과 두 마찰면 사이에서 발생하는 열을 냉각시키는 냉각작용, 금속표면의 청정성을 유지시키는 방청작용, 두 마찰면을 밀봉시켜주는 밀봉작용과 같은 2차 기능으로 대별할 수 있다. 윤활유의 구성은 크게 윤활기유와 기유의 물성을 보완 또는 기유에 없는 물성을 나타내는 첨가제들로 구성되어 있는데 기유로는 주로 Paraffine계, Naphthenic계, Aromatic계로 탄소수 20~50의 탄화수소 혼합물로 이루어진 광유계 깅유와 물성과 용도에 따라 인위적으로 합성된 여러가지 합성기유가 사용된다.
엔진오일 첨가제는 오일 전체의 성질에 영향을 주는 것과 윤활 부품의 표명 성질에 영향을 미치는 것으로 크게 구분할 수 있다. 표면 작용용 첨가제 들의 상호작용은 기대이하의 성능을 발휘하는 경우가 있고 그 원인은 첨가제의 상호작용에 의한 것으로 볼 수 있으므로 가능한 범위내에서 실험적으로 살펴보기로 한다. 현대자동차의 엔진과 변속기에 요구되는 윤활유 성능 특성을 만족시키기 위해서는 기유에 요구되는 적당한 성능을 발휘하기 위한 특수한 첨가제를 넣어주어야만 한다. 그러나 첨가제를 개발하는 과정에서 한가지 첨가제의 특성은 그 자체를 실험한 경우와 매우 상이한 결과가 완전히 혼합된 오일에서 나타남을 경험하게 된다. 이것은 첨가제들 자체의 상호작용에 의한 원인으로 암시되지만 이들에 관련된 연구나 지식은 상당히 제한되어 있다. 따라서 첨가제으 상호작용에 관한 실례를 찾아보고 관련자료를 검토해 보는 것은 의미있는 일이라 생각된다. 윤활오일 첨가제가 오일 자체의 성질에 영향을 주는 것으로 점도 시수향상제, 산화 방지제 같은 것이 있고 마찰 표면 특성에 영향을 미치는 내마모성 첨가제, 극압첨가제, 청정제, 분산제, 마찰 계수 감소제 등으로 크게 구분된다. 오일자체에 영향을 미치는 첨가제는 서로 별개로 작용하지만 그래도 상호 반응을 할 수 있다. 예를 들면 자유기 억제제와 과산화물 분해형식의 산화억제제의 혼합물은 산화억제 성능을 최대화 시켜준다.
유채는 유지작물로 주 용도는 기름이다. 유채기름은 튀김용과 샐러드유로 많이 쓰이며, 식용 이외에도 바이오디젤, 윤활유, 인쇄잉크, 페인트, 화장품, 플라스틱 가소제 등 공업적인 용도도 증대되고 있다. 부산물인 유채박은 가축사료와 유기질 비료로 사용되고, 유채꽃은 밀원 및 관상용으로 쓰이고 있어 그 용도는 매우 다양하다.
기존 탄화수소계 세정제는 낮은 인화점으로 인하여 화재, 폭발과 같은 문제점을 가지고 있다. 인화점을 높이기 위해 불소가 포함된 난연성 세정제 7종을 개발하였다. 새롭게 합성한 세정제를 한국석유관리원에서 국가산업표준 방법으로 분석하여 물성을 측정하고 세정성 평가를 수행하였다. 물성 측정 결과, 인화점이 탄화수소계 세정제보다 높은 것을 확인하였다. 세정력 평가를 위하여 가로 60 mm, 세로 40 mm 크기의 스테인리스강 기판에 인발유, 아비에트산, 절삭유, 윤활유를 각각 도포하여 합성한 세정제(1~7)에 넣어 침적한 후 세정력을 평가하였다. 최대 5분간 침적하였을 때 인발유는 80~96%, 아비에트산은 82~97%, 윤활유는 86~93% 정도의 높은 세정력을 보였다. 그러나 절삭유에서는 60~87% 정도로 다른 오일보다 낮은 세정력을 보였다. 따라서 약간의 차이는 있지만 대체적으로 우수한 세정력을 보여 산업세정분야에 적용이 가능함을 나타내었다.
가계가공은 절삭 부위의 냉각작용과 윤활작용을 위해 절삭유를 많이 소모한다. 절삭유는 염소계의 극압첨가제 등이 함유되어 있어 작업자들에게 유독할 뿐만 아니라 대기의 오염을 초래하여 청정생산을 저해하게 되므로 이런 전통적인 방법은 작업자의 직업병으로부터 보호와 환경보호를 위하여 새로운 가공방법으로 변경되어야만 한다. MQL 기계가공 방법은 절삭유를 아주 소량 소모하므로 청정생산을 위한 대안으로 떠오르고 있지만 많은 작업자들이 이에 대한 기술적인 확신이 부족하여 이 방식의 사용을 주저하고 있다. 본 연구는 MQL 가공 방식에서 가공의 특성을 파악하여 표면거칠기에 영향을 미치는 인자와 범위를 찾고자 다양한 실험을 계획하고 그 결과를 분석하였다. 실험의 계획에서는 각 가공의 특성을 잘 나타낼 수 있는 인자와 수준을 선정하고, 다양한 상황의 결과를 분석하여 MQL 가공의 특성과 최적의 가공조건을 도출하였다. 본 연구의 실험 및 분석의 결과로서, 절삭 파라미터와 그의 수준이 가공특성을 잘 반영할 수 있도록 적절히 선택된다면 MQL 기계가공은 표면거칠기 향상 및 원가절감이나 환경보호 측면에서 절삭유 윤활방식을 대체하는 green manufacturing을 위한 대안이 될 수 있음을 보였다.
Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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제38권7호
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pp.854-867
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2014
지속적인 유가의 상승에 따라 국제 석유 자본들의 유전개발에 대한 투자가 활발하고 지속적으로 증가하고 있는 추세에 있다. 최근 5년 동안(2008~2013)에 인도된 드릴쉽(drill-ship)은 67척으로 그 이전 30년 동안에 인도된 척수의 두 배에 이른다. 그리고 최근에는 3,000 m 내외의 심해유전 개발이 증가하고 있다. 이에 따라 시추 장비와 시스템이 대형화 추세에 있으며, 이들의 운전을 위한 디젤발전기의 용량이 증가하였다. 디젤발전기 용량은 일반 상선과는 달리 고출력 및 고전압이 요구되며, 이를 충족시키기 위하여 V-type 320 mm 실린더 내경의 고출력 엔진에 대한 수요가 증가하게 되었다. 드릴쉽의 경우 일반 상선 대비 선박건조 기간이 길어짐에 따라 커미셔닝 기간 중 장시간 저 부하 운전이 불가피하여 엔진 윤활유 관리의 중요성이 대두되었다. 최근에는 선박인도 전 크랭크핀에 캠마모(Cam wear)와 같은 이상마모가 발생하였으며 시리즈 호선 및 관련 호선들에 대한 크랭크핀의 전수 검사 결과 정도의 차이가 있었으나 모두 크랭크핀에 이상마모가 발생한 것이 확인되었다. 본 논문은 실제 호선에 적용된 엔진 크랭크핀의 이상마모 발생 원인에 대해 이상마모 메커니즘 분석과 실증결과 분석을 통하여 재발방지를 위한 대책 방안에 대하여 논하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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