스크랩 엔진 오일 점도의 이해

[카페지기]

다양한 엔진오일 점도에 대한 회원님들의 사용기가 올라오고 있는데 엔진 오일의 숫자가 무엇을 의미하는지 쉽게 풀어보고자 

합니다. 본격적인 이야기에 들어가기 앞서 점도의 의미 부터 알아보고자 합니다.

 참고로 오늘 엔진오일에 대해 공부하기 전에는 회원들과 같이 오일 점도가 뭔지 몰랐습니다. 차근 차근 읽어 보시면 누구나

 이해하실 수 있으리라 믿습니다. 포기하지 마시고 따라오세요~~!

1. 점도의 의미

  유체 점성의 크기를 나타내는 물질 고유의 상수를 말하며 점성률 또는 점도라고도 한다. 흐름방향 x축에 직각인 y축 방향

  에서 유속 υ에 변화가 있을 때 x축에 평행인 면 안에 유체의 속도기울기에 비례하는 변형력 X=η∂υ/∂y가 작용하는데 이 때 

  비례상수  η가 점성도이다.  역시 어려운 의미입니다.  ㅠㅠ

  그냥 이해하기 쉽게 피는 물보다 진하다. 즉, '피가 물보다 점도가 높다'고 가슴으로 이해하면 충분합니다.

  점도는 cps (centipoise)란 단위를 사용합니다.

  물이 1cps, 우유가 3cps, 꿀이 10,000cps, 케쳡이 50,000cps정도 됩니다. 엔진오일 갈면서 보셨던 오일이 상온에서

  500cps 정도 되죠. 피는 점도가 얼마나 될가요??? 느낌이 오죠? ^^;

2. 엔진오일 숫자가 나타내는 의미

    주변에서 일반적으로 볼수 있는 오일의 점도는 0W, 5W, 10W와 20, 30, 40, 50의 조합입니다.

   10W30, 5W30, 0W30이 좋은 예입니다.

   이렇게 분류하는 것은 자동차 강국인 미국의 자동차 기술자 협회에서 정한것입니다.

   현대자동차에서 추천하는 에쿠스 오일 점도는 SAE 10W 30란걸 회원들 모두 잘알고 계실껍니다.

   조금 깊게 들어가서 SAE 10W30의 의미를 알아보면,

   - SAE (Society of Automotive Engineers): 자동차 기술자 협회를 뜻하고,

   - W는 Winter 즉, 겨울을 뜻합니다.

   - 10, 30은 오일의 그레이드를 나타냅니다. 그래이드가 높을수록 점도가 높습니다.

      (점도와 그래이드의 관계는 나중에 다시 다룹니다.)

    즉, SAE 10W30는 저온에서 엔진 오일의 그래이드가 10 이고, 고온에서(엔진이 열을 받아 구동하고 있을때) 엔진오일의 

    그레이드가  30 이라는 의미입니다.

    이렇게 10W30, 5W30 등 그래이드가 고온과 저온 두가지로 나뉘어 진다고 해서 멀티그래이드 (Multi-Grade)라고 합니다.

     나중에 기회되면 어떻게 멀티그래이드 오일을 만드는지 소개하겠습니다. 오늘은 여기 까지만~~~!

3. 5W30과 10W30 비교

   저온 5W30이 10W30보다 오일 점도가 낮고,

   엔진이 열을 받아 오일의 온도가 올라갔을때는 5W30과 10W30의 점도는 같습니다.

   즉, 겨울철과 같이 온도가 영하로 내려갔을때 엔진을 구동하려면 구동모터가 크랭크를 돌려주고 각 주요 부위에 오일을 

   펌프를 이용해서 공급해서 윤활 시킬때 5W30이 10W30보다 점도가 낮기 때문에 유리하다고 볼수 있습니다.

   그러나 겨울이라 할지라도 엔진이 가열되어 오일의 온도가 올라가면 5W30이나 10W30이나 별반 차이가 없습니다.

   왜냐하면 똑같이 30 그래이드 특성을 보이기 때문입니다.

4. 그래이드 (Grade)란?

    여기 까지 글을 읽으셨던 회원님들은 이런 궁금증이 생겼을 껍니다.

    '만일 10W 10 이란 오일이 있다면 겨울철 냉간시 오일 점도와 가열되었을때의 엔진 오일 점도가 같다는 건가요?'

    물론 이닙니다. 그래이드 숫자가 높을 경우 점도가 높다는 관계는 있지만 조금 다릅니다.

    말씀드렸듯이 그래이드는 오일이 처해진 환경에서 테스트해서 정해진 규정에 의해 나눈 숫자입니다.

    쉽게 예를 들면 고등학교때 전교 석차에 따라 1등 부터 20등가지는 1등급, 21등 부터 30등은 2등급으로 나누는 것고 같죠.

    엔진 오일에 비유하면 전교 등수를 점도라고 할수 있고 등급을 그래이드라고 보면 됩니다.

    그래이드를 나누는 방법은 엔진이 구동모터에 의해 크랭크가 돌아가서 시동이 걸리고, 펌프가 엔진의 주요 부위에 오일을

    펌핑하고, 또한 엔진이 가열되어 힘차게 행정을 할때의 조건에 맞게 다른 조건으로 테스트 해서 분류하게 됩니다.

    좀더 테스트 방법에 관심있는 분들은 ASTM test method D5133, D5293, D4684, D4683를 보시기 바랍니다. 

    (읽어 보실 분들이 얼마나 계실지.... 읽게 되신다면 공유해 주세요~!)

    추운 겨울에 우리가 엔진을 구동할때의 최대 관심사는 오일이 충분히 점도가 낮아 엔진 크랭크를 돌릴수 있도록 

    윤활될것인지, 그리고 오일이 펌핑되서 주요 부위를 윤활할수 있을지에 있습니다. 왜냐하면 윤활이 안된다면 아주 짧은 

    시간일지라도 정밀한 부품들이 고장날수 있기 때문이죠. 

    아래 테이블에 있는 것처럼 0W 오일은 -35도에서 크랭크 룸과 비슷하게 갖춰진 조건에서 최대 6,200cP (cP: 점도를 

    나타내는 단위)를, 5W는 -30도에서 최대 6,600cP를 나타내는 것으로 규정합니다.

    마음으로 느끼셨겠지만 0W가 5W보다 더욱 낮은 온도에서 점도가 낮다는 것을 알수 있습니다. 추운 겨울 펌핑을 할때 

    조건을 비슷하게 만들어서 측정한 점도도 위와 동일하게 이해하시면 됩니다.

    반면, 엔진이 가열차게 행정하고 있는 단계에서의 엔진 오일은 앞서 설명한 냉간시와는 전혀 다른 환경에서 측정을 해서

    분류합니다. 일반적으로 150도를 기준으로 측정을 하는데 오일이 실린더와 피스톤의 기밀과 윤활을 담당하기 때문에 

    우리의 관심사는 우리가 사용하는 오일이 고온에서도 원하는 점도를 갖고 일을 할수 있느냐에 있습니다. 

    그래서 150도에서 오일 점도를 측정해서 분류합니다. 20은 150도에서 최소 2.6cps, 30은 최소 2.9cps를 만족하는 오일을 

    의미합니다.  테이블 아래에 HTTS 2.9 cps(0W-40, 5W-40, 10W-40)으로 나와 있는데 0W-40, 5W-40, 10W-40 똑같이

    150도에서 오일 점도가 똑같이 2.9 cps라는 의미입니다. 

    한가지 저희들이 잘못알고 있는것 하나, 엔진오일 0W30과 10W40을 5:5로 섞으면 5W35가 된다고 이해하는데

    절대 그렇지 않습니다.  왜냐하면 앞서 말씀드렸듯이 엔진오일의 숫자는 점도를 나타내는 것이 아니고 그래이드를 나타내는

    것이기 때문입니다.

    여기 까지가 제가 공부한 내용입니다. 도움이 되셨나요?

Table 1. SAE Viscosity Grades for Engine Oils (from SAE J300)
Grade	Cold Cranking (CCS)	Cold Pumping (MRV)	Kinematic Viscosity, 100°C		HTHS, 150 °C
unit	(cps @ T °C)	(cps @ T °C)	(cSt)	(cSt)	(cps)
-	Maximum	Maximum	Minimum	Maximum	Minimum
0W	6200 @ -35	60,000 @ -40	3.8	-	-
5W	6600 @ -30	60,000 @ -35	3.8	-	-
10W	7000 @ -25	60,000 @ -30	4.1	-	-
15W	7000 @ -20	60,000 @ -25	5.6	-	-
20W	9500 @ -15	60,000 @ -20	5.6	-	-
25W	13000 @ -10	60,000 @ -15	9.3	-	-
20	-	-	5.6	<9.3	2.6
30	-	-	9.3	<12.5	2.9
40	-	-	12.5	<16.3	2.9 (0W-40, 5W-40, 10W-40)
40	-	-	12.5	<16.3	3.7 (15W-40, 20W-40, 25W-40, 40)
50	-	-	16.3	<21.9	3.7
60	-	-	21.9	<26.1	3.7