합성엔진오일이란?

[m-SONIC]

	윤활유에는 통상 아래의 3가지 종류로 나누어집니다.
	1. 일반(광유계)오일(가장 일반적인 제품)
	2. 반합성유계 오일 (합성기유를 일정부분(30% ~ 50%)함량 되어 있는 제품)
	3. 100% 합성윤활유 (합성기유를 100% 사용한 제품)
	※ 일반오일 은 원유를 정제한 광유계 기유를 주 원료로(90% 이상) 사용 합니다. 일반오일에는 미처 정제 과정에서 다 제거하지 못한 다수의 불순물들이 포함되어 있어 고온에서 오일이 타버리거나 산화되고 저온에서 쉽게 굳어지는 왁스계 성분 때문에 겨울철 시동시 심각한 엔진 손상을 초래합니다.
	※ 이에 반해 100% 합성윤활유 는 원유를 정제한 후 가장 이상적인 윤활유 성능을 보유하도록 하기 위해 다시 한 번 화학 공정을 거쳐 불순물이 전혀 없고 분자 구조가 일정한 PAO 합성기유를 사용 하여 뜨거운 고온에서는 물론, 혹한의 추위 속에서도 유동성을 유지하여 저온시동시 발생하는 마모 손상을 근본적으로 예방합니다.

1) 윤활기유(Base Oil)의 분류

윤활유에 구성성분은 기유(Base Oil),첨가제로 구성되며 윤활유의 구성성분중 약 90%를 차지하는 윤활기유의 성능에 따라 윤활유의 성능을 좌우하게 됩니다.

미국석유협회(API)는 1994년에 아래와 같이 기유분류기준을 제정하였습니다.

Group	Sulfur. Wt%		Saturafes	V.I
Ⅰ	>0.03	and/or	<90	80-119
Ⅱ	≤ 0.03	and	≥ 90	80-119
Ⅲ	≤ 0.03	and	≥ 90	≥ 120
Ⅳ	All Polylphaolefins(PAOs)
Ⅴ	All Stocks Not Included in Groups (Ⅰ~Ⅳ ) (Pale Oils and Non-PAO Synthetics)

윤활기유의 분류는 광유계의 경우 황함량과 점도지수에 Group I,II,III로 나누어 지며 통상 광유계 윤활유는 Group II 와 Group III 윤활기유를 사용합니다.

합성계 기유는 Group IV 로 별도로 분류 되어 있으며 PAO의 기유는 Group IV에 속하게 됩니다.

현재 국내에서는 Group II 윤활기유와 Group III 윤활기유만 생산되고 있으며 Group IV인 PAO는 100% 수입 하고 있는 상황입니다.

* Group II 윤활기유는 V.I( 점도지수)가 낮아 HVI (High Viscosity Index)기유라고 하며

* Group III 윤활기유는 V.I(점도지수)가 높아 VHVI (Very High Viscosity Index) 기유라고 부르고 있습니다.

※ 점도지수 : 온도에 따른 점도변화의 상대값으로 점도지수(V.I)가 높으면 온도변화에 따른 점도의 변화가 작다는것을 의미합니다. 점도지수가 높으면 높을 수록 우수한 성능의 기유입니다.

2) 윤활기유의 사용온도 한계

”합성” 및 “합성된”이라고 하는 술어는 어느것이나 합성윤활유에 사용되고 있는 기유를 설명하기 위해서 사용되어 지는 것입니다.

합성된 물질이란 개개의 부분을 결합하든가 조립되는 것에 의해서 통일되어서 만들어진 독특한 물질입니다.

합성윤활유의 제조는 합성기유에서 시작되지만 이 기유는 대개 석유에서 출발하여 저분자량의 화합물을 윤활유에 적합한 점도를 갖는 화합물로 결합시켜서 제조됩니다.

반면에 광유계 기유는 자연계에 존재하는 탄화수소 화합물의 복합체를 지칭하며 원유로부터 얻어집니다. 광유계 윤활기유의 성상이 그 사용목적에 적합한 최적의 품질을 갖도록 하기 위해서는 복잡한 공정을 필요로 하는데 이러한 복잡한 공정을 거치고도 결국 제품은 많은 화합물의 혼합체입니다.

이 혼합체에서 최고의 성상을 갖는 물질만을 추출하는 방법은 없으며 만일 그러한 것이 가능하다고 해도 생산량이 적으므로 경제적으로는 성립되지 않게 됩니다.

광유계 기유 의 성상은 그것이 함유하고 있는 혼합물의 평균적인 성상이고 대단히 좋은 성분과 그다지 좋지 않은 것 모두 함유 하고 있습니다.

합성계 기유 는 각각의 성분을 조합하는 제조공정은 조절 가능하기 때문에 완성된 제품은 하나 혹은 소수의 화합물만 으로 이루어집니다.

원료와 조합시키는 공정은 어떠한 것도 좋지만 합성계 기유는 광유계 기유에 함유되어 있는 가장 우수한 화합물의 성상을 갖는 것도 있으며 또한 독특한 성질을 갖게 할 수도 있습니다.

예로서 광유계 기유에서는 볼 수 없는 물과 혼화할 수 있는 특성이나 연소하지 않는 특성 등이 있습니다. 합성 기유의 주요한 성능상의 이점은 사용가능한 온도범위가 광유계 대비 넓다는 것입니다. 상기 그림은 광유계 기유와 각종 합성기유의 일반적인 적용온도 범위를 나타낸 것입니다.

3) 윤활기유의 산화 안정성 비교

산화안정성은 윤활유의 사용중 산화에 의한 슬러지의 생성과 오일의 열화에 대한 안정성을 평가하는 중요한 시험입니다.

* 광유계 기유는 1,700 min전후에서 급격히 산화가 되며,

* 합성계 기유인 PAO는 2,700 min 에서 산화가 됩니다.

4) 윤활기유의 저온특성 비교

동일한 점도와 점도지수를 가지고 있는 광유계 윤활기유(Group III)와 합성계 윤활기유인 PAO의 저온특성을 비교하면

* 광유계 기유는 -20 ℃ 전후에서 점도가 급격히 증가하여 거의 유동을 하지 못하게 되며,

* 합성계 기유인 PAO는 -40 ℃ 이하에서 거의 유동을 하지 못하게 됩니다

	고온/저온 비교 실험
	※ 불순물이 제로상태인 100% 합성엔진오일은 고온과 저온에서 그 진가가 더욱 빛납니다. 250℃가 넘는 엔진의 뜨거운 고온에서, 영하 50℃의 혹한의 저온에서도 마찰로 인한 엔진 마모와 손상을 가장 잘 보호해 줍니다.
	오일팬 비교 실험
	※ 합성윤활유을 사용한 엔진과 일반엔진오일을 사용한 엔진의 오일팬을 비교한 결과 256시간을 주행한 엔진의 오일팬에는 슬러지나 퇴적물이 전혀 형성되지 않고 깨끗한 반면, 겨우 128시간을 주행하고 일반엔진오일을 사용한 자동차 엔진의 오일팬에는 퇴적물들이 잔뜩 쌓이고 더러워졌습니다.

	합성윤활유로의 교환을 하기전에 플러싱 오일을 주입
	일정시간 엔진을 작동후 플러싱 오일이 사용유의 잔 류분과 엔진마모분등의 제거후
	합성윤활유를 주입하여야만 그 성능을 100% 발휘 할 수 있음
	※ 합성윤활유의 교환시는 합성유의 특성을 100% 발휘하기 위하여 사용유의 완전한 배출이 필요 합니다. 엔진오일 교환시 사용오일을 완전히 배출하기 어려우며 이러한 이유로 사용된 오일이 엔진의 오일팬과 밸브트레인, 기타 엔진내부에 남아 있게 됩니다. 이러한 사용유의 찌꺼기는 합성유로의 교환시 합성유로서의 성능을 떨어 뜨리는 원인이 될 수 있습니다. (엔진 마모분의 잔류로 엔진내부를 긁거나 사용유의 산화물질로 합성윤활유의 산화를 촉진) 즉, 부동액의 교환시 라디에이터 내부의 이물질이나 찌꺼기를 제거하기 위하여 냉각수를 주입후 일정기간 아이들링후 새로운 부동액을 넣는것과 유사하게 생각 하시면 됩니다. 합성윤활유로의 교환을 하기전에 플러싱 오일을 주입하고 일정시간 엔진을 작동후 플러싱 오일이 사용유의 잔류분과 엔진마모분등의 제거를 하고 난후에 합성윤활유를 주입하여야만 그 성능을 100% 발휘 할 수 있습니다.

	ACEA(유럽 자동차 제작자 협회)
	ACEA는 유럽 자동차제조사들이 합의하여 공표된 엔진오일 규격
	ACEA 에서 A 는가솔린엔진
	ACEA 에서 B는 승용디젤엔진(Light Duty Diesel Engine)
	ACEA 에서 E는 상용디젤엔진(Heavy Duty Diesel Engine)
	- A1, B1 : 연비절감 + 일반엔진오일 성능
	- A2, B2, E2 : 일반엔진오일 성능
	- A3, B3, E3 : A2, B2, E2보다 내구성이 강화된 엔진오일
	- B4 : 직접분사형 승용디젤엔진오일
	- A5 : A1 + A3
	- B5 : B1 + B3 + B4

	점도에 따른 외부 온도 기준
	OW : 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

	오일 교환 주기 연장에 따른 시간적 이득(기존 5,000km 교환→15,000Km로 교환 주기 연장)
	엔진 내구력 향상으로 엔진수명 연장
	합성유 밀봉작용으로 매연및 연비 향상(최소 7~10%)
	연비향상으로 인한 경제적 이득
	- 7%향상시 : 1일 50km주행(NF SONNAT기준)
	- 교환전 연비 12.5km/L →4L소모(월 4L*25일=100L
	- 교환후 연비 13.4km/L →4L소모(월 3.7L*25일=92.5L) 약7.5L절감* 1540원/L=11,550원절감
	합성유로 교환시 연비는 최소 7%이상 증가함

1) SAE(Society of Automotive Engineers) 점도분류

* 엔진오일의 점도에 따른 분류로서 SAE점도분류의 규격은 다음과 같다.

SAE점도 등급	점도(mPa.s)	100℃에서 점도(mm 2/s)
0W	-30℃ 에서 3,250	3.8 이상~
5W	-25℃ 에서 3,500	3.8 이상~
10W	-20℃ 에서 3,500	4.1 이상~
15W	-15℃ 에서 3,500	5.6 이상~
20W	-10℃ 에서 4,500	5.6 이상~
25W	-5℃ 에서 6,000	9.3 이상~
20		5.6 이상~ 9.3 미만
30		9.3 이상~ 12.5 미만
40		12.5 이상~ 16.3미만
50		16.3 이상~ 21.9 미만
60		21.9 이상~2 6.1 미만

* 엔진오일은 위의 표에 나와 있는 점도등급을 기준으로 분류하며 전세계에서 동일한 규격을 적용하고 있다.

SAE 점도분류의 이해

※ SAE 5W/30 이라고 표시되어있는 제품의 경우

- 앞부분의 5W 는 저온에서의 점도규격을 말하며, 뒷부분의 30 은 고온에서의 점도규격을 표시

- 5W 는 -25도에서 윤활유의 점도가 3,500 cp 보다 작아야하며(작다는것은 묽다는 의미) 30 은 100도에서 윤활유의 점도가 9.3~12.5 cst 사이임을 의미

- 즉 W 앞에 있는 숫자가 작으면 작을수록 영하의 저온에서 오일이 묽으며, 뒷부분의 숫자가 크면 클수록 고온(100도)에서 오일이 뻑뻑함을 의미

- 엔진오일의 경우 특성상 추운겨울에는 시동전에는 오일의 묽어 시동성이 좋아야하며 엔진이 START된후에는 엔진의 온도가 고온으로 올라가므로 오일은 고온에서 너무 묽어지지 않아야 엔진의 운동부위에 적당한 윤활막을 형성 시켜주게 된다.

- 10W/30 보다는 5W/30 이 , 5W/30 보다는 0W/50 이 점도특성이 우수하다고 할 수 있으며 가격도 비싸지게 됩니다.( 점도등급은 W앞의 숫자가 작으면 작을수록 뒷부분의 숫자는 크면 클수록 점도특성이 우수 )

2) API(American Petroleum Institute) 성능분류

API(미국석유협회)에서는 1900년대 초부터 현재에 이르기까지 각 연대에 제작된 자동차 엔진에 주로 사용토록 추진되고 있는 엔진 윤활유의 성능을 표에 나와 있는 기호로 분류 표시하고 있는데, 가솔린 엔진 오일은 두문자 ‘S'(Service Station Classification의 약자) 로 표시하며, 각 연대에 제작된 엔진에 사용할 수 있는 성능의 윤활유 등급을 A, B, C, D…등으로 표시하도록 하고 있다.

즉, 최근 모델의 엔진일수록 고속/고부하의 운전조건을 가지므로 이에 적합한 엔진오일은 이전의 등급에 비해 더욱 강화된 성능 기준에 합격한 오일을 말한다. 따라서 어느 제품이든 API 서비스 등급을 표시하기 위해서는 미국 석유 협회로부터의 공식적인 엔진 시험을 거쳐 각 등급기준에 합격한 후 그 표시 허가를 받아야만 한다.

가솔린 엔진오일
SA	1900년
SB	1930년
SC	1964년
SD	1968년
SE	1972년
SF	1980년
SG	1989년
SH	1993년
SJ	1996년
SL	2001년

1. SA : 첨가제가 함유되지 않은 순광유(純鑛油)를 사용하는 극히 온화한 조건에서 운전되는 엔진에 사용될 수 있는 엔진오일로서 특수한 요구성능이 없으므로 성능 시험법이 없다.

2. SB : 최소한의 첨가제가 함유되어 있어 온화한 조건에서 사용되는 엔진에 사용되는 가솔린 엔진오일로서 스커핑 방지성, 산화방지성 및 베어링 부식방지성을 가지고 있으며, 1930년대의 자동차에 사용

3. SC : 1964년에서 1967년 사이의 승용차 및 트럭용 가솔린 엔진에 사용되며, 고온 및 저온 퇴적물, 녹과 부식 그리고 마모방지성을 갖고 있는 가솔린 엔진오일

4. SD : 1968년에서 1971년 사이의 승용차 및 일부 트럭의 가솔린 엔진에 사용되며, SC급 엔진오일에 비하여 보다 우수한 고온/저온 퇴적물, 녹과 부식 그리고 마모방지성을 갖고 있는 가솔린 엔진오일

5. SE : 1972년 이후에 생산된 승용차 및 일부 트럭의 가솔린 엔진에 사용되며, SD급 엔진오일에 비하여 보다 우수한 산화안정성을 비롯하여 고온 퇴적물, 녹과 부식방지성을 갖고 있는 가솔린 엔진오일

6. SF : 1980년 이후에 생산된 승용차 및 트럭의 가솔린 엔진에 사용되며, SE급 엔진오일에 비하여 산화안정성 및 마모방지성이 뛰어나고 엔진내의 퇴적물생성 억제, 녹과 부식방지성이 우수한 가솔린 엔진오일

7. SG : 1988년 3월에 제정되었으며, 1989년 이후에 생산된 승용차 및 트럭의 가솔린 엔진에 사용되고, SF급 엔진오일에 비하여 마모방지성이 우수할 뿐만 아니라 특히 산화안정성이 약 6배이상 향상되어 슬럿지 생성을 최대한 억제해 주어 엔진내부를 청결하게 해준다. 이 분류에 해당되는 엔진오일 디젤 엔진오일로서 최소한 API CC급 이상의 성능을 갖는다.

8. SH : 1992년에 채택되었으며 승용차, 밴, 경트럭의 가솔린 엔진에 사용되고 SG급 엔진오일에 비해 침전물 생성억제, 산화방지성 및 부식, 먼지, 마모방지성이 우수한 가솔린 엔진오일.

9. SJ : 1996년에 채택되었으며 승용차, 스포츠 차량, 밴, 경트럭의 가솔린 엔진에 사용되고 기포발생 억제와 엄격해진 휘발성 제한, 그리그 인함량 감소와 연료 절감 효과가 증대된 가솔린 엔진오일.

10. SL : 2001년 채택되었으며 엔진유의 신유와 사용유 모두에서의 연비 개선, 고온 디파짓 방지성, 기포방지성의 향상, 오일소모의 억제 효과가 증대된 가솔린엔진오일.

3) 유럽 자동차 제작자 협회(ACEA)의 성능분류

유럽에서는 석유제품의 규격은 유럽공동체 협의회(CEC)에서 정하고 있으며, 이 협의회는 자동차 회사, 윤활유 회사, 첨가제 회사 그리고 소비자의 대표들로 구성되어 있다.

CEC는 오스트리아, 벨기에, 핀란드, 프랑스, 이태리, 네덜란드, 스웨덴, 스위스, 영국 그리고 서독등 각국으로부터의 시장문제를 각 위원회에서 모아서 소비자에게 적절한 석유제품을 공급하기 위하여 석유제품의 시험평가 항목을 정한다. CEC에서 제기된 항목을 유럽의 공동시장 자동차 제작자 협의회(ACEA)에 의해서 구체적인 규격으로 제정되지만 그 이전에 윤활유 회사들의 협의회(ATIEL)와 첨가제 회사들의 협의회(ATC)의 의견을 반영하여 정식 규격으로 결정되는 것이다.

최초에는 CCMC 규격으로 출발하였으며 CCMC의 엔진오일 성능분류는 가솔린 엔진용으로 G1, G2, G3 디젤 엔진용으로 D1, D2, D3 그리고 승용차용 디젤 엔진용으로 PD-1의 7가지로 구분하였으나 1989년 4월 새로운 CCMC 성능분류에 더욱 높은 성능의 규격인 CCMC G4, G5와 D4, D5 그리고 PD-2가 추가발표 되면서 종전의 G1과 D1은 규격에서 삭제되었으며, CCMC G2, G3와 D2, D3 그리고 PD-1은 1990년 1월 1일자로 삭제되었다.


A1 : 고온, 고전단하에서 저마찰, 저점도 오일을 사용하게 설계된 가솔린 엔진용 오일.
A2 : 일반적인 교환주기를 가진 범용 가솔린 엔진오일
A3 : 오일의 교환주기가 긴 저점도 가솔린 엔진오일.


현재 일반인들 사이에는 엔진오일의 규격중에서도 API의 엔진오일의 성능분류가 가장 널리 알려져 있지만, ACEA의 규격에는 API의 요구성능에 있지 않은 시험항목들이 있다. 이러한 항목들은 실제로 도로에 벌어지는 각종 운전조건 등의 시장상황을 고려하여 제정된 항목으로서 이중 몇가지에 대하여 간단히 알아보자.

A) NOACK 증발량

이 규격은 독일의 폭스바겐(Volkswagen)사에 의해서 제창되었던 것으로 알려져 있다. 윤활유의 점도는 기유(基油 : 베이스 오일)의 선정에 따라 결정된다. 베이스 오일은 점도가 낮을수록 단위시간당 휘발량이 많다. 특히 공랭식 엔진의 경우에 있어서는 수냉식 엔진에 비하면 윤활유가 높은 온도조건에 노출되는 경우가 있으므로 윤활유의 휘발량을 일정수준 이하로 규제 하여야만 한다.

NOACK은 고온시(250˚C, 1시간)에 윤활유의 휘발량을 측정하는 방법이다. 일본의 경우에는 연료절약형 엔진오일인 저점도의 5W-30와 7.5W-30의 점도 그레이드가 증가되는 추세에 있으나 NOACK의 목표치인 13%이하는 합성유나 혹은 특수하게 처리된 베이스 오일을 사용하지 않고서는 이 규격을 만족시키기 어렵다.

일반 광유(鑛油)의 NOACK휘발도를 측정해보면 100N베이스 오일(40˚C에서 21.5cSt)은 약 29%, SAE 30은 약 3%정도의 결과를 나타낸다. 따라서 유럽의 각 윤활유 회사에서는 저점도의 연료절약형 엔진오일의 규격인 ACEA의 규격을 맞추기 위해서 원료유의 정제공법 향상에 노력을 다하여 왔다.

NOACK증발량이 직접적으로 엔진오일의 소모성에 관련이 있는지는 앞으로도 계속 검토가 되어야 할 사항이지만 적어도 운전온도가 높은 엔진내부에 충분한 양의 엔진오일을 확보할 수 있는지의 여부를 알아볼 수 있는 훌륭한 시험이다.

B) 전단 안정성(Shear Stability)

엔진오일의 전단 안정성을 측정하게 된 동기는 유럽지역의 도로 여건도 있지만 차가 높은 RPM, 큰 부하로 운전되는 경우가 많기 때문이다.

이러한 경향은 디젤 엔진에서도 나타나며, 특히 멀티그레이드 오일에서의 전단안정성이 중요시 되고 있다.

CEC가 개발한 BOSCH Injector 시험법은 오일을 통과시켜 100˚C로 가열하여 디젤 엔진의 분사장치를 30회 통과시켜 오일의 저하된 점도를 측정하는 방법이다.

전단안정성을 결정하는 요소는 사용되는 베이스 오일과 점도지수 향상제의 성능이다. 점도지수가 높은 베이스 오일을 사용하면 기유자체의 점도지수가 높아서 점도지수 향상제를 훨씬 적게 사용하고도 높은 점도지수를 갖는 엔진오일을 제조할 수 있으므로 따라서 전단안정성을 향상시킬 수 있다.

더욱이 점도 지수향상제도 그 자체의 분자량 및 분자구조에 따라 전단안정성이 서로 다르므로 엔진오일의 제조시에 요구성능에 맞도록 선택하여 사용한다.

전단안정성 규격은 유럽의 독자적인 규격이며, 이러한 점에서 미국의 시장과는 색다른 분위기를 느낄 수 있다.

유럽의 각 윤활유 회사에서는 여러 가지 독자적인 기술을 개발하여 더욱 높아져 가는 ACEA규격에 대처해 나아가고 있다.

C) HTHS(고온/고전단력하에서의 엔진오일의 점도)

멀티그레이드 엔진오일의 전단안정성을 측정할 경우 앞서 언급한 바와 같이 점도지수 향상제의 전단에 의한 영구전단(永久剪斷 : 저하된 점도가 원상태로 되돌아 오지 못한다.)과 높은 온도에 의해 점도가 일시적으로 저하되는 일시전단으로 구분된다. 엔진내부에서 오일은 10b/sec 정도의 강한 일시적인 전단력을 받는 것으로 생각되며, 이 전단력에 의해 저하된 점도의 최저치를 규격으로 채택하고 있다.

CEC에서는 특수하게 설계된 점도계를 사용하여 윤활유를 일정속도로 회전시키면서 고온(150˚C) 상태에서 오일의 일시점도 저하를 측정한다. 이 시험을 통하여 적어도 고온 / 고전단시의 윤활유의 특성, 베어링의 마모, 유막보호성 등을 예측할 수 있다. ACEA규격에는 모든 점도 등급의 엔진오일에 대하여 3.5mpa.s를 최소규격치로 설정되어 있다

출처 : http://www.winkoil.com/