[기계안전기술사] 문제풀이 2022년 123-1-6 윤활제 사용목적과 구비조건

문제
6. 윤활유의 사용목적 및 구비조건을 각각 4가지씩 설명하시오.

정답
1. 개요
윤활(Lubrication)은 두 개의 물체가 서로 접촉해 운동할 경우 그 접촉면 사이에 반드시 마찰이 생기게 되는데 두 물체 사이에 유체 또는 이와 유사한 역할을 하는 물질을 넣어 마모를 방지하고 마찰 저항을 감소시키는 원리를 말한다.
이 윤활을 담당하는 매체가 바로 ‘윤활제’다.
모든 기계요소의 윤활 시스템에서 윤활제를 적용할 때는 그 기계의 수명과 직결되는 것이기 때문에 매우 신중하게 고려해야 한다.

기계의 마찰면에 생기는 마찰력을 줄이거나 마찰면에서 발생하는 마찰열을 분산시킬 목적으로 사용하는 유상물질(油狀物質)로 주로 석탄계 광물유가 쓰인다.
기본적으로 필요한 성질은 사용온도에 적당한 점성(粘性)을 유지할 것, 안정한 유막을 형성할 것, 열과 산화에 대해 안정도가 높을 것 등이다.

2. 윤활유 사용 목적
윤활작용 (고체마찰을 마찰저항이 작은 유체마찰로 변화)
냉각작용 (마찰열을 외부로 방출)
밀봉작용 (내연기관이나 공기압축기와 같이 누출을 방지)
녹, 부식방지작용 (금속표면에 유막을 만들어 물이나 공기의 접촉을 방지)
세척 분산적용 (윤활부 불순물을 유동 과정에서 흡수하여 윤활부를 깨끗이 한다)
소음완화 작용 (마찰, 충돌에 의해 소음이 발생하는 것을 완화)

① 윤활작용(lubricating：Schmieren)
상대운동하는 두 마찰표면을 유막으로 분리시켜 마찰을 감소시켜, 마멸을 방지한다.

② 냉각작용(cooling：Kühlen)
발생된 열을 직접 냉각수나 냉각공기에 전달할 수 없는 부품들을 과열로부터 보호한다.
즉, 윤활부에서 발생된 열을 흡수하여 다른 곳에서 방열한다.

③ 밀봉작용(sealing：Abdichten)
실린더 벽과 피스톤링 사이로 고압가스가 누출되는 것을 방지한다.

④ 세정작용(cleaning：Reinigen)
윤활유는 유동 중, 윤활부에서 발생하는 마멸입자 및 불순물을 흡수하여 외부로 방출한다. 또 연소 생성물이나 다른 불순물을 기관에 무해한 물질로 변환시키는 작용도 한다.

⑤ 방청작용(anti-corrosion：vor Korrosion schützen)
윤활유는 마찰면을 비롯하여 기관 각 부의 부식을 방지한다. 흡입공기 중의 수분이 기관 내부에서 응축되고, 또 연료가 연소할 때에도 증기가 발생한다. 이 증기 중의 일부가 실린더 벽을 따라 크랭크 케이스로 유입, 응축되어 부식을 유발하게 된다. 그리고 연료 특히, 경유처럼 황(S2)이 포함된 연료를 기관에서 연소시킬 때는 황산(SO2)이 생성되고, 이 황산이 수분과 반응하면 강한 부식성 산(acid)이 된다. 윤활유는 윤활면에 부식성 가스나 수분이 침입하는 것을 방지하고, 침입한 것은 치환한다.

⑥ 응력분산작용(stress distribution：Spannungsverteilung)
크랭크축과 베어링에는 충격하중이 반복적으로 작용하고 진동도 동반된다.
윤활부에 국부적으로, 그리고 순간적으로 큰 압력이 걸리면 유막이 파손되면서 융착을 일으킬 수 있다. 이 경우 윤활유는 국부적으로 작용하는 큰 압력을 흡수 또는 유막 전체에 분산시킨다.

⑦ 소음감쇠작용(noise damping：Geräusche dämpfen)
섭동부 또는 마찰부에 유막을 형성하여 소음과 진동을 감쇠시키는 작용을 한다.


3. 구비조건
1) 적당한 점도가 있고 유막이 강할 것
2) 온도에 따른 점도 변화가 적고 유성이 클 것
3) 인화성이 높고 발열이나 화염에 인화되지 않을 것
4) 사용 중에 변질되지 않으며 불순물이 잘 혼합되지 않을 것
5) 발생열을 흡수하여 열전도율이 좋을 것
6) 내열,내압성이면서 가격이 저렴할 것

기본적으로 필요한 성질은
① 사용온도에 적당한 점성(粘性)을 유지하는 동시에 사용온도가 변해도 급격히 점도가 변하지 않는 성질(점성지수가 크다),
② 경계윤활 상태에서도 안정한 유막을 형성하는 성질(유성이 크다),
③ 윤활 성능과 직접 관계는 없으나 열과 산화에 대해 안정도가 높을 것 등이다.