에어 컴프레샤 윤활유의 기능 및 선택 기준

공기 압축기 오일 주로 압축기 실린더와 배기 밸브의 움직이는 부품을 윤활하는 데 사용되며, 동시에 방청, 부식 보호, 밀봉 및 냉각 기능을 제공한다. 공기압축기는 응축이 발생하는 고온·고압 조건에서 지속적으로 작동하므로, 윤활유는 뛰어난 고온 산화 안정성, 낮은 탄소 착생 경향, 적절한 점도 및 점도-온도 특성, 우수한 수분 분리 성능과 함께 녹 방지 및 부식 저항성을 가져야 한다.

I. 성능 요구사항

1. 기초유 품질은 우수해야 함

압축기 오일은 광물유 기반과 합성 기반 오일로 구분된다. 기초유의 품질은 완제품 오일의 성능을 직접적으로 결정하며(기초유는 일반적으로 완제품의 95% 이상을 차지함), 기초유의 품질은 정제 정도와 밀접한 관련이 있다. 정제 깊이가 클수록 중질 방향족 및 고무 성분 함량이 낮아지고, 탄소 잔류물이 줄어들며 첨가제 반응성이 개선된다. 이는 압축기 시스템 내 탄소 찌꺼기 생성 경향 감소, 우수한 유수 분리 성능, 그리고 수명 연장을 가져온다.

광물유 기반 오일: 생산 과정은 일반적으로 용매 정제, 용매 탈왁싱, 수소화 또는 점토 보조 정제 등의 공정을 통해 기초유를 정제한 후, 여러 가지 첨가제를 혼합하는 방식으로 이루어진다.

합성 기반 오일: 화학적으로 합성된 유기 액체 기초유를 원료로 하여 다양한 첨가제와 혼합하거나 성능을 향상시켜 제조한 제품이다. 이러한 기초유는 주로 폴리머 또는 고분자량 유기화합물로 구성되어 있다. 현재 압축기 윤활에 사용되는 합성오일은 주로 다섯 가지 범주로 나뉘며, 이에는 합성 탄화수소(폴리-α-올레핀), 유기 에스터(디에스터), SNOT 윤활제, 폴리알킬렌 글리콜, 불소화 실리콘 오일 및 인산 에스터가 포함된다. 합성 압축기 오일은 광물유보다 상당히 비싸지만, 강한 산화 안정성, 낮은 코크 생성 경향, 기존 광물유의 내열 한계를 초과하는 온도 범위에서도 윤활이 가능하며, 수명이 길고 엄격한 운전 조건을 충족할 수 있는 등의 장점으로 인해 전반적인 경제적 이점이 뛰어나다.

2. 기초유 분획은 좁아야 한다

공기 압축기의 운전 조건을 분석한 결과, 기초유의 분획 조성이 압축기 오일 품질에 영향을 미치는 중요한 요인임을 알 수 있다. 경질 성분과 중질 성분이 혼합된 넓은 분획 범위의 오일을 사용할 경우, 압축기 실린더에 주입했을 때 두 가지 주요 문제가 발생한다. 휘발성이 과도하게 높은 경질 분획은 작업 표면에서 조기에 분리되어 윤활 효과가 저하되며, 휘발성이 낮은 중질 분획은 윤활 작업을 마친 후에도 작업 부위에서 제거되기 어렵다. 고온과 산소에 장기간 노출되면 탄소 찌꺼기(카본 디포지트)가 생성되기 쉬워진다. 따라서 압축기 오일은 다단 증류 혼합유보다는 좁은 증류 범위를 가진 좁은 분획 유를 사용해야 한다.

예를 들어, 잔류 성분이 다량 포함된 광범위한 범위의 기초유로 제조된 압축기 오일 No. 19는 작동 중 탄소 찌꺼기가 현저히 증가하는 경향을 보인다. 이를 개선하기 위해 잔류 성분을 제거하고 좁은 범위의 기초유로 대체해야 한다.

3. 점도는 적절해야 한다

유동 윤활 원리 측면에서 볼 때, 유막 두께는 오일 점도가 증가함에 따라 증가하지만 마찰도 그에 따라 커진다. 따라서 압축기 오일 선택 시 핵심 고려사항은 바로 점도 선정이다.

점도가 너무 낮을 경우: 충분한 유막 강도가 형성되지 않아 부품 마모가 가속되고 수명이 단축될 수 있다.

점도가 너무 높을 경우: 내부 마찰이 증가하여 압축기의 비에너지 소비량이 증가한다. 이는 에너지 및 오일 소비량 증가로 이어질 뿐 아니라 피스톤 링 홈, 밸브 및 배출 통로에 침전물이 생길 가능성도 있다.