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SAE(Society of Automotive Engineers) 점도분류
** 엔진오일의 점도에 따른 분류로서 SAE점도분류의 규격은 다음과 같다.
** 엔진오일은 위의 표에 나와 있는 점도등급을 기준으로 분류하며 전세계에서 동일한 규격을 적용하고 있다.
::::: SAE 점도분류의 이해 ::::::
※ SAE 15W/40 이라고 표시되어있는 제품의 경우
- 앞부분의 15W는 저온에서의 점도규격을 말하며, 뒷부분의 40은 고온에서의 점도규격을 표시
- 15W는 -15도에서 윤활유의 점도가 3,500 cp 보다 작아야하며(작다는것은 묽다는 의미) 40은 100도에서 윤활유의 점도가 12.5~16.3 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.
- 15W/40 보다는 10W/40 이 , 10W/40 보다는 5W/40 이 점도특성이 우수하다고 할 수 있으며 가격도 비싸지게 됩니다.(점도등급은 W앞의 숫자가 작으면 작을수록 뒷부분의 숫자는 크면 클수록 점도특성이 우수)
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, 디젤 엔진 오일은 두문자 ‘C’(Commercial 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.
1. CA : 고품질의 저유황경유를 사용하는 1940년에서 1950년대 사이에 제작된 온화한 운전조건의 자연흡기식(Natuarally Aspirated) 디젤 엔진에 사용되는 디젤 엔진오일로서 베어링 부식방지성과 링 부위에 퇴적물생성 방지성능을 갖고 있다.
2. CB : 1949년에 소개되었으며, 유황분이 다소 적은 경유를 사용하는 경-중부하의 운전조건으로 운전되는 자연흡기식(Naturally Aspirated) 디젤 엔진에 사용되는 디젤 엔진오일로서 마모, 베어링부식 및 링부위의 퇴적물 생성을 방지할 수 있는 성능을 갖고 있다.
3. CC : 1961년에 소개되었으며, 중부하(中負荷) 내지는 가혹한 부하조건으로 운전되는 자연흡기식 디젤 엔진, 터어보차저 및 수퍼차저가 장착된 디젤 엔진 및 고부하의 가솔린 엔진에 사용되는 엔진오일로서, 디젤 엔진에서 퇴적물의 생성 및 베어링 부식을 방지해 주고, 가솔린 엔진에서는 녹과 부식 그리고 저온 퇴적물의 생성방지성능을 가지고 있다.
4. CD : 고유황 경유를 사용함으로서 마모방지성과 퇴적물생성방지성이 중요시 되는 자엽흡기식 디젤 엔진을 비롯하여 터보차저 및 수퍼차저가 장착된 디젤 엔진에 사용되며, 연료유중의 유황으로 인한 부식방지성이 보다 우수한 디젤 엔진오일.
5. CD-|| : 1988년 4월에 제정되었으며, 마모방지성과 퇴적물생성 방지성이 중요한 2스트로크 디젤 엔진에 사용되는 엔진오일로서 API CD급의 모든 성능에 준하며, 디트로이트 디젤 2스트로크 디젤 엔진성능시험을 거친다.
6. CE : 저속 / 고부하 및 고속 / 고부하 조건으로 운전되는 1983년 이후에 제작되어 터보차저 및 수퍼차저가 장착된 디젤 엔진에 사용되는 디젤 엔진오일로서 API CD급 엔진오일의 모든 성능에 미국의 맥(MACK)트럭 및 커밍스(Cummins) 엔진의 시험을 거친다. 이 분류의 엔진오일은 유럽이나 일본의 디젤 엔진에서는 잘 사용되지 않는 반면 미국에서는 대부분의 디젤 엔진에 사용된다.
7. CF-4 : API CE급 디젤 엔진오일에 비하여 커밍스(Cummins) 엔진의 NTC-400시험에 따른 오일소모량 및 카아본 퇴적물생성이 낮은 엔진오일이다. API CF-4급 디젤 엔진오일도 API CE급 디젤 엔진오일과 마찬가지로 미국식 디젤 엔진에서 우수한 성능을 나타내는 반면 유럽이나 일본식 디젤 엔진에서는 별로 좋지 못한 성능을 나타내므로 유럽이나 일본에서는 잘 사용되지 않는다.
8. CG-4 : 고속, 4스트로크 디젤 엔진오일에 사용되는 엔진오일로서 고온 피스톤퇴적물, 마모, 부식, 기포발생, 산화 등을 억제하여 우수한 성능을 발휘하는 엔진오일.
9. CH-4 : 1999년 12월에 제정되었으며 기존엔진오일보다 배기가스속의 질산화합물등의 양을 줄여줌으로써 환경 친화적인 오일로 소개되고 있으며 성능개선으로 오일의 교환주기를 연장 할 수 있어 운행 경비를 절감 할 수 있는 엔진오일.
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.
[디젤 엔진오일]
E1 : 경부하 조건으로 운전되는 자연흡기식 디젤 엔진 및 터어보차저가 장착된 디젤 엔진에 사용되는 디젤 엔진오일.
E2 : 고부하조건으로 운전되는 자연흡기식 디젤 엔진 및 터어보차저가 장착된 디젤 엔진에 사용되는 디젤 엔진오일
E3 : 가혹한 조건으로 운전되면서 Euro1과 Euro2 배기가스 기준을 만족하는 디젤 엔진오일로서 피스톤 청정성과 보어 폴리슁(Bore Polishing), 마모, 검댕(Soot)등에 특히 우수한 성능을 발휘하는 디젤 엔진오일
[승용차용 디젤 엔진오일]
B1 : 고온 고전단하에서 저마찰, 저점도 오일을 사용하게 설계된 승용차용 디젤 엔진오일
B2 : 주로 간접분사를 하는 범용 승용차용 디젤 엔진오일.
B3 : 주로 간접분사를 하고 오일의 교환주기가 긴 저점도 승용차용 디젤 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. |
