엔진오일 교환 시기가 다가와서 기유에 대하여 공부해 봤습니다.
나름 원료를 만드는 공장을 짓기 때문에 더욱 관심 가는 분야이기도 합니다.
정말 간단하고 쉽게 엔진오일 선택할 수 있는 "팰리세이드 오너 기준"에서 설명해보겠습니다.
엔진오일을 사용하기 위한 두 가지 기준
1. 엔진오일의 점도 (오늘은 이것만)
2. 엔진오일의 성능 규격 (이건 담에)
점도를 규정하는 기관(1개)
- 자동차기술협회(Society of Automotive Engineers, SAE)
성능을 규정하는 기관(3개)
- 미국 석유협회(American Peroleum Insititute, API),
- 국제윤활유 표준화 및 승인위원회(International Lubricants Standard and Approval Committe, ILSAC),
- 유럽자동차제조사협회(Association des Constructions Europeens d’Automobiles, ACEA)
※ 점도를 결정하는 결정적 요인은?
- 엔진오일은 보통 80% 기유 + 20% 첨가제로 구성
- 기유는 점도를 결정하는 가장큰 요인
※ 기유의 구분은 어떻게?
- 미국석유학회 API의 분류에 따라 구분
광유(Mineral Oil)
원유에서 분별증류된 것을 여과하여 고체불순물을 제거
1그룹- 분별증류된 기름 90% 미만, 황 0.03% 초과, SAE 점도지수 80 이상
2그룹- 분별증류된 기름 90% 미만, 황 0.03% 미만, SAE 점도지수 80 이상
2그룹(HVI - High Viscosity Index) - 분별증류된 기름 90% 미만, 황 0.03% 미만, SAE 점도지수 100이상
▶ 분별증류된 기름이란?
어린적 증류탑의 온도에 따라 석유 제품이 나온다는 것은 다들 알고 있음. 윤활유는 석유 정제 과정에서 얻는 부산물성 제품이며, 가장 끓는점이 높아 연료로 사용하기 어려운 것을 모아 윤활유로 사용 (이는 역으로 고온에서 변질 없이 버텨야 하는 윤활유의 특성에 적합함) 따라서, 화학 연료로 쓰이는 다른 석유제품(프로판, 부판, 가솔린, 디젤 등) 보다 가격이 쌈.
▶황이란?
석유 제품의 품질을 나타내는 척도임.
증류법으로 분류 시 모든 제품에 황화합물이 있음.
황성분이 많으면 가연효과가 나빠지고, 연소가스 내 이산화탄소가 생성하여 악취가 나고 환경오염이 됨.
벤젠 및 배출가스 저감장치 기능저하 주범이 황이다. 그래서 탈황설비가 필요하고, 옥탄가가 높은 고급휘발유는 불순물인 황화합물이 거의 없음. 탈황설비를 통하여 황을 제거함으로 질 좋은 기유를 뽑을 수 있음.
▶점도지수란?
윤활의 점도는 온도가 상승함에 따라 저하(묽어지고), 온도가 떨어지면 증가(굳어지고) 이는 자연스러운 물리적 특성이며, 이를 온도변화(40~100도) 수치로 나타낸 것이 점도지수.
즉, 온도차이에 따라 점도의 변화가 적을 때 점도지수가 높음.
▶점도지수 측정 방법은?
파라핀계가 풍부한 미국 펜실베니아산(점도가 높음, 온도차이에 따른 점도 변화가 적음) 원유의 점도지수를 100으로 하고, 나프텐계가 풍부한 걸프해역 원유(점도가 낮음, 온도차이에 따른 점보 변화가 큼)를 0으로 설정하여 특정 오일 점도를 산출함.
- 점도지수 0 ( VI 0의 Reference Oil ) : Gulf Coast산 원유 – 나프탄계 원유는 아스팔트 제조에 사용
- 점도지수 100 ( VI 100의 Reference Oil ) : 펜실베니아산 원유 – 파라핀계 원유는 윤활류 제조에 사용
측정 방식은, Reference Oil 수치를 참고하여 측정하고자 하는 oil의 40도, 100도의 동점도로 측정.
동점도에 대해서는 다음편에 설명예정.
합성유(Synthetic Oil)
Polyalpha-olefin (PAO)로 Organophosphate 를 주성분으로 화학적 형성. API 분류로 3,4,5그룹에 해당
광유계 합성유(Synthetic Oil)
광유에서 정제과정을 더 거쳐 불순물 제거와 점도 지수를 향상시킴
3그룹 VHVI(Very High Viscosity Index)
- 분별증류된 기름 90% 미만, 황 0.03% 미만, SAE 점도지수 120이상
3그룹+ XHVI(Extra High Viscosity Index)
- 분별증류된 기름 90% 미만, 황 0.03% 미만, SAE 점도지수 130이상
PAO계 합성유(Synthetic Oil)
4그룹 Poly Alpha Olefin(P.A.O)
그 외 Ester(Synthetic Oil)
5그룹 그 외 1~4그룹을 제외한 나머지
▶ 3그룹 기유는 합성유 인가?
반은 맞고 반은 틀리다.
찬성파
- 윤활유는 파라핀계 원유를 사용한다. 나프탄계는 주로 아스팔트 제조에 사용. 암튼, 파라핀계 원유에 고도화 정게 과정(수소첨가 및 가압환원 등) 통하여 PAO 계열(4그룹) 과 유사하게 된다.
따라서, 대충 쓰는 1,2그룹보다 여러 공정을 거쳐 부산물(황 등)이 제거되어 점도지수가 올라간다. 따라서, 기존 원유 외 여러 공정을 거쳐 화학적인 특성이 바뀌게 되므로 합성유에 준하는 수준에 이르게 된다.
반대파
- 성분 변화는 합성에 준하지만 태생 자체가 광유 Base기 때문에 광유다.
우리가 아무리 라면에 해산물도 넣고 야채도 넣는다고 해서 그게 짬뽕이 되지 않는 것처럼.
▶ 왜 이게 Debatible 한 건가?
미국 캐스트롤 회사에서 1998년부터 기존 4글룹 기유(PAO)를 3그룹 기유(VHVI)로 바꾸면서 광고는 그래도 합성유로 광고하면 시작되었음. 현재 법적 기준이 없기에 더 논란이 많음.
API 기준에 따르는 미국에서는 기유에 VHVI 성분, 즉 점도가 120초과되는 기유를 1%만 사용해도 합성유(Synthetic oil)이라고 붙혀서 판매할 수 있음. 하지만 소비자의 혼돈을 피하기 위하여 미국에서는 Heavy Duty, High Mileage라는 표현으로 광고를 하고, 뒷면에 자세히 보면 Synthetics inlcuded로 되어 있음.
하지만 대부분의 제조사에서 소비자에게 혼돈을 피하기 위해 점도 120 이상의 3그룹 VHVI 기유를 100% 사용했다면 완전합성유(Full synthetic)으로 판매할 수 있음.
결국 합성유라는 표현은 2그룹 기유에 + 3그룹 기유를 1%라도 섞으면 Synthetic 이라 부르고, 3그룹 기유만 100% 사용한다면 Full Synthetic이라고 함.
PAO계 합성유(Synthetic Oil)
4그룹 Poly Alpha Olefin(P.A.O)
광유가 아닌, 나프타(납사)를 원료로 폴리에틸렌을 통하여 추출.(PAO는 폴리에틸렌을 만들어내는 공법 이름임) 이는 당연히 점도지수가 광유보다 높고, 연비, 내산화성, 냉각효과, 불순물 발생(슬러지억제)에 있어 우월함.
단점으론, 원료 자체가 고가이고(납사, 즉 휘발유라고 생각하면 됨) 고정이 복잡하여 비용이 많이듬. 또한, 재료의 포화도가 높아 첨가제가 잘 섞이지 않음. 이런 현상 때문에 오일씰 경화/수축을 일으키는 특성이 있는데(누유발생원인) 이를 보완하기 위해 5그룹 기유와 혼합해서 사용하기도 함.
파라핀계로 넘어갈수록 산화안정성이 좋아서 엔진오일의 수명이 길어지지만, 고무씰 팽윤(누유), 저온 유동성(어는점) 이 안좋아 진다.
5그룹 기유는 일반적으로 사용하지 않고, 팰리세이드에는 적절하지 않아서 패스.
※ 어떤 제품을 골라야 하나?
▶ GS 오일 기준으로 제품 정보를 확인해 봄.
1. Kixx G (가장 쌈)
- 하기 Hydrotreated heavy paraffinic 을 보니, 광유계열 기유
- 제품통에 Synthetic(합성유) 라고 명기한 것을 보니, 3기유 혼합
즉, 2기유가 대부분에 소량 3기유 섞은 듯
- 함유량이 84~94% 이며, 첨가제를 영업비밀로 한듯 보임
- 동점도 155
* 동점도란?
점도를 유체의 밀도로 나누어 주는 정의로, 동점도는 얼마나 유동성이 좋은가 즉, 잘 흐를 수 있는 정도를 나태내는 상대적 지표로 동점도가 낮을 수록 잘 흐름.
2. Kixx G1 (두번째로 쌈)
- Kixx G와 MSDS 구성이 동일함.
- 그런데, 이건 Fully Synthetic(완전합성유) 라고 명기함. 이는 3기유 base 라고 여겨지는데 확인이 불가
- Kixx G와 비교하여, 동점도 및 점도지수만 약간 좋음.
3. Kixx PAO A3/B4 (이제 PAO로 넘어옴)
-100% 프리미엄 합성유라고 광고함 Fully Synthetic(완전합성유)
- 하지만 Base Oil은 광유계열임(3기유로 추정)
- PAO 성분은 5~15% 포함됨.
결국, 광유계열 기유에 + 4기유 혼합
4. Kixx PAO C2/C3 (여기서부터 가격이 비쌈)
- 여기서부터는 PAO 기반의 100% 합성유라고 광고함
- 동점도 및 점도지수가 확실히 높아짐
- 광고 내용과 같게, 4기유가 40~50%로 3기유(추정) 35~45% 보다 높음
- 그외 첨가제 성분 추가(저온 유동점이 늘어난 걸 보니 관련 성분 같음)
5. Kixx PAO 1(GS오일중 가장 좋음)
- 100% PAO 기반이라고 광고함.
- 모든 Spec이 뛰어남
- 4기유만 사용(기유비율 70~80%), 광유계열 기유는 미 사용
▶ 어떤 제품을 골라야 하나?
우선, 차량의 목적과 주행 특성을 고려해야 함.
1. 팰리세이드는 가족차량이므로 극한의 주행을 전혀 하지 않고(고온 점도, 내구성)
2. 대부분 시내 주행 or 장거리 주행 (내구성, 연비)
3. 오일교환주기는 1만km (내구성, 청정도)
4. 예열과 후열을 크게 고려하지 않고(저온 점도)
5. 교환 비용을 최대한 저렴하게(가격)
6. 엔진 오일 감소에 대한 대비(LSPI 및 성능규격/ 다음편에..)
따라서, 기유로만 따진다면 저는 3그룹 기유를 선택함.
3그룹 VHVI(Very High Viscosity Index)
- 분별증류된 기름 90% 미만, 황 0.03% 미만, SAE 점도지수 120이상
3그룹+ XHVI(Extra High Viscosity Index)
- 분별증류된 기름 90% 미만, 황 0.03% 미만, SAE 점도지수 130이상
이유
1. VHVI 기유의 발전으로 PAO와 성능차이가 줄어듬 (액션모빌 연구에 따르면 3기유와 4기유를 혼합했을때 내마모성이 더 우수하다고 함)
2. 첨가제의 사용이 자유로운 3기유가 점차 더 뛰어난 성능을 발휘하고 있음 (고무씰링의 보호)
3. 우리나라 정유 3사의 3기유 기술은 지속적으로 성장하고 있으며, 3기유 생산능력은 YUBASE(SK 루브리컨츠) 혼자 전세계 40%로 1위를 차지함.
4. 따라서, 수입산 값비싼 오일에 속지 말고 내 차에 맞는 실속 있는 오일을 선택하자.
▶ 상기 제품 중에서 나의 ONE PICK은?
Kixx G1 SP (1L 2,500원 수준)
다음 편에는 성능 규격과 점도 선택에 대하여 확인해보겠습니다.
좀 더 상술에 놀아나지 않고 효율적인 오일선택을 할 수 있도록 찾아보겠습니다.
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