가솔린 연료첨가제 필요한가?

오늘은 김보훈 박사님이 말씀하신 연료 첨가제가 GDI 엔진의 LSPI를 방지하는 이유를 알아보고자 합니다.

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출처:피카몰

질문: 연료첨가제는 효과가 있나?

서론

연료 첨가제는 예전부터 있어 왔습니다. 특히 디젤 자동차 연소에의한 Soot 발생과 퇴적물로 인해서 Knocking 현상이 문제화되면서 이를 해소하기 위해 엔진 연소실 내부 Clean이 필요로 해지면서 연료 첨가제 사용이 크게 증가하게 되었습니다. 그러나 이때까지는 가솔린 엔진에서는 크게 성행하지는 않았습니다. 물론 인젝터에 연소에 의한 Deposit나 카브레이터, 흡기 밸브 쪽에 퇴적물이 생기는 현상이 있어서 간혹 사용되긴 했지만 크게 중요하게 여겨지지 않았습니다. 그러다가 GDI 엔진이 등장하면서 판도가 달라진 겁니다. GDI 엔진은 원래 오래전 1950년대부터 개발이 되어 있었으나 컨트롤 문제가 있어서 1997년 이후에 본격적으로 사용이 되었고요. 이때부터 소형이지만 고출력을 내는 꿈의 엔진으로 각광을 받으며 선풍적으로 퍼졌습니다. 독일의 자동차 회사, 일본의 자동차 회사, 미국의 자동차 회사, 그리고 우리나라 회사까지 앞다퉈 개발하고 장착을 했습니다.

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그러나 아뿔싸 생각지도 못한 문제가 생기기 시작한 겁니다. LSPI (Low Speed Pre Ignition) 즉 조기착화 문제가 발생하기 시작한 겁니다. 1) 직분사로 뿜어진 가솔린 연료가 피스톤 링의 공간으로 들어가서고압의 연소조건이 되면서 조기에 착화되어 폭발이 일어나게 된 것이죠. 이 LSPI가 계속 발생함에 따라 2) 피스톤과 실린더 외벽이 망가지고 이로 인해 엔진오일이 유입되고 또한 제대로 된 연소실의 압축이 안 되어 불완전 연소가 되고 그러면서 Soot이 발생하고 이 퇴적물들이 퇴적되기 시작한겁니다. 3) 이 Soot과 퇴적물들이 밸브 사이에도 부착되면서 연소가스도 누출되고 이들이 스로틀 밸브나 공기 필터까지 오염시키는 현상까지도 발생하게 되었습니다. 정말 심각한 문제이므로 이를 해결하기 위해 갖가지 노력들을 하게 되었고 하드웨어적인 방법, 윤활유 첨가제를 활용한 방법, 엔진 내부 온도를 낮추는 방법, 연소실 온도를 낮추는 화학약품 등등 많은 노력을 통해 LSPI를 막기 위해 노력하고 있습니다.

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이중 이미 생겨버린 Soot과 퇴적물들을 깨끗하게 만들어 LSPI에 이은 추가 Soot과 퇴적물 발생 피해를 막는 방법도 등장하게 되었습니다. 이것이 바로 가솔린 엔진에 연료 첨가제를 넣어 연소실 및 밸브 등 Clean 하는 방법입니다. 2000년대 초반부터 발생한 LSPI 문제와 이로 인한 Soot 발생 및 Knocking 현상은 원인을 몰라서 오랫동안 해결할수가 없었는데요. 그 당시에는 엔진을 Clean 하는 방법이 현상을 줄일 수 있는 유일한 방법이어서 이때 가솔린 연료 첨가제가 급격하게 성장할 수 있는 계기가 된 것 같습니다. 지금은 LSPI를 다양한 방법으로 해결하고 있지만 여전히 발생하고 있으며 근본적으로 막을 수 없어 현재도 연료 첨가제의 사용이 많이 되고 있는 상황입니다.

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내용

가솔린 연료첨가제는 옥탄가를 높이는 첨가제가 있고 청정 효과가 있는 첨가제가 있습니다. 그리고 여기에 추가로 녹 방지제나 마모나 마찰 방지제, WaterRemover, 산화방지제 등등 다양하게 들어가는데 첨가제들에 대한 설명은 생략하고 청정효과를 주는 청정분산제 만을 설명하겠습니다.

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과거에는 Alkyl Succinimides나 Polybutane Succinimides 같은 Dispersnat가 주로 쓰였는데, 효과가 있었으나 퇴적물들이 흡기쪽에 생기는 부작용이 있어서 이후에 휘발성이 있으면서 청정 효과가 좋은 Poly isobutene Amine(PIBA)이 사용되었으나 여전히 흡기 쪽에 퇴적물이 생기는 현상이 없어지지 않아 연구하던 중 Polyether Amine (PEA)가 개발되어 사용하게 되었네요. 역시 휘발성이 있어서가솔린 엔진에만 쓰이고 청정 효과도 좋고 퇴적물 쌓이는 현상도 없어졌습니다. 그래서 최근까지 많이 쓰입니다. 더 효과 좋은 제품들이 개발되고 있지만 역시 가격 대비 청정 효과를 따라올 수 없어서 현재까지 많이 쓰이고 있는 첨가제입니다. PIBA와 PEA를 같이 쓰기도 합니다.

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청정제를 사용하면 청정 효과가 있고, 이로 인해 연비 향상과 주행성능 향상, 매연 감소 등의 효과가 있네요. 물론 Knocking 현상도 줄어들 거고 엔진 연소실의 마찰열에 의한 온도도 줄어들 것이므로 다양한 효과를 동반적으로 가질 수 있습니다. 그러나 과유불급이지요. 잦은 사용은 안 좋습니다. 때로는 마모 방지 필름을 세척해서 윤활능력을 저하시키기도 합니다. 그리고 피스톤링과 실린더의 공간이 있는 불량 엔진에서는 엔진오일 쪽으로유입되어 오일을 변질 시킬 염려도 있으니 상황에 맞게 그리고 계획성 있게 써야 합니다. 디젤 엔진에도 사용하지 않는 게 좋고요.(디젤용은 따로 있어요)

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결론

Gumout에 대해서 볼까요. Gumout 은 미국에서 뽑은 *8대 가솔린 연료첨가제에도 뽑혔네요.

*(Redline/ Chevron / BG / Lucas / Sea Foam / Royal Purple / Gumout / Liqui Moly)

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한국에서도 당연히 판매가 잘 되고 있고요. 우리나라도 이런 연료 첨가제 종류가 매우 다양하게 있네요. 최근엔 토종 브랜드도 계속 늘어나는 추세이군요.

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Gumout의 가솔린 연료 첨가제 MSDS를 보면 Naphtha 10~30% / Kerosene 10~30% /Polyether amine 10~30% / Paraffin Oil 7~13% / Naphthalene 0.1~1% 이렇게 표시되어있는데, Naphtha나 Kerosene은 가솔린을 만들때 넣는 물질로 휘발성과 연소를 위해서 연료와 비슷하게 만들기 위해 넣는 것이며 Polyether amine은 청정 분산을 위해 넣고 paraffin Oil은 Light 한 기유로 윤활성을 주기 위해 넣는 것이며 Naphthalene은 물을 흡수하는 능력이 있어 수분을 제거하기위해서 넣는 첨가제입니다. 즉 청정 효과와 윤활성 그리고 수분 제거를 위해 넣는 가솔린 엔진용 연료첨가제입니다. 효과는 미국에서 8대 연료 첨가제로 뽑힌 것으로보아 좋을 것으로 보입니다.

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본인은 윤활유 첨가제에 대해서는 사용하지 말아야 한다는 입장에 서 있는 사람입니다. 그러나 연료첨가제는 최근에 발생되어 문제가된 GDI 엔진의 문제를 해결하기 위한 하나의 방법으로 사용되기 때문에 필요하다고 봅니다. 그러나 남용하는 것은 문제가 발생하니 적당한 Time에 적절하게쓰이면 자동차 관리하는 데 도움이 될 것으로 보입니다.

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GDI 엔진 문제 요약

1.GDI 엔진은 실린더 내 연료를 분사하여 피스톤 링 틈으로 연료가 흘러나가 조기 점화 LSPI 발생

2. 이로인한 피스톤 링,압축링, 외벽 손상으로 엔진오일 감소

3. 실린더 내 불연소로 피스톤 상부 Shoot 발생

4. 지속적인 퇴적으로 밸브 및 흡기라인까지 퇴적으로 성능 하락

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해결책

1. 마그네슘 청정제가 들어간 최신 규격 오일이 가장 우선

2. 퇴적한 Shoot를 연료첨가제로 제거하여 2차 문제 예방(밸브 작동, 연비 향상, 매연 감소 등)

출처: 모빌 1

 

​결론

1. LSPI 방지는 오일이 중요

2. 연료첨가제는 많이 사용하면 Tribofilm(마모 방지 필름) 세척으로 마모 발생

3. 가성비 생각해서 만에 한 번 정도 사용. 끝.

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