[논문]오일 열화 진행에 따른 오일의 색채 특성 변화

공호성; 오씨아빅터; 한흥구; 류보브마르코바

doi:10.9725/kstle.2008.24.1.007

문제 정의

다양한 색을 띠고 있다. 따라서 이와 같이 다양한 종류의 산업용 사용유 시료들에 본 연구 결과를 확대하여 적용하고자 하였다. 상기 시험에 적용한 오일 시료들은 제철소에서 사용되고 있는 3가지 종류의광유계 유압작동유(T・ 100, Rando 32, DTE-24 oil)와합성유(HIF30) 신유 및 현장에서 일정 시간 사용 후에 시료를 채취한 사용유들이었다.
오일의 사용 시간에 따라 나타나는 주파수 특성 변화를 정량적으로 파악하기 위하여 사용유의 색채비(chromatic ratio)로서 정의하였으며, 이를 오일 열화판정을 위한 변수로서 활용하고자 하였다. 또한 여러 가지 산업체 사용유 샘플들에 적용하여 본 연구에서 얻은 결과의 타당성을 실험적으로 예증하고자 하였다.
본 연구를 통하여 오일의 색을 광학적으로 측정하여오일 오일의 열화 특성을 정량적으로 평가하고자 하였다. 오일의 사용 시간에 따라 나타나는 주파수 특성 변화를 정량적으로 파악하기 위하여 사용유의 색채비(chromatic ratio)로서 정의하였으며, 이를 오일 열화판정을 위한 변수로서 활용하고자 하였다.
본 연구에서는 이러한 목적으로 오일의 색을 정량적으로 측정할 수 있는 실시간 측정센서 개발하고자 하였다. 오일의 사용 시간에 따라 나타나는 주파수 특성 변화를 정량적으로 파악하기 위하여 사용유의 색채비(chromatic ratio)로서 정의하였으며, 이를 오일 열화판정을 위한 변수로서 활용하고자 하였다.

제안 방법

오일의 사용 시간에 따라 나타나는 주파수 특성 변화를 정량적으로 파악하기 위하여 사용유의 색채비(chromatic ratio)로서 정의하였으며, 이를 오일 열화판정을 위한 변수로서 활용하고자 하였다. 상기 목적을 위하여 오일의 색채비를 정량적으로 평가할 수 있는 실시간 측정센서를 개발하고자 하였으며, 이를 여러 가지 산업체 사용유 샘플들에 적용하여 실험에서 다음과 같은 주요 결과를 얻을 수 있었다.
현재 오일의 색을 측정하는 국제적인 표준방법으로ASTM D 1500, D 1524, 및 D 2129 방법이 존재한다[4]. 상기의 방법은 색의 종류를 기본적으로 가장 밝은 0.5 등급에서 가장 어두운 8.0 등급까지 매 0.5 간격으로 분류하고 이 표준 등급에 해당하도록 제작된칼라 유리들과 오일의 색을 일일이 수동적으로 대조하여 가장 일치하는 색 등급을 찾아낸다. 그러나 상기의 실험실적 분석 방법을 현장에서 사용하기에는 적당하지 않으므로, 오일의 색 변화를 사용주기에 걸쳐 간편하면서도 실시간적으로 측정할 수 있는 방법을 개발하고자 하는 필요성이 매우 높은 상태이다.
오일의 사용 시간에 따라 나타나는 주파수 특성 변화를 정량적으로 파악하기 위하여 사용유의 색채비(chromatic ratio)로서 정의하였으며, 이를 오일 열화판정을 위한 변수로서 활용하고자 하였다. 또한 여러 가지 산업체 사용유 샘플들에 적용하여 본 연구에서 얻은 결과의 타당성을 실험적으로 예증하고자 하였다.
오일의 사용시간이 증가하여 열화현상이 진행되는 변화 모습이 정량적으로 잘 나타내는 지를 확인하기 위하여 제철소 현장에서 사용되고 있는 유압작동유 오일 (DT&24 oil) 샘플을 일차적으로 선정하고 사용 시간이 각기 다른 두 가지(A, B) 사용유 샘플을 채취하여 이들에 대한 색채비 값을 측정하고 비교하였다.

대상 데이터

따라서 이와 같이 다양한 종류의 산업용 사용유 시료들에 본 연구 결과를 확대하여 적용하고자 하였다. 상기 시험에 적용한 오일 시료들은 제철소에서 사용되고 있는 3가지 종류의광유계 유압작동유(T・ 100, Rando 32, DTE-24 oil)와합성유(HIF30) 신유 및 현장에서 일정 시간 사용 후에 시료를 채취한 사용유들이었다.
상기 요인을 다음과 같은 시험들을 통하여 실험적으로 확인하고자 하였다. 상기 시험에는 T- 100 오일의 신유 및 사용유 그리고 신유와 사용 유를 각각 50%씩 혼합한 3종류의 오일을 사용하였으며, 상기 오일 시료들에 ACMTD 100 ppm 및 200 ppm을혼입하여 시험 샘플을 준비하였다. Fig.

성능/효과

1) 신유에 비하여 사용유의 경우, 오일을 통과하는광세기가 전반적으로 감소하였고, 특히 주파수가 짧은 영역에서의 광세기 감소 현상이 상대적으로 증가하였다.
2) 오일 열화 진행에 따른 사용유의 가시광선 주파수 대역에서의 천이 특성을 RGB 칼라센서를 사용하여 청색, 녹색 및 적색 영역 상호간의 색채비 (chromatic ratio) 측정에 의하여 정량화 할 수있었다.
3) 다양한 사용유에 적용한 시험 결과에서 오일의 색채 비와 전산가 측정값 변화 상호간에 상호 연관성이 높게 나타났다. 특히 전산가 측정으로만은 평가가 불가능했던 고온 열분해에 의하여 오일 열화가 진행될 경우에 있어서도 매우 유용한 결과를 얻을 수 있었다.
4) 오일의 색채비는 오일에 혼입된 물리적 오염도 조건과는 상관관계가 매우 적게 나타났으며, 사용 오일의 열적인 열화요인들에 의하여 주로 변화하는 값임을 확인할 수 있었다.
13에서 R/G와 G/B 색채비는 각각 적색, 녹색및 청색 상호간의 색채비로서 이들 모두 오일에 혼입된 물리적 오염도 조건과는 상관관계가 매우 적게 나타났다. 따라서 본 연구에서 정의한 오일의 색채 비는 사용 오일의 열적인 열화요인들에 의하여 주로 변화하는 값임을 확인할 수 있었다.
따라서 상기의 결과와 같이 사용유의 가시광선 영역에서의 색채비가 변화하는 특성을 신유 상태와 비교하여 측정하면 오일의 열화가 현재 얼마나 진행되었는지를 평가할 수 있음을 알 수 있다. 또한 대상 샘플 오일의 수명에 해당하는 색채비 기준이 사전 설정되었을 경우에는 오일 사용주기 동안 사용유의 색채비를 정량적으로 측정하고 이와 비교함으로써 오일 갱유를 위한 일차적인 정량적 지표로서 활용할 수 있을 것으로 기대된다.
상기 측정결과로부터 오일 샘플들의 색채비 변화를도시하면 다음 Fig. 9와 10과 같으며, 두 가지 결과모두에서 오일의 사용시간이 증가함에 따라 본 연구에서 정의한 오일의 색채비가 비례하여 증가하는 결과를 얻을 수 있었다.
11은 시험 오일들에의 색채비 측정결과(CRgn) 로서 오일 샘플 시료들의 전산가(TAN, Total Acid Number)를 각각 측정하여 비교하여 나타낸 결과이다.시험 결과 모두에서 오일의 색채비와 전산가 측정값 변화 상호간에 상호 연관성이 매우 큼을 발견할 수 있어서, 오일의 색채비 변화가 오일의 열화를 판정함에유효함을 확인할 수 있었다. 특히 Rando-32 오일 시료의 경우에는 색채비의 변화가 전산가 변화보다 상대적으로 민감하게 측정되었는데, 측정결과로부터 상기 오일의 주된 열화가 산화에 의하여 발생하였다라기 보다는 고온 열분해에 의해 발생한 가능성이 높았던 것으로 추정할 수 있었다.
4는 상기와 같이 RGB 칼라센서를 사용하여 본연구에서 사용한 한 가지 종류의 오일 샘플에서 측정한 신유와 사용유 상태에의 측정값들을 3가지 색상 영역에서 각각 비교한 결과의 예이다. 신유에 비하여 사용 유의 경우, 오일을 통과하는 광세기가 전반적으로 감소하였고, 특히 주파수가 짧은 영역에서의 광세기 감소 현싱■이 상대적으로 증가함을 측정결과에서 확인할 수 있었다.
실제로 상기 오일의 사용유 시료를 FTIR 분광분석기(Avadar 370)로 분석한 결과(Fig. 12)에서, 1640cm시 주파수 대역에서 주목할만한 peak가 -발생함을 볼 수 있어서 상기 추정 결과가 타당했음을 확인할 수 있었으며, 본 연구에서의 오일 색채비 측정이 기존 산업체에서 광범위하게 사용되고 있는 전산가 측정에 비하여 상대적인 장점을 갖는 것으로 판단되었다. 따라서 본 연구에서 정의하였던 오일의 색채비가 사용유의 열화도를 판정하는 상태진단변수로서 유용하게 활용될 수 있을 것으로 사료된다.
높게 나타났다. 특히 전산가 측정으로만은 평가가 불가능했던 고온 열분해에 의하여 오일 열화가 진행될 경우에 있어서도 매우 유용한 결과를 얻을 수 있었다.

후속연구

12)에서, 1640cm시 주파수 대역에서 주목할만한 peak가 -발생함을 볼 수 있어서 상기 추정 결과가 타당했음을 확인할 수 있었으며, 본 연구에서의 오일 색채비 측정이 기존 산업체에서 광범위하게 사용되고 있는 전산가 측정에 비하여 상대적인 장점을 갖는 것으로 판단되었다. 따라서 본 연구에서 정의하였던 오일의 색채비가 사용유의 열화도를 판정하는 상태진단변수로서 유용하게 활용될 수 있을 것으로 사료된다.
평가할 수 있음을 알 수 있다. 또한 대상 샘플 오일의 수명에 해당하는 색채비 기준이 사전 설정되었을 경우에는 오일 사용주기 동안 사용유의 색채비를 정량적으로 측정하고 이와 비교함으로써 오일 갱유를 위한 일차적인 정량적 지표로서 활용할 수 있을 것으로 기대된다.

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