자동차용 윤활유가 국내 윤활유 시장의 35%를 차지하고 있으며, 이 중 엔진오일이 자동차용 윤활유의 77%를 차지하고 있다. 운전자와 엔진보호를 위해 유통 엔진오일의 품질이 적절하게 관리되어져야 한다. 하지만 KS제품과 합성엔진오일(합성기유가 30% 이상 포함된 제품)은 석유 및 석유대체연료 사업법상 품질검사에서 제외되어져 있다. 본 연구에서는 국내 유통되고 있는 합성엔진오일 30개 제품에 대한 품질 모니터링을 실시하였다. 품질 모니터링 결과, 2개 제품이 품질이 부적합하였는데, 이 중 1개 제품은 해외에서 수입한 합성엔진오일이며, 다른 1개 제품은 KS제품이면서 합성엔진오일이었다. 또한 고온모사증류시험(SIMDIST)을 이용해 엔진오일의 패턴을 분석한 결과, 해외 수입제품 몇 개를 제외하고는 대부분 일반 광유 엔진오일의 전형적인 넓은 탄소수 분포 패턴을 보였다. 따라서 소비자의 피해를 예방하기 위해 KS제품과 합성엔진오일에 대한 적절한 품질관리 법규가 필요한 것으로 판단된다.
자동차용 윤활유가 국내 윤활유 시장의 35%를 차지하고 있으며, 이 중 엔진오일이 자동차용 윤활유의 77%를 차지하고 있다. 운전자와 엔진보호를 위해 유통 엔진오일의 품질이 적절하게 관리되어져야 한다. 하지만 KS제품과 합성엔진오일(합성기유가 30% 이상 포함된 제품)은 석유 및 석유대체연료 사업법상 품질검사에서 제외되어져 있다. 본 연구에서는 국내 유통되고 있는 합성엔진오일 30개 제품에 대한 품질 모니터링을 실시하였다. 품질 모니터링 결과, 2개 제품이 품질이 부적합하였는데, 이 중 1개 제품은 해외에서 수입한 합성엔진오일이며, 다른 1개 제품은 KS제품이면서 합성엔진오일이었다. 또한 고온모사증류시험(SIMDIST)을 이용해 엔진오일의 패턴을 분석한 결과, 해외 수입제품 몇 개를 제외하고는 대부분 일반 광유 엔진오일의 전형적인 넓은 탄소수 분포 패턴을 보였다. 따라서 소비자의 피해를 예방하기 위해 KS제품과 합성엔진오일에 대한 적절한 품질관리 법규가 필요한 것으로 판단된다.
The vehicle lubricant has captured 35% of the total lubricant market while the engine oil possessed 77% of the vehicle lubricant market in Korea. The suitable quality management of circulating engine oil is thus required for the driver and engine protection. But, KS and synthetic engine oil products...
The vehicle lubricant has captured 35% of the total lubricant market while the engine oil possessed 77% of the vehicle lubricant market in Korea. The suitable quality management of circulating engine oil is thus required for the driver and engine protection. But, KS and synthetic engine oil products (containing over 30% synthetic oil) are exempt to any quality inspections under Petroleum and Alternative Fuel Business Act. In this study, our research group investigated the quality monitoring of 30 kinds of domestic distributing synthetic engine oils. Two kinds of the engine oil showed an off specification from the test results; one engine oil is an imported and the other is a KS synthetic one. Also, the pattern of engine oils were analyzed using SIMDIST (simulated distillation) and the most engine oils had a broad carbon number spectrum, which is a typical of mineral oils except several imported products. Thus, we concluded that relevant laws for the proper quality management of synthetic oils and KS products are needed to be established for preventing consumer's damages.
The vehicle lubricant has captured 35% of the total lubricant market while the engine oil possessed 77% of the vehicle lubricant market in Korea. The suitable quality management of circulating engine oil is thus required for the driver and engine protection. But, KS and synthetic engine oil products (containing over 30% synthetic oil) are exempt to any quality inspections under Petroleum and Alternative Fuel Business Act. In this study, our research group investigated the quality monitoring of 30 kinds of domestic distributing synthetic engine oils. Two kinds of the engine oil showed an off specification from the test results; one engine oil is an imported and the other is a KS synthetic one. Also, the pattern of engine oils were analyzed using SIMDIST (simulated distillation) and the most engine oils had a broad carbon number spectrum, which is a typical of mineral oils except several imported products. Thus, we concluded that relevant laws for the proper quality management of synthetic oils and KS products are needed to be established for preventing consumer's damages.
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문제 정의
본 연구에서는 국내 판매량이 높은 엔진오일 30개 제품에 대해 품질 모니터링을 실시하였다. 모니터링 결과 2개 제품이 동점도에서 품질 부적합을 보였으며, 이들 중 1개는 해외에서 수입, 판매되는 합성 엔진오일이며, 다른 1개는 국내 합성엔진오일로 생산, 판매되고 있을 뿐만 아니라 KS제품으로 등록된 제품이다.
본 연구에서는 석유 및 석유대체연료사업법에서 품질검사 대상은 아니지만, 국내 엔진오일 유통시장의 대부분을 차지하고 있는 합성엔진오일 제품과 KS제품으로 등록, 판매된 30종의 엔진오일에 대해 품질상태를 확인하기 위해 품질 모니터링을 실시하였다.
가설 설정
동점도는 시료를 자유낙하 시켰을 때 낙하속도로부터 산출되며, 자유낙하 속도가 늦으면, 높은 동점도를 갖게 되며, 높은 동점도는 윤활성을 향상시킬 수 있으나, 동력손실에 따른 차량의 연비저하를 일으킬 수 있다. 윤활유의 동점도는 높은 온도에서는 낮아지고, 낮은 온도에서는 증가되는데, 온도변화에 따라 동점도 변화값이 작을수록 높은 점도지수를 갖게 된다. 점도지수가 높을수록 점도 측면에서는 좋은 윤활유제품으로 판단한다.
제안 방법
순수한 윤활기유와 PAO를 일정 비율로 혼합하여 SIMDIST를 분석한 후, 국내 유통 중인 30개 엔진오일 제품에 대해 SIMDIST 분석을 실시하였다. 석유 및 석유대체연료 사업법 상, 합성유는 합성기유가 30% 이상 함유되어져야 하며, 이들 제품에 대해서는 품질검사에서 제외된다.
대상 데이터
691 mm2/s로 분석되어, 품질 부적합을 보였다. 22번 제품은 해외에서 수입되고 있는 합성엔진오일이며, 30번 제품은 국내에서 합성엔진오일로 광고, 판매되고 있는 제품이면서 KS제품으로 등록된 제품이다.
국내 판매량이 높은 엔진오일에 대한 품질 모니터링을 위해 30개 엔진오일 제품을 시중에서 구매하였다. 엔진오일은 KS제품 또는 합성 엔진오일로 등록되어져 있어 석유 및 석유대체연료사업법 상 품질검사에서 제외된 제품들로 선정하였다.
국내 판매량이 높은 엔진오일에 대한 품질 모니터링을 위해 30개 엔진오일 제품을 시중에서 구매하였다. 엔진오일은 KS제품 또는 합성 엔진오일로 등록되어져 있어 석유 및 석유대체연료사업법 상 품질검사에서 제외된 제품들로 선정하였다.
이론/모형
일반 가스크로마토그래피를 이용해 윤활유분석을 할 경우, 일부 고비점 성분이 컬럼을 통과하지 못해 분석결과에 오류를 범할 수 있다. 고온 모사증류시험(SIMDIST)은 이러한 고비점 물질에 대한 분석에 적합한 분석시험방법으로 윤활기유, PAO 및 유통 엔진오일에 대한 증류시험분석을 위해 활용하였으며, 분석장비 및 시험방법은 Table 3과 같다[18].
동점도는 Cannon Instrument Company, CAV 2000 series의 Cannon 1257 유리제 모세관식 튜브를 이용하여 40 ℃와 100 ℃에서 ASTM D 445 방법에 따라 측정하였다. 모세관식 튜브에는 3개의 벌브(bulb)가 있으며, 벌브 사이에 온도센서가 있어 시료 약 15 mL를 흡입 상승시킨 뒤, 시료가 중력에 의해 하강하는 시간을 온도센서로 감지함으로써 동점도를 측정하였다[12].
산화안정도는 Yoshida사의 ISOT-D8을 이용하였으며, KS M 2021방법에 따라 시험하였다.
유동점(Pour point)은 ASTM D 97 방법에 의해 Tanaka사의 MPC-602를 이용하여 측정하였다. 4 mL의 시료를 용기에 채운 뒤, 45 ℃로 가온한 후, 분당 1 ℃의 속도로 냉각하면서 시료가 고체상으로 전환되어 유동되지 않는 온도를 유동점으로 측정(3 ℃ 단위로 측정)하였다[15].
인화점은 용기에 시료 70 mL를 채운 뒤, Tanaka사의 ACO-T602장비를 이용하여 클리브랜드 개방컵(Cleveland open cup), KS M ISO2592 방법에 따라 분석하였다. 시료의 온도를 높이면서, 가열된 전기코일에 의해 인화되는 최저온도를 인화점으로 측정하였다[14].
전산가는 Metrohm사의 805 Dosimat을 이용하였으며, KS M ISO6618방법에 의거해 분석하였다. 시료 1~2 g의 시료를 유리컵에 취한 뒤, 100 mL의 용매(Tol : IPA : Water = 50 : 49.
성능/효과
30개 엔진오일제품에 대한 품질 모니터링 결과, 점도지수와 산화안정도는 품질기준에 적합하였다. 하지만 22번 제품과 30번 제품은 동점도 품질기준이 12.
유동점은 온도를 낮추어 시료의 흐름성이 없는 최고 온도로 저온에서의 시동성이나 흐름성과 연관되는 품질항목이다. 국내 유통되고 있는 30개 엔진오일 제품의 인화점, 저온겉보기점도 및 유동점에 대해 품질 모니터링을 한 결과, 모두 품질기준에 적합하였다(Table 4).
또한 이들 30개 엔진오일 제품을 대상으로 SIMDIST를 분석한 결과,일부 해외 수입제품을 제외한 대부분의 제품들이 합성유로 광고, 판매하고 있지만 광유 윤활기유의 전형적인 broad한 스펙트럼을 보임으로써, 합성기유인 PAO가 30% 이하로 혼합되고 있는 것을 확인하였다.
본 연구에서는 국내 판매량이 높은 엔진오일 30개 제품에 대해 품질 모니터링을 실시하였다. 모니터링 결과 2개 제품이 동점도에서 품질 부적합을 보였으며, 이들 중 1개는 해외에서 수입, 판매되는 합성 엔진오일이며, 다른 1개는 국내 합성엔진오일로 생산, 판매되고 있을 뿐만 아니라 KS제품으로 등록된 제품이다.
엔진오일은 고온의 엔진룸에서 장기간 사용하기 때문에 산화안정도가 우수해야 한다. 엔진오일의 산화안정도는 산화 전⋅후의 시료에 대한 점도비와 전산가 증가를 통해 판단하며, 점도비와 전산가 증가가 낮을수록 산화안정도 면에서 우수한 제품으로 판단할 수 있다.
후속연구
따라서 기존 관련 법규의 개정 등을 통해 품질검사 사각지대에 있는 윤활유제품(합성유, KS제품)에 대한 적절한 품질관리를 함으로써 소비자의 피해예방이 이루어져야 할 것으로 판단된다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
고성능 윤활기유로 윤활유산업 초기 광유의 열악한 산화안정도 등을 보완하는 윤활기유는?
일반적으로 합성기유로는 에틸렌(ethylene)이나 1-데센(1-decene)과같은 올레핀(olefin) 형태의 단량체(monomer)를 중합시켜 만든 PAO(poly alpha olefin)가 대표적이며, PAO는 윤활유산업 초기 광유의 열악한 산화안정도 등을 보완하는 고성능 윤활기유로 알려져 있다[3,4].그 밖의 엔진오일용 합성기유로는 폴리부텐(polybutene), 알킬벤젠(alkylbenzene), 디에스테르(diester), 폴리올 에스테르(polyolester), 폴리알킬렌글리콜(polyalkylene glycol) 등이 있지만 대부분 사용량이 작다[5,6].
품질검사 제외 대상에 대해서는 생산자 외에는 정기적인 품질관리가 이루어지고 있지 않은 상태인 이유는?
이러한 엔진오일은 ‘석유 및 석유대체연료사업법’에 따라 품질관리상태를 확인하기 위해 정기적으로 품질검사를 받아야 한다. 하지만 국내 유통되고 있는 엔진오일의 대부분을 차지하고 있는 합성엔진오일과 KS제품은 ‘석유 및 석유대체연료사업법’에서 품질검사 제외대상으로 정해져 있다. 따라서 품질검사 제외 대상에 대해서는 생산자 외에는 정기적인 품질관리가 이루어지고 있지 않은 상태이다.
일반적으로 대표적인 합성기유는?
일반적으로 합성기유로는 에틸렌(ethylene)이나 1-데센(1-decene)과같은 올레핀(olefin) 형태의 단량체(monomer)를 중합시켜 만든 PAO(poly alpha olefin)가 대표적이며, PAO는 윤활유산업 초기 광유의 열악한 산화안정도 등을 보완하는 고성능 윤활기유로 알려져 있다[3,4].그 밖의 엔진오일용 합성기유로는 폴리부텐(polybutene), 알킬벤젠(alkylbenzene), 디에스테르(diester), 폴리올 에스테르(polyolester), 폴리알킬렌글리콜(polyalkylene glycol) 등이 있지만 대부분 사용량이 작다[5,6].
참고문헌 (18)
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Z. A. Wang and Z. R. Zhou, An investigation of fretting behaviour of several synthetic base oil, Wear, 267, 1399-1404 (2009).
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Y. K. Lim, J. Y. Kim, J. R. Kim, and J. H. Ha, The SIMDIST (simulated distillation) analysis of distributing engine oil, Appl. Chem. Eng., 28, 632-637 (2017).
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ASTM D 445, Standard test method for kinematic viscosity of transparent and opaque liquids and calculation of dynamic viscosity.
ASTM D 5293, Standard test method for apparent viscosity of engine oils between -5 and $-35^{\circ}C$ using the cold-cranking simulator.
KS M ISO 2592, Determination of flash and fire points-Cleveland open cup method.
ASTM D 97, Standard test method for pour point of petroleum products.
KS M 2021, Testing methods for oxidation stability of internal combustion engine oil.
ISO 6648, Petroleum products and lubricant-Determination of acid or base number-Colour indicator titration method.
ASTM D 2887, Standard test method for boiling range distribution of petroleum fractions by gas chromatography.
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