기어 감속기의 안정적인 작동에 미치는 윤활유 점도 지수의 영향

윤활유는 장비의 작동 효율성과 수명에 직접적인 영향을 미칩니다. 오일의 여러 특성 중 점도는 가장 중요한 물리적 지표입니다. 점도 등급과 점도 지수는 점도를 나타내는 두 가지 핵심 파라미터로, 적합한 윤활유를 선정하는 데 필수적인 요소입니다.

비슬린트(Vislint)는 일반적으로 국제표준화기구(ISO) 점도 등급 체계에 따라 분류되며, 예를 들어 ISO VG 68 및 ISO VG 220과 같이 표시된다. 이 파라미터는 40°C에서 측정된 유체의 운동 점도(kinematic viscosity) 중간값을 나타낸다. 이 표준은 윤활유 점도 선택을 위한 보편적인 기준을 제공한다. 점도가 낮은 윤활유는 기어 표면 상에 충분히 두꺼운 유막을 형성하지 못해 경계 윤활(boundary lubrication) 상태로 전이되며, 이로 인해 마모 증가 및 피팅(pitting)이 발생할 수 있다. 반면 점도가 높은 윤활유는 내부 마찰 저항을 증가시켜 시동 곤란을 유발하고 작동 온도가 급격히 상승하게 만든다. 일반적으로 고속·경하중 조건에서 작동하는 감속기에는 낮은 점도의 윤활유를 사용해야 하며, 반대로 저속·중하중 조건에서는 정밀 기어를 효과적으로 보호하고 윤활하기 위해 유막 강도를 확보할 수 있는 높은 점도의 윤활유가 필요하다.

기어박스의 실제 작동 중 온도는 지속적으로 변화합니다. 기어박스는 시동 시 주변 환경과 동일한 온도를 갖습니다. 그러나 일정 시간 작동 후 내부 오일 온도는 70–90°C 또는 그 이상까지 상승할 수 있습니다. 오일의 점도는 온도에 따라 변하며, 온도가 상승하면 점도는 감소합니다. 이때 점도 지수(Viscosity Index)라는 또 다른 핵심 파라미터가 그 중요성을 드러내게 됩니다.

점도 지수(VI)는 윤활유의 점도가 온도에 따라 얼마나 변화하는지를 측정하는 무차원 파라미터이다. 점도 지수가 높을수록 유체의 점도가 온도 변화에 덜 민감하므로, 점도-온도 특성이 우수하다. 동일한 점도 등급을 가진 저점도 지수 윤활유에 비해 고점도 지수 윤활유는 고온에서 보다 높은 유효 점도를 유지할 수 있어 작동 온도 범위 내에서 우수한 윤활 보호 성능을 제공한다. 또한 저온에서는 점도 증가 폭이 상대적으로 작아 유체의 흐름성(flowability)이 더 양호하므로, 찬 기상 조건에서의 시동에 유리하며 시동 시 마모를 줄이는 데 도움이 된다.

고온 환경에서는 점도지수가 높은 오일이 보다 안정적인 유막을 유지하여 기어 마모 증가 및 기어박스 효율 저하를 방지합니다. 저온 환경에서는 양호한 펌프성과 시동성을 확보하여 시동 시 유량 부족으로 인한 마찰을 피할 수 있습니다. 점도지수가 높은 오일을 사용하는 것은 온도 변화 폭이 크거나 자체적으로 온도 상승이 큰 환경에서 작동하는 기어박스의 운전 안정성을 향상시키고 오일 교환 주기를 연장하는 효과적인 방법입니다.

다양한 적용 시나리오에 따라 점도지수 요구 사항이 현저히 달라지며, 이는 구체적인 윤활유 선택을 직접적으로 결정합니다.

온도 변화가 미미한 실내 정온 환경에서 작동하는 장비의 경우 높은 점도지수가 필요하지 않습니다. 이 경우 일반적으로 고성능 광유(점도지수 약 100)로 충분하며, 경제적이고 실용적인 선택입니다.

그러나 일주기 및 계절 간 기온 변화가 큰 실외 장비의 경우, 높은 점도 지수(VI) 요구 사양이 필요합니다. 높은 점도 지수를 갖는 광유 또는 보다 우수한 합성유(점도 지수 일반적으로 120 이상)를 선택하여 여름과 겨울의 실외 환경에서도 축에 대한 안정적인 보호를 확보해야 합니다.

한랭 지역에서는 저온 시 기동이 주요 과제이므로, 극도로 높은 점도 지수가 요구됩니다. 점도 지수가 130을 초과하고 경화점(pour point)이 극도로 낮은 고점도 지수 합성유를 사용해야 하며, 이를 통해 극저온에서 유체가 응고되지 않고 윤활 부위로 정상적으로 공급될 수 있도록 해야 합니다.

기어박스용 윤활유를 선택할 때의 지침은 먼저 제조사의 지시사항 및 실제 운전 하중을 기준으로 기본 ISO 점도 등급을 결정하는 것이다. 두 번째로, 특정 적용 상황 및 주변 온도 범위를 고려하여 점도 지수 요구 사항을 평가해야 한다. 마지막으로, 극압 내마모성, 산화 안정성, 발포 억제성, 부식 방지 등 기타 성질들도 고려되어야 하며, 이러한 성질들은 일반적으로 다양한 첨가제의 배합 비율을 조정함으로써 달성된다.

적절한 점도 등급은 기본적인 윤활 효과를 보장하며, 적합한 점도 지수는 유액이 복잡한 작동 조건을 견디는 뛰어난 탄력성을 부여합니다. 이러한 두 요소를 함께 고려하고, 장비의 실제 작동 상황을 면밀히 분석해야만, 저온 시동 시 원활하게 흐르고 고온 및 중부하 조건에서도 안정적으로 작동하는 이상적인 감속기 윤활유를 선정할 수 있으며, 궁극적으로 마모 감소, 에너지 소비 감소, 장비 수명 연장이라는 정비 목표를 달성할 수 있습니다.

감속기 또는 기어박스에 대한 추가 정보가 필요하시면 언제든지 WUMA 엔지니어에게 문의해 주십시오. 감속기 또는 기어박스에 대한 추가 정보가 필요하시면 언제든지 WUMA 엔지니어에게 문의해 주십시오.