유압기기에는 유압유가 필연적으로 사용되는데, 아무 유(oil)나 사용하는 것은 아닙니다. 유압 장치가 유압기기로써의 기본 성능을 제대로 발휘하는 것뿐만 아니라 신뢰성 측면까지 만족할 수 있도록 적합한 유압작동유를 사용해야 하겠습니다.
유압작동유의 필요 조건
∇ 비압축성(incompressibility) 유체여야 합니다. 만약 유압기기에 압축성 유체를 사용한다면, 그 오일은 압력에 의해 압축되기 때문에 힘(동력)을 제대로 전달할 수 없겠죠? 즉, 유압장치의 효율 면에서 동력 전달의 확실성이 요구되기 때문에 유압작동유로 비압축성 유체를 사용합니다. 더군다나 비압축성 유체를 사용함으로써 동력의 손실을 줄이기 때문에 유압기기로 정확한 위치와 속도를 제어할 수 있지요.
∇ 녹이나 부식이 발생하지 않아야 합니다. 다른 말로 하면, 방청성이 좋아야 하죠. 또는 부식이 발생하는 것이 곧 물질의 산화를 뜻하기 때문에, 산화안정성(oxidation stability, 항산화성)이 좋아야 한다고 표현하기도 합니다.
∇ 열전달율이 높아 열을 잘 방출시키는 성질(방열성)이 좋아야 합니다. 유체는 부피나 점도처럼 열에 의존하는 성질들을 가지고 있기 때문이지요.
∇ 오랜 시간 사용해도 물리적으로, 화학적으로 안정해야 합니다. 그래야 신뢰성 높은 유압 장치가 되겠지요. 그리고 사용 시간은 곧 사용 횟수와도 관계가 있기 때문에 물리적, 화학적으로 안정한 작동유를 사용하면 잦은 사용이나 연속 사용에 따른 노화 현상이 덜 발생한다는 이점이 있습니다. 또한, 유압유가 접촉하는 기기의 단면들과 반응성을 가지면 당연히 안 되겠죠? 특히 유압작동유는 밀봉의 역할을 하는 씰(seal) 재료에 대한 부식성을 가지고 있으면 안 됩니다.
∇ 인화점(flash point)과 발화점(ignition point)이 높아 비인화성 물질이어야 합니다. 유(oil)이기 때문에 화재를 조심해야 하니까요. 또는 항착화성이 있어야 한다고 표현하기도 합니다. 착화성(ignitionability)이 불이 붙는 성질을 뜻하기 때문이지요.
∇ 주위 환경 변화에 따른 점도 변화가 적은 유체여야 합니다. 유압 장치의 운전 온도 범위 상에서 작동유가 원하는 유동을 가져갈 수 있도록 항상 적절한 수준의 점도로 유지되어야 합니다. 또한, 작동유의 적절한 점도는 유압 기기의 동력 손실을 방지하고, 운동부의 마모와 누유 방지 역할을 하기 때문이기도 합니다. 때문에 넓은 온도 변화에 대해 점도 변화는 작아야 하죠. 다른 말로 하면, 점도 지수(viscosity index)가 커야 합니다.
∇ 작동유의 유동으로 유압기기가 동작하기 때문에 기본적으로 작동유는 윤활성과 유동성이 좋아야 합니다. 그러므로 관로 저항(resistance of line)이 적은 유체여야 하죠. 관로 저항이란, 관속에 유체가 흐를 때 마찰에 의한 저항 및 관로의 형상에 의한 저항을 통칭하는 용어입니다.
그리고 유압작동유는 적절한 유막 강도(oil film strength)를 가져야 하는데요. 풀어 설명하면, 고온이나 고압 상태에서 유막이 파열되지 않아야 하겠습니다.
∇ 소포성(유체 내 기포가 발생했을 때 기포가 제거되는 정도)이 좋아야 합니다. 작동유에 기포가 있으면, 그만큼의 압축성 물질이 포함된 것이므로 유압기기의 효율이 떨어지며 원하는 성능(출력)이 나오지 않게 됩니다. 때문에 기포방지성이 좋아야 하는 것입니다. 그러기에 유압유는 기름 속의 공기를 빠르게 분리 가능하면서 공기에 대한 용해도는 적을수록 좋습니다.
∇ 유압작동유에 불순물이 들어오면, 걸러낼 수 있어야(오염물의 제거 능력이 커야) 합니다. 일반적으로 작동유 내의 불순물은 외부 이물질만 침전하여 분리하는 방법을 사용합니다. 참고로, 수분도 유압유 기준으로는 불순물인데요. 때문에 유압작동유는 항유화성(demulsibility)이 있어야 한다고 말합니다. 이때 항유화성이란, 물과 기름이 유화되지 않고 물을 분리할 수 있는 성질을 뜻한답니다.
∇ 증기압과 비중, 열팽창계수가 작고 비등점(끓는점)과 비열은 커야 합니다. 압축성 기체가 발생하면 유압 장치로써 불리하기 때문에 증기압은 작고 끓는점은 커야 합니다. 또한, 열에 의한 변화가 적어야 하기 때문에 열팽창계수는 작고 비열은 커야 하죠. 그리고 불순물(수분)을 제거해주기 위해서는 비중은 적절한 수준으로만 작으면 되겠습니다.
∇ 유압작동유는 체적 탄성 계수(bulk modulus of elasticity)가 커야 합니다. 체적 탄성 계수란, 탄성체의 체적 변형에 대한 압력의 비인데요. 압력이 일정할 때, 체적 변형이 작을수록 체적 탄성 계수는 커집니다. 즉, 유압유는 체적 변형이 적을수록 유리하기 때문에 체적 탄성 계수가 클수록 유리한 것이죠.
∇ 독성이 없는 유(oil)여야 합니다.
∇ 유압작동유는 공동현상(cavitation)에 대한 저항이 커야 합니다. 캐비테이션이란, 유체 압력이 급격하게 변화했을 때, 상대적 저압부에 공동(cavity) 또는 기포가 발생, 무너지면서 소음과 진동이 발생하는 현상입니다. 물론 이로부터 주변 물질 또는 관에 손상을 주죠. 때문에 유압장치의 성능을 저하시키고 수명을 단축시킬 수 있는 공동현상에 대한 저항이 클수록 좋은 것이랍니다.
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