유압기기의 사용 목적인 동력 전달을 위해서는 꼭 필요한 것이 유압작동유입니다. 윤활유라고도 하죠. 작동유는 유체이고 기름이기 때문에 온도와 점도가 중요한데요. 유압유의 구비 조건에서, 점도는 유압 장치에 알맞은 적절한 수준이어야 한다는 것을 확인하였습니다. 실제로 점도가 지나치게 높거나 낮을 경우, 유압 기계에는 문제가 발생할 수 있답니다.
점도가 높을 경우 발생하는 문제들
∇ 유동 저항이 증가하기 때문에 압력 손실이 커집니다. 점도가 높다는 것은 곧 끈적끈적하다는 것을 뜻하는데요. 유압 장치는 동력 전달을 위해 윤활유 속에서 움직이는 구동부가 있죠? 윤활유가 많이 끈적거린다면 그 속에 있는 구동부의 움직임을 방해하게 됩니다. 구동 장치의 움직임에 거스르는 힘이 작용하는 것이지요. 유동 저항이 커짐에 따라 작동유는 압력 손실이 커지게 됩니다.
∇ 압력 손실이 커지므로 동력 손실 역시 증가하게 됩니다. 점도가 과하게 높아 압력손실이 큰 것은 곧, 동력의 온전한 전달이 방해받았다는 것이니 말입니다. 때문에 동일한 압력이 들어오더라도, 점도가 높은 윤활유를 사용하였을 경우에는 손실이 크게 발생하여 출력이 작아질 수 있습니다. 이는 곧 기계 효율이 저하될 수 있다는 것이죠.
∇ 내부 마찰이 증가합니다. 이 때문에 압력 손실이 커지는 것이었죠. 그러므로 마찰 손실에 의해서 펌프의 동력 소모가 크다는 말도 맞는 말이 됩니다. 또한, 내부 마찰이 증가하면 마찰열에 의해 온도가 상승하게 됩니다. 온도의 변화는 곧 유체의 특성 값들이 변화할 수 있는 민감한 요소이기 때문에 조심해야 하죠.
∇ 마찰과 저항의 증가에 따라 결국 유압기기의 작동이 활발하지 못할 수 있습니다. 끈적끈적하기 때문이죠.
∇ 점도가 높으면 공동현상이라 불리는 캐비테이션(cavitation)과 소음이 발생할 수 있습니다. 캐비테이션은 유체의 속도 변화가 있을 경우, 압력 변화가 발생하여 유체 속에 공간 또는 기포가 생기는 현상이죠? 점도가 높을 경우 유체 흡입이 어려운데요. 유체 흡입 모습을 떠올렸을 때, 점도가 높다면 유체의 흐름이 부드럽게 이어지지 않을 겁니다. 앞과 뒤에서 높은 점성의 다른 분자가 당기고 있기 때문에 중간에 빈 공간이 상대적으로 쉽게 형성될 수 있겠죠. 동일한 원리로 인하여 윤활유의 점도가 높을 경우 공동현상이 더 많이 발생할 수 있습니다. 빈 공간이 발생하면 곧 그 공간이 무너지면서 소음과 진동이 발생하기 때문에 캐비테이션은 소음과 진동을 동반합니다. 정리하자면, 점도가 높을 경우 캐비테이션이 발생하여 소음과 진동이 발생할 수 있으며, 이로부터 유압기기 부품들이 손상될 수 있겠습니다.
점도가 낮을 경우 발생하는 문제들
∇ 내부와 외부의 작동유들이 누설될 가능성이 커집니다. 끈적거림이 적으니 틈새를 통해 누설이 가능하죠. 아무리 밀봉(sealing)한들 유압 기기는 동력 전달을 위한 구동부가 있어 작은 틈이 있기 마련이기에, 점도가 많이 낮을 경우 기름이 새어 나가 문제가 발생하게 됩니다.
∇ 작동유의 점도가 낮을 경우 누설이 발생하기 때문에 유압펌프나 모터의 용적 효율이 떨어지게 됩니다. 용적효율(volumetric efficiency)이란, 이론상 토출되는 용적량과 실제 토출되는 용적량의 비로 정의합니다. 즉, 이론적인 체적유량에 비해 실제 작동 유량이 얼마만큼 나오느냐를 뜻하죠. 점도가 낮으면 누설 발생으로 인해 이론 대비 실제 유량이 줄어들게 되기 때문에 용적 효율이 저하됩니다.
∇ 점도가 낮으면 압력을 만들고 유지하는데 어렵기 때문에 원하는 특정 압력을 유지하기 쉽지 않습니다. 또한 압력 발생이 저하될 수 있지요. 이는 곧 유압기기가 정확하게 작동하지 않을 수 있다는 말과 같습니다.
∇ 점도가 낮으면 윤활유로서의 역할을 해주기 어렵습니다. 유체의 끈적거림이 부족하여 유막 형성이 어려워지고, 이로부터 구동부들은 작동유로부터 보호받지 못합니다. 때문에 마모와 융착의 위험이 증가합니다.
이 콘텐츠와 관련된 다른 글들도 추천드려요!
유압기기의 장단점 정리
유압장치(hydraulic system) 또는 유압기기(oil pressure machine)는 이름 그대로 유(oil)의 압력에 의해 구동되는 장치 또는 기계입니다. 유체의 압력을 활용해 힘을 전달하는 유압기기는 여러 장점이 있��
adtcs-w.tistory.com
유압작동유 일반! 유압유의 구비 조건과 그 이유는?
유압기기에는 유압유가 필연적으로 사용되는데, 아무 유(oil)나 사용하는 것은 아닙니다. 유압 장치가 유압기기로써의 기본 성능을 제대로 발휘하는 것뿐만 아니라 신뢰성 측면까지 만족할 수
adtcs-w.tistory.com
♡ 제 글을 읽어주셔서 감사드리며, 이 글이 도움이 되셨다면 공감 하트와 응원의 댓글 부탁드립니다. ♡
'공학플러스 Why > 기계공작법, 기계장치' 카테고리의 다른 글
| 주물을 만드는 공정! 주조(casting)의 장점과 단점 알아보기 (0) | 2020.06.07 |
|---|---|
| 목형의 장점과 단점 및 목형 재료의 필요 조건은? (0) | 2020.05.30 |
| 유압작동유 일반! 유압유의 구비 조건과 그 이유는? (0) | 2020.05.12 |
| 유압기기의 장단점 정리 (0) | 2020.04.07 |