윤활유 점도 선택 실패의 치명적 영향 3가지 (Fatal 3 Impacts of Lubricant Viscosity Selection Failure)

기계공학 교과서에서는 윤활의 목적을 단순히 마찰 감소라고 정의하며, 점도를 유체의 끈끈함 정도로만 설명합니다. 하지만 현장에서 점도 선택을 실수하면 장비가 서서히 죽어가는 치명적인 결과를 초래합니다. 대부분의 엔지니어는 높은 하중에는 무조건 점도가 높은 윤활유를 사용해야 한다고 생각하지만, 이는 장비의 설계 속도와 작동 온도 조건을 무시한 위험한 판단일 수 있습니다. 장비 제작사가 제시한 ISO VG 규격을 무시하고 임의로 점도를 높이거나 낮출 경우, 구동부에 발생하는 3가지 치명적인 영향을 자세히 살펴보겠습니다.

점도 오선택이 장비에 미치는 3가지 치명적 영향

1. 점도 과다 선택: 에너지 손실과 비정상 발열 증가

윤활유의 점도가 실제 작동 온도에서 필요한 수준보다 높을 경우, 유체의 내부 저항이 급격히 증가합니다. 기어의 맞물림이나 베어링의 구름 운동 시 유체가 전단될 때, 불필요한 마찰열이 발생하고 동력 손실이 발생합니다. 이는 전력 소비량이 증가하는 직접적인 원인이 되며, 특히 고속 회전 장치에서는 점도 초과로 인해 최대 10% 이상의 에너지 비효율이 발생하기도 합니다.

2. 점도 부족 선택: 유막 파괴 및 피팅 발생

점도 선택 실패 중 가장 위험한 경우가 바로 점도가 부족할 때입니다. 윤활유 점도가 낮으면 고하중 또는 충격 하중 조건에서 두 접촉면을 완벽하게 분리하는 유체 역학적 윤활 유막을 형성하지 못합니다. 유막이 파괴되면 금속 표면끼리 직접 접촉하게 되는데, 이로 인해 미세한 크랙이 발생하고 시간이 지나면서 표면이 떨어져 나가는 피팅 현상이 나타납니다. 이러한 피로 파괴는 기어 톱니면이나 베어링 레이스의 수명을 급격히 단축시키는 주요 원인입니다.

3. 유동성 저하로 인한 윤활 불균형 및 드라이 스타트

설계 점도를 지나치게 높게 선택했을 때, 특히 겨울철이나 저온 환경에서 장비를 시동할 때 문제가 발생합니다. 점도가 높은 오일은 저온에서 유동성이 매우 낮아지기 때문에, 오일 펌프가 윤활유를 시스템 전체로 공급하는 데 시간이 오래 걸립니다. 초기 구동 시 베어링과 기어가 유막 없이 마찰하는 드라이 스타트 상태가 길어지게 됩니다. 장비 수명의 대부분의 마모는 이 초기 시동 단계에서 발생합니다.

📘핵심 요약

윤활유 점도는 온도에 따라 크게 변화하며, 이 변화의 안정성을 나타내는 지표가 점도 지수입니다. 장비의 설계자는 실제 작동 온도(예: 80°C)에서의 최소 필요 점도(Min. Viscosity)를 기준으로 ISO VG 등급(예: ISO VG 68)을 결정합니다. 반드시 해당 장비의 매뉴얼에 명시된 등급을 지켜야 합니다.

점도별 영향 비교 및 실무적 고려 사항

윤활유를 선정할 때는 장비의 운전 속도(고속일수록 저점도), 하중(고하중일수록 고점도), 그리고 가장 중요한 실제 작동 온도를 복합적으로 고려해야 합니다.

비교 항목	⬇️ 점도가 너무 낮을 때 (Too Low)	⬆️ 점도가 너무 높을 때 (Too High)
유막 형성	유막이 얇아 파괴됨 (접촉 발생)	유막이 너무 두꺼워 저항 발생
마모 양상	금속 직마찰로 인한 스코어링(Scoring)	순환 지연으로 인한 초기 마모
온도 및 에너지	마찰열 급증 (부품 소착 위험)	교반 저항에 의한 동력 손실 증가
누설/기밀성	씰(Seal) 사이로 누설 가능성 높음	기밀성은 좋으나 흐름이 정체됨
주요 발생 현상	이상 소음 발생, 부품 수명 단축	연비 저하, 시동 불량, 거품(Foaming)

💡현장 전문가의 팁

만약 장비가 설계 사양보다 15°C 이상 높은 온도에서 지속적으로 작동한다면, 현재 사용 중인 윤활유의 점도 지수가 낮아 유막 안전성이 이미 위험 수준에 도달했을 가능성이 큽니다. 이 경우 점도 자체를 올리기보다, 온도 변화에 따른 점도 변화 폭이 작은 합성유나 점도 지수가 높은 윤활유를 선택하여 유막을 보강해야 합니다.

실제 현장에서는 윤활유가 오염되거나 수분이 혼입되어도 점도가 변합니다. 장비가 갑자기 고온에서 작동한다면, 단순히 윤활유를 교체할 것이 아니라 오일 분석을 통해 점도 등급 유지 여부를 확인하는 것이 중요합니다.

⚠️주의사항

유막 파괴가 발생한 장비에서는 금속 표면 마모로 인해 미세한 철분 입자가 발생합니다. 이 입자들은 연마제처럼 작용하여 추가적인 손상을 가속화합니다. 따라서 반드시 주기적인 샘플링을 통해 점도 유지율과 마모 입자의 농도를 ASTM D445 또는 KS M ISO 3104 표준에 따라 측정하여 장비 상태를 진단해야 합니다.

📝 마치며

윤활유의 점도 선택은 기계 부품의 수명과 에너지 효율을 결정하는 핵심 요소입니다. 점도가 과다하면 불필요한 열과 에너지 낭비가 발생하고, 점도가 부족하면 유막 파괴로 인한 치명적인 마모와 고장이 발생합니다. 숙련된 엔지니어라면 단순히 ‘높은 하중 = 높은 점도’라는 단순한 공식에서 벗어나, 장비의 실제 운전 조건(온도, 속도, 하중)에 최적화된 ISO VG 등급을 고수해야 장비의 최대 가동 시간을 보장할 수 있습니다.