굴삭기 운전 기능사 필기 요약 4 - 내연기관 윤활에 필요한 엔진오일 및 장치

  굴삭기 운전 기능사 필기요약 네번째 포스팅입니다. 

  앞서 포스팅에서는 동력을 얻어내기 위해 필요한 기본 구조에 대해서 살펴보았는데 이 시스템이 원활하게 구동되기 위해 보조적으로 필요한 장치에는 여러가지가 있습니다. 여기에는 윤활장치, 냉각장치, 연료장치, 흡배기 시스템 등이 있습니다. 이중에서 오늘은 윤활장치에 대해서 살펴보도록 하겠습니다. 어렵게 생각하기 보다는 카센터에서 주기적으로 교환하는 엔진오일 및 오일필터가 윤활장치의 일부분이라고 생각하시면 되겠습니다. 덧붙여서 추가적인 윤활장치가 있다면 이 엔진오일이 엔진 구동부에 구석구석 잘 퍼져서 윤활 작용을 할 수 있도록 하는 장치들입니다.

  기계는 회전을 하거나 슬라이드 왕복을 하는 등의 움직임을 하는데 엔진에서도 마찬가지입니다. 엔진은 쉴새없이 피스톤 또는 밸브기구의 왕복 및 크랭크축, 캠축등의 회전이 빠르게 이루어집니다. 이러한 움직이는 부분은 마모를 줄이고 마찰을 줄이기 위해 적절한 윤활이 계속 이루어져야 합니다. 다음 그림에서는 간단히 크랭크 축, 피스톤, 밸브, 캠축 등 엔진 내부에서 빠르게 움직이는 부위를 보여주고 있습니다. 이러한 모든 구동부분에서 윤활유, 즉 엔진오일이 흐르면서 원활히 동작할 수 있도록 도와주는 장치가 바로 윤활장치입니다.  

1. 엔진오일에 대해서

  위 그림에서 엔진오일은 엔진 하부에 오일팬이라는 저장공간에 보관이 되고 오일펌프에 의해서 곳곳에 퍼지게 됩니다. 이 엔진 오일에는 여러가지 종류가 있습니다. 그 종류를 구분하는 첫번째 방법은 엔진오일의 점도입니다. 점도는 끈끈한 정도를 의미하는데, 점도가 높을 수록 끈적해서 흐름성이 떨어지며, 점도가 낮을 수록 물처럼 흐름성이 좋다는 것입니다. 즉, 점도는 엔진오일의 유동성과 관계가 깊습니다. 그럼 점도를 구분해서 엔진오일을 사용하는 이유는 무엇일까요?

  점도가 높은 엔진오일은 끈적하기 때문에 처음 시동을 걸때 뻑뻑하게 동작하므로 적정 이상의 동력을 필요로 합니다. 또한, 겨울에는 온도가 떨어져 유동성이 떨어지므로 이를 보완하기 위해 여름철에 비해서 점도가 낮은 엔진오일을 사용해야 합니다.

  실제로 엔진오일을 구매할 때 그 스펙을 보면 점도를 숫자로 10~50 사이로 표시하는데 이 숫자가 SAE 번호입니다. 겨울에는 낮은 SAE 의 엔진오일을 사용하고, 여름에는 높은 SAE 의 엔진오일을 사용하면 됩니다. 다음은 인터넷에서 볼 수 있는 지크엔진 오일 스펙을 퍼온 내용입니다. 5W40 인 경우 뒤의 숫자인 40이 점도를 의미합니다.

  엔진 오일의 기능은 위와 같이 엔진을 보호하거나, 연비 개선 효과를 주거나, 가속 성능 및 승차감 극대화의 효과가 있다고 합니다. 이것보다 더 중요한 기계적인 관점에서 엔진오일의 기능을 살펴보자면, 내연기관 구석구석을 흐르면서 각종 오염물질들을 흡수하기 때문에 엔진 세척 효과 및 부식 방지 효과를 가집니다. 또한 엔진 오일은 엔진 내부의 열을 흡수해서 냉각시키는 역할도 일부 담당하고 있습니다. 그리고 엔진 오일에 의해서 형성된 유막은 피스톤과 실린더 사이에서 기밀 작용을 하기 때문에 연소실의 가스가 피스톤 아래 바깥쪽으로 빠져나가지 못하도록 합니다. 

  위와 같은 기능이 엔진오일의 중요한 역할인데 이 역할을 적절하게 수행할 수 있는 유체가 엔진오일로 사용되어야 합니다. 중요한 엔진 오일의 성질을 꼽자면 불이 붙는 인화점 및 발화점의 온도가 높아야 합니다. 그리고 겨울철에도 윤활작용의 기능을 수행하기 위해서 응고점은 낮아야 합니다.

2. 엔진 오일을 흐르게 하는 장치

  두번째 주제는 엔진 오일을 내연기관 곳곳에 흐를 수 있도록 하는 윤활 장치에 대해서 알아보겠습니다.

  앞서 초반에 그림과 함께 설명했던 것 중에 엔진오일이 보관되어 있는 저장소가 오일팬이라는 것은 말씀드렸습니다. 정비소에 가서 엔진 오일을 교환하는 모습을 많이 보신 분도 계시겠지만, 차를 들어서 아래쪽에 볼트 같은 것을 풀어서 기존에 있던 엔진 오일을 우선 빼냅니다. 이 볼트가 오일 드래인 플러그라고도 합니다. 이 오일팬에는 안에 격리판이 있고, 경사지에서도 한쪽 방향으로만 쏠려 있지 않고 원할하게 펌프에 의해 다른 곳으로 이동될 수 있도록 섬프라는 것이 설치되어 있습니다.

  펌프를 잠깐 말씀드렸지만, 펌프는 엔진오일을 엔진 내부에 여기저기 보내기 위한 부품입니다. 잠깐 펌프에 대해서 설명해 보겠습니다. 일상 생활을 하면서도 펌프라는 단어는 많이 들어보셨겠지만, 통상 회전하는 날개가 안쪽에 설치되어 있어 이 날개에 의해 한쪽에서 다른쪽으로 이동시키는 역할을 합니다. 액체의 경우에 보통 낮은 곳에서 높은 곳으로 보낸다고 할 수 있죠. 다음 그림이 펌프의 안쪽 모습 및 작동 원리를 간단히 나타낸 그림입니다.

  4행정 기관에서는 기어식이, 2행정 기관에서는 플런저식이 주로 사용됩니다. 결국엔 이러한 펌프도 회전하는 날개에 의해 작동되는 것인데 그렇다면 이 회전하는 동력은 어디서 나오는 것일 까요? 지난 포스팅에서 짧게 넘어가면서 설명한 적이 있지만 엔진 자체에서 그 동력을 얻어냅니다. 즉, 크랭크 축이 회전하면 그 회전축과 기어나 체인으로 연결되어 이 오일펌프를 동작하게 하는 것입니다.

  정비소에서 엔진오일을 교환하러 가면 제 차는 주로 파란색 통 같은 것을 교환하는 것을 많이 보았습니다. 이 통이 오일필터인데 아래와 같이 생긴 통입니다. 보쉬 제품이네요.

  엔진 오일이 엔진 내부를 돌아나오면 각종 오염 물질과 함께 돌아오게 됩니다. 그러면 이 이물질을 걸러내서 다시 엔진으로 보내는데 이러한 필터 역할을 하는 것이 바로 오일 필터, 또는 여과기라고 합니다. 아래 그림에서 오일 필터의 작동 원리를 보여주고 있습니다. 엔진 내부를 돌고 돌아온 더러운 오일이 먼저 검은색 선을 따라 이 여과기로 흘러 들어옵니다. 그런 후 노란색 필터를 지나면서 이물질을 여과 시키고 깨끗해진 엔진 오일이 다시 하늘색 선을 따라 엔진으로 들어갑니다. 이 흐름을 반복적으로 수행하게 됩니다.

<출처 : http://www.boschautoparts.com/filters/pages/premiumoilfilters.aspx>

  오일이 많이 더러워지고 필터가 많이 막히게 되면 여과기에 있는 바이 패스 밸브라는 것을 통해 엔진 오일은 여과가 되지 않고 그냥 통과하게 됩니다. 즉, 위 그림에서 맨 아래 쪽에 바이패스밸브를 볼 수 있는데 위쪽 검은 화살표를 따라 들어온 오일이 노란색 필터에서 여과되지 못할 경우 그냥 맨 아래쪽으로 흐르게 됩니다. 그러고 나서 바이패스 밸브를 통해 여과되지 않은 채 다시 엔진으로 들어가게 됩니다. 이러한 필터 역할을 하지 못하게 되면 엔진 내부에 이물질이 쌓이게 되므로 적절한 시기에 오일필터를 교환해 주어야 합니다. 가혹한 운전 환경이 아닐 경우 통상 200시간에서 250시간 정도 운행을 하면 교환을 한다고 하는데, 이 정도면 약 5000에서 7000km 주행 거리가 되지 않을까 합니다.

3. 엔진 오일의 점검

  오일이 흐르는 압력을 측정하는 유압계가 설치되어 있는데 이는 계기판에서 볼 수 있습니다. 주전자 같은 경고등을 차 계기판에서 보신 적이 있을 텐데 이 경고등이 들어오면 엔진오일이 부족하거나, 필터가 막힌 경우라고 볼 수 있습니다. 옛날에는 차종에 따라 엔진오일을 많이 먹는다라는 말도 들어보았는데, 엔진 오일이 많이 소비 되는 경우는 다음과 같습니다. 피스톤과 실린더, 피스톤 링 등이 마모가 심해져서 연소실 쪽으로 엔진 오일이 타고 올라가서 소모되는 경우입니다. 아니면 밸브 가이드가 마모되어서 엔진 오일이 소모되는 경우도 발생합니다.

  마지막으로 엔진 오일의 점검에 대해서 알아보도록 하겠습니다. 엔진 오일의 상태는 자가 측정이 가능합니다. 본넷을 열고 노란색 손잡이를 잡아 빼서 확인하는데 다음과 같이 색깔에 따라 상태를 확인할 수 있습니다. 차량 관리를 한다면 상식으로 알아두어야 할 사항입니다.

  1. 검정색 : 이물질에 의해 심하게 오염된 상태입니다.

  2. 붉은색 : 엔진 오일에 가솔린이 섞인 경우입니다.

  3. 우유색 : 엔진 오일에 냉각수가 섞인 경우입니다.

  4. 평탄한 장소에서 엔진을 정지한 후 5분 정도 뒤에 측정을 합니다.

  5. 엔진 오일은 하한선과 상한선 사이에 있으면 되는데 Full 쪽에 가까이 있는 것이 좋습니다.

  오늘은 여기까지 해서 내연 기관의 윤활 장치 및 엔진오일에 대한 포스팅을 마치도록 하겠습니다. 방문해 주신 분들 좋은 하루 보내세요~!