방금 오일 분석 보고서를 받았는데, TBN 수치가 인상적이네요. 기준치보다 훨씬 높네요. 첫 생각은요? "좋아! 장비 보호가 더 강화됐네."
문제는 이렇습니다. 높은 TBN이 항상 좋은 것은 아닙니다. 실제로, 사용 목적에 비해 TBN이 너무 높은 오일을 사용하면 산업 장비가 손상되고, 수리 비용이 수천 달러에 달하며, 장비 수명이 단축될 수 있습니다.
정비팀에서 이런 실수를 반복하는 걸 봤습니다. 알칼리도가 자외선 차단제처럼 작용한다고 생각하죠. 숫자가 높을수록 보호 효과가 더 좋다고 생각하죠. 산업용 윤활제는 그렇게 작동하지 않습니다.
TBN이 너무 높을 수 있나요?
네, TBN은 분명 너무 높을 수 있으며 심각한 문제를 야기합니다. 대부분의 사람들은 TBN이 너무 낮아지는 것을 걱정하지만, 과도한 알칼리도는 엔진을 그만큼 심하게, 때로는 더 심하게 손상시킵니다.
"높을수록 좋다"는 생각은 TBN(총염기가)의 실제 기능에 대한 근본적인 오해에서 비롯됩니다. TBN(총염기가)은 오일의 산 중화 능력을 측정하며, 오일 1g당 수산화칼륨의 밀리그램 단위로 표시됩니다. 새로운 산업용 오일은 일반적으로 6.0~13.0mg KOH/g입니다.
하지만 사람들이 간과하는 점이 있습니다. 산 중화 용량이 장비가 실제로 생성하는 산과 일치해야 합니다. 저유황 연료를 사용하는 엔진에서 TBN 70의 오일을 사용한다면, 화학적 문제가 발생할 수 있습니다.
중요한 원칙은 연료의 황 함량에 맞춰 TBN을 조절하는 것입니다. 황 연소는 황산을 생성하는데, 이는 금속 표면을 부식시키고 부식을 유발합니다. 황 함량이 높은 연료는 이러한 산을 중화하기 위해 더 높은 TBN이 필요합니다. 황 함량이 낮은 연료는 더 낮은 TBN이 필요합니다.
TBN이 연료에 필요한 양을 크게 초과하면, 과도한 알칼리성 첨가제는 산이 생성될 때까지 무해하게 기다리기만 하는 것이 아니라, 침전물, 부식, 마모, 기계적 손상 등 문제를 야기합니다.
산업용 윤활유의 TBN이 너무 높으면 어떻게 되나요?
과도한 TBN은 일련의 기계적 문제를 야기합니다. 각 문제는 다른 문제를 악화시켜 단순한 윤활유 불일치가 값비싼 장비 고장으로 이어집니다.
1. 퇴적물 형성 및 재 축적
높은 TBN 오일에는 농축된 세제 첨가제가 포함되어 있습니다. 일반적으로 알칼리성을 제공하는 칼슘, 마그네슘, 바륨 화합물이 함유되어 있습니다. 이 오일을 태우면 이러한 금속 화합물은 사라지지 않고 재만 남습니다.
그 재는 피스톤, 밸브, 실린더 벽에 딱딱하고 딱딱한 침전물로 쌓입니다. 장시간 높은 TBN(총연비) 불일치로 인해 엔진을 열어보니 피스톤에 흰색과 회색의 칼슘 침전물이 너무 두껍게 쌓여 피스톤의 움직임을 제한하는 것을 발견했습니다.
2. 보어 연마 및 실린더 마모
보어 폴리싱은 무해한 것처럼 들리지만, 사실은 그렇지 않습니다.
과도한 알칼리성 첨가제가 산을 중화시키면 고체 입자가 형성됩니다. 마그네슘 기반 세제는 매우 단단하고 연마성이 강한 화합물인 산화마그네슘을 생성합니다. 이 입자들은 실린더 벽에 미세한 사포처럼 작용합니다.
그 결과, 보어 폴리싱이 이루어집니다. 실린더 벽이 매끄럽고 윤이 나며 거의 거울처럼 반짝입니다. 무슨 뜻인지 이해하기 전까지는 괜찮은 말처럼 들립니다. 엔진 실린더는 오일을 유지하고 압축을 유지하기 위해 특정 크로스해칭 패턴이 필요합니다. 이 패턴을 연마하면 오일 보유력이 사라집니다.
3. 엔진 손상 및 압류
퇴적물과 보어 연마는 결국 치명적인 고장으로 이어집니다. 퇴적물이 호흡을 제한하고 연마된 보어에서 압력이 떨어지면서 출력 손실이 가속화됩니다.
심한 경우 피스톤 고착이 발생합니다. 그 메커니즘은 간단합니다. 피스톤에 침전물이 고르지 않게 쌓여 실린더 내부에 틈이 생깁니다. 이 부분에서 오일막이 파괴됩니다. 금속 간 접촉으로 인해 극심한 열이 발생합니다. 피스톤이 실린더 간극을 넘어 팽창하여 고착됩니다.
4. 부식 문제
이건 사람들을 놀라게 합니다. 부식 방지를 너무 많이 하면 어떻게 부식이 생길까요?
화씨 220도(섭씨 104도) 이상의 고온에서는 과도한 알칼리성이 화학적으로 공격적인 반응을 일으킵니다. 상온에서 산을 중화하는 알칼리성 화합물은 온도가 상승하고 이를 분해할 충분한 산이 없으면 금속 표면을 공격합니다.
TBN이 너무 높은지 어떻게 알 수 있나요?
높은 TBN 문제를 진단하려면 여러 지표를 살펴봐야 합니다. 단일 증상만으로는 문제를 확실히 알 수 없지만, 여러 증상이 함께 나타나면 명확한 그림을 그릴 수 있습니다.
오일 분석을 통해 직접 알아보세요. 사용유 보고서에는 새 오일 기준치와 함께 현재 총열량(TBN)이 표시됩니다. 수백 시간 작동 후에도 총열량(TBN)이 거의 떨어지지 않는다면 연료에 알칼리도가 너무 높은 것입니다. 새 오일은 처음에는 10mg KOH/g에서 시작하지만 500시간 후에도 9mg KOH/g로 떨어지나요? 위험 신호입니다.
시각적 검사로 침전물 패턴이 드러납니다. 밸브 커버나 점검구를 열어 보세요. 밸브 스템, 로커 암, 또는 피스톤 크라운에 흰색 또는 회색의 딱딱한 침전물이 보이면 고알칼리성 오일로 인한 재 축적을 나타냅니다.
성과 지표는 피해를 보여준다. 연료 소비량 증가 없이 점진적으로 출력이 감소하는 것은 침전물이 쌓여 공기 흐름을 방해하고 있음을 의미합니다. 엔진은 동일한 출력을 내기 위해 더 많은 힘을 가합니다.
- 오일 소비량 증가가 가장 뚜렷한 증상입니다. 눈에 띄는 외부 누출 없이 오일 소비량이 꾸준히 증가한다면, 연마 입자나 침전물로 인한 보어 연마 또는 링 마모가 발생했을 가능성이 높습니다.
- 냉각 시스템 성능에 변화가 없는데 작동 온도가 높아지면 침전물이 핫스팟을 생성하거나 중요 영역의 열 전달을 제한하는 것으로 보입니다.
높은 TBN 문제는 어떻게 해결하나요?
높은 TBN 손상을 해결하려면 윤활유를 교체하고 누적된 침전물을 청소해야 할 수도 있습니다. 방법은 잘못된 오일을 사용한 기간에 따라 달라집니다.
연료의 유황 함량을 테스트하는 것부터 시작하세요. 무엇을 태우는지 알지 못하면 적절한 TBN을 선택할 수 없습니다. 배출 규제로 인해 대부분의 산업용 디젤에는 현재 0.0015%의 황(15ppm)이 함유되어 있습니다.
적절하게 맞는 윤활제로 바꾸세요. TBN-황 공식을 사용하세요. 직접 분사 엔진의 경우 황 함량의 10배, 예연소실의 경우 20배입니다. 초저유황 디젤(황 함량 0.0015%)은 TBN 1g당 6~8mg KOH만 필요하며, 이는 표준 디젤 엔진 오일 규격의 최저 수준입니다.
장비 제조업체의 권장 사항을 참조하세요. OEM 사양은 일반 지침보다 우선합니다. 일부 제조업체는 엔진 설계에 따라 특정 오일 등급과 TBN 범위를 지정합니다. 사용 설명서를 확인하거나 제조업체 기술 지원팀에 문의하십시오.
장기간 높은 TBN을 유지해 왔다면 점진적인 전환을 계획하세요. 낮은 TBN 오일로 갑자기 바꾸면 누적된 침전물이 한꺼번에 떨어져 나가 오일 필터나 통로가 막힐 수 있습니다. 일부 정비 관리자는 중간 오일 교환 주기를 정하고 새 오일을 50~100시간 동안 작동시킨 후 오일과 필터를 다시 교환하여 느슨해진 침전물을 제거합니다.
교체하는 동안 오일 분석을 주의 깊게 모니터링하세요. 교체 후 처음 200시간 동안은 25시간 간격으로 오일을 테스트하십시오. 마모 금속의 증가, 입자 수 증가 또는 필터의 빠른 막힘 현상에 주의하십시오. 이는 침전물이 떨어져 나간다는 것을 나타냅니다. 상태가 안정될 때까지 필터 교체 빈도를 늘리십시오.
필요한 경우 기존 침전물을 청소하세요. 침전물이 심하게 쌓이면 정기적인 오버홀 작업 시 기계 세척이 필요할 수 있습니다. 일부 작업에서는 침전물을 용해하기 위해 플러시 오일이나 세제 첨가제를 사용하지만, 이러한 방법은 통로가 막힐 위험이 있습니다. 침전물이 많이 쌓인 엔진의 경우 분해 작업 시 기계적으로 제거하는 것이 더 안전합니다.
