휘발유 (Gasoline Oil)

 휘발유는 대부분 내연기관용 연료로서 자동차와 항공기의 휘발유엔진용 연료로 사용된다.  자동차는 휘발유가 갖고 있는 열에너지를 엔진에 의해 기계적 에너지로 전환하는 것을 원리로 하고 있으며, 자동차엔진으로 가장 효율이 좋은 열에너지를 얻을 수 있는 품질이 요구된다.

휘발유의 연소효율을 볼 때 중요한 것으로 엔진의 압축비가 있다.  압축비가 큰 엔진은 옥탄가가 높은 휘발유를 요구하게 된다. 이 밖에도 실린더내에서의 연료의 점화시기. 엔진의 구조와 성능 등에 따라 휘발유에 요구되는 품질이 결정되는데 옥탄가의 고저가 자주 문제되는 것은 이런 이유 때문이다.

자동차용 휘발유로서 갖추어야 할 품질로는 일반적으로 다음과 같은 점을 들 수 있다.
 ① 충분한 안티노크성을 지닐 것.
 ② 휘발성이 양호하여 시동이 용이할 것.
 ③ 그러나 휘발성이 베이퍼록(Vapor lock)을 일으킬 정도로 너무 높지 않을 것.
 ④ 충분한 출력을 지녀 가속성이 좋을 것.
 ⑤ 연료 소비량이 적을 것.
 ⑥ 실린더 내에서 연소하기 어려운 부휘발성 유분이 없을 것.
 ⑦ 저장 안정성이 좋고 부식성이 없을것.

이러한 요구는 엔진의 구조와 성능의 개선에 따라 계속 변화할 것이나, 결국 휘발성과 안티노크성이 양호해야만 된다는 점은 조금도 변하지 않을것이다.

 

경유 (Diesel Oil)

일반적으로 경유는 비등점이 섭씨 200~370도 범위에 속하며, 등유 다음으로 유출된다. 용도는 일부 석유스토브의 연료와 기계등의 세척용 등으로 쓰이나, 그 대부분이 각종 디젤엔진의 연료로 이용되어 소위 디젤엔진연료유로 불리워진다.

디젤엔진연료유에 대한 요구성상은 다음과 같다.
 ① 엔진에 필요한 착화성을 가질것.
 ② 사용온도에서 적당한 점도와 휘발성을 유지할것.
 ③ 유해한 고형물질과 부식성분이 없을것.
 ④ 연소 생성물중에 고형분이 적을것.
 ⑤ 저온에서 펌프 작동성이 좋을것.

실린더 안으로 분사된 경유 연료는 즉시 착화되지 않고, 착화되기까지 시간적인 갭이 있다. 착화된 후 연소는 샐린더 내에서 순간적으로 전달되나, 이 시기는 엔진구조와 연료분사량의 조절에 따라 제어할 수 없는 연소과정이다.  그 후 계속해서 분사되는 연료의 분사량과 품질, 분사구멍의 크기, 실린더 구조등을 조절함으로써 제어기까지 계속 연소 되며, 연소가 끝나면 배기공정에 들어간다.

이상의 연소과정에서 착화 지연이 너무 긴 경우 연소시 이상을 일으켜 노킹을 일으키는 때가 있다.  이를 디젤 노크라고 하는데 디젤 노크를 방지하기 위해서는 다음과 같은 수단을 강구해야 한다.
 ① 연료의 세탄가를 올려 착화성을 좋게 한다.
 ② 흡입공기온도를 높인다.
 ③ 냉각계통의 온도를 높인다.
 ④ 연료분사량 및 시기를 조절한다.
 ⑤ 실린더 내의 공기와 기름입자의 점도를 높인다.


[디젤유와 매연]
같은 배기량을 놓고 보면 디젤유는 휘발유보다 미세분진이 20~30배 정보 많이 나오는 것으로 되어있다. 디젤에서 나오는 미세분진은 크기가 0.2~0.3 마이크론(1백만분의 1m)이어서 가라앉지 않고 공기중에 떠다녀 호흡을 통해 폐속으로 빨려 들어가기가 쉽다는것이다.

통상 디젤차에서 매연이 훨씬 많이 나오고 엔진 노후화가 심하는데 대하여 "국내 화물차나 버스가 승용차보다 운행거리가 길고 차량관리도 소홀히 하기 때문으로 동일한 운행거리에서 디젤엔진이 더 많은 유해 배기물을 내뿜는다는 증거는 없다"는 주장도 있다. 디젤엔진은 고압상태에서 공기를 압축한 후 연료을 분사해 연소를 촉발시키기 때문에 엔진마모가 심하긴 하지만 이를 감안해 훨씬 튼튼하게 만들어 졌다는것이다.

[디젤유와 휘발유의 경제성 비교]
디젤은 연비가 좋아 같은량으로 휘발유보다 주행거리가 20~30% 더간다. 힘도 더 좋아 부거운 차들이 주로 많이 쓴다. 일산화탄소(CO)와 이산화탄소(CO₂)는 디젤이 휘발유보다 약 20~30% 덜 나온다. 따라서 세계적으로 이산화탄소 배출 규제가 점점 심해지는 상황에서 디젤유의 사용은 증가될 것으로 보이고, 현재 유럽은 승용차의 절반 가량이 디젤엔진을 사용하고 있으며 이 비율은 해마다 늘고 있다.

 

액화석유가스 (LPG)

액화석유가스(LPG,Liquefied Petroleum Gas)는 약칭하여 LP가스로도 불리는데 이것은 보통 프로판(Propane)과 부탄(Butane)의 두가지로 구분된다.  석유유분중 탄소수가 1~4개인 가벼운 탄화수소는 상온 상압하에서 기체상태로 존재하나 인위적으로 액화시키기 쉬운 탄소수 3개짜리(C₃=Propane),4개짜리(C₄=Butane)에다 적정압력을 가하면 액체로 변하는데 이를 "액화석유가스"라고 한다.
이처럼 액화시키는 이유는 기체상태일 때보다 부피가 약 240~280배로 줄어들어 저장 수송 취금이 편리하기 때문이다.

일반적으로 가정이나 음식점등에서 사용하는 LPG는 용기속에 프로판이 액체로 들어 있가가 용기에 부착된 압력조정기를 통과하여 상압인 대기로 나올 때 가스화하여 불이 붙는 것이다.  또한 소형가스 버너(등산용)에 착탈시으로 사용되는 것도 부탄이 액체상태로 작은 통 속에 들어있다.

LPG를 자동차용 연료로 사용할 때에는 공급망이 좁아 장거리주행이 곤란하며, 또 고압용기,증발기,압력조절기등의 부속장치를 요하는등 휘발유에 비해 불리하다. 그러나
 ① 옥탄가가 높아 고압축화에 이용되며 특히 점화시기를 앞당기므로 연료비가 적게 든다.
 ② 기름의 희석오손이 없다.
 ③ 황화합물과 4에틸납등이 없어서 엔진수명이 길고 점화전 장해도 적다.

이러한 이점과 아울러 휘발유보다 가격면에서도 유리하므로 영업용차량 특시 택시에서는 LPG를 연료로 많이 사용하고 있다.

[액화석유가스의 경제성]
유해배기 가스 배출요인인 탄소가 적기 때문에 일산화탄소와 탄화수소(HC)가 적게나온다는 특징이 있으므로 청정연료라는 점에서는 전문가들 사이에 이견이 없다.
3백40억원을 들여 디젤버스를 청정가스버스로 바꾸려는 정부의 계획도 있다.
그러나, 문제는 가스충전시 새어나오는 프로판가스의 위해성, 저장소의 안전도, 국내 LPG 엔진의 기술부족등이 지적된다. 국내 LPG차량의 일산화탄소 배출은 휘발유차의 절반 수준이지만 유럽은 4분1수준 이라는 분석도 있다.

 

윤활유 (Lubricating Oil)

(1) 기능과 성질
윤활유란 기계의 활동부분에 윤활을 위해 사용되는 액상의 물질로 석유계의 광유를 포함하여 동식물유, 합성유가 있으며, 액상의 윤활유는 상온에서 반고체상의 그리스와 고체분말사의 흑연 및 2황화모리브덴과 같은 윤활성을 가진 모든 물질을 총칭하여 윤활제(Lubricants)라 한다.

윤활유를 윤활재로 사용하는 기본 목적은 기계의 마찰 부분의 고체 마찰을 유체 마찰로 바꾸어 고체 마찰에 의한 저항을 감소 시킴으로써 타서 눌러 붙는 현상이나 마모를 줄이는데 있다.  이와 같은 목적으로 사용되는 윤활유는 기능면에서 다음과 같은 기능을 갖는다.
 ① 마찰 감소 기능
 ② 냉각기능
 ③ 부하의 분산기능
 ④ 세척기능
 ⑤ 방부 방청기능
 ⑥ 밀봉 기능

윤활재로서 가장 많이 사용되는 것은 액상의 윤활유이며, 액상의 윤활유는 대부분 광유계이다.  액상의 윤활유로서 갖추어야 할 성질로는 다음고 같다.
 ① 사용상태에서 충분한 검토를 가질것
 ② 한계 윤활상태에서 견디어 낼 수 있는 유성(油性)이 있을것
 ③ 산화나 열에 대한 안정성이 높고 가능한 한 화학적으로 불활성이며 청정균질할것.

(2) 자동차용 엔진오일  
하나의 엔진은 수백개의 움직이는 부품으로 되어 있고, 이 부품은 유막에 싸여 서로 분리되어 있어야 한다.  자동차의 엔진부분을 사람의 심장에 비유한다면 엔진오일은 혈액과도 같은 구실을 한다. 또 엔진은 자동차의 원동력으로 가장 많은 양의 오일을 필요로 한다.

즉 윤활유 중 엔진오일(Engine Oil)은 엔진 부품으로서 중요한 위치를 차지하고 있다.  엔진오일은 통상 윤활유에 산화방지제, 청정분산제, 점도향상제, 마찰조정제, 부식방지제, 방청제등의 각종 첨가제를 배합시켜 엔진유로서의 요구성능을 만족시켜야 한다.

엔진오일은 SAE 기준에서 점도와 성능으로 구분하고 있으며, 특히 성능분류는 미국석유협회(API)의 서비스분류에 의해 이루어지지 있지만 실제 사용시 품질등급의 선택 기준은 가솔린과 디젤이 다르다.

가솔린 엔진 오일은 첨가제가 없는 SA는 별도로 차량생산년도에 따라 SB-SE로 구분하고 있으며, 현재는 SG급이 1988년에 제정된 최고 등급의 오일로 SF보다 훨씬 품질이 우수하다. 또한 디젤엔진오일은 CE급이 최고등급오일이다.  그러나, 엔진오일은 교환주기와 자동차 메이커의 준수사항을 잘 지키는 것이 무엇보다 중요하다.

(3) 기어오일과 브레이크액 

자동차에 기어 오일을 사용하는곳은 수동변속장치, 자동변속장치와 뒤 차축의 자동장치인 디퍼렌셜 기어박스가 있다. 이밖에 조향장치 및 타이밍 기어등도 있다.
일반적으로 기어오일은 자주 교환하지 않을뿐더러 엔진 오일과 같이 일상적으로 점검해 볼 수 없으므로 소홀하기 쉽다.  그러나 실제로 기어 오일은 엔진오일 못지 않게 중요한 오일이다.

기어오일은 엔진오일과는 그 조성과 성능에서 차이가 있다.  엔진오일은 계속 일정한 윤활장치를 따라 순환하면서 기능을 수행하지만 기어오일은 제한된 변속장치 안에서 모든 마찰이나 하중응 견디야 하기 때문이다. 따라서 점도와 첨가제의 구성비율이 엔진 오일과 약간씩 다르다.

기어오일은 일반적으로 3만~4만km 주행마다 교환하라고 차량 설명서에 표시되어 있다. 그러나 이전에 1만km 이상부터 수시로 점검.보충해 줄 필요가 있다.

브레이크액은 제동장치에서 유압을 만들기 위한 것으로서 일반 광유계 오일이 아닌 식물성 피마자기름에 각종 첨가제와 알콜을 혼합해 만든다.  흡습성이 무척 강한 것이 특징인 데 자칫하면 비점이 내려가기 쉬우므로 1년에 한번 정도 정기적인 교환이 필요하다.