여전히 많은 분야에서 윤활유의 수동 주입이 표준처럼 사용되고 있지만, 자동 윤활 시스템(ALS)에 대한 관심도 높아지고 있다. ALS를 사용하면 기계가 작동하는 동안 윤활유가 필요할 때 언제 어디서나 정확하게 적용될 수 있어 예방 시간을 최소화하여 생산성을 높이며, 안전성을 개선할 수 있다.
자료제공 | SKF(www.skf.com)
자동 윤활 시스템(ALS : Automatic Lubrication System)에 대한 관심이 높아지고 있다. 여전히 많은 분야에서 수동 윤활이 활용되지만 단점 또한 적지 않기 때문이다.
수동 윤활은 재 윤활을 위해서는 반드시 기계를 정지해야만 한다. 이는 그만큼 생산성을 저해하는 요소다. 또 사람이 기계 위로 올라 가야만 하는 경우도 종종 발생해 안전상 문제가 될 수 있다. ALS는 수동 윤활의 문제점을 해결할 수 있는 효과적인 대안이다. ALS를 사용하면 기계가 작동하는 동안 윤활유가 필요할 때 언제 어디서나 정확하게 적용될 수 있어 예방 정비를 위한 시간 투입을 최소화하며, 궁극적으로는 생산성을 높일 수 있다. 또 기계의 전반적인 성능을 우수하게 유지하여 생산 품질을 높일 수 있으며, 안전성을 개선할 수 있다.
안전과 생산성 향상 외에 ALS의 또다른 이점은 보증 및 성능의 확장이다. 윤활 시스템을 장비에 통합함으로써 기계의 보증 기간을 증대시키고, 다양한 조건에서 장비 가동의 조건을 보다 확대할 수 있는 것이다.
ALS 구성과 동작 방법
ALS는 윤활유 저장소, 그리고 저장소로부터 요구되는 지점까지 윤활유를 전달하기 위한 펌프로 구성된다. 또 정확한 시간에 원하는 위치에 적정한 윤활유를 공급하기 위한 계량 밸브가 사용되며, 설계에 따라 윤활유를 공급하는 100~200개의 분배 포인트를 가질 수 있다.
ALS가 장비에 통합되면, 장비의 PLC(Programmable Logic Controller)에 의해 제어가 가능하다. 이때 PLC에는 요구되는 적절한 윤활 간격이 프로그래밍되어 지속적인 윤활을 수행하게 된다. SKF의 경우, 애프터 마켓의 장비나 OEM 채널을 위해 시스템에 내장할 수 있는 컨트롤러도 설계해 제공하고 있다. 이러한 컨트롤러는 간단한 온/오프 제어와 함께 윤활 사이클과 오류 표시, 성능 속성에 대한 정보 등을 제공하기 위한 감지 장치 등을 포함할 수 있다.
SKF ALS는 단선 병렬 방식과 다중 라인 방식 등 크게 두 가지 유형으로 나눌 수 있다. 단선 병렬 시스템은 저장소와 펌프를 단일 호스 라인으로 인젝터 뱅크에 연결하는 방식이다. 서로 평행하게 정렬된 각각의 인젝터는 상호독립적으로 작동하여 각각의 부위에 필요한 정확한 윤활유 양을 조정할 수 있어 하나의 베어링이 고장 나거나 어떤 방식으로 막히더라도 다른 베어링의 윤활에 영향을 미치지 않는 이점이 있다.(그림 2 참조)
프로그레시브 시스템은 일반적으로 단일 라인이 인젝터의 평행선으로 가는 것을 일련의 밸브 블록으로 가도록 개선한 방식이다. 이 때 각 밸브 블록은 윤활유를 기계 내의 여러 지점으로 미터링하게 된다. 하나의 블록은 12개의 윤활제를 제공 포인트를 가질 수 있으며, 다음 블록 또는 구역은 다른 12개의 윤활 포인트를 갖게 된다.(그림 3 참조) 그러나 이 방식은 블록에서 블록으로 그리스가 직렬 진행되기 때문에 베어링 하나를 막으면 시스템의 블록에 있는 모든 피스톤에 유압 잠금 장치가 작동돼 시스템 전체가 정지될 수 있다. SKF는 막힘이 발생했을 때 결함 표시가 나타나서 사용자가 윤활 정지를 빠르게 인지할 수 있도록 하고 있다.
약 20여개의 포인트를 지닌 하우징으로 구성되는 다중 라인 시스템은 각 하우징이 윤활유를 공급하는 개별 베어링 또는 다른 부품으로 연결되는 방식을 취한다. 짧은 거리 내에 여러 지점을 동시에 공급할 수 있으며, 별도의 계량 밸드 없이도 윤활유를 윤활 지점에 직접 공급하는 점이 가장 큰 장점이다. 하지만 포인트 제한으로 대형 시스템 적용 시에는 여러 시스템이 요구되어 비용면에서 효과적이지 못하다.(그림 4 참조)
윤활 자동화로 수명 극대화
ALS는 현재 중장비 산업을 중심으로 보급이 확산되는 추세다. SFK에 따르면, 특히 광업 장비처럼 대형 기기에서 사용이 증가하고 있는데, 성능 수준을 유지하고 중단 시간을 최소화하는데 따른 이점이 더욱 큰 까닭이다. 따라서 대형 장비들에서 ALS가 빠르게 보급되고 있다.
이에 더해 안전(Safety)에 대한 인식의 향상도 ALS를 확대시키는 요소로 작용하고 있다. 특히 대형 중장비는 수동 윤활을 위해 기계 위에 올라가야 할 경우 과잉 주입된 윤활유로 인해 작업자가 미끄러져 부상을 입을 위험이 존재한다. 더불어 신발의 흙이 윤활부에 들어가 기계에 악영향을 주는 마찰과 스크레치를 일으킬 수 있다. 즉 ALS는 지속적인 가동 시간을 보장할 뿐 아니라 깨끗한 기계 상태를 유지해 사용자와 장비의 안전을 담보할 수 있는 것이다.
베어링의 관점에서 볼 때 성능 문제를 야기하는 가장 일반적인 요인 중 하나가 윤활 부족이다. 또한 오염 물질 유입도 베어링의 성능과 수명을 낮추는 주된 원인이 된다. 따라서 베어링의 수명을 연장시키는 가장 좋은 방법은 항상 윤활유의 얇은 막을 연속적으로 유지하는 것이다. 즉 지속적인 윤활유 공급은 베어링의 성능을 장시간 지속할 수 있는 가장 간단한 해법이다.
자동화된 시스템이 지속적인 윤활을 제공할 수 있는 반면, 수동 윤활의 경우 기계가 작동 중일 때 기계를 세우고 윤활이 필요한 지점으로 그리스 건을 움직여야 하며, 매 순간 그리스를 발라야 한다. 수동 윤활의 경우, 윤활 포인트에 그리스가 넘쳐나거나 작업자가 그리스 펌프를 몇 개만 사용하고 나서 작업을 하는 장면을 종종 볼 수 있다. 이는 베어링의 수명을 줄이고, 성능을 떨어뜨려 기계 고장을 일으키는 원인으로 작용하게 된다.
다시 요약하면, 자동화된 윤활은 기계를 오랫동안 유지 관리하기 위한 중요한 철학이다. ALS의 사용을 통해 장비 제작 업체나 임대 사업자, 그리고 최종 사용자가 모두 베어링이 요구하는 그리스 량을 필요한 시기에 적용하여 베어링이 설계대로 작동하고 기계 가동 중단 시간을 최소화할 수 있다.
