윤활유는 오늘날 다양한 산업에 전반적으로 쓰이고 있다. 보이지 않는 곳에서 기계의 원활한 작동과 작업자의 안전 그리고 화재 방지 등 많은 역할을 하고 있다. 우리도 모르는 사이에 생활 곳곳에 스며있는 셈이다. 최근 성능 측면뿐 아니라 환경과 안전 측면에서도 기술력을 높인 윤활유는 한층 더 도약하기 위한 준비를 마쳤다.

도움｜젤러그멜린 한기우 대표

정리｜윤진근 기자(yoon@iomedia.co.kr)

윤활유는 공작기계는 물론 일반 산업기계나 공구 등 다양한 기계 안에 투입되고 있다.

기계가 작동하는 곳에는 반드시 윤활유가 필요하다. 윤활유는 쇠와 쇠 사이에 일어나는 마찰을 줄임으로써 금속의 마모를 방지한다. 금속 제품 및 기계를 더 오래 사용하기 위해서는 윤활유를 도포하는 것이 필수적이다.

윤활유는 오늘날 다양한, 아니 현존하는 거의 모든 기계에 쓰이고 있다. 가장 흔하면서 대표적인 활용사례가 바로 공작기계다. 공작기계는 쇠나 금속을 원하는 모양으로 가공하기 위한 기계로, 원활한 가공을 위해 철 혹은 철보다 더 강한 재질의 금속을 사용한다. 따라서 공작기계가 가공을 시작하면 쇠와 쇠가 맞부딪히게 된다. 이 경우 금속이 깎이거나 갈리거나 열이 발생해 장비와 제품이 손상될 우려가 있다. 이를 방지하는 것이 윤활유의 역할이다.

윤활유의 역할

윤활유의 역할은 크게 네 가지로 구분할 수 있다.
 

첫째는 윤활이다. 쇠와 쇠 사이에 기름칠을 함으로써 장치를 한결 부드럽게 움직이도록 만든다. 시스템을 설계 및 의도한 대로 작동할 수 있도록 한다.

둘째는 냉각이다. 철과 철 사이에는 마찰로 인해 열이 쉽게 발생한다. 또 철은 열전도율이 높아 여타 재질에 비해 장치가 손상되거나 주변에 열을 전달해 화재를 일으킬 위험이 높다. 이때 윤활유를 도포하면 장치와 장치 사이를 차단하는 막을 형성함으로써 뜨거운 열이 공구에 직접적으로 전달되지 않게 된다. 장비의 전체 온도를 낮출 수 있는 비결이다.
공작기계의 또 다른 문제는 바로 가공열이다. 한기우 대표에 따르면, 공작기계가 작동할 때 일어나는 가공열은 약 800℃에 달한다. 온도 때문에 철이 용접될 정도이니 그 열이 얼마나 높은지 가늠하기 힘들 정도다.

가공열로 인한 오작동 등의 문제를 방지하기 위해 윤활유를 도포한다. 금속 간의 직업적인 마찰을 막고 열 발생을 낮추는 것. 윤활유를 도포함으로써 공구 손상을 막을 수 있게 된다. 열로 인한 화재를 막을 수 있는 것도 장점이다.

셋째는 세척이다. 장비가 오랫동안 가공 작업을 수행하면 노후화하는 과정에서 부품 조각이나 철 가루 등이 떨어져 나오기도 한다. 또 부품을 가공·조립·운반할 때에는 제품으로부터 떨어져 나오는 작은 가루나 알갱이 등이 문제를 일으킬 가능성이 있다. 이물질이 장비에 들어가면 장비의 성능 저하 및 고장을 일으킨다.

장비에 윤활유를 도포함으로써 외부 이물질이 장비로 유입될 위험을 획기적으로 줄일 수 있다. 기름막이 작은 알갱이들의 유입을 차단하는 역할을 하는 덕이다. 

윤활유는 공작기계의 테이블이나 기어와 기어 사이에 있는 이물질들을 원활히 배출하도록 돕기도 한다. 장비와 장비, 기계와 기계, 공구와 공구 사이에 윤활유를 도포하면 외부 요인으로 인한 장비 오염을 사전에 차단함은 물론, 장비에 붙어있던 각종 이물질들을 씻음으로써 기계를 사용이 용이하고 안전하게 만든다.
 

넷째는 밀봉이다. 밀봉이란 틈을 막는 것을 의미한다. 즉, 윤활유를 사용함으로써 장비 안에 있는 미세한 틈을 막아 장비 안으로 이물질이나 여타 성분들이 침투하는 것을 방지한다.

윤활유의 종류

윤활유는 쓰이는 형태와 종류에 따라 절삭유·소성가공유·방청유·그리스 등으로 나뉜다.

 

절삭유는 그 이름에서 알 수 있듯 금속 재료를 절삭 가공할 때 쓰이는 윤활유다. 사전에서는 절삭 공구부를 냉각시키고 윤활하게 만들어 공구의 수명을 연장하거나 다듬질면을 깨끗이 하기 위해 사용하는 윤활유라고 정의하고 있다(출처 두산백과). 공작기계 및 공장자동화 종사자들이 자주 접하는 윤활유 형태다.

 

소성가공유는 소성에 쓰이는 윤활유다. 소성이란 쇠의 성질을 변형시켜 원하는 모양으로 만드는 것을 의미한다.

소성가공유를 주로 사용하는 곳 중 하나로 제철공장이 있다. 쇳물을 굳히는 과정에서 쇳물이 완전히 굳기 전에 쇠를 잡아당겨 원하는 굵기로 만들게 된다. 이 때 쇠를 당기는 도구 역시 철로 이루어져있다. 뜨거운 쇠를 잡을 때에는 높은 열전도율로 인해 공구가 손상될 위험이 있다. 여기에 소성가공유를 사용하면 지나친 열로 인해 공구가 손상되거나 화재가 일어날 위험이 크게 줄어든다.

 

녹을 방지하는 역할을 하는 방청유는 금속에 녹이 스는 것을 막기 위하여 바르는 기름으로, 금속 표면에 기름 보호막을 만들어 공기 중의 산소나 수분을 차단한다. 

대표적인 방청유 종류로는 지문제거형, 용제희석형, 방청페트롤레이텀, 일반형, 기화성(氣化性) 방청유 등이 있다(출처 두산백과). 

 

윤활유는 대부분 완전 액체 상태로 되어있다. 물처럼 흐르는 형태를 있는 것. 따라서 윤활유를 밀폐되어있지 않은 장비에 부으면 바닥으로 흘러내리게 된다. 윤활유를 바르는 이유가 없어지는 셈이다.

이 문제를 해결하기 위해 개발된 것이 그리스다. 그리스는 고체 형태로 이루어져 있어 흘러내리지 않는다. 따라서 밀폐되어있지 않은 부품에도 도포할 수 있다. 

세계 전반적인 의식 수준이 성장하면서 환경과 안전에 대한 인식 역시 높아지고 있다. 공장을 운용하는 업체와 작업자 모두가 환경과 안전에 대해 촉각을 곤두세우고 있다.
 

윤활유는 대부분 화공약품으로 만들어진다. 실내에서 일하는 작업자들에게 화공약품은 재앙이다. 가공 중 고온으로 인해 기름이 튈 수도 있으며, 온도가 높은 작업장에서 문을 열면 화공약품으로 이루어진 수증기가 작업자를 덮칠 수도 있다. 윤활유 제조업체들은 기름이 튀거나 증기가 발생해도 작업자의 신체를 보호하고자 하고 있다. 
 

동시에 얼마나 인체나 토양에 덜 유해한지가 윤활유의 품질을 결정하는 기준이 되고 있다. 겉보기로는 다를 것 없어보이는 윤활유의 가격이 천차만별인 이유다.

젤러그멜린은 작업자를 최대한 보호하고자 자사가 개발 및 출시하는 모든 윤활유 제품에 인체 안전 및 피부 안전에 대한 실험을 거치고 있다. 다양한 성별·연령의 사람들에게 장기간동안 인체에 유해한지 여부 등을 시험하는 것. Derma Consult GmbH & Dermatika 등의 기관에서 실시하고 관련 의학교수들이 인증하는 이 제도는, 승인을 거친 업체가 독일 내에서도 서너 개에 불과할 만큼 까다롭다. 그럼에도 실험을 통해 안전을 입증하는 것은 안전성에 대한 관심을 엿볼 수 있는 대목이다. 

 

윤활유 분야를 선도하는 국가는 단연 독일이다. 최근 안전이나 환경에 대한 인식이 높아짐에 따라 독일은 윤활유 분야에서 선도적인 국가임을 다시 입증하고 있다.
 

윤활유 안에는 여러 유해성분이 들어있다. 그 중 대표적인 것이 염소다.

박준우 이화여대 화학과 명예교수에 따르면,  염소는 제1차 세계 대전시에는 독가스로 사용되어 수많은 사람들을 죽게 한 장본인이다. 표백제와 살균·소독제로 쓰이기도 했다. 그만큼 강한 산화제인 셈이다. 이런 염소는 현재 윤활유 관련 안전 문제에서 뜨거운 감자로 떠오르고 있다.

업계에서는 또한 윤활유가 토양 및 하천에 버려지더라도 오염을 최소화하는 기술을 도입하고 있다. 이 부분에서도 독일은 돋보이는 기술력을 가졌다.
 

독일 윤활유 업계는 세계 최초 환경 표지 제도인 ‘블루 앤젤’을 도입하고자 한다. 블루 앤젤이란 독일 환경부에서 주관하는 세계 최초의 친환경 마크를 말한다. 생산에서 폐기까지 전 과정에 걸쳐 친환경적으로 개발 및 관리하는 제품에만 인증을 부여한다. 1978년 제정된 블루 앤젤은 유럽 시장에 진입하기 위해 필수적인 제도다. 

독일의 에코라벨 또한 업계 전반적으로 많은 관심을 끌고 있다. 1979년 독일 연방환경청(Umweltbundesamt)에서 세계 최초로 도입한 에코라벨 제도는 제품 제조 및 소비 과정에서 환경에 미치는 피해를 줄이기 위해 제조과정에서 사용을 금지하거나 제한하는 화학물질을 규정한다. 국가적으로 친환경 상품임을 공인하는 제도인 셈. 
 

독일 윤활유 업계는 이러한 제도를 적극적으로 도입하고 수용하려 한다. 하지만 절차 및 심사가 까다로워 결코 쉬운 일이 아니다. 

블루 엔젤과 에코라벨을 모두 획득한 대표적 기업이 독일의 젤러그멜린이다. 자사 제품의 환경성을 대외적으로 입증하고 있는 셈이다.

성능과 안전 모두를 책임지다

윤활유는 오늘날 산업 전반적으로 쓰이고 있다. 보이지 않는 곳에서 기계의 원활한 작동과 작업자의 안전 그리고 화재 방지 등 많은 역할을 하고 있다. 우리 생활 곳곳에 스며있는 것.
 

최근 윤활유는 성능 측면뿐 아니라 환경과 안전 측면에서도 기술력을 높이고 있다.

젤러그멜린 한기우 대표는 “최근 윤활유 업계는 안전성을 염두에 두고 있다”며, “작업자의 보호와 위생적 측면까지 생각하고 있다”고 말했다. “물론, 가공이나 소성 등 기본적 성능을 높이는 것이 가장 우선시되어야 할 일”이라는 것이 한기우 대표의 설명이다.