윤활의 3단계: 후막윤활, 경계윤활, 극압윤활 개념과 특징
윤활의 종류
1. 후막윤활 (Thick Film Lubrication, Hydrodynamic Lubrication)
(1) 개념
- 윤활유가 기계 부품 사이에서 충분한 유막(Film)을 형성하여 금속 간의 직접적인 접촉을 완전히 차단하는 윤활 방식
- 기계 요소 간의 상대적인 운동으로 인해 윤활유가 유체역학적인 압력을 형성하면서 부품을 떠받치는 역할을 함
(2) 특징
- 윤활유가 두꺼운 층을 형성하여 마찰과 마모를 최소화함
- 금속 간 직접적인 접촉이 없기 때문에 부품의 마모가 거의 발생하지 않음
- 마찰 계수가 낮아 에너지 효율이 높고, 기계의 동작이 부드러워짐
- 윤활유가 지속적으로 공급되어야 하며, 점성이 적절해야 유막 형성이 원활함
(3) 적용 사례
- 고속 회전하는 베어링, 터빈, 크랭크축 등
- 자동차 엔진의 크랭크샤프트와 베어링 사이의 윤활
- 대형 산업용 모터 및 발전기 베어링
2. 경계윤활 (Boundary Lubrication)
(1) 개념
- 윤활유가 얇은 유막을 형성하지만, 금속 표면 간의 접촉이 일부 발생하는 윤활 방식
- 높은 하중이나 저속 조건에서는 유막이 완전한 보호 역할을 하지 못함
(2) 특징
- 윤활유의 점성보다는 표면 활성제가 윤활 성능을 결정
- 금속 간의 직접 접촉이 부분적으로 존재하여 마모가 발생할 수 있음
- 윤활유의 첨가제(예: 극압 첨가제, 계면 활성제)가 중요한 역할을 함
- 후막윤활보다 마찰이 크며, 고온·고압 환경에서 성능이 저하될 가능성이 있음
(3) 적용 사례
- 저속 또는 높은 하중을 받는 베어링 및 기어
- 기계가 작동을 시작하거나 정지할 때 발생하는 마찰 상태
- 왕복 운동을 하는 부품이나 가혹한 조건에서 작동하는 장비
3. 극압윤활 (Extreme Pressure Lubrication, EP Lubrication)
(1) 개념
- 극한의 고온 및 고압 환경에서 윤활유가 화학 반응을 통해 보호막을 형성하여 마모를 방지하는 윤활 방식
- 극압 첨가제가 포함된 윤활유가 금속 표면과 화학적으로 반응하여 보호막(Tribofilm)을 형성
(2) 특징
- 고온·고압 환경에서도 마찰면을 보호할 수 있도록 설계됨
- 윤활유가 고온에서 증발하거나 변질되지 않도록 극압 첨가제(Sulfur, Phosphorus 등)를 포함
- 금속 간 직접적인 접촉을 최소화하여 장비의 내구성을 향상시킴
- 극한 환경에서도 안정적인 성능을 유지하며, 마찰열로 인한 부품 손상을 방지함
(3) 적용 사례
- 고하중이 걸리는 기어, 베벨기어, 하이포이드 기어
- 산업용 프레스 기계, 금속 가공 장비, 건설 장비
- 고부하가 걸리는 자동차의 차동기어 및 변속기
정리
- 후막윤활 (Thick Film Lubrication) 은 금속 간 접촉이 없는 가장 이상적인 상태로, 고속 회전 장비에 적합함
- 경계윤활 (Boundary Lubrication) 은 저속 또는 높은 하중 환경에서 발생하며, 적절한 윤활 첨가제가 필요함
- 극압윤활 (Extreme Pressure Lubrication) 은 극한 조건에서 보호막을 형성하여 부품의 손상을 방지하는 방식임
각 윤활 방식에 적합한 윤활제를 선택하고 관리하는 것이 기계 성능과 수명을 결정하는 중요한 요소임
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