Views
6 months ago

Cummins Magazine - 2014 Winter Vol 81

Cummins

Cummins Inside Filter Failure Case 글. ‌커민스판매써비스코리아 안태석 이사 오일, 필터 그리고 엔진 수명 엔진 오일의 주요 기능은 움직이는 부품의 윤활, 즉 금속 표면 사이에 유막을 형성하여 직접 접촉하는 것을 막아주고 마찰을 줄여주는 역할을 하는 것이다. 오일은 또한 탁월한 열전달 매체로 냉각수가 닿지 않는 내부 부품을 냉각시켜주고, 이렇게 흡수된 열은 오일 쿨러를 통해 원래의 냉각계통으로 전달된다. 이 밖에도 오일은 엔진 내에서 여러 중요한 기능을 한다. 오일은 엔진에서 어떤 역할을 하는가? 엔진 오일은 앞서 밝힌 주요 기능 외에 엔진 내에서 세척제 역할도 한다. 피스톤, 링, 밸브 스템과 씰 등에 형성되는 슬러지, 광택제, 산화물질 등을 오일이 제거하는데, 제때 제거해주지 않으면 주요 부품이 조기 손상되는 원인이 되기도 한다. 오일은 또 실린더 라이너, 피스톤 밸브 스템 등 엔진 내부 부품의 평평하지 않은 표면을 채워줌으로써 연소 밀폐 작용을 함과 동시에, 부품표면 사이의 충격완화 역할을 한다. 이러한 오일의 완충 효과는 베어링, 피스톤, 로드 및 기어 트레인과 같이 높은 하중을 받는 부품에 매우 중요하다. 오일은 비금속 제품을 분리시킴으로써 부식을 막아준다. 또한 엔진 브레이크나 STC(Step Timing Control) 인젝터의 유압작동에서 작동 매개체 역할을 한다. 이처럼 다양하고 중요한 역할을 하는 엔진 오일은 점도 등급 등 사용 환경에 적합한 양질의 것을 사용하는 것이 엔진의 올바른 기능과 수명을 위해 매우 중요하다. 오일 계통 흐름도 타타대우 ISM 엔진용 LF9080 벤츄리 콤보 오일필터. 풀플로우 기능과 바이패스 필터가 일체형으로 되어 있다. 11 컴비네이션 필터가 설치된 엔진 오일 계통 흐름도 1 오일 펌프 2 압력 조절 밸브 3 오일팬으로 되돌아감 4 고압완화 밸브 5 오일팬으로 되돌아감 6 오일 써모스탯(온도감지기) 7 오일 쿨러 8 바이패스 필터를 거친 오일 되돌아감 9 컴비네이션(일체형) 오일 필터 10 필터 바이패스 밸브 11 악세서리 드라이브/에어 콤푸레셔 12 아이들 기어 10 9 6 8 5 3 7 4 2 12 1

10 + 11 커민스 엔진의 풀플로우 필터와 바이패스 필터는 어떻게 다른가? 오일펌프로부터 엔진의 각 부위에 전달되는 모든 오일이 거쳐 가는 풀플로우 필터는 오일에 포함된 비교적 큰 오염물을 걸러주는 역할을 한다. 40μ(마이크론) 이상 크기의 이물질은 모두 걸러지고, 20~30μ 크기는 95%까지 걸러진다. 20μ 미만의 크기는 필터를 통과하여 엔진으로 공급되었다가 오일팬으로 되돌아간다. 이 때문에 작은 크기의 오염물을 걸러주기 위해 반드시 바이패스 필터를 사용하여야 한다. 바이패스 필터는 통상 5μ 전후 크기의 오염물을 걸러준다. 여과된 오일은 오일팬으로 되돌아간다(LF9000 시리즈 벤츄리 필터는 바이패스 필터를 거친 오일이 풀플로우 필터를 통과한 오일과 합쳐져 엔진으로 순환됨). 실제로 베어링, 부싱, 기어 등을 마모시키고 손상을 주는 이물질의 크기는 두 부품 사이의 간극 또는 유막 두께와 같은 20μ 미만이기 때문에 바이패스 필터 없이 풀플로우 필터만으로는 엔진을 보호하기가 어렵다(피스톤 링과 실린더 사이 간극 : 0.3~7μ, 커넥팅로드 베어링 간극 : 0.5~20μ, 터보차저 베어링 : 0.5~20μ, 피스톤 핀과 부싱 사이 : 0.5~15μ, 기어간극 : 0~2μ 등). 과거에는 오일 내에 포함된 조그만 이물질이나 입자(Particle)들이 서로 합쳐져 큰 입자를 형성하여 슬러지 형태로 존재했다. 이는 조그만 입자가 고르게 분산되는 오일의 분산 특성이 없었기 때문이다. 그러나 최근 다점도 오일에는 양질의 분산제(Dispersant)가 들어 있어 조그만 입자가 현탁액(Suspension) 상태로 존재하며 그 결과, 오일이 검게 변하고 그 상태로 유지된다. 이러한 입자들은 크기가 너무 작아서 풀플로우 필터에서는 여과되지 않기 때문에 이 또한 바이패스 필터를 꼭 함께 사용해야 하는 이유다. 1990년대 스트라타포미디어 콤보 필터(일체형)- 지속적으로 고효율 필터 교환주기 연장, 저온 특성을 개선. 2000년대 벤츄리 콤보 바이패스 필터(통과 오일이 합쳐짐)- 초강력 강도, 최대집진력, 지속적 고효율, 단순 배관 왜 순정 오일 필터를 사용해야 하는가? 풀플로우 필터의 헤드에는 ‘필터 바이패스 밸브’가 설치되어 있다. 이 밸브는 풀플로우 필터 입구와 출구 사이의 압력 차가 큰 경우, 즉 필터가 이물질 등에 의해 막혔을 때 엔진 보호를 위해 필터를 거치지 않은 오일이 이 밸브를 통해 엔진으로 공급될 수 있도록 해준다. 여과되지 않은 오염된 오일이 엔진에 공급되면 베어링이나 실린더, 부싱 등에 손상을 줄 가능성이 높다. LF3000, LF9080 등 커민스 정품 필터에 사용되는 스트라타포(Stratapore) 미디어는 필터의 오염물이 쌓이더라도 지속적으로 높은 여과 효율을 보인다. 또, 풀플로우 기능과 바이패스 필터가 일체형으로 되어 있는 콤보 필터(LF3000, LF9080 등)의 바이패스 필터 부분은 디스크 모양의 미디어가 겹겹이 쌓인 디스크 형태의 바이패스 필터 미디어 슬러지가 포집된 바이패스 필터 주름형의 시중 바이패스 필터 형태로(그림1 참조) 이는 주름 형태의 필터에 비해 불순물을 포획하는 능력이 뛰어나고 슬러지를 잡고 있는 능력이 탁월하다(그림2 참조). 시중의 일반 필터는 주름형으로 되어 있으며, 엔진의 심각한 마모의 주원인이 되는 5~20μ 사이의 이물질을 효과적으로 제거하지 못한다(그림3 참조). 커민스 신형 엔진에는 벤츄리 콤보 필터가 사용된다. 디스크 형태의 바이패스 필터 기능이 포함된 이 필터는 일반 합성매체 풀플로우 필터에 비해 4배의 오염물질 여과 성능을 가졌으며 동시에 4배가량 긴 필터 수명을 보여준다. 시중의 필터가 다소 저렴할 수 있으나 품질과 교환 주기, 위험 요소 및 엔진 수명과 관련된 전체 비용을 감안한다면 순정품 필터의 비용은 결코 과다한 것은 아니다. 올바른 운전 습관, 사양을 만족하는 오일과 필터의 사용, 지침서에 따른 적절한 예방 정비를 통해 최적의 엔진 성능을 확보하고 결과적으로 비용을 절감할 수 있기를 바란다.