A Study on the Effect of Soot on Changes in Diesel Engine Oil's Dielectric Constant

디젤 미연소 검댕(Soot)이 디젤엔진오일의 유전상수변화에 미치는 영향 연구

전 상 명^†

호서대학교 자동차공학과

A Study on the Effect of Soot on Changes in Diesel Engine Oil’s Dielectric Constant

Sang Myung Chun

Dept. of Automotive Engineering, Hoseo University

(Received January 31, 2010; Revised March 15, 2010; Accepted March 20, 2010)

Abstract − The purpose of this study is to examine the effect of diesel soot contents on the deterioration of engine oil in terms of the changes in the dielectric constants of diesel engine oils. Therefore, it is figured out the level of oil deterioration by investigating how are the dielectric constants of diesel engine oils changed according to changes in diesel soot contents. The measured data will be able to be used as the reference data to judge the level of oil deterioration induced by diesel soot when the previously developed oil deterioration sensor will be applied at diesel vehicles in the future.

Keywords − soot( 미연소검댕 ), dielectric constant( 유전상수 ), diesel engine oil( 디젤엔진오일 )

1. 서 론

윤활유의 주성분은 탄화수소로서 원자간의 결합력이 강하지 못하고 열 분해로 인해 공기중의 산소와 반응 하여 산화물을 만들기 용이하다 . 즉 열화가 용이하다 .

따라서 윤활유의 물성 변화로 그 기능이 상실되어 점 도 변화 및 금속부식을 유발할 수 있다 . 이에 일차 기 능성 첨가제인 산화 경감 및 산화 지연용 산화방지제 를 넣어 열화 및 부식을 방지한다 .

유전상수는 전기에너지를 전달하는 정도를 나타내며 ,

이는 오일의 물성 중 특히 전산가 (TAN, Total Acid

Number) 와 관련이 깊다 . 전산가는 윤활유 중에 포함된

산성물질의 양을 말하며 , 산성물질은 전기적으로 양성 을 나타낸다 . 다시 말해 전산가는 윤활유의 산화 정도 를 나타낸다 . 이러한 전산가는 윤활유가 열화 및 퇴화

됨에 따라 증가하며 , ^{산화방지제가 고갈됨에 따라 증가}

한다 . 즉 , 산화방지제가 충분히 고갈되면 산화물을 축 적하게 되어 , 오일유전상수는 증가한다 .

전산가에 대해 좀더 자세히 설명하면 , 전산가는 오일 중의 산성분의 전량으로 나프탄계 첨가제 중의 산성물 질과 사용 중에 생성된 유기산 등 전부를 합한 양을

나타낸다 . 즉 시료 1 g 중에 포함되어 있는 산성성분을

중화하는 데 필요한 수산화 칼륨 (KOH) 의 양을 mg 수

로 표시한다 . 본 측정은 상온 (Room temperature) 에서 실시한다 . 이러한 전산가로 오일에 포함된 산성 첨가제 양을 조사하거나 사용중인 오일의 산화 정도를 측정하 는 데 이용한다 . 따라서 윤활유의 정제도 기준으로 적 용하기도 하고 , 제조공정의 관리지표 , 사용 윤활유의 관 리 또는 윤활유의 산화시험이나 실기시험 후의 열화상 태를 알기 위한 기준으로 널리 사용되고 있다 . 일반적 으로 윤활유가 열화 및 퇴화됨에 따라 전산가는 통상

적으로 증가하는 경향을 보이며 신유 대비 2.0 이상 증

†주저자·책임저자

: [email protected]

가하면 교환해야 될 시점이다 .

또한 유체 유전상수 (Dielectric Constant) ^ε

^{은 다음}

과 같이 정의된다 . 즉 ε

= ε / ε

이다 . 여기서 ε는 유체의 유전율 (permittivity), ε

는 공기의 유전율이고 , 공기의 유전율 값은 8.85418782 ^× 10

(V

m

) ^이다 . ^측정공

간 내 공기만 있는 경우의 일반적인 유전상수는 대기 압 20

C ^에서 1.00054 ^이다 . ^{또한 평판 사이의 유전율} ,

ε =C

xd/A 이고 , 동심원 사이의 유전율 , ε =C

/( Lx

ln(r

/r

)) 이다 . 여기서 C

는 유체가 담긴 공간의 정전용 량 (capacitance) 이고 , d 는 평판간의 거리 , A 는 평판 넓 이이다 . L 은 동심원의 길이 이고 , r

와 r

는 각각 동심 원의 외경과 내경이다 .

한편 , 오일의 이온유도작용 (ionic-conduction) 으로 인 한 오일유전상수 측정에 미치는 영향은 일반적으로

50 kHz ^{이하의 주파수와} 100

C ^{이하의 온도에서 무시}

된다고 본다 [1].

엔진오일에 검댕 (soot) ^{이 혼합될 때 유전상수에 미치}

는 영향에 대한 경향은 참고자료 [2] 를 통해 알 수 있다 .

즉 , 80

C 에서 디젤엔진오일 (Castrol CLX 0W30) 과 검 댕이 혼합 될 때 , ^{검댕의 체적} % ^{분량 증가에 따른 유}

전상수 변화는 일반적으로 증가하는 경향을 보였다 .

본 연구에서는 디젤엔진오일 교환주기에 관련이 있 는 디젤차량의 검댕이 엔진오일의 퇴화에 미치는 영향 을 조사하고자 한다 . 따라서 검댕의 함량에 따라 다양 한 성질의 엔진오일에 대한 유전상수 [3-5] ^{가 어떻게 변}

하는 지를 관찰하여 각 엔진오일에 대한 퇴화 정도를 파악하고자 한다 . ^{본 측정 자료는 향후 디젤차량에 기}

개발된 엔진오일퇴화 감지 센서 [6-9] 사용 시 검댕에 의한 엔진오일 퇴화 정도에 미치는 영향을 판단하는 자료로 사용하고자 한다 .

2. 시 험

디젤엔진오일의 유전상수 측정은 Fig. 1 의 시험장치

[3] ^{를 사용하여 측정하였다} . ^{유전상수 측정을 위한 기}

준 주파수는 10 kHz 로 고정하였고 , 측정 온도 범위는

40

C ^에서 150

C ^{으로 하였다} . ^{검댕함량은} 0~10% ^범위로

하였다 . 유전상수의 측정 오차는 ± 0.005 이다 . 각 온도 에서 유전상수를 측정할 때 , 온도가 안정된 후 바로 측정하였다 .

본 시험에서 사용한 디젤엔진오일은 Oil A~Oil J 로 구별된다 . Oil A, B, D, E 는 광유이며 , Oil C, F, G, H, I, J 는 합성유이다 . 특히 Oil C, I, J 는 이온성 합

성유이다 . 이온성 액체 [10] 는 이온만으로 구성된 액상 의 염으로 기름과 물의 장점을 가지고 있어 물리적 및 화학적 성질을 쉽게 제어할 수 있으며 , ^{불연성이며} , ^비

휘발성인 액체이다 . 이온성 액체는 탄화수소의 분자간 상호작용에 비해 4~20 배 정도 강한 이온결합을 가지 고 있어서 넓은 온도범위에서 액상을 유지하면서 , 고 온에서의 비휘발성 , 난연성 , 내열성 및 저온에서의 유 동성 등 윤활제가 요구하는 기본적인 물성을 모두 만 족하고 있어 , 현재도 시중에서 고급윤활유로 이온성 윤 활유가 드물게 판매되고 있으며 , ^{미래의 엔진윤활유로}

서 중요한 역할을 할 것으로 기대된다 .

검댕은 섀시 다이나모미터에서 디젤차량 시험 시 수 집한 것을 사용하였다 . ^{엔진오일과 검댕의 혼합은}

0.2 cc 용량의 작은 종이로 제작한 주걱을 사용하여 검

댕을 측정하고 , 메스실린더로 20 cc 엔진오일을 측정하 여 각각 센서튜브에 넣고 순차적으로 시험을 진행하면

서 0.2 cc 의 검댕을 중첩하여 한 번에서 열 번까지 섞

어가며 1~10 ^체적 % ^{로 혼합하여 사용하였다} . ^{이때 윤}

활유와 검댕의 혼합은 2 줄의 철사를 꼬아 만든 이중철 사를 사용하여 충분히 휘저어서 실행하였다 .

유전상수 측정 시 사용한 센서 튜브는 한 가지만을 사용하였다 . 즉 , 오일 종류별 각 검댕 체적 백분율에 대해 한 가지 튜브센서 만을 사용하여 측정하였다 . ^왜

냐하면 시간은 오래 걸리지만 , 튜브간의 편차를 보정 하는 작업에서 일어나는 오차를 줄이기 위해서이다 .

3. 시험결과 및 분석

3-1. 광유 시험 결과

여기서는 광유인 Oil A, B, D, E 에 대한 시험결과

를 도시하였다 .

Fig. 1. A device measuring the dielectric constant of

fluid.

승용 디젤엔진용 SAE5W40 엔진오일(AS용)인 광유 Oil A에 대한 시험은 Fig. 2(a), (b), (c)에 도시되었다.

Fig. 2(a)에서는 검댕의 체적 백분율 변화에 대한 유전 상수 값을 온도변화에 따라 도시하였다. 온도 및 검댕 이 증가함에 따라 유전상수는 증가하였으며, 검댕 0%

에서 10%로 증가함에 따라 각 온도에서 유전상수 증 가량은 0.19~0.22 범위 내에 있었다. Fig. 2(b)에서는 온도 변화(40

C, 100

C, 150

C)에 대한 유전상수 값을 검댕 체적 백분율 변화에 따라 도시하였다. 온도가 40

C에서 150

C로 변화할 때 각 검댕 체적 백분율에 서 유전상수 증가량은 0.28~0.4 범위 내에 있었다.

Fig. 2(c)에서는 Fig. 2(b)에 대한 유전상수 값의 신유 에 대한 백분율 변화량의 증가폭을 보여주고 있으며, 100

C에서의 유전상수 백분율 변화값을 선형 커브 피 팅(Linear Curve Fitting)한 곡선도 함께 도시하였다.

이 때 검댕 체적 백분율이 10%일 때 이 곡선에 대한 최대 유전상수 변화 백분율은 8% 정도였다.

RV/SUV 디젤 및 대형승용가솔린엔진 겸용 SAE 10W40 엔진오일(AS용)인 광유 Oil B에 대한 시험은 Fig. 3(a), (b), (c)에 도시되었다. Fig. 3(a)에서는 검댕 의 체적 백분율 변화에 대한 유전상수 값을 온도변화 에 따라 도시하였다. 온도 및 검댕이 증가함에 따라 유전상수는 증가하였으며, 검댕이 0%에서 10%로 증 가함에 따라 각 온도에서 유전상수 증가량은 0.1~0.2 범위 내에 있었다. Fig. 3(b)에서는 온도 변화(40

C, 100

C, 150

C)에 대한 유전상수 값을 검댕 체적 백분 율 변화에 따라 도시하였다. 온도가 40

C에서 150

C로 변화할 때 각 검댕 체적 백분율에서 유전상수 증가량 은 0.45~0.55 범위 내에 있었다. Fig. 3(c)에서는 Fig.

3(b)에 대한 유전상수 값의 신유에 대한 백분율 변화 량의 증가폭을 보여주고 있으며, 100

C에서의 유전상 수 백분율 변화값을 선형 커브 피팅한 곡선도 함께 도 시하였다. 이 때 검댕 체적 백분율이 10%일 때 이 곡선에 대한 최대 유전상수 백분율 변화량은 4.5%정 도였다.

승용 디젤엔진용 SAE 5W40 엔진오일(Factory Fill 용)인 광유 Oil D에 대한 시험은 Fig. 4(a), (b), (c)에 도시되었다. Fig. 4(a)에서는 검댕의 체적 백분율 변화 에 대한 유전상수 값을 온도변화에 따라 도시하였다.

온도 및 검댕이 증가함에 따라 유전상수는 증가하였으 며, 검댕이 0%에서 10%로 증가함에 따라 각 온도에 서 유전상수 증가량은 0.16~0.19 범위 내에 있었다.

Fig. 4(b)에서는 온도 변화(40

C, 100

C, 150

C)에 대 한 유전상수 값을 검댕 체적 백분율 변화에 따라 도시 하였다. 온도가 40

C에서 150

C로 변화할 때 각 검댕

Fig. 2. Dielectric constant of Oil A mixed with soots.

체적 백분율에서 유전상수 증가량은 0.15~0.20 범위 내에 있었다. Fig. 4(c)에서는 Fig. 4(b)에 대한 유전상 수 값의 신유에 대한 백분율 변화량의 증가폭을 보여

주고 있으며, 100

C에서의 유전상수 백분율 변화값을 선형 커브 피팅한 곡선도 함께 도시하였다. 이 때 검

Fig. 3. Dielectric constant of Oil B mixed with soots.

Fig. 4. Dielectric constant of Oil D mixed with soots.

댕 체적 백분율이 7.6%일 때 이 곡선에 대한 최대 유전상수 백분율 변화량은 8%정도였다.

RV/SUV 디젤 및 대형승용가솔린엔진 겸용 SAE

10W40 엔진오일(Factory Fill용)인 광유 Oil E에 대한 시험은 Fig. 5(a), (b), (c)에 도시되었다. Fig. 5(a)에 서는 검댕의 체적 백분율 변화에 대한 유전상수 값을 온도변화에 따라 도시하였다. 온도 및 검댕이 증가함 에 따라 유전상수는 증가하였으며, 검댕이 0%에서 10%로 증가함에 따라 각 온도에서 유전상수 증가량은 0.26~0.33 범위 내에 있었다. Fig. 5(b)에서는 온도 변 화(40

C, 100

C, 150

C)에 대한 유전상수 값을 검댕 체적 백분율 변화에 따라 도시하였다. 온도가 40

C에서 150

C로 변화할 때 각 검댕 체적 백분율에서 유전상수 증가량은 0.1~0.2 범위 내에 있었다. Fig. 5(c)에서는 Fig. 5(b)에 대한 유전상수 값의 신유에 대한 백분율 변화량의 증가폭을 보여주고 있으며, 100

C에서의 유 전상수 백분율 변화값을 선형 커브 피팅한 곡선도 함 께 도시하였다. 이 때 검댕 체적 백분율이 10%일 때 이 곡선에 대한 최대 유전상수 백분율 변화량은 12.1%정도였다.

광유 엔진오일에 대해서 온도가 증가함에따라 유전 상수 값은 증가하였다. 또한 검댕이 증가함에 따른 유 전상수값에 대한 증가량의 폭은 온도가 높을 때 크게 나타났다. 한편, 거시적으로 볼 때, 검댕량 증가에 따른 유전상수의 변화량은 각 온도에서 선형적으로 변화하는 것을 볼 수 있었으며, 검댕량이 10%일 때, 100

C에서 유전상수의 최대 변화량은 오일 종류에 따라 차이가 있었으나, 4.5%~12.1% 범위에 있었다.

3-2. 일반 합성유 시험 결과

여기서는 일반 합성유인 Oil F, G, H에 대한 시험 결과를 도시하였다.

RV/SUV 디젤엔진 SAE 5W40 엔진오일(AS용)인 합성유 Oil F에 대한 시험은 Fig. 6(a), (b), (c)에 도 시되었다. Fig. 6(a)에서는 검댕의 체적 백분율 변화에 대한 유전상수 값을 온도변화에 따라 도시하였다. 온 도 및 검댕이 증가함에 따라 유전상수는 증가하였으며, 검댕이 0%에서 10%로 증가함에 따라 각 온도에서 유 전상수 증가량은 0.28~0.33 범위 내에 있었다. Fig. 6 (b) 에서는 온도 변화(40

C, 100

C, 150

C)에 대한 유 전상수 값을 검사 체적 백분율 변화에 따라 도시하였 다. 온도가 40

C에서 150

C로 변화할 때 각 검사 체 적 백분율에서 유전상수 증가량은 0.38~0.44 범위 내 에 있었다. Fig. 6(c)에서는 Fig. 6(b)에 대한 유전상수 값의 신유에 대한 백분율 변화량의 증가폭을 보여주고 있으며, 100

C에서의 유전상수 백분율 변화값을 선형

Fig. 5. Dielectric constant of Oil E mixed with soots.

커브 피팅한 곡선도 함께 도시하였다. 이 때 검사 체 적 백분율이 10%일 때 이 곡선에 대한 최대 유전상 수 백분율 변화량은 13.8% 정도였다.

RV 디젤엔진 SAE 5W40 엔진오일(AS용)인 합성유 Oil G에 대한 시험은 Fig. 7(a), (b), (c)에 도시되었다.

Fig. 7(a)에서는 검댕의 체적 백분율 변화에 대한 유전

Fig. 6. Dielectric constant of Oil F mixed with soots. Fig. 7. Dielectric constant of Oil G mixed with soots.

상수 값을 온도변화에 따라 도시하였다 . 온도 및 검댕 이 증가함에 따라 유전상수는 증가하였으며 , ^검댕이

0% 에서 10% 로 증가함에 따라 각 온도에서 유전상수

증가량은 0.23~0.30 범위 내에 있었다 . Fig. 7(b) 에서 는 온도 변화 (40

C, 100

C, 150

C) ^{에 대한 유전상수}

값을 검댕 체적 백분율 변화에 따라 도시하였다 . 온도 가 40

C ^에서 150

C ^{로 변화할 때 각 검댕 체적 백분}

율에서 유전상수 증가량은 0.29~0.32 범위 내에 있었

다 . Fig. 7(c) 에서는 Fig. 7(b) 에 대한 유전상수 값의 신유에 대한 백분율 변화량의 증가폭을 보여주고 있으

며 , 100

C 에서의 유전상수 백분율 변화값을 선형 커브

피팅한 곡선도 함께 도시하였다 . ^{이 때 검댕 체적 백}

분율이 10% 일 때 이 곡선에 대한 최대 유전상수 백

분율 변화량은 10.1% 정도였다 .

RV ^{및 승용 디젤엔진과 고급가솔린 및} LPG ^{엔진 겸}

용 SAE 5W40 엔진오일 (AS 용 ) 인 합성유 Oil H 에 대 한 시험은 Fig. 8(a), (b), (c) ^{에 도시되었다} . Fig. 8

(a) 에서는 검댕의 체적 백분율 변화에 대한 유전상수

값을 온도변화에 따라 도시하였다 . 온도 및 검댕이 증 가함에 따라 유전상수는 증가하였으며 , ^검댕이 0% ^에

서 10% 로 증가함에 따라 각 온도에서 유전상수 증가 량은 0.12~0.22 ^{범위 내에 있었다} . Fig. 8(b) ^{에서는 온}

도 변화 (40

C, 100

C, 150

C) 에 대한 유전상수 값을 검댕 체적 백분율 변화에 따라 도시하였다 . 온도가

40

C ^에서 150

C ^{로 변화할 때 각} Soot ^{체적 백분율에}

서 유전상수 증가량은 0.27~0.35 범위 내에 있었다 .

Fig. 8(c) ^에서는 Fig. 8(b) ^{에 대한 유전상수 값의 신유}

에 대한 백분율 변화량의 증가폭을 보여주고 있으며 ,

100

C 에서의 유전상수 백분율 변화값을 선형 커브 피

팅한 곡선도 함께 도시하였다 . ^{이 때 검댕 체적 백분}

율이 10% 일 때 이 곡선에 대한 최대 유전상수 백분 율 변화량은 6.9% 정도였다 .

일반 합성유 엔진오일에 대해서는 온도가 증가함에 따라 유전상수가 증가하였으나 , 검댕이 증가함에 따른 유전상수값에 대한 증가량의 폭은 온도가 높을 때 약 간 줄어들었다 . 또한 거시적으로 볼 때 , 검댕이 증가함 에 따라 역시 유전상수 변화량이 선형적으로 변했으며 ,

검댕이 10% 일 때 , 100

C 에서 , 오일 종류에 따라 차이 가 있었으나 , 유전상수의 최대 변화량은 6.9%~13.8%

범위에 있었다 .

3-3. 이온성 합성유 시험 결과

여기서는 이온성 합성유 Oil C, I, J 에 대한 시험

결과를 도시하였다 .

디젤 , 가솔린 및 LPG 엔진 겸용 Extra High Per-

formance SAE 10W40 ^엔진오일 (AS ^용 ) ^{인 이온성 합}

Fig. 8. Dielectric constant of Oil H mixed with soots.

성유 Oil C에 대한 시험은 Fig. 9(a), (b), (c)에 도시 되었다. 본 오일은 특히 고속도로 및 시내주행, 저온과 고온에서 그 성능이 모두 우수하다. Fig. 9(a)에서는

검댕의 체적 백분율 변화에 대한 유전상수 값을 온도 변화에 따라 도시하였다. 검댕이 증가함에 따라 유전 상수는 증가하였으나, 온도가 증가함에 따라서는 유전

Fig. 9. Dielectric constant of Oil C mixed with soots. Fig. 10. Dielectric constant of Oil I mixed with soots.

상수가 감소했으며 , 검댕이 0% 에서 10% 로 증가함에

따라 각 온도에서 유전상수 증가량은 0.30~ 0.34 ^범위

내에 있었다 . Fig. 9(b) 에서는 온도 변화 (40

C, 100

C,

150

C) 에 대한 유전상수 값을 검댕 체적 백분율 변화

에 따라 도시하였다 . ^온도가 40

C ^에서 150

C ^{로 변화할}

때 각 검댕 체적 백분율에서 유전상수 감소량은

0.04~0.11 ^{범위 내에 있었다} . Fig. 9(c) ^에서는 Fig. 9(b)

에 대한 유전상수 값의 신유에 대한 백분율 변화량의

변화폭을 보여주고 있으며 , 100

C 에서의 유전상수 백

분율 변화값을 선형커브 핏팅 (Cubic Spline Curve

Fitting) 한 곡선도 함께 도시하였다 . 이 때 검댕 체적

백분율이 10% ^{일 때 이 곡선에 대한 최대 유전상수}

백분율 변화량은 16.3% 정도였다 .

디젤 , LPG 및 고급 가솔린엔진 겸용 Ultra Extreme Pressure SAE 5W40 ^엔진오일 (AS ^용 ) ^{인 이온성 합성유} Oil I 에 대한 시험은 Fig. 10(a), (b), (c) 에 도시되었

다 . Fig. 10(a) ^{에서는 검댕의 체적 백분율 변화에 대한}

유전상수 값을 온도변화에 따라 도시하였다 . 온도가 증 가함에 따라 유전상수가 100

C 근처까지는 증가하다 그 후로는 감소하였고 , ^{검댕이 증가함에 따라 유전상}

수는 증가하였다 . 검댕이 0% 에서 10% 로 증가함에 따

라 각 온도에서 유전상수 증가량은 0.14~0.19 ^{범위 내}

에 있었다 . Fig. 10(b) 에서는 온도 변화 (40

C, 100

C,

150

C) 에 대한 유전상수 값을 검댕 체적 백분율 변화

에 따라 도시하였다 . ^온도가 40

C ^에서 150

C ^{로 변화할}

때 100

C 주위에서의 유전상수가 가장 높게 나타났고

150

C ^{에서 가장 낮게 나타났다} . ^{이때 각 검댕 체적 백}

분율에서 유전상수 변화량은 0.03~0.10 범위 내에 있

었다 . Fig. 10(c) 에서는 Fig. 10(b) 에 대한 유전상수 값의 신유에 대한 백분율 변화량의 증가폭을 보여주고

있으며 , 100

C 에서의 유전상수 백분율 변화값을 선형

커브 피팅한 곡선도 함께 도시하였다 . 이 때 검댕 체 적 백분율이 10% 일 때 이 곡선에 대한 최대 유전상

수 백분율 변화량은 9.3% 정도였다 .

디젤 , LPG ^{및 고급 가솔린엔진 겸용} Ultra Extreme Pressure SAE 10W40 엔진오일 (AS 용 ) 인 이온성 합성 유 Oil J ^{에 대한 시험은} Fig. 11(a), (b), (c) ^{에 도시}

되었다 . Fig. 11(a) 에서는 검댕의 체적 백분율 변화에

대한 유전상수 값을 온도변화에 따라 도시하였다 . 온 도가 증가함에 따라 유전상수가 100

C ^{근처까지는 증}

가하다 그 후로는 감소하였고 , 검댕이 증가함에 따라 유전상수는 증가하였다 . 검댕이 0% 에서 10% 로 증가

함에 따라 각 온도에서 유전상수 증가량은 0.13~0.17

범위 내에 있었다 . Fig. 11(b) 에서는 온도 변화 (40

C,

100

C, 150

C) 에 대한 유전상수 값을 검댕 체적 백분

율 변화에 따라 도시하였다 . ^온도가 40

C ^에서 150

C ^로

Fig. 11. Dielectric constant of Oil J mixed with soots.

변화할 때 100

C주위에서의 유전상수가 가장 높게 나 타났고 150

C에서 가장 낮게 나타났다. 이때 각 검댕 체적 백분율에서 유전상수 변화량은 0.06~0.07 범위 내에 있었다. Fig. 11(c)에서는 Fig. 11(b)에 대한 유 전상수 값의 신유에 대한 백분율 변화량의 증가폭을 보여주고 있으며, 100

C에서의 유전상수 백분율 변화 값을 선형 커브 피팅한 곡선도 함께 도시하였다. 이 때 검댕 체적 백분율이 10%일 때 이 곡선에 대한 최 대 유전상수 백분율 변화량은 8.1%정도였다.

이온성 합성유 엔진오일에 대해서는 검댕이 증가함 에 따른 유전상수 값에 대한 증가량의 폭은 온도에 따 라 큰 변화가 없었다. 또한 거시적으로 볼 때, 검댕이 증가함에 따라 Oil C를 제외하고는 유전상수 변화량이 선형적으로 변했으며, 검댕이 10%일 때, 100

C에서 오일 종류에 따라 차이가 있었으며, 유전상수의 최대 변화량은 Oil C의 경우는 16.3%, Oil I와 J는 9.3%

와 8.1%이었다. 특히, Oil C는 온도가 증가함에따라 유전상수가 줄어들었고, 이온성 합성유 Oil I와 J은 유 전상수 값이 온도가 증가함에 따라 증가하다 100

C 근처에서 감소하여 150

C에서는 40

C에서보다도 낮게 나타났으나, 이때 온도에 따른 유전상수의 값의 변화 폭은 적었다.

3-4. 유전상수, TAN 및 점도와 검댕(Soot) 함유량과의 관계

여기서는 광유 엔진오일 Oil D에 대해 유전상수와 TAN, 점도 및 검댕 체적 %에 대한 상호관계를 점검

하여 보았다.

Fig. 12에서 보듯이 점도 및 유전상수는 40

C와 100

C의 값을 도시하였고, TAN은 일반적인 측정온도 인 상온에서 측정한 값이다. 온도가 높을 수록 점도는 낮았으나 유전상수는 높게 나타났고, 검댕이 증가함에 따라 유전상수, 점도 및 TAN 값은 전체적으로 증가하 였으나, 다만 검댕 10%에서는 점도 값이 바로 앞의 값과 비교하여 약간 낮게 측정되었다. 결론적으로 검 댕 함유량이 증가함에 따라 유전상수, 점도 및 TAN도 대체로 증가하는 일반적인 관계를 보여주고 있고 볼 수 있다.

4. 결 론

(1) 광유 엔진오일 100

C에서의 검댕 10% 증가 시 유전상수 증가율(4.5%~12.1%: Avg. 8.15%)은 일반 합성유에서의 유전상수 증가율(6.9%~13.8%: Avg.

10.27%)보다 평균 약 2.6% 정도 낮게 나타났다.

(2) 이온성 합성유 엔진오일의 검댕 10% 증가에 대 한 유전상수 증가율은 100

C에서 Oil C는 16% 정도, Oil I와 J는 8~9% 정도로 종류에 따라 차이가 크게 나타났고, 온도 변화에 따른 유전상수변화는 적게 나 타났다.

(3) 일정 온도에서 검댕이 증가함에 따라 엔진오일의 유전상수, 점도 및 TAN 값은 대체로 증가하였다.

참고문헌

1. Saloka, G. S. and Meitzler, A. H., “A Capacitive Oil Deterioration Sensor,” SAE Technical Paper Series , No. 910497, 1991.

2. Hella Inc., Presentation Materials of Hella Oil Sen- sors.

3. Chun, S. M., “A Study on the Changes in Dielectric Constant of Engine Oil,” Journal of the KSTLE , Vol.

22, No. 2, pp. 99-104, 2006.

4. Chun, S. M., “Study on Mutual Relation between the Level of Deterioration Influenced by the Changes of Chemical and Physical Properties and the Change of Dielectric Constant for Engine Oil – Diesel Engine Oil,” Journal of the KSTLE , Vol. 22, No. 5, pp. 290- 300, 2006.

5. Chun, S. M., “Study on Mutual Relation between the Level of Deterioration Influenced by the Changes of Chemical and Physical Properties and the Change of Dielectric Constant for Engine Oil – Gasoline Engine Fig. 12. Viscosity, TAN & Dielectric Constant of Oil D

mixed with soots.

Oil,” Journal of the KSTLE , Vol. 22, No. 5, pp. 260- 268, 2006.

6. Chun, S. M., “The Prototype Development I of an Engine Oil Deterioration Sensor Installed inside an Oil Filter,” Journal of the KSTLE , Vol. 24, No. 2, pp.

82-89, 2008.

7. Chun, S. M., “The Prototype Development II of an Engine Oil Deterioration Sensor Installed inside an Oil Filter,” Journal of the KSTLE , Vol. 24, No. 4, pp.

170-178, 2008.

8. Chun, S. M., “Oil Filter Device for Measuring Qual-

ity of engine Oil and Method Therefor,” Patent Num- ber 10-0863689, The Korean Intellectual Property Office , 08 Oct., 2008.

9. Chun, S. M., “Engine Oil Deterioration Sensor Inte- grated with an Oil Filter,” World Tribology Con- gress IV, Japan, Kyoto International Conference Center, H-113, 6-11 Sept., 2009.

10. Kamimura, H., Kubo, T., Minami, I. and Mori, S.,

“Effect and Mechanism of Additive for Ionic Liquids

as New Lubricants,” Tribology International , Vol. 40,

pp. 620-625, 2007.