합성유

합성유는 천연 원유를 정제하여 얻은 광유를 기초유로 사용하지 않고, 화학적 합성 또는 정제 공정을 통해 인위적으로 제조된 윤활유이다. 이는 자동차의 엔진 오일을 비롯하여 항공기 엔진 오일 및 다양한 산업용 기계의 윤활유로 널리 사용된다.

미국석유협회(API)와 국제윤활유표준화인증위원회(ILSAC)는 기초유를 5가지 그룹으로 분류하는데, 합성유는 주로 그룹 III 이상의 고도로 정제되거나 화학 합성된 기초유를 사용한다. 이 공정을 통해 천연 오일 대비 열과 산화에 강하고, 저온에서의 점도 특성이 우수하며, 마모 방지 성능이 뛰어난 제품을 만들 수 있다.

그러나 이러한 우수한 성능은 제조 공정의 복잡성으로 인해 가격이 상대적으로 비싸다는 단점으로 이어진다. 따라서 합성유의 선택은 차량의 성능 요구사항, 운전 환경, 그리고 경제적 고려 사항을 종합적으로 판단하여 이루어진다.

합성유의 제조 방법은 천연 원유에서 얻은 광유를 기초유로 사용하는 광유계 오일과 근본적으로 다르다. 합성유는 주로 화학 합성 과정을 통해 인공적으로 분자 구조를 설계하고 제조하는 것이 특징이다. 대표적인 기초유인 폴리알파올레핀(PAO)은 에틸렌 가스에서 유도된 알파 올레핀을 중합하여 만들어지며, 이 과정을 통해 균일한 분자 크기와 구조를 가지게 된다. 또한 에스테르 계열의 합성 기초유는 유기산과 알코올의 에스테르화 반응으로 생성되어 우수한 윤활성과 산화 안정성을 부여한다.

이러한 화학적 합성 과정은 불순물이 거의 없고 분자 구조가 균일한 고순도의 기초유를 생산할 수 있게 한다. 제조된 합성 기초유는 단독으로 사용되거나, 서로 다른 특성을 가진 여러 종류의 합성 기초유를 블렌딩하여 원하는 성능을 구현하기도 한다. 이후 점도 지수 향상제, 산화 방지제, 마모 방지제, 청정분산제 등 다양한 첨가제가 배합되어 최종적인 합성유가 완성된다.

API(미국석유협회)와 ILSAC(국제윤활유표준화인증위원회)는 기초유를 총 다섯 가지 그룹으로 분류하는데, 이 중 그룹 III, 그룹 IV, 그룹 V에 속하는 기초유가 일반적으로 합성유로 간주된다. 그룹 IV는 전형적인 합성 기초유인 PAO를, 그룹 V는 에스테르 등 기타 모든 합성 기초유를 지칭한다. 한편, 그룹 III 기초유는 광유를 극도로 정제하고 분자 구조를 변형시킨 수첨 분해 합성유(HC 합성유)로, 화학적 성질이 합성유에 근접하여 합성유 범주에 포함되기도 한다.

합성유는 그 뛰어난 성능 덕분에 광범위한 분야에서 사용된다. 가장 대표적인 사용처는 자동차의 엔진 오일이다. 특히 고성능 승용차, 스포츠카, 고출력 디젤 엔진을 장착한 차량, 그리고 극한의 운전 조건(예: 고속 주행, 견인, 고부하 운전)에 노출되는 차량에서 표준 또는 권장 사양으로 채택된다. 또한 항공기의 터빈 엔진과 피스톤 엔진 오일로서도 필수적이다. 고공의 극한 저온 환경과 고온 고압의 작동 조건을 견디며 신뢰성 있는 윤활과 냉각을 제공해야 하기 때문이다.

산업 분야에서도 합성유는 중요한 역할을 한다. 고속으로 회전하는 산업용 기계의 베어링, 기어박스, 컴프레서 등 다양한 장비의 윤활유로 사용된다. 발전소의 터빈이나 대형 선박의 엔진과 같이 장시간 연속 운전되며 유지보스 기회가 제한된 중장비에서도 긴 수명과 안정성을 바탕으로 채택된다. 또한 유압 시스템의 작동유로 사용되어 시스템의 효율과 반응성을 높인다.

일상생활과 밀접한 분야에도 적용된다. 오토바이와 같은 이륜차의 엔진 및 변속기(일부 모델) 오일, 스노우모빌이나 제트스키와 같은 수상 오토바이의 엔진 오일로 사용된다. 최근에는 전기차의 감속기어 오일로서도 주목받고 있으며, 고성능 산업용 로봇의 감속기와 베어링 윤활, 심지어 정밀한 전자기기의 냉각 팬 베어링 윤활에도 특수 합성유가 쓰이곤 한다.

합성유의 관리 및 교환 주기는 제품의 우수한 성능을 유지하고 장비를 보호하는 데 중요한 요소이다. 합성유는 광유 계열의 오일에 비해 열 안정성과 산화 안정성이 뛰어나 장기간 성능을 유지할 수 있지만, 사용 환경과 조건에 따라 점도와 성능이 점차 저하될 수 있다.

일반적으로 자동차 엔진 오일의 교환 주기는 차량 제조사가 권장하는 주기를 따르는 것이 기본이다. 이 권장 주기는 보통 주행 거리(예: 10,000km ~ 15,000km) 또는 기간(예: 6개월 ~ 1년)으로 제시되며, 합성유를 사용할 경우 광유보다 교환 주기가 길게 설정되는 경우가 많다. 그러나 교환 주기는 운전 습관(예: 단거리 반복 주행, 과부하 운전), 주행 환경(예: 극한의 더위 또는 추위, 먼지 많은 지역), 그리고 사용한 합성유의 등급과 규격에 따라 달라질 수 있어 정기적인 점검이 필요하다.

변속기 오일이나 산업용 기계에 사용되는 합성 윤활유의 경우, 교환 주기는 장비 제조사의 매뉴얼에 명시된 지침을 엄격히 따라야 한다. 특히 고부하 기어박스나 유압 시스템 등에서는 오일의 상태를 정기적으로 분석하여 산화 정도, 점도 변화, 오염물질 혼입 여부 등을 확인하고, 분석 결과에 따라 교환 시기를 결정하는 것이 바람직하다.

관리 측면에서는 합성유의 품질을 보존하기 위해 적절한 보관이 중요하다. 개봉 후 장기간 방치하면 공기 중의 수분을 흡수하거나 오염될 수 있으므로, 밀봉하여 서늘하고 건조한 곳에 보관해야 한다. 또한, 서로 다른 종류나 등급의 합성유를 혼합하여 사용하는 것은 각 오일의 첨가제 성분이 반응하여 성능을 저하시킬 수 있으므로 권장되지 않는다.

합성유는 그 탁월한 성능에도 불구하고 일반 소비자에게는 상대적으로 높은 가격이 진입 장벽으로 작용하는 경우가 많다. 특히 자동차 엔진 오일 시장에서는 합성유와 광유를 혼합한 반합성유가 가격과 성능의 절충안으로 널리 보급되어 있다. 합성유의 우수한 특성은 레이싱 카나 고성능 차량뿐만 아니라, 극한의 환경에서 운용되는 항공기 엔진이나 산업용 기계에서도 필수적으로 요구된다.

합성유의 역사는 제2차 세계대전 당시 열악한 기후 조건에서도 안정적인 성능을 발휘해야 했던 군사 장비의 요구에서 비롯되었다고 볼 수 있다. 이후 기술 발전을 통해 다양한 화학 합성 방법이 개발되면서 그 종류와 적용 분야가 확대되었다. 최근에는 친환경 차량과 전기자동차의 보급에 따라, 이들 차량의 감속기나 베어링 등 특정 구동계를 윤활하기 위한 전용 합성유의 개발도 새로운 화두로 떠오르고 있다.

일반적으로 합성유는 광유 계열 오일에 비해 긴 교환 주기를 권장하는 경우가 많지만, 이는 차량 제조사의 권고와 실제 주행 환경에 따라 달라질 수 있다. 또한, 일부 오래된 차량의 경우 합성유로 교체했을 때 오일 누유 현상이 발생할 수 있다는 점도 주의해야 한다.