7. 냉동기유와 그 성질
냉동기에 사용되는 윤활유를 일반적으로 냉동기유라
한다. 윤활유를 사용하는 목적은 압축기의 베어링, 실린더와 피스톤사이의 마찰 및
마모를 줄이는 윤활작용 외에 마찰열을 흡수하는 냉각작용, 샤프트 실과 피스톤링
등의 밀봉작용에 의한 원활한 압축기 운전 등이 있다.
냉동기유는 일반적으로 가장 많이 사용되는 나프텐계유(Naphthenic oil) 외에
파라핀계유(Paraffinic oil)가 있다. 냉동기유의 특성에는 물리적 특성과 화학적
특성이 있다. 물리적 특성 중 중요한 것은, (1)점도, (2)점도지수, (3)각종 냉매와의
상호 용해성, (4)저온부에서의 유동성, (5)왁스의 분리, (6)수분 용해성, (7)공기
용해성, (8)휘발성, (9)포밍 현상(foaming) 등이며, 화학적 특성에는, (1) 경계면에서의
유막 형성능력, (2)열안정성, (3)냉매와의 반응성, (4)혼합물과 참가제의 영향 등이
있다.
시스템 내에서 냉동기유의 온도는 크게 변화하며, 또한 냉매가 녹아서 그 성질이
변화되기 때문에 오일 회수 등을 고려하여 선정해야 하지만 압축기 제조사가 지정하는
냉동기유를 사용하는 것이 무난하다.
7.1 냉동기유의 규격
냉동기유의 공업규격은 1종(개방용형)과 2종(밀폐형 및 반밀폐형)으로 구분되어 있으며, 각각의 ISO점도 등급을 8종류씩 규격화하고 있다.
7.2 냉동기유의 평가 시험법
(1) 윤활성
냉동기유의 윤활성을 평가하는데 사용되는 파렉스 시험법(Falex method)은
ASTM에서 채용하고 있으며, 미국에서는 ASTM 시험편에 의한 값이 228kg이하의 냉동기유는
압축기에 사용할 경우 사고 발생의 위험이 있다고 말하고 있다.
(2) 화학적 안정성
냉동기유의 화학적 안정성이란 열적 안정성 및 산화반응에 대한 안정성을 말하며,
그 평가 방법으로는 밀폐튜브 시험법이 가장 많이 사용된다. 이것은 유리관 속의
냉동기유, 냉매, 금속 및 유기재료 밀봉하고, 일정온도(175±2℃)로 일정기간(8,
16, 23일) 가열한 다음, 색상의 변화, 금속의 부식도 및 생성물의 분석, 냉매 및
분해 가스의 정량, 생성 산량, 냉동유의 열화상태 등을 측정하여 냉동기유의 우열을
판정하는 방법이다.
(3) 전산가
냉동기에 사용되는 윤활유는 절대적으로 중성이어야 한다. 이 값은 냉동기유의
악화정도를 판단하는 기준이 되며, 사용유에서는 0.05KOH mg/g이하가 바람직하다.
(4) 수분 함유량
냉동기유 중의 수분은 결빙, 슬러지 생성 및 부식의 원인이 된다. 따라서 수분
함유량은 사이클 내에 봉입하기 전에 20ppm이하, 사이클 내 에 봉입 후에는
75ppm이하가 바람직하다. 수분량의 측정은 카알 피셔법(Karl Fischer method)을 사용한다.
(5) 왁스 분리점
냉동기유·냉매혼합액(냉동기유: 10%, R12:90%)을 유리관내에 충진하고, 서서히
냉각시켰을 때 왁스가 석출되는 온도를 구한다. 실제 장치에서는 왁스 분리점보다
10℃ 정도 낮은 온도까지 사용할 수 있다.
(6) 임계용해도 곡선(2층 분리 온도)
: 냉동기유와 냉매의 용해도-온도곡선을 말하며, 냉매의 종류에 따라 냉동기유와의
상용성이 다르다.
이와 같이 할로카본 냉매와 냉동기유와의 관계는 매우 복잡하며, 냉동기유
조성에 따라서도 달라진다.
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