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GDI 시스템을 위한 엔진오일의 조건 남자는 자동차!!


이 글을 시작한 가장 큰 동기는 제가 그동안 타고다니던 알티마를 처분하고 GDI엔진을 탑재한 카니발 가솔린 모델을 들였기 때문입니다. GDI 엔진이 연비나 출력면에서 장점도 많지만 포트분사 엔진에 비해 관리에 좀 더 신경을 써야 하는 걸 알고 있었기 때문에 여유만 된다면 속 편하게 포트분사 엔진을 탑재한 혼다 오딧세이나 도요타 시에나를 들이고 싶었습니다만 천만원이 넘는 가격차는 결코 무시할 수 없었습니다. ㅜ.ㅠ


GDI 엔진을 관리하면서 가장 피하고 싶은 부분은 흡기 포트에 카본이 흡착되는 상황인데 예전에 이와 관련하여 "GDI 엔진의 카본 흡착 문제와 해결방안" 이라는 글을 쓴 적도 있습니다. 지난 글에서도 설명했지만 카본 흡착의 가장 큰 원인은 PCV (Positive Crankcase Ventilation) 시스템인데 이는 폭발행정시에 발생하는 고온 고압의 가스가 피스톤링과 실린더벽면 사이를 통해 크랭크 케이스로 새어들어와 높아진 압력을 빼주기위한 시스템 입니다. 문제는 환경오염을 줄이기 위해 PCV 밸브를 통해서 빠져나온 가스를 그대로 공기중으로 배출하는 것이 아니라 연료와 함께 연소시켜 버리기 위해 이를 흡기밸브 쪽으로 되돌린다는 것인데, PCV 밸브로 부터 나오는 가스에는 증발한 엔진오일, 폭발 행정시에 발생한 그을음, 수증기 등이 섞여 있어 뜨겁게 달궈진 흡기 밸브에 닿았을 때 불순물들이 흡기 밸브 뒷쪽에 검댕이의 형태로 눌러 붙게 됩니다. MPI 엔진의 경우 흡기밸브 뒷쪽에서 분사하는 연료를 통해 불순물들이 씻겨내려 가지만 GDI 엔진의 경우 연료분사가 실린더 안에서 이뤄지게 되어 세척효과를 기대할 수 없어 카본흡착이 발생합니다. 

LF쏘나타의 권장 엔진오일 규격 - 자료 출처 링크 (LF-8-차량정보.pdf)

처음 자료를 찾기 시작할 때는 GDI 엔진을 위한 엔진오일에 뭔가 특정한 조건이 있을거라고 생각했습니다만, 자료를 찾아보니 ILSAC, ACEA, API 등의 단체에서 정의하는 엔진오일 규격은 단지 엔진오일의 물성을 여러 측면에서 측정하여 정해진 기준 이상을 만족시킬 경우 이에 해당하는 등급표시를 허용할 뿐이고 GDI 엔진에 대한 적합성을 따로 시험하는 항목이나 규격은 없었습니다. 일단 구하기 쉬운 현대/기아자동차의 정비 매뉴얼을 살펴봐도 위의 표에서 보이는 것과 같이 GDI 엔진과 MPI 시스템을 탑재한 CVVL 엔진의 권장오일 규격이 크게 다르지 않습니다. 다만, 웹 검색을 하다보니 "Choosing the 'Right' Oil" 이라는 제목의 글을 읽게 되었는데 PCV 밸브 배출가스에 의한 오염을 줄이기에는 높은 온도에서도 잘 증발하지 않는 엔진오일이 GDI 엔진에 보다 적합하다는 내용을 찾긴 했습니다. 

GDI 시스템에 적합한 엔진 오일의 조건 중 하나가 적은 증발량이라는 사실을 알아냈으니 이를 확인하는데 도움이 되도록 엔진 오일의 등급표를 읽는 법을 소개하겠습니다. 먼저 API 등급의 경우 SA부터 SN 등급까지의 규격을 정의하고 있는데, S다음의 알파벳이 뒤로 갈수록 최신 규격이며 슬러지 생성 방지제, 청정제, 내마모제 등의 첨가항목이 점차 늘어나게 됩니다. API에서는 SJ 부터 SN등급 까지가 현재 유효한 등급이라고 밝히고 있습니다만 이 글을 쓰는 시점인 2016년에 구입할 수 있는 대부분의 엔진오일은 SM 또는 SN 등급입니다. API 등급이 온도에 따른 오일의 점성유지, 내마모성, 슬러지 생성 방지등에 주안점을 둔 기준이라면, ILSAC의 등급 분류는 API의 등급을 바탕으로 연료효율이나 배기가스 후처리 장치에 대한 고려사항을 추가적으로 시험하여 매긴 등급입니다. ILSAC GF-4 등급은 API SM 등급 기준을 포함하며, ILSAC GF-5등급은 API SN 등급의 기준을 포함합니다. 아래 그림은 GF-5 규격이 GF-4 규격에 비해 어떤 부분이 엄격해 졌는지를 나타내고 있는데, 터보 차저에 대한 고려, 배기가스 후처리 시스템의 내구성에 미치는 영향, 에탄올은 섞은 연료인 E85에 대한 대응 등에 대한 기준이 높아졌음을 알 수 있습니다. ACEA 규격의 경우 가솔린 엔진 용으로 A1/A3/A5 등급이 있는데, ACEA 홈페이지의 설명을 살펴봐도 등급을 매기는 기준표를 살펴봐도 이 등급이 우열관계인지 용도에 따른 분류인지 확실하지가 않은데 궁금하신 분은 기준표 링크를 눌러서 직접 확인해 보시기 바랍니다. 

ILSAC GF-4와 GF-5 규격의 상대 비교 - 원본출처 - PCEO.com (Passenger Car Engine Oil)

엔진 오일 증발량(Evaporation Loss)에 대한 측정은 일정한 주변 조건을 유지하는 상태에서 섭씨 250도에서 1시간 동안 엔진오일을 방치한 후 질량이 얼마나 줄어드는지를 측정하는데 'NOACK' 테스트라는 이름으로 ASTM-D5800 표준에 측정 방법이 정의되어 있습니다. 제가 자료를 조사하면서 조금 실망스러웠던 부분은 오일 등급을 나누는 기준에서 증발량은 크게 중요하지 않아 보였다는 점 입니다. API SN/SM, ILSAC GF-4/GF-5 등급은 모두 증발량 15% 이하라는 조건을 공통으로 가지고 있으며, ACEA A1/A3/A5 규격은 모두 증발량 13% 이하라는 조건을 공통으로 가지고 있었습니다. 분명히 같은 GF-5 등급을 획득한 오일이라도 어떤 오일은 5% 정도만 증발하고 어떤 오일은 15% 가까이 증발을 할 텐데 엔진 오일 등급표 만으로는 이를 알 수 없다는 것이지요. 다행히도 좀 더 자료를 찾아 본 후에 NOACK 테스트 값을 정리한 자료를 찾았는데, AMSOIL 사에서 발표한 "A Study of SAE 5W-30 Synthetic Motor Oils" 라는 자료입니다. AMSOIL 사에서 경쟁사 오일 대비 자사제품의 우수성을 강조하기 위해 만든 자료임은 감안하고 봐야 겠습니다만, 자료중에 NOACK 테스트 결과를 경쟁 제품과 비교한 그래프가 있었습니다. 아래의 그림인데, 제품 별로 증발량이 5%~14% 정도로 다르게 분포하고 있는 걸 확인하실 수 있습니다. 

SAE 5W-30 점도 등급 엔진오일의 NOACK 테스트 결과 비교 - 원본 출처 "A Study of SAE 5W-30 Synthetic Motor Oils"

위의 자료의 한계는 특정 점도에(5W-30) 해당하는 10개 정도의 엔진오일의 NOACK 값만을 비교해 볼 수 있다는 점인데, 엔진오일 자체의 가장 큰 목적이 '윤활'이기 때문인지 제조사 홈페이지를 둘러봐도 점성지수(Viscosity Index)는 등급표기 외에 정확한 측정값을 표시 해 놓는 경우가 드물지 않지만, NOACK 값을 표시한 경우는 거의 찾아보기가 힘들다는 점 입니다. 지금 생각으로는 나중에 카니발의 엔진오일을 교환 주기가 돌아오면 평이 좋은 제품 몇개를 고른다음에 NOACK값을 열심히 찾아보고 비교한 후 어떤 오일을 사용할 지 결정해 볼 생각입니다. 

글을 마무리 하면서 한 마디 덧붙이면 자료를 찾는 과정에서 여러 글들을 읽어본 결과 점도 지수는 어느 기준 이상만 만족을 하면 굳이 높은 점도라고 해서 피스톤링과 피스톤 벽면사이에서 보다 나은 밀폐(seal)를 제공하지는 않는 것 같습니다. 사실 연비를 희생하더라도 높은 점도의 오일을 쓰면 크랭크 케이스로 유입되는 가스를 줄일 수 있다는 내용을 기대하고 검색을 시작했지만 관련 글들을 읽어보다가 처음 가졌던 생각을 고치기도 했구요. 게다가 엔진오일의 점성은 가변밸브 타이밍 장치의 동작에도 영향을 주기 때문에 굳이 제조사에서 권장하는 것 보다 높은 점도를 쓸 필요는 없을 것 같습니다. 이번 글은 뭔가 기대를 가지고 시작했지만 결국 사용자가 GDI 엔진을 위해 특별히 할게 없다는 느낌을 주는 글이되고 말았네요. ㅜ.ㅠ 




덧글

  • あさぎり 2016/07/04 08:43 # 답글

    그냥 좀 굼떠졌다 싶으면 사업소 가서 클리닝 하고 그러는게 다인거 같습니다.

    먼저 직분사좀 쓰던 폭바/아우디 엔진도 결국 주기적 클리닝으로 퉁치고 있으니...
  • 골수공돌이 2016/07/04 12:12 #

    네 맞는 말씀입니다. 저도 지금으로서는 그냥 주기적으로 흡기 클리닝을 해야겠다고 마음먹고 있습니다. ^^
  • 바람처럼 2017/05/19 17:14 # 삭제 답글

    좋은 글 감사합니다. 제가 찾던 글이네요.. 잘 봤습니다.
  • 골수공돌이 2017/05/23 09:17 #

    답글이 늦었습니다. 읽어 주셔서 감사합니다~
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