겨울철 공기 압축기 기동 실패 원인은?

겨울철 공기 압축기 기동 실패 원인은?

기온이 급 강하한 겨울 아침, 출근하려고 자동차에 올라 시동 버튼을 누른다.
그런데 이게 웬일, 겔-겔-겔 힘 빠지는 소리와 함께 시동이 걸리질 않는다. 조금 있다가 다시 한번 버튼을 누르지만 역시 겔-겔, 아까보다 더 힘 빠진 소리다.
아무래도 배터리 방전인 것 같다, 어떻게 하지?
아~ ! 자동차 보험 긴급 출동 서비스가 있지, 전화를 걸어 ARS로 간편하게 출동 서비스 접수를 하니 근처 서비스 점에서 확인 전화가 오고, 곧이어 내 차가 있는 곳에 도착한다.
엔진 룸을 열고 점프한 후 “시동 거세요”라는 말에 따라 버튼을 누르니 힘차게 부르릉~ 시동이 걸린다. 수고 하셨습니란 말과 함께 출발~

한 겨울이면 종종 목격하게 되는 광경이고, 필자 역시 경험했던 일이다.   자동차의 경우 시동 실패는 대개의 경우 배터리 방전으로 Start Motor의 출력이 엔진 시동에 필요한 동력에 미치지 못할 때 발생하고, 이럴 때 외부에서 충분한 전력을 공급하면 거의 대부분 문제가 해결 된다.

그렇다면 공기 압축기에서의 경우는 어떨까?

공기 압축기는 산업용 전력으로 가동되기 때문에 한 겨울, 아무리 온도가 낮아도 공급되는 전력이 부족한 경우는 없으니까 전력 문제가 아닌 것은 분명한데…..

결론부터 말하면 동절기 기동 실패는 “윤활유 점도 증가” 가 주 원인이다.

스크류 콤프레서용 윤활유의 점도는 40℃일 때 #46이고, 온도 변화에 따라 점도 역시 변하게 된다. 온도가 내려가면 점도는 증가하고, 온도가 증가할 때 점도는 감소한다.
점도의 증가는 정지된 상태에서 기동 할 때 더 많은 기동 Torque를 필요로 한다는 뜻이다.

중요한 또 한 가지의 특성은 점도는 다른 말로 끈적임을 말하고, 이는 테이프의 점성과 같다고 보면 된다.
이때 동일한 점성(적색으로 표시된 부분)을 갖는 테이프를 떼어 낼 때 힘을 비교해 보면 수직 방향으로 떼어 낼 때의 힘(F1)보다 전단 방향으로 떼어 낼 때의 힘(F2)이 매우 크다는 것이다.
즉 “F1 < F2” 가 되며, 전단 방향으로 Tape를 떼어 내려면 큰 힘이 필요하다는 것을 경험적으로 알고 있다.

공기 압축기가 기동할 때 Air End 내부 윤활유의 점성(적색으로 표시된 부분)은 그림과 같이 수직 방향의 힘이 아니라 전단 방향의 힘으로 작용하기 때문에 작은 점도의 증가도 큰 기동 저항으로 작용하는 것이다.

또 최대 정지 마찰력이 운동 마찰력보다 크기 때문에 일단 기동이 되었다면 정상 가동에는 문제가 없다. 또 운전 중에는 압축열로 인해 윤활유 온도가 상승하여 점도가 떨어져 정상 범위를 유지할 수 있기 때문에  1차 기동 후 정지한 경우라도 재 기동에는 일반적으로 문제가 발생되지 않는다. 다만 정지 후 많은 시간이 경과하고, 윤활유의 온도가 낮아 졌을 때 다시 기동 실패 할 가능성이 높기 때문에 예방 대책 수립이 필요하다.

겨울철 공기 압축기 기동 실패 원인은 위에서 살펴본 내용이  대부분 이다. 물론 윤활유 점도 이외의 다른 문제가 있을 수 있으나 그러한 문제는 특정한 시기에 집중되어 발생되지는 않는다.

그렇다면 이런 문제를 예방하기 위해서는 어떤 조치를 해야 할까?

공기 압축기에 사용되는 윤활유는 매우 혹독한 조건에서 사용되는 윤활유에 속한다. 또 4계절이 있는 우라나라에서는 특히 계절에 따른 습도와 온도의 변화가 매우 커서 더욱 혹독한 조건엔 노출된다고 할 수 있다.
윤활유는 사용 시간이 경과 됨에 따라 산화가 진행되고,  점도 역시 증가하게 된다. 따라서 겨울철을 대비하여 미리 윤활유를 교체하는 것이 기동 실패를 예방하는 좋은 방법이라고 할 수 있으나 이를 위해서는 공기 압축기 가동 시간, 소모품 교체 주기 등을 고려하여 한다.

또 다른 예방 대책으로는 Compressor Room의 보온 대책을 강구하는 것이다. 공기 압축기가 가동 될 때에는 공기 압축기에서 발생되는 열로 인대 온도가 높게 유지되지만 압축기가 정지 되어 있을 때에는 온도가 급격히 떨어지게 된다. 따라서 적적한 보온 대책을 수립하는 것이 도움이 된다.

간혹 겨울철에는 점도가 낮은 활유를 사용해야 한다는 의견을 가지고 계신 분도 있지만 우리나라 같은 경우에는 추천 할 방법은 아니라고 본다, 겨울용 윤활유로 바꿀 바에는 차라리 신유로 교체하는 것이 바람직하다고 할 수 있다.

그럼에도 불구하고 가장 간결한 예방 대책은 공기 압축기의 윤활유 관리가 최우선이라고 할 수 있다.