트러블슈팅 · 5공식 진단 시리즈
한랭 시동성 문제와 오일 점도 선정
증상 (현장에서 어떻게 나타나는가)
- 시동 직후 실린더가 저속·불규칙하게 움직이거나 아예 움직이지 않음
- 펌프에서 "쉭쉭" 캐비테이션 소음 발생, 압력계 바늘이 서서히 올라감(상승 지연)
- 릴리프밸브 채터링(떨림), 방향밸브 스풀 응답 지연, 저속 구간 스틱-슬립(끊어짐)
- 필터 차압계 급상승 또는 바이패스 경고 발생
원인 (빈도 순)
- 오일 점도등급/점도지수(VI) 부적합 — 외기온 대비 지나치게 높은 ISO VG 선정, 저VI유로 저온 점도 급상승
- 펌프 흡입측 캐비테이션 — 고점도유가 펌프 챔버를 충분히 채우지 못해 NPSH 부족
- 실린더·밸브 마찰 증가 — 냉간 씰 경화 + 고점도 유막으로 등가 부하(F) 증가
- 흡입/토출 필터 막힘·바이패스 — 고점도로 인한 ΔP 급증
- 워밍업/탱크히터 미비 — 예열 절차 부재
5공식 진단 (Node·5공식 매핑)
- 공식(5) ṗ=(β/Vo)(ΣQin−ΣQout): 냉간 시 펌프 실제 토출 Qin이 이론치보다 작아 Node 압력 상승률(ṗ)이 느려짐 → "압력계가 천천히 올라간다"는 증상의 1차 설명
- 공식(3) Qo=Cd·Ao·√(2ΔP/ρ): 밸브·필터 오리피스 전후 ΔP가 고점도 상태에서 급격히 커져, 동일 지령에도 통과유량이 줄어듦 → 필터 바이패스·응답지연의 근거
- 공식(4) ΣF=0 (P1·Ap=P2·Ar+F): 냉간 씰 마찰로 F가 커지면 같은 P2에서도 필요 P1이 상승 → 릴리프 설정압에 먼저 도달해 실린더가 못 움직이는 "정지형" 트러블. 당사 엔지니어링 방법론 p168의 "P1 저하는 P2 저하가 원인"이라는 압력평형 역추적 로직을 동일하게 적용해 F(마찰) 이상 유무를 분리 진단
- 공식(2) V=Q/A: 실측 실린더 속도와 지령 속도 차이로 점도 영향을 정량화
- 공식(1) P=F/A: 정상 부하압 기준치 계산 → 다른 요인(부하 자체 이상) 배제용 베이스라인
📈 직접 움직여 보기 — 아래 그래프의 슬라이더로 공식의 관계를 확인하세요.
진단 절차 (쉬운 것부터, 5공식과 연결)
| Step | 측정 항목 | 판별 내용 |
|---|---|---|
| 1 | 비접촉 온도계로 유온·펌프 케이스 온도 측정 | 오일 사양상 최소 시동온도 미준수 여부 (공식5 배경) |
| 2 | 펌프 흡입 라인 진공계 확인 | "정상 vs 과대 부압" → 캐비테이션 여부 |
| 3 | 필터 전후 차압계 확인 | 바이패스밸브 개방 여부 (공식3, ΔP 급증) |
| 4 | 무부하 상태로 P1 상승시켜 정지 지점 확인 | ΣF=0 대입, F(마찰) 이상 추정 |
| 5 | 오일 샘플 채취 후 실온도 점도계 측정 | 펌프 제작사 SUS/cSt 상한 대비 초과 여부 |
조치 / 대처
- 무부하 저압 워밍업(실린더 완행정 수회 왕복) 후 부하 투입[1]
- 시동 시 점도 상한 초과 시 탱크 히터로 예열, 원격 실린더/모터도 함께 예열[1]
- 정상 가동 점도 최적점은 약 20cSt(100 SUS) 부근이며, 시동 시에는 캐비테이션을 유발할 만큼 무겁지 않아야 함[2]
- 최저 외기온에서 예상 점도가 펌프 제작사 시동 상한(대표적으로 SUS/cSt 기준치)을 넘지 않는 ISO VG로 재선정[3][6]
예방 (관리 포인트)
- 계절별 점도 관리기준표 작성, 외기온 트렌드를 주1회 이상 로그화(당사 엔지니어링 방법론의 정기 온도 트렌드 관리 방식 응용)
- 대부분 장비는 정상운전 점도 13~860 cSt 범위(TOW 차트)에서 만족스러운 성능을 보이므로, 이 창 안에 들도록 등급 선정[4]
- 점도지수(VI) 100 이상 유종 채택 — 유압유에서 VI 100은 우수한 수준으로 평가됨[5]
- 저온 하한은 히터 설치 또는 적합 VI 제품 선정으로 조정 가능[7]
- ISO VG는 40°C 기준 동점도로 구분되므로, 0~100°C 구간 점도 변화표를 사전 확인[8]
- 씰 마찰로 인한 냉간 스틱-슬립 방지용 첨가제 함유 유종 검토
출처
[1] Danfoss — Vickers by Danfoss Vane Pump & Motor Design Guide For Mobile Equipment — https://assets.danfoss.com/documents/latest/405832/BC440576379238en-000102.pdf [2] Parker Hannifin Gear Pump Division — GPD Oil Specifications — https://irp.cdn-website.com/8e9b3e0f/files/uploaded/GPD%20Oil%20Specifications.pdf [3] Bosch Rexroth — RA 90220 Hydraulic Fluids on a Petroleum Oil Basis(재게재본) — https://www.scribd.com/document/136866488/RA-90-220-Rexroth-Hydraulic-Fluids-on-a-Petroleum-Oil-Basis-pdf [4] Machinery Lubrication — Determining Hydraulic Fluid Viscosity Requirements — https://www.machinerylubrication.com/Read/974/hydraulic-oil-viscosity [5] Mobile Hydraulic Tips — The importance of viscosity index in hydraulic fluids — https://www.mobilehydraulictips.com/importance-viscosity-index-hydraulic-fluids/ [6] hydraulicpumpsupply.com — Cold Start Hydraulic Pump Cavitation: Causes, Prevention, and Warm-Up Guide — https://hydraulicpumpsupply.com/cold-start-hydraulic-pump-cavitation/ [7] STLE — Hydraulic Systems: Selecting the Correct Lubricant — https://www.stle.org/images/pdf/STLE_ORG/BOK/OM_OA/Base%20Oils/Hydraulic%20Systems_Selecting%20the%20Correct%20Lubricant_tlt%20article_Nov08.pdf [8] Bosch Rexroth — RE18350-50 Compact Hydraulics Catalog — https://apps.boschrexroth.com/products/compact-hydraulics/ch-catalog/pdf/RE18350-50.pdf