자동차 오일 필터 엘리먼트란 무엇인가요?
오일 필터는 오일 스트레이너라고도 하며, 엔진 오일에서 먼지, 금속 입자, 탄소 침전물, 그을음 입자 등의 불순물을 제거하여 엔진을 보호하는 역할을 합니다.
오일 필터는 전유량형과 교차유량형으로 분류할 수 있습니다. 전유량형 필터는 오일 펌프와 주 오일 통로 사이에 직렬로 연결되어 주 오일 통로로 유입되는 모든 윤활유를 여과할 수 있습니다. 교차유량형 필터는 주 오일 통로에 병렬로 연결되어 오일 펌프에서 나오는 윤활유의 일부만 여과합니다. 엔진 작동 중에는 금속 부스러기, 먼지, 고온에서 산화된 탄소 침전물, 젤 형태의 침전물, 물 및 기타 물질이 윤활유에 지속적으로 혼합됩니다. 오일 필터의 기능은 이러한 기계적 불순물과 점성 물질을 걸러내어 윤활유를 깨끗하게 유지하고 수명을 연장하는 것입니다. 오일 필터는 강력한 여과 능력, 낮은 유동 저항 및 긴 수명을 가져야 합니다. 일반적인 윤활 시스템에는 여과 능력이 다른 여러 필터(스트레이너, 조대 필터 및 미세 필터)가 주 오일 통로에 병렬 또는 직렬로 각각 설치되어 있습니다. 메인 오일 통로와 직렬로 연결된 필터를 전유량 필터라고 하며, 엔진 작동 중 윤활유 전체가 이 필터를 통과합니다. 이와 병렬로 연결된 필터는 분할유량 필터라고 합니다. 이 중, 거친 필터는 메인 오일 통로에 직렬로 연결된 전유량형 필터이고, 미세 필터는 메인 오일 통로에 병렬로 연결된 분할유량형 필터입니다. 현대 자동차 엔진에는 일반적으로 스트레이너와 전유량 필터만 있습니다. 거친 필터는 엔진 오일에서 0.05mm 이상의 입자 크기를 가진 불순물을 제거하고, 미세 필터는 0.001mm 이상의 미세한 불순물을 제거하는 데 사용됩니다.
여과지: 오일 필터에 사용되는 여과지에 대한 요구 사항은 공기 필터에 사용되는 여과지보다 훨씬 높습니다. 이는 오일의 온도가 0도에서 300도까지 급격하게 변하기 때문입니다. 이러한 급격한 온도 변화에 따라 오일의 농도 또한 변하게 되며, 이는 오일의 여과 유량에 영향을 미칩니다. 고품질 오일 필터의 여과지는 급격한 온도 변화 속에서도 불순물을 효과적으로 여과하면서 충분한 유량을 확보할 수 있어야 합니다.
고무 밀봉 링: 고급 엔진 오일 필터의 밀봉 링은 특수 고무로 제작되어 오일 누출을 100% 방지합니다.
역류 방지 밸브: 고급 오일 필터에만 장착되어 있습니다. 엔진이 꺼진 상태에서 오일 필터가 마르는 것을 방지하고, 엔진을 다시 시동하면 즉시 압력을 발생시켜 엔진 오일을 윤활유로 공급합니다. (체크 밸브라고도 함)
릴리프 밸브: 고급 오일 필터에서만 볼 수 있는 기능입니다. 외부 온도가 특정 값 이하로 떨어지거나 오일 필터의 수명이 다하면 릴리프 밸브가 특수한 압력 하에서 열려 여과되지 않은 오일이 엔진으로 직접 유입됩니다. 이 과정에서 엔진 오일의 불순물도 함께 엔진으로 들어가지만, 엔진 오일이 전혀 없는 상태에서 발생하는 손상에 비하면 훨씬 적습니다. 따라서 릴리프 밸브는 비상시 엔진을 보호하는 핵심적인 역할을 합니다. (바이패스 밸브라고도 함)
정상적인 상황에서 엔진 내부의 여러 부품들은 엔진 오일의 윤활 작용을 통해 정상적으로 작동합니다. 그러나 부품 작동으로 발생하는 금속 파편, 유입되는 먼지, 고온에서 산화된 탄소 침전물, 그리고 일부 수증기가 엔진 오일에 지속적으로 혼합됩니다. 시간이 지남에 따라 엔진 오일의 수명은 단축되고, 심한 경우에는 엔진의 정상적인 작동에 영향을 미칠 수 있습니다.
따라서 이 시점에서 오일 필터의 역할이 중요해집니다. 간단히 말해, 오일 필터의 주요 기능은 엔진 오일 속의 대부분의 불순물을 걸러내어 오일을 깨끗하게 유지하고 수명을 연장하는 것입니다. 또한 오일 필터는 강력한 여과 성능, 낮은 유동 저항, 그리고 긴 수명을 갖춰야 합니다.
시중에 판매되는 오일 필터에는 두 가지 주요 단점이 있었지만, 신제품은 이러한 단점을 보완했습니다. 따라서 강력한 자석식 오일 필터인 신제품을 사용하는 것이 필수적입니다.
첫 번째 단점: 엔진 오일 속 불순물의 60%만 걸러낼 수 있어 여과 효율이 낮습니다.
현재 오일 필터는 오일 속 유해 불순물을 걸러내기 위해 단일 종이 필터 엘리먼트의 미세 구멍에 의존하기 때문입니다. 필터 엘리먼트의 미세 구멍이 작을수록 여과 효과는 좋지만, 오일의 통과 능력은 떨어집니다. 엔진에 공급되는 엔진 오일의 충분한 통과를 보장하면서도 가장 작은 불순물 입자까지 걸러낼 수 있도록 필터 엘리먼트의 미세 구멍을 확보하는 것이 중요합니다. 전미내연기관산업협회 필터 분과에서 ISO4548 국제 표준 오일 필터 여과 효율 시험 방법을 사용하여 실시한 시험에 따르면, 시중 최고의 오일 필터조차도 오일 속 불순물의 60%만 제거하도록 설계되었습니다. 이는 수천 번의 실험을 통해 얻은 최대 여과 값입니다. 실제 사용 환경에서는 종이 필터 엘리먼트로는 여전히 40%의 유해 불순물을 효과적으로 걸러낼 수 없습니다. 이 40%의 불순물 중에서도 강자성 불순물은 비교적 미세하고 단단한 성질을 지니고 있어 대부분을 차지하며, 따라서 엔진에 가장 큰 손상을 일으킵니다.
단점 2: 특정 조건에서는 여과 효율이 0입니다.
현재 사용되는 오일 필터는 모두 필터 엘리먼트 하단에 바이패스 밸브가 있습니다. 이는 엔진 냉간 시동 시 오일 점도가 높거나 필터 엘리먼트가 부분적으로 또는 완전히 막혔을 때 엔진 오일이 엔진으로 원활하게 순환할 수 있도록 설계 과정에서 만들어진 직접적인 오일 흐름 통로입니다. 오일 펌프의 압력으로 엔진 오일 바이패스 밸브가 열리면, 바이패스 밸브를 통해 엔진으로 다시 순환하는 엔진 오일은 필터 엘리먼트에 의해 여과되지 않을 뿐만 아니라, 원래 필터 엘리먼트에 의해 여과되었던 큰 입자의 불순물까지 바이패스 밸브를 통해 엔진으로 다시 유입되어 엔진의 2차 마모를 지속적으로 유발합니다. 따라서 시중에 판매되는 오일 필터는 특수한 조건에서만 여과 기능을 수행하므로, 이때의 여과 효율은 사실상 0에 가깝습니다.
위의 두 가지 단점을 통해 현재 사용되는 오일 필터는 종이 필터 소자의 미세 기공보다 크거나 작은 불순물을 영구적으로 걸러낼 수 없다는 것을 알 수 있습니다. 이러한 필터는 종이 필터 소자의 미세 기공 크기와 동일한 크기의 불순물만 영구적으로 제거할 수 있으며, 그 안에 박혀 있는 불순물만 걸러낼 수 있습니다. 따라서 여과 효율이 매우 낮습니다.
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