우리나라 시설 재배면적은 2015년 기준 52,526ha이고 이 중 난방면적은 15,878ha이다. 이중 석유를 이용하여 난방하는 온실 면적은 13,314ha로서 전체 난방면적의 84%를 차지하고 있다. 고가의 시설비가 투자된 자동화 온실에서 겨울철에 난방기를 사용하여 채소 및 화훼류를 재배할 경우 생산비 중에 난방 비가 차지하는 비중이 40%를 웃돌고 있다. 우리나라의 폐윤활유 발생량은 2015년에는 249,965kL이고 이중 회수량은 197,469kL로서 발생량의 79% 수준이다. 또한 회수한 폐윤활유의 재활용량은 2015년 기 준 195,691kL로서 재활용율이 99%에 달한다. 그러므로 저가의 대체연료 사용에 따른 농가 소득 증대의 관점에서 볼 때 시설난방에 폐윤활유를 사용하는 것은 매우 중요하다고 할 수 있다. 따라서 본 연구는 폐윤활유를 농용 난방기의 연료로서의 사용 가능성을 분석하고자 하였다. 연구결과 농용 난방기의 연소 가스온도는 폐윤활유를 연료로서 사용하였을 때가 중유를 연료로서 사용했을 때에 비해 평균 6.1%, 경 유를 연료로 사용하였을 때보다 평균 3.1% 높게 나타났다.

현재 국내 엔진오일-윤활유가 배출가스에 미치는 영향에 대한 연구가 미비한 실정이며 그 실 험 방법 또한 확립되어 있지 않다. 이에 엔진을 이용한 윤활유 성상 변화가 PM(Particulate Matters) 배 출에 미치는 영향 평가방법을 수립하여 윤활유의 성상 및 열화가 자동차 성능과 환경성에 미치는 영향 을 연구하고자 한다. 윤활유 소모 및 연소로 인한 DPF(Diesel Particulate Filter) 및 후처리 장치에 미치는 영향을 평가하는 것이 중요하며, 특히 DPF의 재생과정에서 생성되는 PM(Particulate Matters)과 Ash가 DPF에 미치는 장기적인 영향과 내부 변형 및 내구성에 대한 평가와 연구가 필요하다. 본 연구에서는 정형화 되지 않은 시험모드를 개발하였으며, 내구시험결과 High SAPs의 경우 Low SAPs(Sulfated Ash, Phosphorus and Sulfuate)보다 DPF내 Ash의 축적량이 많은 것을 확인하였으며, EGR(Exhaust Gas Recycling)의 Fouling 현상 가속화에 영향을 미칠 것으로 확인하였다. 본 연구결과물을 토대로 윤활유의 기유, 첨가제, 열화 등에 따른 엔진 및 차량의 성능과 배출가스 특 성을 기술정책 자료로서 활용하도록 방향을 도모하고 시험 방법을 확립하고자 한다.

본 연구에서는 해상용 경유의 희석량에 따른 선박용 윤활유의 점도 및 전단응력의 변화 등 유변학적 거동에 대한 연구를 하였다. 연료희석에 의한 윤활유의 점도감소는 피스톤링 및 라이너의 마모로 인한 엔진내구성을 저하키는 중요한 요소이다. 연구에 사용된 윤활유는 고유황 경유(황함유량 0.05 %)를 3 %, 6 %, 10 %, 15 %, 20 %로 희석하여 magnetic stirrer를 이용, 혼합하여 제조하였다. 측정온도는 -10℃ ~ 80℃ 범위로 설정하고, 점도 및 전단응력 변화는 회전점도계인 Brookfield Viscometer를 이용하여 측정하였다. 윤활유에 해상용 경유의 희석량이 증가할수록 점도 및 전단응력이 감소하며, 이것은 상대적으로 낮은 점도의 해상용 경유가 윤활유에 희석됨에 따라 윤활유의 점도 및 전단응력이 낮아지기 때문이다. 특히, 저온(0 ~ -10℃)에서는 점도 및 전단응력이 급격이 낮아지다가, 40℃ 이상에서는 점도 및 전단응력 감소가 해상용 경유 희석량의 영향을 거의 받지 않는다. 온도가 높아짐에 따라, 윤활유의 점도 및 전단응력 감소는 윤활유의 뉴턴유체 거동을 보이는 것을 확인했다. 경유의 혼입에 의한 점도감소로 선박의 엔진마모를 촉진할 수 있으므로 엔진의 내구성 향상을 위해 윤활유의 주기적인 관리가 필요하다.

We developed functional synthetic lubricant for internal combustion engine oil, which would improve engine oil performance for internal combustion engine and extend engine life. We made base oil by synthesizing nonanoic acid, 1.1.1-trimethylol propane (which has good bio-degradability) and pentaerythrytol ester. We synthesized catalyst using p-toluene sulfonic acid 0.15 wt% and coloring-prevention agent hypo-phosphorus acid 0.18 wt% at 180-190℃. Reaction temperature was increased at the rate of 10℃ for every 1 hour. When acid value reached below 3, reaction was completed. After cooling and deoxidization, we washed it by distilled water two times. After dehydration and filtering, we obtained trimethylol propane tripelargonate (TMTP) and pentaerythrytol tetrapelargonate (PETP) at yields of 96 % and 98 % respectively.

Conventional additives were added to a newly synthesized base oil to create synthetic lubricants. Commercial polyol ester prepared in this laboratory were obtained as esterification of 1,1,1-trimethylol propane and respectively. This newly synthesized base oil had a variable chemical structure that could achieved the following properties; oxidation or thermal stability, low temperature fluidity, and higher flash points. When compared with commercial mineral lubricants, the synthetic lubricants show superior thermal and oxidation stability, and anti-wear properties.

Lubricant-based nanofluids were prepared by dispersing carbon nanoparticles in gear oil. In this study, the effects of the particle size, shape and dispersity of the particles on the tribological properties of nanofluids were investigated. Dispersion experiments were conducted with a high-speed bead mill and an ultrasonic homogenizer, and the surfaces of the nanoparticles were simultaneously modified with several dispersants. The effective thermal conductivity of the nanofluids was measured by the transient hot-wire method, and the tribological behaviors of the nanofluids were also investigated with a disk-on-disk tribo-tester. The results of this study clearly showed that the combination of the nanoparticles, the deagglomeration process, the dispersant and the dispersion solvent is very important for the dispersity and tribological properties of nanofluids. Lubricant-based nanofluids showed relatively low thermal conductivity enhancement, but they were highly effective in decreasing the frictional heat that was generated. For nanofluids containing 0.1vol.% graphite particles in an oil lubricant, The friction coefficient in the boundary and fluid lubrication range was reduced to approximately 70% of the original value of pure lubricant.

Oil-based nanofluids were prepared by dispersing Ag, graphite and carbon black nanoparticles in lubricating oil. Agglomerated nanoparticles were dispersed evenly with a high-speed bead mill and/or ultrasonic homogenizer, and the surfaces of the nanoparticles were modified simultaneously with several dispersants. Their tribological behaviors were evaluated with a pin-on-disk, disk-on-disk and four-ball EP and wear tester. It is obvious that the optimal combination of nanoparticles, surfactants and surface modification process is very important for the dispersity of nanofluids, and it eventually affects the tribological properties as a controlling factor. Results indicate that a relatively larger size and higher concentration of nanoparticles lead to better load-carrying capacity. In contrast, the use of a smaller size and lower concentration of particles is recommended for reducing the friction coefficient of lubricating oil. Moreover, nanofluids with mixed nanoparticles of Ag and graphite are more suitable for the improvement of load-carrying capacity and antiwear properties.