유압 작동유는 유압기계의 동력전달과 가동부 윤활 등 중요한 기능을 맡고 있으므로,
유압 작동유의 양부가 유압기계의 성능에 직접 영향을 주게 된다.
따라서 유압기계, 장치의 설계, 운전, 보수에는 유압 작동유 에 대한 충분한 지식이 필요한다.
유압기기가 오늘날 큰 신뢰를 얻어 사용되는 배경에는 유압 작동유에 대한 물리.화학적 기초연구의
축적, 유압 작동유의 성능을 향상시키기 위해 배합되는 각종 첨가제의 진보에 따른 유압 작동유의 개량.개발을 들 수 있다.
유압 작동유는 동력을 전달하는 유체이므로 배관에서의 동력의 손실이 적고, 전달속도가 빨라야 한다. 따라서, 작동유는 압축률이 적으며, 유동저항이 적은 저점도의 것이 바람직한다. 그러나 점도가 너무 낮으면 습동부에서 누유되기 쉽고, 윤활유지가 곤란 해지기 때문에 적당한 점도범위에서 사용할 필요가 있다.
유체에는 공동현상이 생기는데 내연기관의 물재킷을 통과하는 냉각수나 유압유속에 공기가 혼입되어 있을 때, 펌프나 밸브를 통과하는 유압회로에 압력변화가 생겨 저압부에서 기포가 포화상태로 되어 혼입되어 있던 기포가 분리하여 오일 속에 공동부가 생긴다. 이 현상을 공동현상이라 하며, 이것이 생기면 오일 순환이 불량하고 유온이 상승하게 되면 용적효율이 저하되고 소음이나 부식이 생긴다.
정제윤활유 유분에 각종 첨가제를 배합하여 성능을 향상시킨 것이며, 마모방지제를 배합한 것과 점도지수 향상제를 배합하여 점도온도 특성을 개량한 것 등이 있다. 이밖에 특수용도의 작동유로서 기상방청제를 배합한 작동유, 극저온용작동유, 그리고 NC기계 전용작동유 등이 있다. 다목적 작동유로서 접동면유겸용 작동유 및 마일드한 조건에서의 기어유 겸용유도 있다.
항공기용으로서 저유동점, 양호한 점도온도특성, 고온에서의 뛰어난 내열화성, 난연성 등을 목표로 연구된 것이며, 우수한 성능을 갖고 있으나, 광유계의 것에 비해 가격이 현저히 비싸기 때문에 항공기와 특수한 용도로 밖에 사용되지 않는다.
비함수계의 것(내화성을 갖는 합성물) 과 함수계의 것이 있다. 비함수계의 것으로서는 인산에스테르와 폴리올에스테르가 대표적인 것이며, 함수계 작동유에는 수중유적형(O/W) , 유중수적형(W/O) , 그리고 물-글리콜계 등이 있다. O/W형은 첨가제를 함유한 광유를 1~10% 물속에 유화시킨 것이며, W/O형은 물을 40~50% 오일속에 분산시킨 것이다. 어느 것이나 유화제, 방청제, 마모방지제, 방부제 등의 첨가제가 사용되고 있다. 물-글리콜형은 글리콜, 폴리글리콜(증점제) 의 수용액속에 방청제와 마모방지제의 첨가제를 넣은 것이며 수분량은 40~50%이다.
유압 작동유의 물리.화학적 성질 중, 점도 특성은 마찰손실, 열의 발생량, 마모, 누유, 시동성, 효율 등에 직접 관계되므로 작동액의 선정에 있어서는 가장 먼저 고려할 필요가 있다. 적당한 점도는 유압펌프의 형식, 작동압력, 운전온도 등에 의해 정해지며, 기기제작 maker 의 추천에 의한 것이 안전한다. 작동유의 점도는 온도와 압력에 따라 변화하는 외에 점도 지수 향상제를 배합한 것에서는 전단속도가 커지면 점도가 일시적으로 감소되거나 영구적으로 저하된다. 이 점도 저하의 정도는 점도 지수 향상제의 질과 양에 따라 다르며, 수십%에 달하는 것도 있다.
기계효율은 작동유의 점도가 낮은 것이 바람직하지만 유압 장치, 기계접동부는 유체윤활과 경계윤활의 혼합상태이므로 점도가 너무 낮으면 마모가 많아집니다. 특히 가혹한 조건에서 사용되는 작동유에서는 디알킬디티오인아연, 인화합물, 인-황 화합물 등 마모방지제가 사용되며, 함수계유압 작동유는 석유계유압 작동유에 비해 구름피로수명이 짧지만 이것은 물의 고압점도가 적은 것과 수소약화에 의한 재료강도의 저하에 기인한다고 생각된다.
유압기기 내에서 작동유는 공기, 습기, 금속과 접하여 온도가 상승되는 경우가 발갱된다. 장기간 가혹한 조건에서 사용하면 열화가 증대되며 점도, 산가, 검화가가 증가하여 래커의 부착과 슬러지의 생성이 시작된다. 이러한 것들은 접동부의 원활한 작동을 저해하고, 교착을 일으키거나 소간극과 필터를 폐쇄시킨다. 또한, 산화에 의해 생성된 저분자량의 유기산류는 부식의 원인이 된다. 산화방지제로서는 페놀계, 아민산계산화방지제와 디알킬디 티오인산아연이 일반적으로 사용된다. 고점도의 유압장치에서는 작동유 속의 이물, 특히 고체입자가 다량으로 존재하면 문제발생의 원인이 될수 있다. 그러므로 오일 속의 오염물질량은 어느 정도 이하로 조정하도록 관리해야 한다. 유중의 고형물량은 통칭 오염도라 불린다.
작동유 속에 이물질, 물 또는 공기가 혼입 또는 침입함으로써 발생하는 것으로 주로 조립이나 가공할 때 들어간 용접에 의한 스케일, 배관할 때 사용하는 테이프 조각 또는 금속 조각이나 탱크 구조 불량으로 인한 것과 작동유 보충 시에 공중의 먼지나 물이 들어와서 발생한 것으로 나눌 수 있다.
물이 작동유에 혼입하면 윤활 능력이 떨어지거나 녹이 생기면 작동의 불량이나 마모의 원인이 된다. 또한 물은 금속(특히 구리과 그 합금) 의 촉매작용에 의한 오일의 산화를 앞당겨서 오일의 수명을 단축하는 작용을 한다. 양질의 작동유는 수분의 분리성이 양호하지만 열화되는 상태에 따라서 분리성이 떨어지게 된다.
탱크의 좁은 간격에서 들어오는 공기를 비롯하여 최초로 운전할 때나, 배관이나 실린더 내에 남아있던 공기가 운전과 동시에 오일 속에 침입해 오는 등 약간이라도 공기가 오일에 혼입 된다.
비중은 윤활유의 성능을 결정하는 데 있어서 직접 중요한 요소는 아니나 규정된 윤활인지 또는 이물질이 혼합되었는지를 시험하는데 유용한다. 15℃의 윤활유와 4℃의 동일한 체적의 순수한 물과의 중량비로 나타내며 석유계 유압유의 비중은 0.85~0.95 정도이다.
액체가 흐를 때 그에 대해 저항하는 내부마찰력을 말한다.
일반적으로 석유제품에 관해 점도라 하면 동점도를 가리킨다.
동점도를 C.G.S단위로 표시한 것을 Stoke라 하며 그 1/100을 취하여 Centistoke (cSt) 로 나타낸다. 측정온도는 I.S.O(International Organization for Standards) 점도분류에 의해 40℃, 100℃이며 세계공용이다. 유압장치에서 적정점도는 펌프 종류나 사용 압력에 따라 다르지만 일반적으로 20~80cst의 유압유가 사용된다.
점도지수는 온도의 변화에 따른 윤활유의 점도변화를 나타내는 수치이다.
점도지수= { (L - U ) / (L - H ) } x 100
"U": 시료유의 37.8℃때의 점도
L : 98.9℃일 때의 시료유와 같은 점도를 가진 VI=0의 표준유의 37.8℃ 때의 점도
H : 98.9℃일 때의 시료유와 같은 점도를 가진 VI=100의 표준유의 37.8℃ 때의 점도
일반적인 작동유의 점도지수는 90~100 정도이며 특히 저온용으로는 130~225정도의 것도 사용된다.