베어링 점도비 계산: 운전온도에서 필요한 오일 점도와 VG 등급 결정 방법

베어링 점도비 계산은 운전온도에서 윤활유가 실제로 가진 점도가 그 베어링에 필요한 점도의 몇 배인지를 구하는 작업입니다. 이 값이 점도비 κ(카파)이고, 유막이 금속 접촉을 막아 주는지를 판단하는 기준이 됩니다.

오일 라벨에 적힌 VG 46은 40℃ 기준 점도입니다. 베어링은 보통 50~90℃에서 돌기 때문에 같은 오일도 실제 점도는 크게 달라집니다.

이 글에서는 베어링 점도비 계산에 필요한 필요점도 ν1 계산식, 40℃ 점도를 운전온도 점도로 환산하는 방법, 6310 베어링 예제, VG 등급을 결정하는 순서를 단계별로 정리합니다.

점도비 κ란 무엇인가

κ = ν / ν1

• ν: 운전온도에서 윤활유의 실제 동점도 (mm²/s)
• ν1: 그 베어링이 충분한 유막을 만드는 데 필요한 기준점도 (mm²/s)

κ 값에 따른 판단은 다음과 같습니다.

κ 범위	윤활 상태	의미
κ < 1	경계~혼합 윤활	금속 접촉이 늘어나 마모와 표면기점 손상 위험이 커짐
1 ≤ κ ≤ 4	양호	일반적인 목표 범위
κ > 4	유막은 충분	수명 이득이 거의 없고 점도 저항으로 발열이 늘 수 있음

목표는 보통 κ = 1.5~3 정도입니다. 베어링 점도비 계산 결과가 1에 가깝다면 한 등급 위의 오일이나 온도 저감을 검토합니다.

베어링 점도비 계산 1단계: 필요점도 ν1 구하기

ISO 281에서 필요점도 ν1은 평균직경 dm과 회전수 n으로 정해집니다.

dm = (d + D) / 2      (d: 내경, D: 외경, mm)

n < 1000 rpm  :  ν1 = 45000 × n^(-0.83) × dm^(-0.5)
n ≥ 1000 rpm  :  ν1 = 4500  × n^(-0.5)  × dm^(-0.5)

회전이 느릴수록, 베어링이 작을수록 유막이 얇아지기 때문에 더 높은 점도가 필요합니다. 아래 표는 회전수와 평균직경에 따른 ν1의 대략적인 경향입니다.

조건	dm (mm)	n (rpm)	ν1 (mm²/s)
소형 고속	40	3,000	약 6.5
중형 일반	80	1,500	약 13.0
중형 저속	80	300	약 26
대형 저속	300	200	약 32

베어링 점도비 계산 2단계: 운전온도의 점도 구하기

카탈로그에는 보통 40℃와 100℃ 점도만 나와 있습니다. 운전온도(예: 70℃)의 점도는 두 점을 이용한 Walther 식(ASTM D341)으로 환산합니다.

log10( log10( ν + 0.7 ) ) = A − B × log10( T )      (T: 절대온도 K = ℃ + 273.15)

계산 순서

1. 40℃와 100℃ 점도로 각각 log10(log10(ν+0.7))를 계산합니다.
2. 두 점을 이용해 B와 A를 구합니다.
3. 운전온도 T를 식에 대입해 ν를 역산합니다.

엑셀로 계산하기

• 셀 하나에 =LOG10(LOG10(점도+0.7))
• 운전온도 점도 역산: =10^(10^(A − B*LOG10(온도+273.15))) − 0.7

대표적인 VG 등급(VI 약 95~100 광유 기준)의 대략적인 점도입니다. 실제 값은 오일 제품의 기술자료(TDS)로 확인하세요.

VG 등급	40℃ 점도	100℃ 점도 (약)
VG 32	32	5.4
VG 46	46	6.8
VG 68	68	8.7
VG 100	100	11.4

베어링 점도비 계산 예제: 6310 베어링, 70℃ 운전

조건

• 베어링 6310 (d = 50mm, D = 110mm) → dm = 80 mm
• 회전수 n = 1,500 rpm
• 베어링 하우징 측정 온도 70℃
• 후보 오일: VG 32, 46, 68, 100

STEP 1. 필요점도 ν1

ν1 = 4500 × 1500^(-0.5) × 80^(-0.5) ≈ 13.0 mm²/s

STEP 2. 70℃에서 각 오일의 점도 (Walther 식 환산)

VG 46을 예로 들면, 40℃ 46 mm²/s, 100℃ 6.8 mm²/s로 B ≈ 3.683, A ≈ 9.414가 나오고, 70℃ 점도는 약 14.9 mm²/s입니다. 같은 방법으로 다른 등급도 계산합니다.

STEP 3. 점도비 κ 판정

오일	70℃ 점도 ν (약)	κ = ν / 13.0	판정
VG 32	11.2	0.86	부족 (κ < 1)
VG 46	14.9	1.15	가능하나 여유 적음
VG 68	20.0	1.54	적정
VG 100	27.6	2.12	양호, 발열 여부 확인

이 베어링 점도비 계산 결과에서는 VG 68이 목표 κ = 1.5 부근을 만족합니다. VG 46은 κ가 1.15로 기준은 넘지만 여유가 거의 없어서, 온도가 조금만 올라도 κ < 1로 떨어집니다.

운전온도가 올라가면 점도비는 얼마나 떨어지나

같은 VG 68 오일이 85℃에서 운전한다고 하면 점도는 약 12.7 mm²/s로 내려가고, κ는 약 0.98이 됩니다.

운전온도	VG 68 점도 (약)	κ
70℃	20.0	1.54
85℃	12.7	0.98

온도가 15℃ 올랐을 뿐인데 κ가 적정 범위에서 부족 범위로 떨어졌습니다. 그래서 베어링 점도비 계산은 정상 운전온도가 아니라 최악 조건(여름철, 최대 부하)의 온도로도 한 번 더 해 봐야 합니다. 온도 상승의 원인은 [과윤활로 인한 온도 상승 원인] 글에서 점검 방법을 다룹니다.

저속 대형 베어링 예제: 점도가 얼마나 높아야 하나

n = 200 rpm, dm = 300 mm인 대형 베어링은 n이 1000 미만이므로 다음 식을 씁니다.

ν1 = 45000 × 200^(-0.83) × 300^(-0.5) ≈ 32 mm²/s

운전온도 60℃에서 이 값을 확보하려면 VG 100이 60℃에서 약 40 mm²/s이므로 κ ≈ 1.25입니다. 저속 대형 설비는 이처럼 높은 VG 등급이 필요하고, 이 경우 오일 대신 점도가 높은 베이스오일의 그리스를 쓰는 경우도 많습니다. 오일과 그리스의 선택 기준은 [그리스와 오일 윤활 선택 기준] 글을 참고하세요.

그리스 윤활에서 베어링 점도비 계산 적용하기

그리스를 쓴다면 점도비 계산에는 그리스 베이스오일의 점도를 사용합니다. 증주제(리튬, 폴리우레아 등)가 아니라 오일 성분의 40℃, 100℃ 점도를 그리스 제품 기술자료에서 확인하세요. 이 값을 위 식에 그대로 넣으면 됩니다.

베어링 점도비 계산 결과를 활용하는 방법

계산 결과	조치
κ < 1	점도가 높은 오일로 변경, 운전온도 저감, 첨가제(AW/EP) 검토
κ = 1~1.5	온도 여유 확인, 최악 조건에서 재계산
κ = 1.5~3	적정. 이 상태 유지
κ > 4	점도가 과한지 검토. 발열과 교반 손실 확인

κ 값은 [수정정격수명 계산 방법] 글에서 다룬 aISO 계산에 그대로 들어가므로, 점도 선정이 곧 수명 예측으로 이어집니다. κ가 1 이상으로 올라가면 수명 보정계수가 빠르게 커지는 구간입니다.

베어링 점도비 계산에서 흔한 실수

1. VG 등급(40℃)을 그대로 ν로 사용: 운전온도 점도로 환산하지 않으면 κ를 2~4배 과대평가합니다.
2. 오일 온도가 아닌 실온이나 외기 온도로 계산: 베어링 외륜 또는 하우징 측정 온도를 쓰고, 내부 온도는 이보다 약간 높다고 봅니다.
3. 그리스 증주제 점도를 혼동: 점도비는 베이스오일 기준입니다.
4. κ가 높을수록 무조건 좋다고 판단: 점도가 지나치게 높으면 교반 저항으로 온도가 오르고 오히려 κ가 떨어질 수 있습니다.
5. 점도지수(VI)를 무시: VI가 높은 오일은 온도에 따른 점도 변화가 작아 κ가 안정적입니다.

자주 묻는 질문

Q. 베어링 점도비 계산에서 κ가 1보다 작으면 무조건 고장 나나요?
A. 아닙니다. 첨가제나 표면 처리에 따라 사용 가능한 경우도 있지만, 금속 접촉이 늘어나서 수명이 줄어든다고 보고 개선을 검토하는 것이 안전합니다.

Q. 100℃ 점도를 모르면 어떻게 하나요?
A. 오일 제조사 기술자료(TDS)에 40℃와 100℃ 점도가 함께 나와 있으니 확인하세요. 점도지수(VI)만 알아도 근사 환산이 가능합니다.

Q. 순환 급유 설비도 같은 방법으로 계산하나요?
A. 같습니다. 다만 급유 온도와 베어링 배출 온도가 다르므로 평균 온도로 계산하고, 입구와 출구 온도 모두에서 κ를 확인하는 것이 좋습니다.

베어링 점도비 계산 핵심 정리

• 베어링 점도비 계산은 κ = ν / ν1이며, ν는 운전온도 점도, ν1은 dm과 회전수로 구한 필요점도이다.
• VG 등급은 40℃ 값이므로 Walther 식으로 운전온도 점도로 환산해야 한다.
• 목표 κ는 1.5~3이고, 온도가 오르면 κ가 급격히 떨어지므로 최악 조건에서 재확인한다.
• 계산 결과는 수명 계산의 입력값이므로, 윤활 선정과 수명 예측을 함께 관리한다.