윤활유 제조에 사용되는 윤활기유(Base Oil)로는, 대부분(90%이상) 석유의 윤활유 유분(留分)을 정제한 이른바 광유가 사용되고 있으며, 광유로 성능이 충족되지 않은 경우에 한하여, 용도에 적합한 특성이 있는 합성유를 사용하고 있습니다.

석유의 重質留分이 윤활유에 적합하다고 하는 것은, 그 화학구조가, 점성, 유동성이라는 윤활기유의 기본 특성을 충족하고 있기 때문입니다.

석유는 탄화수소(Hydrocarbon)가 주체로, 극히 여러 성분으로 구성된 혼합물이지만, 기본적으로는 아래 그림과 같이 Paraffin계 탄화수소, Naphthene계 탄화수소, 방향족계 탄화수소로 대별되며, 끓는점에 따른 분자량, 탄소수(炭素數)를 가지고 있습니다. 

Paraffin계 탄화수소

iso-Paraffin

Naphthene계 탄화수소

방향족계 탄화수소

Base Oil의 가장 기본적인 특성은 점도지만, 이는 분자량에 좌우되며 정제공정 중의 증류공정에 의해서 결정됩니다.

Base Oil의 평균 분자량은 150N(SAE 10), 500N(SAE 30), 150 BS 가 각각 400, 500, 700 정도입니다.

다만, 동일 평균 분자량-점도에서도, 비점 범위의 좁고 넓음에 따라 분자량 분포의 폭이 달라져, 폭이 넓은 Base Oil에서는, 인화점이 낮고 증발성이 높아지게 됩니다. (일반적으로 NOACK 수치가 크게 나옴).
 
Base Oil의 중요한 특성인 점도지수는 점도의 온도변화 지표지만, 이것은 Paraffin성분의 직쇄구조(直鎖構造)의 크기(비율)에 좌우됩니다.

탄화수소 중에서 가장 점도지수가 높은 성분은 n-Paraffin이지만, C20이상의 n-Paraffin은 상온에서 고체이며, De-waxing된 Base Oil중에는 거의 포함되어 있지 않습니다.

윤활유 留分 중에는 원유에 따라 차이가 있지만, 황(S), 질소(N), 산소(O) 등을 가진 Hetero Cyclic Compound*가 포함되어 있어, 여러가지로 특성에 영향을 줍니다.
㈜ * 탄소 위치에 탄소가 아닌 S, N, O, Metal 등의 다른 원소로 치환되어 있는 화합물

특히 질소, 산소 화합물과 같은 극성 화합물은 미량 존재시에도 항유화성, 소포성 등 계면화학적 특성에 악영향을 미치며 그 외에, 색상 저하, 취기(냄새), 안정성 저하의 원인이 되기 때문에, 정제과정(일반적으로 탈황공정 시 함께 제거)을 통해 제거되고 있습니다.

방향족 화합물은 천연 산화방지제로서의 작용이 있으며, 「최적 방향족성」으로 불리는 함량의 Base Oil의 산화안정성은 무엇보다 우수하다고 알려져 있습니다. 다만, 이 경우, 방향족 속에 황 화합물도 포함되어 있다는 것에 주의할 필요가 있습니다.

용제정제는 이 최적 방향족성을 고려한 조건이 사용됩니다만, 합성 산화방지제를 사용하는 경우는, 방향족 함량이 적은 편이 좋으며, 수소화 처리는 이에 맞는 정제방식입니다.

또, 방향족 성분은 Base Oil의 용해력을 향상시키는 효과가 있어 고무배합유(프로세스유), 전기절연유, 압축기유 등에서는, 각각 목적은 다르지만 방향족분이 많이 포함된 Base Oil을 사용하고 있습니다.​