압축공기내에 존재하는 수분이 왜 문제가 되나요?
안녕하세요.
오늘은 압축공기 내에 존재하는 수분이 왜 문제가 되는지에 대해 이야기를 해볼까합니다.
여름철 냉장고에서 바로 꺼내온 맥주병을 보면 얼마지 나지 않아 병 표면에 물방울이 송골송골 맺혀있는 광경을 쉽게 목격할 수 있습니다. 그런데 방금 전까지도 눈에 보이지 않던 물방울이 어디서 갑자기 생겨난 것일까요? 맥주병 안에 있는 물이 병 밖으로 새나온 것일까요? 병을 앞, 뒤, 옆, 바닥 면을 아무리 살펴봐도 물이 새어 나올 만한 틈새는 전혀 찾을 수 없는데도 말이죠.
이러한 물방울은 맥주병 안에서 새나온 것이 아닌 우리 눈으로는 볼 수 없었지만 대기 중에 기체 상태로 존재하던 수분이 맥주병의 차가운 표면과 접촉하면서 물방울로 형태를 변형된 것입니다.
이처럼 우리들 눈에는 잘 보이지는 않지만 우리 주변의 대기 중에는 다량이 수분이 기체 상태로 존재합니다. 그리고 겨울철보다는 고온 다습한 여름철에는 더 많은 수분이 존재한다는 사실을 우리들은 잘 알고 있습니다.
우리 한국 사람들은 전 세계 어떠한 민족보다 등산을 좋아하는데요. 그 이유는 아마도 우리 주변에 오를 수 있는 산들이 많은 것이 그 이유가 아닌가 생각합니다. 중국, 미국, 유럽 등에서는 우리나라처럼 마을 주변에 산이 그렇게 많지 않으며 산이 있는 곳까지 이동하기 위해서는 차를 타고 하루 종일 달려가야만 하는 경우가 대부분입니다.
말이 중간으로 좀 새기는 했지만 제가 이 말을 꺼낸 이유는 등산로 입구의 압축공기를 이용한 먼지털이 시설을 말씀드리기 위해서였습니다.
등산 후 신발과 옷가지에 묻어있는 먼지를 압축공기를 이용하여 털어내기는 하지만 대부분의 사람들은 이것이 에어건을 눌렀을 때 나오는 것이 압축공기라는 사실조차도 모르는 사람들도 많이 있습니다. 먼지를 털다 보면 압축공기와 함께 분무형태로 어느 순간 분사되는 물질에 의하여 깜짝 놀라서 뒤로 물러나기도 하고 그 물질에 의해 이미 옷이 다 젖어 버려서 당황해하거나 난처해 했던 기억이 있으실 겁니다.
특히 이러한 광경은 고온 다습한 여름철에 많이 발견할 수 있습니다. 먼지털이시설 주변을 보면 가까이에 박스 형태의 공기압축기 보관함이 있는 것을 발견할 수 있습니다. 그리고 귀 기울여 들어보면 왕복동식 공기압축기가 통통거리며 돌아가고 있다는 사실도 곧바로 알 수 있습니다.
즉, 우리가 먼지털이 에어건에서 분사되는 물질은 압축공기이며 분무형태로 함께 분사되는 물질은 공기가 압축되는 과정에서 발생한 응축수 (condensate water)입니다. 공기압축기 다음에 에어 드라이어를 설치한다면 이러한 응축수 물벼락은 피할 수 있을 것 같다는 생각도 듭니다.
여름철 일기예보를 보면 오늘의 습도는 얼마이고, 불쾌지수가 높다는 얘기를 자주 들을 수 있습니다. 높은 습도는 이처럼 우리에게 불쾌지수를 높이는 역할을 합니다. 그렇다면 여러분들이 생산현장에서 자주 접하는 공기압축기 (Air compressor) 50마력의 경우 어느 정도의 응축수가 발생하는지 한번 알아보겠습니다.
상대습도 70%, 25℃의 주위 온도 조건에서 6㎥/min 용량의 공기압축기는 24시간 동 안 약 140ℓ의 수분을 외기에서 흡입하게 됩니다. 140ℓ의 수분은 2ℓ의 물병 기준으로 70개에 해당하는 실로 엄청난 양이라고 할 수 있습니다.
공기압축기로 흡인된 수분은 공기를 압축하는 과정에서 응축수 형태로 공기압축기에서 배출되며, 애프터 쿨러 (AfterCooler)를 설치하였다고 하더라도 애프터 쿨러의 특성상 수분을 응축시킬 수 있는 능력의 한계로 인해 충분한 제습이 이루어지지 않습니다.
충분한 제습이 이루어지지 않은 상태의 압축공기 안에는 여전히 다량의 수분이 존재합니다.
압축 공기에는 수증기, 액체 상태의 물 말고도 탄화수소 및 탄화수소 증기가 포함되어 있습니다. 압축 공기 내에 포함된 위의 성분들은 다양한 방법으로 압축 공 기 시스템을 손상시킵니다.
첫째, 침식(erosion)의 문제를 야기합니다. 기체 형태로 존재하는 수분 (water mist)은 배관, 밸브 및 기타 시스템 구성 요소를 심각히 침식(erosion) 시킵니다.
둘째, 부식(corrosion)의 문제를 야기합니다. 미스트 (mist)는 시스템 내에서 염(salts) 및 산(acids)과 결합하여 고도의 부식성 용액(corrosive solutions)을 형성합니다.
셋째, 미생물 오염 (microbial contamination)의 을 야기합니다. 습기는 산성 폐기물을 생성하고 건강을 위협할 수 있는 박테리아 (bacteria)와 곰팡이 (mold)의 성장 매체(growth medium)를 제공합니다.
넷째, 결빙(freezing)의 문제를 야기합니다. 겨울철에 압축 공기 라인 내의 수분이 적절히 제거되지 않아 얼게 되면 전체 생산 시스템 가동 자체가 중단(shut down) 될 수 있습니다.
그 결과 생산성이 낮아지고 유지 관리 요소가 증가하여 전체적인 운영 비용이 높아집니다.
다시 말해서, 압축 공기 내의 수분을 제거하면 시스템에 가해 질 수 있는 손상을 최소화할 수 있을 뿐만 아니라 시스템의 배관 및 공정 장비를 적절히 보호하고 내구성을 높일 수 있습니다. 수분을 제거함으로써 생산자가 누릴 수 있는 또 다른 이점은 불량품 생산을 최소화할 수 있다는 점입니다.
대부분의 공압 장비에는 권장 작동 압력, 건조 수준 및 최대 작동 온도가 있습니다. 압축 공기의 시스템 건조 수준을 압축 공기가 공급하는 장비의 요구 사항을 초과하도록 설정해두어야 합니다. 제대로 된 드라이어 시스템에 투자한다면 여러분 공장에서 사용하시는 장비의 수명이 다하는 순간까지 상당한 수준의 비용을 절감 실현하고 장비의 잦은 고장에서 벗어날 수 있음을 이해하셨을 것으로 생각합니다.
지금까지 압축공기 내에 존재하는 수분을 제거해야 하는 이유에 대하여 알아보았습니다! 이 글이 현장에서 장비를 실제적으로 운영하시는 분들께 조금이나마 도움이 되었으면 좋겠습니다. 감사합니다.
문의 번호 : 031-798-0171
문의 이메일 : gsadavid@gsadryer.com
