AIR COMPRESSOR 입문) 최고의 압축공기 시스템과 관리 2 :: Today

< 목 차 >
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9. 콤프레셔 안정성에 대하여
10. 공기 압축기의 기본 시스템
11. 압축공기의 공기청정화 시스템
12. 여름철, 힘이나지 않는 것은 왜일까?
(온도의상승, 드레인의 발생)
13. 공기중의 오염물질 양과 크기
14. 권장할 수 있는 배관 방법
(루프 배관이란?)
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1987년 Pressed Air System 전문업체로 출범한 (주)한국에어로는 무급유식 에어콤프레셔(Oil free Air Compressor) 및 급유식 에어콤프레셔(Oil injection Air Compressor), Air Cleaning System과 Energy Saving System, Drain Trap & 유수분리장치, Air Conditioning System 등을 생산하고 있으며, 기계설비공사, Over Haul Center 운영 등을 통해 국내 공기압축기 시장에서 주목받고 있다.
특히 2003년부터는 일본 Mitsui Seiki사와 한국 솔 에이전트 계약을 체결하고 무급유식 에어콤프레셔(Oil free Air Compressor)를 공급하여 좋은 반응을 얻고 있다.
이에 공기압축기 분야 20년 역사의 동사가 제공하는 "최고의 공기압축기 시스템과 관리" 자료를 이 업계 초보자 또는 입문자를 위해 기초부터 응용까지 연재하고자 한다. <편집자 주>

12. 여름철, 힘이나지 않는 것은 왜일까?(온도의상승, 드레인의 발생)

▣ 콤프레셔는 열을 발산하기도 하고 물도 만든다.
공기 중에는 수중기가 포함되어 있지만 공기에 함유되어 있는 수증기의 최대량은 온도와 압력에 의해 정해져 있고, 이것을 포화 수증기량(수증기의 분압으로 표시할 경우는 포화 수증기압)이라고 한다.
포화 수증기량은 온도가 높아지면 증가하고 압력의 상승에 동반하여 감소한다. 대기를 압축하면 수증기가 응축되고(응축수라 한다), 압축된 공기를 냉각함에 따라 응축수가 불어나는것은 그 때문이다. 압축기를 운전하면 어느 정도의 응축수가 생성할까? 응축수의 생성량은 흡입 공기량에 거의 비례한다.

〔계산 예〕
10㎥/min인 공기를 7kgf/㎠로까지 압축하면

(1) 여름
흡입공기 온도 30℃, 흡입공기 습도 80%의 경우, 흡입공기중의 수분량은 243cc/min이 된다.

7kgf/㎠로까지 압축된 배출 공기중의 수분량은 콤프레셔 출구에서 30℃라고 하면 38cc/min이 된다.

응축수의 발생량은 243 - 38 = 205cc/min

(2) 가을
흡입공기 온도 20℃, 흡입공기 습도 60%의 경우, 응축수량은 99cc/min이 된다.

(3) 겨울
흡입공기 온도 10℃, 흡입공기 습도 50%의 경우, 응축수량은 42cc/min이 된다.
연간 발생하는 하수는 기기의 윤활을 방해해 윤활유의 노화를 앞당기고, 공기압 회로의 부식을 진행시켜 압축기의 안전한 운전에 지장을 주는 원인이 되기 때문에 충분한 관리가 필요하다.

공기 압축시에 공기와 함께 흡입되는 수증기는 압축에 의해 물방울이 되어 드레인으로서 제거된다. 드레인 발생량은 흡입공기의 온도, 습도 및 토출압력에 의해 변화한다.
표준 대기압의 공기를 7kgf/㎠ G까지 압축했을 때 발생하는 드레인 양을, 흡입 상태에서의 습한 공기 1㎥에 대해 계산하면 다음 그림 10과같이 된다.

13. 공기중의 오염물질 양과 크기

▣ 보이지 않는 먼지에 요주의
공장 지대에서는 33,000㎡(약 1만평)당 1년 동안 약 20~25톤 정도의 먼지가 하강한다고 여겨지며, 모래 먼지는 오염물질의 40% 정도라고 여겨지기 때문에 33,000㎡의 공장이라면 10톤 가까운 모래가 1년 동안 하강하고 있다고 생각해도 된다. 지역이나 도시에 따라 이 양에는 변화가 있고 이것이 기계의 보수 * 유지에 많은 영향을 미친다.

1. 공기중의 오염물질
3층이나 5층의 빌딩 유리창에 비가 내린 흔적이 있고 마침 흙탕물이 튄 것처럼 모래 같은 것이 달라붙어 있는 것을 보기도 한다.
또, 일반 가정집 2층의 유리창을 닦을 때도 같은 현상을 볼 수 있다. 도대체 왜 이렇게 높은 곳까지 진흙이 튄 것인가 하고 의아해 할 때가 있다. 사실은 공기 중에는 육안으로는 보이지 않는 정도의 크기인 쓰레기가 매우 많이 섞여 있는데, 빗방울 속에 포함되어 내려와 창에 묻어 수분이 증발하여 쓰레기만 남기 때문에 일어난 현상이다.

2. 공기중의 오염물질의 양과 크기
다음 <표2>는 각지의 공기중의 오염물질이 하강하는 양을 나타낸 것이다.

미국의 공업 지대에 대해 조사한 결과에 의한 오염물질의 크기와 양의 관계는 표 2-2와 같다. 이 표에서 오염물질은 육안으로 분별하기에는 너무 작은 0.01mm 이하의 것이 대부분을 차지한다.
바꿔 말하면 눈에 보이는 큰 오염물질은 별 문제 없으나, 보이지 않는 오염물질이 대량으로 공기중에 부유하고 있는 것을 알 수 있다.
공업 지대에서는 33,000㎡(약 1만평)당 1년 동안에 약 20~15톤 정도의 오염물질이 하강한다고 생각할 수 있다.(<표 2-3> 오염물질의 성분과 비율)
14. 권장할 수 있는 배관 방법(루프 배관이란?)

▣ 배관방법
다수의 공기 압축기를 사용하고 있는 공장의 공기압 배관은 그림13 에 나타난 것처럼, 루프(loop)형 배관을 한다. 이것은 BCAS(The British Compressed Air Society)에 의하여 권장되고 있으며, 루프(loop)형 배관을 함에 따라서 압력강하를 적어도 평균적인 압력으로 이용할 수 있다.
예를 들면, 같은 공기소비량의 공기동공구(空氣動工具)를 2개 사용할 때에는 공기동공구 하나의 경우와 둘의 경우에서는 4배의 압력강하가 된다.

① 주 관로에서 분기관로를 취할 때는 반드시 상부에서 역U자 관식으로 취하여 직접 배수가 유출되지 않도록 한다.
② 주 관로에는 1/100정도의 교배를 붙여 최저부 바닥에는 드레인 자동배수밸브를 설치한다. 공장의 지하 관로에도 그림14 에 나타난 것처럼 드레인을 설치한다.
③ 주 관로의 입구나 분기관로와 기기간에는 반드시 공기압 필터를 설치하여 폐수, 녹, 카본의 유출을 막는다.
④ 송기관로는 용접이나 열을 가하여 구부려서 시공하지 않는다. 어쩔 수 없을 때는 가열에 의한 산화 스케일 등을 떨어트려 방청처리를 한다.
⑤ 긴 직선배관에는 기온변화에 의한 팽창, 수축으로부터의 이탈방지를 만들어 둔다.
⑥ 주 관로에서 분기관로를 할 경우에는 반드시 정지밸브를 설치한다. 또, 부분적으로 배관을 점검할 수 있도록 곳곳에 정지밸브를 설치하여 두면 좋다.
⑦ 중요한 공기압 장치의 배관의 입구 측과 출구 측에는 정지 밸브와 우회회로를 설치한다. 우회회로 관로에 의하여 주 관로를 멈추지 않고 공기압장치의 보수 점검이 가능하다.
⑧ 공기 압축기-배관 계가 2개이상 있을 때는 여기에 접속하여 긴급 시에는 정지밸브를 개 폐하여 보급할 수 있도록 한다.
⑨ 이어지는 부분은 합리적으로 배치하여 필요한 최소한도로 한다. 더욱, 분해가 필요한 이어지는 부분은 플랜지(flange) 이음이나, 유니언(union) 이음으로 처리 가능한 공간으로 한다.