기온이 상승하는 여름이 되면 일기예보에는 겨울철에는 볼 수 없는 예보가 하나 등장합니다.
바로 불쾌지수에 대한 예보입니다. 온도가 올라가고 습도마저 높아지는 후덥지근한 날이면 불쾌지수는 급격한 상향곡선을 그리게되고 에어콘도 선풍기도 없다면 견디기 어려운 날씨가 될 것입니다. 이럴 때 관리하던 압축기마저 말썽을 부린다면?
하지만 사람과 마찬가지로 압축기도 높아진 불쾌지수만큼 힘들어지는 시기가 이 때입니다.

압축공기는 공장설비에서 가장 많이 사용되는 동력원 가운데 하나일 뿐 아니라 그 이용 또한 점점 확대되고 있는 추세에 있습니다. 압축공기는 공압공구, 컨베이어, 수송기계 와 자동제어, 제조공정 등에 사용되고 있으며 압축공기 시스템은 그 신뢰성과 편리함으로 인하여 이제 제 4의 동력원이라고까지 불리고 있습니다. 이와 같은 이유로 압축공기의 공급이 중단된다면 전력공급이 중단되는 경우와 같이 막대한 손해를 가져올 수 있습니다.

여름철에 발생하는 압축기의 트러블을 살펴보았을 때, 발생하는 트러블의 20%정도는 올바른 설치와 정비절차를 지키면 피할 수 있는 것들이었습니다.
아래에서는 산업용 압축기로 가장 많이 사용되고 있는 급유식 스크류 압축기를 기준으로 하여 여름철 압축기의 관리요령에 대하여 기술하였습니다. 본격적인 장마와 무더위가 시작되기 전에 압축기의 설치위치, 환기, 배관, 드라이어, 필터, 냉각시스템과 예방정비 등에 관하여 다시 한번 검토해 보시고 건강하고 활기찬 여름을 보내시기 바랍니다.

여름철에 발생하는 압축기의 중요 관리 포인트는 운전온도와 드레인(응축수) 문제입니다.
   
 
   
 
최근에 운전되고 있는 대부분의 압축기는 공냉식 냉각방식을 채택하고 있습니다. 이 경우 냉각공기 매질은 압축기실에 있는 대기공기이므로 외기의 온도상승은 곧 냉각공기의 온도상승을 의미하고 이로 인한 압축기의 냉각성능 저하로 압축기의 운전온도는 상승하게 됩니다.일반적인 급유식스크류압축기의 운전온도는 70℃ ∼ 80℃ 범위에 있으며 여름철에는 75℃ ∼ 85℃ 범위 내에서 운전됩니다.
압축기의 운전온도가 85℃를 넘어 서게될 때에는 오일의 산화에 따른 점도지수 상승으로 사용윤활유의 수명이 급격히 짧아지고 오일 속에 탄화물과 슬러지가 발생할 우려가 높아집니다.
따라서 압축기의 운전온도는 85℃ 이하에서 운전되도록 관리하여야 합니다.
압축기의 운전온도가 상승하는 원인은 아래와같습니다

 

1) 압축기실의 온도의 상승

공기 압축기 및 드라이어와 같은 압축공기 시스템은 많은 양의 열을 발생시키기 때문에, 적절한 환기장치를 설치해 주어야 합니다. 압축기로부터 발생되는 열의 대부분은 보통 압축기의 상부에 있는 쿨러로부터 방출되므로 공냉식 압축기를 설치할 때에는 쿨러 상부에 덕트를 설치하여 더워진 냉각공기를 외부로 배출시키는 방식을 주로 사용합니다. 덕트설비가 어려운 경우에는 환기팬을 설치하여 강제배기 시키거나 자연환기방식을 통한 열의 방출을 시도하는 경우도 있습니다만 압축기의 용량이 작은 경우가 아니면 현실적으로 덕트설비보다 효율적이지 못한 경우가 대부분입니다. 압축기에 덕트설비를 하지 않고 여러 대를 동시에 운전하는 경우에는 압축기로부터 배출되는 뜨거운 공기가 다시 압축기로 유입되거나 다른 압축기의 흡입구, 드라이어 쪽으로 향하지 않도록 주의하셔야 합니다.

덕트 설비의 경우 덕트의 배기저항은 3mmAg 이하가 되도록 크기를 결정하시고 압축기마다 개별적으로 설치하셔야합니다. 설치공간상의 이유로 두 대의 압축기를 하나의 공통덕트로 연결하신 경우에는 배기가 원활하지 않을 뿐 아니라 운전되고있는 압축기의 열이 옆에 있는 압축기를 통하여 재유입될 가능성마저 있습니다.

여름의 뜨거운 직사일광과 압축기로부터의 복사열로 인하여 압축기실의 온도는 상승되기 때문에 압축기실은 적절하게 환기가 이루어져야 합니다. 어떤 경우에도 압축기실의 온도가 40℃를 넘지 않도록 하셔야합니다.

수냉식 압축기가 설치된 경우에도 압축기에 탑재된 전동기는 공냉식인 경우가 대부분이므로 전동기로부터의 발생 열과 압축기의 복사열에 의하여 압축기실의 온도가 상승할 수 있기 때문에 압축기실의 환기는 수냉식, 공냉식에 관계없이 모두 중요합니다.

 

2) 쿨러의 오염

A. 공냉식압축기

공냉식 압축기의 냉각은 쿨러의 냉각핀 사이로 외기공기를 흐르게 하여 열교환을 함으로써 이루어집니다. 외기공기 속에는 압축기가 설치된 주위환경에 따라 다수의 먼지와 이물질이 포함되어 있으며 냉각팬에 의하여 공기와 함께 압축기로 유입된 먼지나 이물질이 냉각핀에 부착하게되면, 냉각공기의 흐름과 열전달을 방해받아 원활한 냉각이 이루어지지 않게 됩니다. < 하절기엔 장마등의 영향으로 특히 습도가 높아 오염과 부식 속도가 매우 빨라짐 >
따라서 압축기에서 발생한 열의 냉각이 잘 이루어지지 않게 되므로 압축기의 운전온도는 상승하게되고, 그 결과로 윤활유의 수명이 감소되며, 탄화물과 슬러지의 발생을 일으킬 뿐 아니라 심하면 압축기가 정지하는 지경에 이르기도 합니다.
이럴 경우 쿨러를 청소해 주어야 하는데 냉각핀 사이의 오염물질은 보통 압축공기를 사용하여 제거합니다. 압축공기를 불어주는 방향은 냉각공기의 흐름방향과 반대로 하시는 것이 좋으며, 쿨러의 위, 아래에서 골고루 청소하시는 것이 중요합니다. 보통 쿨러의 상부에는 덕트가 있기 때문에 쿨러의 청소를 위해서는 덕트의 일부룰 분해해야하는 경우도 있으므로 최초 덕트 설치시 쿨러청소를 감안하셔서 분해 및 청소가 용이하도록 덕트 측면에 <소제용 덮게가 달린 개구부를> 설치하시는 것이 바람직합니다.

압축기가 고온상태에서 장시간 운전될 때 오일이 제 때 교환되지 못하면 오일의 점도지수가 상승하고 오일속에 탄화물이 발생합니다. 정도가 심하지 않을 때에는 고온운전의 원인을 찿아 해결한 후 압축기의 오일을 신유로 교체하여 압축기를 운전하면 탄화물이 신유 속에 녹아 나오면서 제거되므로 오일의 상태를 유심히 관찰하여 오일을 조기에 교환하면 큰 문제가 생기지는 않습니다. 그러나 탄화의 정도가 심하게 진행된 경우에는 탄화물이 쿨러의 튜브내부에 부착하여 두껍게 응고된 상태로 존재하기 때문에 신유로 교체하고 운전하더라도 오일의 흐름에 방해를 받고 쿨러의 열교환성능도 방해를 받기 때문에 계속 고온으로 운전이 되는 그러면서도 발생된 탄화물은 제거가 되지 않는 상태에 이를 수도 있습니다.
이런 경우는 쿨러를 압축기로부터 분해하여 화학세관제로서 세정한 후 사용하셔야 합니다.
( 보통 이런 경우 압축기 본체의 베어링부위에도 탄화물이 형성되어 있으므로 압축기 전체를 오바홀 해야하는 경우도 있습니다 )

수냉식 압축기의 경우는 냉각수계통의 스케일발생에 따른 쿨러의 냉각능력 저하로 압축기의 운전온도가 상승하는 문제가 일어날 수 있습니다. 냉각탑을 사용하는냉각 시스템의 경우 냉각수의 중요성이 크게 인식되어있는 대형 냉각 시스템에서는 냉각수의 약품처리 및 관리가 잘 이루어지고 있으나, 순환수량이 적은 중, 소규모 냉각 시스템에서는 보통 관리가 소홀한 경우가 많아 냉각장애가 발생할 우려가 높습니다.

냉각탑에서 냉각되는 순환 냉각수는 구조상 대기에 노출되어 있어 먼지, 가스, 모래 등이 유입되어 농축되기 쉽고, 수온의 상승과 풍부한 용존산소, 각종 영양염에 의한 조류 및 미생물이 번식하기 쉬운 환경에 놓여 있을 뿐아니라 냉각수 중에 용해되어 있는 칼슘 등의 염류는 냉각수의 증발에 따라 냉각시스템에 농축되어 쿨러와 같은 열부하가 높은 부분에서 과포화 상태에 도달함으로써 열교환튜브에 침전물을 형성하고 스케일을 발생시킴으로 열교환 효율을 저하시키는 장해를 일으킵니다.
특히 쿨링타워 내부의 충진제인 pvc 또는 pe 재질의 엠보싱필러는 40도이상의 냉각수가 유입되면 엠보싱이 풀리면서 일자로 붙어 냉각 능력이 대폭 상실되어 급격히 수온이 상승됩니다. 따라서 수냉식 압축기의 경우는 냉각수 관리와 <냉각탑 충진제>가 중요한 관리 포인트가 됩니다. 증발량이크므로 보충수라인의 개방과 볼탑의 작동상태는 항상 확인하셔야 합니다.

냉각수의 수질을 분석하여 수질 분석 결과가 좋지 않게 나왔을 때에는 적절한 수처리제의 사용을 검토하시고, 주기적인 냉각탑의 청소 및 냉각수 교체 방안을 마련하실 필요가 있습니다. 이미 쿨러의 오염이 진행된 경우에는 쿨러를 분해하여 오염물을 제거하신후에 사용하셔야 합니다. 쿨러의 세관방법은 쿨러의 오염정도와 상태에 따라 기계적인(물리적인) 방법하거나 적절한 세관제를 사용한 화학세관의 방법등을 사용하게되며 화학세관의 경우 세관제에 의한 환경을 오염이 발생하지 않도록 주의하시기 바랍니다.

3) 더스트필터의 오염

압축기가 운전되는 공기 중에는 환경조건에 따라 먼지뿐만 아니라 여러 가지 부유 물질과 모래, 흙과 같은 이물질이 포함되어 있습니다. 이러한 물질에 의해 압축기의 공냉식 쿨러와 흡입휠타가 조기에 막히는 것을 예방하기위하여 압축기의 냉각공기 흡입구에는 더스트필터( 먼지제거 필터)가 설치돠는 경우가 있습니다. 이 필터가 막힐 경우 압축기로 유입되는 냉각공기의 양이 줄어들기 때문에 냉각공기량 부족으로 압축공기의 운전온도가 상승합니다. 더스트필트는 별다른 공구없이 분해/조립이 가능하도록 설치되어 있으므로 항상 깨끗한 상태로 관리해주시고 먼지나 이물질로 오염이 된 경우에는 중성세제를 이용하여 청소한 후 말려서 사용하시면 됩니다. 하절기의 야간 운전시 압축기실에 전등이 켜져있는 경우 불빛에 유인된 날파리나 모기 같은 곤충류에 의해서 쿨러나 더스트필터가 심하게 막히는 경우도 발생하므로 압축기실의 환기창에 방충망을 설치하시는 것도 도움이 됩니다.

 

4) 기타의 경우

계절적 요인에 관계없이 압축기 내부의 유회수기 엘레멘트나 오일휠타 엘레멘트가 막히는 경우에도 압축기의 운전온도는 상승하게 됩니다. 이와 같은 경우는 제공된 압축기의 취급설명서를 참고하셔서 관련 부품의 교환이나 정비를 실시하시기 바랍니다.

   
 
   
 
압축기를 관리하는 입장에서 볼 때 압축기의 운전온도가 지나치게 상승하면 압축기가 정지되기 때문에 온도상승에는 민감한 반면 운전온도가 낮을 경우에는 이상이라고 생각하지 않고 오히려 안심하는 경향이 있습니다. 하지만 급유식 스크류압축기에서 운전온도가 지나치게 낮은 경우도 온도상승과 마찬가지로 심각한 문제가 발생할 수 있습니다. 압축기에서 운전온도가 높을 경우에는 윤활유의 산화에 의한 점도지수 상승의 문제가 발생되는 것에 반하여 공기압축기에서 운전온도가 지나치게 낮을 경우에는 윤활유의 유화문제가 발생합니다.
유화란 오일속에 수분이 혼입되는 것으로 보통의 상태에서는 물과 기름이란 말처럼 서로 분리되지만 공기압축기의 압축과정과 같이 비교적 온도가 높은 상태에서 회전하는 로타에 의해서 심하게 교반되기 때문에 오일과 물이 분리되지 않는 유화의 문제가 일어 날 수 있습니다. 또 유화까지는 이르지 않았다 하더라도 압축기의 순환 오일 속에 수분이 섞여 들어가면 베어링이나 금속부의 발청문제와 윤활불량이 발생 할 수 있습니다.

압축기로 흡입되는 대기중의 공기속에는 습도로 표현되는 수증기(물)가 항상 포함되어 있습니다. 공기속에 포함된 수증기의 양은 상대습도로 표현되는데 이는 온도에 따라 공기속에 수증기상태로 있을 수 있는 수분의 양이 각각 다르기 때문입니다.

예를 들면

20℃ 공기 1m3 속에 최대로 존재할 수 있는 수분의 양은 17.3g 이고 이 때의 습도가 70% 라면 실재 존재하는 수분의 양은 17.3 x 0.7 = 12.11g 입니다.

온도가 30℃ 라면
30℃ 공기 1m3 속에 최대로 존재할 수 있는 수분의 양은 20 ℃ 때와는 달리 30.3g 이고 이 때의 습도가 70% 라면 실재 존재하는 수분의 양은 30.3 x 0.7 = 21.21g 이 됩니다.

압축기가 공기를 흡입하여 압축할 때에 함께 흡입된 수증기는 압축공기의 압력에 비례하여 농축되는데 보통은 압축기의 운전온도가 높으므로 유입된 수분은 수증기상태로 유회수기내에서 존재하다가 압축공기와 함께 토출되어 압축기의 애프터쿨러를 지나면서 냉각될 때 비로소 수분으로 응결되어 드레인됩니다.
그러나 이 과정에서 압축기의 운전온도가 지나치게 낮다면 유회수기내에서도 수증기의 응결이 일어나므로 유회수기안에서도 드레인이 발생하여 축척되고 발생된 수분의 양만큼 오일의 레벨이 상승하여 아주 심할 경우에는 오일은 라인으로 유출되고 압축기내에는 응축수로 가득채워지는 결과를 초래할 수 도 있습니다. 급유식 스크류압축기에서는 이러한 이유로 자동온도조절밸브를 설치하여 압축기가 과냉된 상태에서 운전되지 않도록 하고 있습니다. 압축기내에서 수분의 응결이 발생하지 않는 온도는 압축기의 토출압력과 흡입온도, 상대습도에 따라서 달라지지만 30℃ 습도 70% 토출압력 7Kgf/cm2 일 경우 유회수기 내에서 응축수가 발생하지 않기위해서는 압축기의 운전온도가 67℃ 이상이 되어야 합니다.
그러므로 압축기의 운전온도가 지나치게 낮거나 유면의 상승 및 압축기 가동전에 유회수기의 하부 드레인 밸브를 열었을 때 응축수가 보이는 경우에는 자동온도조절밸브를 점검하시고 필요시는 교체하셔서 압축기의 운전온도를 응결온도 이상으로 상승시킬 필요가 있습니다.

   
 
   
 
우리나라의 여름철은 고온다습하므로 여름철에는 자연 응축수의 발생이 많아집니다.
압축공기 속의 응축수는 압축공기 사용기기에 부식이나 오동작과 같은 여러 가지 문제를 일으키므로 애프터쿨러, 필터, 냉동식/흡착식드라이어를 사용하여 발생된 응축수나 압축공기속의 수분을 제거하고 있습니다. 이 중에서 흡착식 드라이어를 제외하면 응축수의 외부 배출에는 주로 자동드레인트랩을 사용하고 있습니다..
자동드레인트랩으로 가장 많이 쓰이는 FLOAT TYPE의 경우 트랩의 자동배출기능이 작은 니들밸브에 의존하고 있으므로 배관내에서 발생한 녹이나 이물질에 의해 밸브구멍이 막힐 경우 드레인의 배출에 문제가 생깁니다. 따라서 드레인트랩은 주기적으로 상태를 관찰하시어 작동이 원활히 이루어지는지 확인하시고 때때로 수동드레인밸브를 열어서 응축수의 쌓임이 없는지 체크해보시는 것이 좋습니다.
자동드레인트랩 전단에는 반드시 스톱밸브를 설치하셔야 드레인트랩의 고장시에도 압축공기공급시스템의 정지 없이 정비가 가능해 집니다. 자동트랩과 병행하여 수동드레인밸브를 설치해 두시면 트랩의 고장시에도 드레인을 배출할 수 있을 뿐 아니라 트랩의 작동상태도 쉽게 점검할 수 있으므로 가능하면 설치해 두시는 것이 좋습니다.

100마력 압축기가 30℃ 습도 70% 7Kgf/cm2 으로 압축된 후 가압하 노점 4℃의 냉동식 드라이어를 거친다면 압축공기 공급시스템으로부터 배출되는 응축수의 양은 1시간에 16리터가 넘는 양이 됩니다. 이처럼 무시하기 어려운 양의 응축수를 배출하는 드레인트랩이 막혔을 경우에는 트랩을 분해하여 막힌 곳을 뚫어주시고 내부를 청소해 주시면 대부분 정상적으로 작동이 이루어집니다.

급유식압축기의 응축수에는 압축공기와 함께 토출된 소량의 오일이 혼재하고 있기 때문에 응축수를 아무런 여과장치 없이 바닥에 함부로 버리는 것은 환경과 토양을 오염시킬 수 있습니다. 유수분리기와 같은 적절한 장치를 사용하여 여과하신 후에 방류 할 수 있도록 하여 주십시오.

   
 
   
 
공기는 온도가 상승하면 팽창하고 온도가 떨어지면 수축합니다.
우리가 사용하는 압축기는 대부분 용적형 압축기로써 압축기 1회전당 퍼 담을 수 있는 공기의 양은 일정하기 때문에 흡입공기의 온도가 상승하여 공기가 팽창된 상태로 흡입되면 팽창된 만큼의 유량 저하가 발생합니다.
산술적으로 압축기의 흡입온도가 10도 상승할 때마다 압축기의 유량은 대략 3%씩 감소합니다. 이는 온도에 따른 흡입공기의 팽창에 의한 것으로 압축기의 좋고 나쁨과는 무관한 물리학적인 현상입니다. 그러므로 압축기로 흡입되는 공기는 가능한 한 온도가 낮고 깨끗한 공기가 흡입될 수 있도록 하는 것이 중요합니다. 조금만 유의한다면 똑같은 돈(전기요금)을 들여서 더 많은 공기를 생산 할 수 있습니다. ( 압축기가 새 것 이든 오래된 것이든 관계가 없습니다.)
   
 
   
 
누군가가 “효율적인 압축공기 시스템을 유지하는데 있어서 가장 중요한 점은 무엇입니까? 하고 묻는다면 가장 적절한 대답은 “예방정비”가 될 것입니다. 이는 압축기를 사용하면서 문제가 발생하고 난 다음 정비를 시행 할 경우에 발생하는 추가적인 비용을 절감하는 적극적이면서 예측 가능한 정비방법이기 때문입니다. 예방정비를 실행하는 방법중의 하나는 압축기의 운전상태를 기록하고 그 운전자료로부터 압축기의 상태에 대한 경향을 분석하는 것입니다.

운전자료로 기록해야 할 데이터는 압력, 온도와 전압, 전류와 같은 전기 자료 등을 포함하는 기본 운전 변수들이 될 것이고 이러한 운전기록을 살펴봄으로써 정비가 필요한 부분을 판단할 수 있습니다. 예를 들어, 압축기의 운전온도가 서서히 증가하는 것은 쿨러의 청소나 시스템의 과부하, 기타 기계적인 문제들을 포함한 다양한 형태의 정비가 필요하다는 것을 알려줍니다. 다른 예로 만일 압력이 서서히 감소하는 경우는 시스템의 사용 공기량이 증가하거나, 압축기의 성능이 떨어지거나, 휠타류의 막힘이 있거나 시스템에 누설이 발생하고 있다는 것을 말해줍니다. (압축기의 운전일지 기록양식의 표준은 압축기와 함께 제공된 취급설명서의 뒷면에 기재되어 있으므로 참고하시기 바랍니다.)
운전기록을 기록하게 된 다음에, 간과하기 쉬운 것은 자료의 분석입니다. 만일 기록만하고 자료를 다시 검토하지 않는다면 운전자료로부터 얻을 수 있는 유용한 정보들을 사장하는 결과를 초래할 것입니다.

분명한 사계절과 년중 다양한 온도와 기후를 갖고있는 우리나라는 세상에 몇 안되는 좋은 나라이지만 늘 같은 일을 하는 공기압축기로서는 혼자 감당하기엔 다소 벅찬 계절입니다.
어여삐 여기시고 잘보살펴주시기를 간절히 소망합니다.