저장조의 거품 발생 문제와 해결 방안

거품 발생은 작은 저장조에서 더 자주 일어납니다. 저장조에 거품이 생기면, 거품 방지제(거품 제거제, 소포제)를 넣어서 일시적으로 거품을 제거할 수 있습니다. 하지만 거품 방지제는 미생물의 영양분으로 작용하는 타유(tramp oil)를 유화시켜 수면 위로 떠오를 수 없게 만듭니다. 수면 위로 부상하지 않는 타유는 제거하기가 어렵습니다. 타유를 제거해 주지 않으면 미생물이 급격히 증식할 수 있습니다. 거품 발생의 원인을 찾아 거품 발생을 줄이는 것이 바람직한 해결 방안입니다.

저장조에 거품이 발생할 때 가장 먼저 해야 할 일은, 거품 발생의 원인이 화학적인 것인지 기계적(물리적)인 것인지부터 확인하는 것입니다. 시료를 채취하여 10초 동안 강하게 흔들어 준 뒤 지켜보십시오. 거품이 빨리 사라진다면 거품 발생의 원인이 기계적, 물리적인 것일 가능성이 높고, 거품이 빨리 사라지지 않는다면 화학적인 것일 가능성이 높습니다.

화학적 원인일 경우 확인하여야 할 사항

수질 금속가공유 원액과 혼합하는 물의 경도(hardness)가 너무 낮으면, 금속가공유를 새로 채워 줄 때 거품이 많이 발생할 수 있습니다. 시간이 지나면 물이 증발하면서 경도가 올라가 거품이 사라지게 됩니다. 사용하려는 물이 금속가공유 원액과 혼합하기에 적합한지 금속가공유 공급업체에 확인하여야 합니다.

농도 금속가공유의 농도가 지나치게 높으면(일반적으로 10% 이상일 경우) 거품이 발생할 수 있습니다.

타유 및 기타 화학적 오염 물질 작업장 내에는 거품을 일으킬 수 있는 화학물질들이 많습니다. 알칼리성 장비 세정제(alkaline machine cleaners), 방청제(anti-rust agents) 등도 여기에 포함되며, 이전에 사용했던 금속가공유가 저장조나 배관에 남아 있어도 거품이 발생할 수 있습니다. 타유 농도가 높아도 거품이 생길 수 있습니다. 금속가공유에 다른 액체가 섞이지 않도록 하는 것이 중요합니다. 장치를 세척할 때 계면활성제(surfactant) 대신, 현재 사용하고 있는 금속가공유를 이용하는 것도 좋은 방법이 될 수 있습니다.

미생물(세균) 일부 세균은 거품을 일으킬 수 있는 표면 활성 성분(surface active components)을 함유하고 있거나 이런 성분들을 만들어 내기도 합니다. 청소하기 어렵게 설계된 저장조는 그 자체가 미생물 오염의 원인이 됩니다. 정기적으로 시료를 채취하여 딥슬라이드(dip slide) 등을 이용해 미생물 농도를 확인하여야 합니다.

기계적(물리적) 원인일 경우 확인하여야 할 사항

온도 합성유를 기유로 하는 금속가공유 중 일부는 온도가 높아지면 거품을 발생시킬 수 있습니다. 금속가공유의 온도를 낮추어 주거나 저장조의 용량을 늘리는 것이 좋습니다.

공기 순환 펌프에 새는 부위가 있거나 저장조 내의 금속가공유 수위가 낮으면 펌프에 외부 공기가 빨려 들어와 금속가공유에 거품을 일으킬 수 있습니다. 펌프에 새는 부위가 없도록 밀폐를 확실히 하고 저장조의 금속가공유 수위가 지나치게 낮아지지 않도록 주의하여야 합니다.

저장조 용량과 순환 유량 공정에 따라 다르지만, 일반적으로 저장조의 용량은 가공 장비에서 1분 동안 사용하는 금속가공유 양의 최소 10~15배 이상이 되어야 합니다. 저장조의 용량이 충분한지, 순환 유량은 적절한지 확인하여야 합니다. 작업 내용과 장비 특성에 따라 예외가 많다는 것을 잊지 말아야 합니다. 예를 들어, 연삭(grinding) 공정의 금속가공유 순환 시스템은 일반적인 경우보다 저장조의 용량을 더 크게 하여야 합니다.

각종 입자와 금속 칩 작은 입자들은 거품을 붙잡고 안정된 상태로 만들어 제거하기 어렵게 만들기도 합니다. 저장조의 용량을 여유 있게 설계하여, 입자가 충분히 가라앉을 수 있고 거품이 자연스럽게 사라질 수 있는 시간을 확보하여야 합니다. 저장조 안에 금속 칩의 양이 너무 많아지면, 금속가공유의 체류 시간이 줄어들게 됩니다. 금속가공유의 체류 시간이 짧으면, 금속가공유의 온도가 쉽게 높아지기 때문에 거품이 더 많이 발생할 수 있습니다.

압력 증가와 흐름 교란 가공 장비에서 저장조로 금속가공유가 되돌아오는 회수관(return lines)에 급격히 꺾이는 부분(sharp bends)이 있으면, 이른바 '폭포(waterfalls)' 효과로 인해 유속이 빨라지고 배출 압력이 높아져 금속가공유의 흐름에 부정적인 영향을 줄 수 있습니다. 단순한 형태의 순환 체계로 재설계하면 이 문제를 개선할 수 있습니다. 공정 변화에 따라 더 높은 압력이 필요한 경우, 이에 맞는 새로운 종류의 금속가공유로 교체하여야 합니다.