금속가공유 타유 제거 장치 선정

November 14, 2017

 

금속가공유 오염과 수명 단축의 주요 원인, 타유

 

작업장 내의 각종 장비로부터 흘러나오는 윤활유(그리스 성분 포함), 유압 작동유 등과 같은 타유(tramp oil)는, 금속가공유의 성분 자체를 크게 손상시킬 뿐 아니라, 미생물의 주된 영양분으로 작용하여 금속가공유를 급격히 부패시킵니다. 또한 작업장 내에 발생하는 오일 미스트와 스모크의 주요 발생원이 되기도 합니다. 따라서 타유는 발생 즉시 최대한 신속하게 가능한 한 많은 양을 제거해 주어야 합니다. 

 

 

타유의 형태와 제거

 

수용성 금속가공유의 경우, 금속가공의 형태와 금속가공유 순환 시스템의 구성(펌프, 배관 등)에 따라 다양한 크기의 타유 유적이 넓은 범위에 걸쳐 분포하게 되는데, 큰 유적은 비교적 빠르게 저장조 수면 위로 떠오르게 되지만, 작은 유적들은 금속가공유 내에 안정적으로 분산되어 있어 수면 위로 쉽게 떠오르지 않습니다. 

 

 

 

일부 타유는 금속가공유의 유화제 성분에 의해 유화되기도 하는데, 이렇게 화학적으로 유화된(chemically emulsified) 타유는 금속가공유 에멀션을 손상시키지 않고 분리하는 것이 불가능합니다. 이와 달리 금속가공 및 금속가공유 순환 과정에서 20 μm 이하의 크기로 잘게 쪼개져 기계적으로 분산된(mechanically dispersed) 타유는 수면 위로 쉽게 떠오르지는 않지만, 특별한 물리적 분리 장치에 의해 1 μm 크기까지 상당 부분 제거하는 것이 가능합니다.

 

화학적으로 유화되지 않은 타유는 금속가공유의 성분들을 용해하기도 하며, 수면 위로 떠올라 유막을 형성하여 금속가공유의 공기 접촉을 차단해 혐기성 미생물의 성장을 촉진시켜 금속가공유의 수명을 크게 단축시킵니다.

 

 

타유 제거 장치의 종류

 

수면 위로 떠오르는 큰 유적의 타유들은 벨트나 체인, 디스크, 튜브 등과 같이 다양한 형태를 가진 친유성(oleophilic) 재료의 흡착력을 이용해 비교적 쉽게 스키밍(skimming)하여 제거할 수 있습니다. 그러나 유막이 안정적으로 형성되어 있지 않거나 타유의 점도가 낮은 경우에는 적합하지 않으며, 분산상의 타유가 많을 때에는 이를 제거할 수 있는 분리 장치가 추가로 필요합니다.

 

저장조 수면에 부구(float)를 설치하여 펌프로 타유와 금속가공유를 함께 흡입해 별도의 상 분리(phase separation) 탱크에서 비중차로 타유를 분리하는 흡입식 분리 장치(suction plant)는, 스키머(skimmer)와 마찬가지로 저장조 수면이 잔잔하게 유지되는 경우에만 효과적으로 적용할 수 있으며, 크기가 작은 분산상의 타유는 제거할 수 없습니다.

 

유적 합체식 분리 장치인 코얼레서(coalescer)는, 접촉 표면적이 넓은 충전재(packing elements)나 충전판(plate pack)에 금속가공유를 통과시켜, 약 20 μm까지 비교적 작은 크기의 유적들을 큰 유적으로 합체(coalescing)해 수면 위로 떠오르게 하는 것입니다. 이 장치의 단점은, 충전재나 충전판 표면에 고형 오염물 입자가 쉽게 달라 붙어 자주 세척해 주어야 한다는 것입니다.

 

원심분리기는 원심력(centrifugal force)을 이용해 각기 밀도가 다른 타유와 입자를 금속가공유로부터 분리하는 장치입니다. 디스크 적층형(disc stack) 원심분리 장치는 회전 용기 내에 다층의 판(disc)을 넣어 접촉 분리 면적을 넓힌 것으로, 같은 방식의 챔버식 분리 장치(chamber separator)보다 타유나 입자 제거 효율이 높습니다. 원심분리 장치는 타유와 입자를 동시에 제거할 수 있지만, 디스크가 그라파이트(graphite)나 금속 비누(metal soap) 성분 등에 의해 쉽게 오염될 수 있어 유지 관리가 어렵고, 원심분리 과정에서 금속가공유 에멀션이 파괴되지 않는 경우에만 적용할 수 있습니다.

 

부상유와 입자상 오염물질을 충분히 제거하였음에도 불구하고 미생물 오염 문제가 계속 발생한다면, 분산상의 타유가 많은 것으로 의심해 볼 수 있습니다. 초친수성 격막(super-hydrophilic diaphragm)의 계면장력을 이용하는 유수분리 장치는, 친수성으로 유화된 금속가공유 에멀션 성분과 물만 격막을 통과하게 하여, 1 μm 크기의 분산상 유적까지 빠르게 분리할 수 있는 장치입니다. 전처리로 2~3 μm 크기의 입자를 제거해 주면 격막을 오래 사용할 수 있으며, 격막 교체 시까지 특별히 유지 관리할 필요도 없습니다.

 

 

 

 

타유 제거 장치 선정 기준

 

적용 가능한 타유 제거 장치의 종류와 설치 위치는 타유의 형태와 특성, 농도에 따라 달라지게 됩니다. 아래 표는 독일 엔지니어 협회(VDI)가 제시하는 "수용성 금속가공유의 타유 제거를 위한 분리 장치 선정 기준(예)"이니 참고하시기 바랍니다.

 

 

 

 

위 기준은 절대적인 것이 아니며, 가능한 한 작업 내용과 관리 기준, 현장 여건, 예산(비용) 등 다양한 항목에 대해 금속가공유 타유 제거 전문가들과 충분히 상의한 후 적절한 입자 제거 장치 및 살균 장치와 함께 최적의 프로세스를 구성하는 것이 좋습니다.//

 

 

Ecopharos Inc.

 

 

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