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금속가공유 순환 시스템 (3): 집중식 순환 시스템 구성


집중식 금속가공유 순환 시스템을 기존 공장에 설치하는 것인지, 증설 또는 신설 공장에 설치하는 것인지에 따라 적절한 시스템의 구성도 달라질 수 있습니다. 기본적인 순환 시스템의 구성은, 금속가공유와 칩을 가공 장비로부터 처리 시스템까지 이송하는 방식에 의해 다음과 같은 세 가지 형태로 나뉘어집니다.

  • A: 중력식 이송 (gravity return flow) 방식

  • B: 이송 펌프 시설(return pump stations) 활용 방식

  • C: 혼합형(hybrid)

A와 B는 금속가공유와 칩이 중앙 처리 장치(central maintenance unit)로 이송되는 전형적인 집중식 순환 시스템입니다.

중력식 이송 방식

이 방식은 신설 공장과 같이 생산 라인과 순환 시스템 전체를 함께 시공할 때 가장 선호되는 방식입니다. 금속가공유 저장조나 금속가공유 및 칩 관리 시스템, 금속가공유 공급 장치를 생산 라인 아래에 낮게 (주로 지하에) 배치하여, 생산 라인에서 나온 금속가공유가 중력에 의해 금속가공유 저장조로 흐를 수 있도록 한 것입니다.

이 방식의 가장 큰 장점은, 이송 흐름 장치를 별도로 설치할 필요가 없으며, 기계적인 에너지도 추가로 들지 않는다는 것입니다. 이에 따라 공기가 금속가공유에 유입되는 것을 줄일 수 있어 거품 발생도 감소하게 됩니다.

이 방식에서 금속가공유는 생산 라인이 있는 공간으로부터 지하 저장조까지 개수로(open channel)를 따라 흐르게 되는데, 개수로는 유지 관리를 위한 접근이 쉽고 많은 양의 칩을 이송하는 데에는 유리하지만, 금속가공유가 쉽게 유출될 수 있고, 칩의 축적에 따라 금속가공유의 흐름이 막힐 수도 있으며, 무엇보다 개수로로부터 금속가공유 에어로졸(미스트)과 증기(vapors)가 쉽게 발산된다는 단점이 있습니다.

칩이 금속가공유와 함께 개수로를 따라 이송되는 것이 바람직하지만, 칩이 쉽게 이송되지 않는 형태이거나 하부 저장조의 배치가 적절치 않아 칩의 이송이 원활하지 않은 경우에는, 플러싱 노즐 시스템(flushing nozzle system)이나 컨베이어와 같은 칩 이송 장치가 추가로 필요할 수도 있습니다.

이송 펌프 시설 활용 방식

금속가공유 저장조를 생산 라인보다 낮게 설치할 수 없는 경우에는 이송 펌프 시설을 활용하는 방식을 적용할 수 있습니다. 이 방식은, 생산 라인과 같은 높이에 설치되어 있는 펌프 시설을 이용해 칩과 금속가공유를 이송하는 것으로, 금속가공유 저장조와 금속가공유 및 칩 관리 장치들도 생산 라인과 같은 높이에 설치되며, 금속가공유와 칩은 고가식 배관 시스템(overhead piping system)을 통해 이송됩니다.

이 방식은 가공 장비 하부로 흐르는 개수로가 없기 때문에, 중력식 이송 방식보다 유연하게 시스템을 구성할 수 있습니다. 그러나 금속가공유에 기계적인 부하가 더 많이 걸리게 되고, 이송 펌프 설비 저장조의 높이가 제한적이므로 거품이 발생하지 않도록 주의해야 합니다.

혼합형 집중식 순환 시스템

집중식 순환 시스템의 기본 개념은 중앙 처리 시스템에 연결된 모든 가공 장비로 금속가공유를 공급하고, 다시 모든 가공 장비로부터 칩을 포함한 금속가공유가 중앙 처리 시스템으로 되돌아오도록 하여 칩을 분리하고 금속가공유를 정화하는 것입니다.

만약 각각의 가공 장비에 독립적인 금속가공유 순환 시스템이 이미 설치되어 있는 경우라면, 이를 다시 중앙 처리 시스템과 통합하는 혼합형 집중식 순환 시스템(hybrid centralized MWF circulation system)이 최적의 해법이 될 수 있습니다.

혼합형 순환 시스템은, 칩과 큰 고형 오염물질(입자)을 기존의 단독 순환 시스템에서 분리하고, 각각의 단독 순환 시스템과 연결된 중앙 처리 시스템에서 금속가공유를 전체적으로 관리하는 방식입니다.

혼합형 집중식 금속가공유 순환 시스템(Hybrid centralized MWF circulation system)

혼합형 시스템의 최대 장점은, 단독 순환 시스템에서 배출된 금속가공유를 중앙 처리 시스템에서 통합하여 정화하기 때문에, 단독 순환 시스템에서는 별도의 폐기물 발생 없이 금속가공유의 충전과 배출이 가능하다는 것입니다. 또한, 단독 순환 시스템에서 해 왔던 개별적인 모니터링과 관리를 최소화하면서도, 전체적으로 순환 시스템을 보다 안전하게 운전할 수 있습니다.

최근에는 다목적(multi-purpose) 금속가공유, 2-성분(two-component) 금속가공유, 호환(compatible) 금속가공유/세정액(cleaner) 제품들이 출시되고 있는데, 이를 혼합형 순환 시스템에 적용하면, 개별 가공 장비들로부터 배출되는 금속가공유와 세정액의 수명은 늘리고, 발생되는 폐금속가공유의 양은 줄일 수 있습니다.//

Ecopharos Inc.

 

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