금속가공유 순환 시스템 (7): 냉각 시스템

금속가공유의 온도는 금속가공의 정밀도와 거품 발생 및 미생물 성장에 중대한 영향을 미칩니다. 최근 점차 늘어나고 있는 고정밀 금속가공 분야에서 금속가공유와 금속가공 시스템의 열적 안정성(thermal stability)이 대단히 중요한 인자로 다루어지는 것도 이 때문이며, 살생물제와 각종 화학첨가제의 사용에 대한 규제가 강화될수록 점점 더 심각한 문제로 대두될 것입니다.

금속가공유 온도 조절의 기본은 금속가공 과정에서 금속가공유의 온도를 항상 일정하게 유지하는 것이므로, 금속가공유의 온도 조절은 대부분 냉각(cooling)과 관련되어 있지만, 비수용성 금속가공유를 사용하는 경우처럼 금속가공유의 예열(pre-heating)을 고려해야 할 경우도 있습니다.

금속가공유의 열적 성능 저하(thermal degradation)를 막기 위해 열 발생량이 최대치를 넘지 않도록 주의해야 합니다. 일반적으로 비수용성 금속가공유(neat oil)의 열 발생량은 0.8 W/cm²를 넘지 않도록 하여야 하며, 수용성 금속가공유(water-mixed fluids)의 열 발생량은 6 W/cm²를 넘지 않도록 하여야 합니다.

수용성 금속가공유의 경우, 온도가 30 °C를 넘으면, 미생물이 급격히 증가하여 금속가공유의 수명이 크게 줄어들 뿐만 아니라, 금속가공유의 피부 침투가 빨라지고 피부 보호제(skin-protective agents)의 성능도 크게 저하됩니다.

적절한 냉각 시스템을 선정하기 위해서는, 금속가공 시스템에서 발생하는 열 발생량을 정확히 알아야 합니다. 전문가들의 경험에 따르면, 금속가공 장비에 도입되는 에너지의 40~65% 정도가 열로 전환되므로, 이 발생열을 금속가공유로 없애 주어야 합니다.

설치 가능한 공간, 에너지 비용, 물 공급, 기후, 금속가공유의 종류 등과 같은 다양한 현장의 환경과 여건에 따라 냉각 시스템의 선정과 규모가 달라질 수밖에 없습니다. 여러 가지 형태의 금속가공유 냉각 시스템 중 대표적인 것들을 다음 표에 정리하였습니다.

금속가공유 냉각 시스템