목차
세퍼레이터의 역할
증기 시스템에서의 세퍼레이터
압축 공기 시스템에서의 세퍼레이터
세퍼레이터의 작동 원리
세퍼레이터의 종류 및 선정
세퍼레이터 사용 시 주의사항
FAQ
세퍼레이터, 제대로 알고 사용하기
산업 현장에서는 다양한 유체를 효율적으로 분리하고 제어하기 위해 여러 장비를 사용합니다.
그중 ‘세퍼레이터’는 특정 조건에서 유체 내의 불순물을 분리하는 데 중요한 역할을 하는데요, 단순히 증기 시스템뿐만 아니라 압축 공기 시스템 등 다양한 곳에서 그 쓰임을 찾아볼 수 있습니다.
오늘은 이 세퍼레이터가 정확히 어떤 역할을 하는지, 어떤 원리로 작동하는지, 그리고 올바르게 선택하고 사용하는 방법에 대해 자세히 알아보겠습니다.
증기 시스템에서의 세퍼레이터
증기 시스템에서 세퍼레이터는 증기의 건도를 높여 시스템의 효율과 안정성을 향상시키는 데 필수적인 장치입니다.
보일러에서 생산된 증기는 배관을 이동하면서 열 손실로 인해 점차 수분을 포함하게 됩니다.
스팀 트랩을 통해 배관 하부에 고인 응축수는 제거할 수 있지만, 증기 흐름 속에 미세한 수적으로 섞여 있는 응축수는 효과적으로 제거하기 어렵습니다.
특히 10m/s 이하의 저속에서도 방향 변경이나 압력 변화 시, 증기 흐름에 포함된 수적이 비산하여 증기 속도와 함께 이동하게 됩니다.
이러한 수적을 제거하고 높은 건도의 증기를 공급하기 위해 세퍼레이터가 필요합니다.
증기 내 응축수가 포함된 경우, 고무 생산, 세탁, 음식 조리 등 직접 증기를 사용하는 장치에서 품질 저하나 설비 고장의 원인이 될 수 있습니다.
세퍼레이터는 이러한 장치의 직전에 설치하여 고품질의 건증기를 공급하도록 돕습니다.
세퍼레이터는 증기뿐만 아니라 압축 공기 시스템에서도 응축수를 제거하는 데 사용되어 시스템 효율 저하를 방지합니다.
압축 공기 시스템에서의 세퍼레이터
세퍼레이터의 활용 범위는 증기 시스템에만 국한되지 않습니다.
압축 공기 시스템에서도 높은 온도에서 공기를 압축하고 냉각하는 과정에서 온도가 이슬점 이하로 낮아지면 응축수가 발생합니다.
이 응축수가 압축 공기 내에 수적 형태로 혼입되면, 시스템의 전반적인 효율을 저하시키고 공기 압축기, 밸브, 공압 장치 등에 문제를 일으킬 수 있습니다.
특히 고품질의 건조한 공기가 필수적인 에어 블로잉 시스템이나 스프레이 건 등에서는 응축수 혼입이 치명적일 수 있습니다.
증기용 세퍼레이터가 스팀 트랩을 통해 응축수를 배출하는 것처럼, 압축 공기용 세퍼레이터 역시 응축수 배출을 위한 별도의 트랩 설치가 필요합니다.
세퍼레이터의 작동 원리
세퍼레이터는 기본적으로 유체 흐름의 특정 원리를 이용하여 원하는 물질을 분리합니다.
주요 분리 메커니즘으로는 유체 흐름의 장애, 유속 변화, 방향 변경, 그리고 충격력을 이용하는 방식과 원심력을 이용하는 방식이 있습니다.
충격식 세퍼레이터는 칸막이를 활용하여 유체 흐름 방향을 바꾸고 수적을 충돌시켜 분리하는 방식이지만, 유속이 빠를 경우 분리 효율이 떨어질 수 있습니다.
반면, 원심력을 이용하는 세퍼레이터는 액체와 기체의 비중 차이를 활용합니다.
세퍼레이터 내부에서 회전하는 유체는 비중이 큰 액체(응축수)가 원심력에 의해 내벽으로 밀려나게 되고, 이후 중력에 의해 세퍼레이터 하단으로 모여 스팀 트랩 등을 통해 배출됩니다.
TLV의 원심력 세퍼레이터는 최대 98%의 높은 분리 효율을 달성하기 위해 설계되었습니다.
원심력을 이용하는 세퍼레이터는 액체와 기체의 비중 차이를 활용하여 효율적으로 응축수를 분리합니다. 중력도 이 과정에서 중요한 역할을 합니다.
세퍼레이터의 종류 및 선정
세퍼레이터는 다양한 종류가 있으며, 사용하는 시스템의 특성과 요구되는 성능에 따라 적합한 모델을 선정하는 것이 중요합니다.
세퍼레이터의 성능은 빠른 유속이나 허용 유량 이상의 유량이 흐를 때 급격히 저하될 수 있으므로, 단순히 배관 사이즈에 맞춰 선정하는 것은 바람직하지 않습니다.
세퍼레이터 선정 시에는 다음과 같은 요소를 종합적으로 고려해야 합니다:
- 유량 및 유속: 시스템의 최대 및 최소 유량, 그리고 최대 유속을 고려하여 세퍼레이터의 처리 용량을 확인해야 합니다.
- 압력 조건: 운전 압력 범위 내에서 세퍼레이터가 안정적으로 작동하는지 확인해야 합니다.
- 분리 대상 물질: 분리하고자 하는 유체의 종류와 불순물의 특성을 파악해야 합니다.
- 압력 손실: 세퍼레이터 통과 시 발생하는 압력 손실이 시스템에 미치는 영향을 고려해야 합니다.
또한, 세퍼레이터는 스팀 트랩이 내장된 타입과 그렇지 않은 타입으로 나뉩니다.
스팀 트랩이 내장되지 않은 세퍼레이터의 경우, 반드시 외부에 별도의 스팀 트랩을 설치하여 응축수를 효과적으로 배출해야 합니다.
장치와 사용 방법에 따라 발생하는 응축수의 양은 매우 많을 수 있으므로, 내장 트랩 용량으로 부족하다면 적절한 용량의 외부 스팀 트랩을 선정하여 설치해야 합니다.
세퍼레이터 선정 시에는 압력 손실과 유량 범위를 반드시 확인하여 시스템에 적합한지 검토해야 합니다. 유량이 허용 범위를 초과하면 성능이 저하될 수 있습니다.
세퍼레이터 사용 시 주의사항
세퍼레이터를 올바르게 사용하기 위해서는 몇 가지 주의사항을 염두에 두어야 합니다.
첫째, 세퍼레이터는 일반적으로 응축수나 불순물을 제거하는 데 사용되므로, 분리하고자 하는 유체의 특성과 시스템의 운전 조건을 정확히 파악하고 이에 맞는 세퍼레이터를 선정해야 합니다.
둘째, 정기적인 점검과 유지보수가 필요합니다.
특히 내부에 쌓인 응축수나 슬러지가 과도하면 세퍼레이터의 성능을 저하시키고 고장의 원인이 될 수 있습니다.
셋째, 세퍼레이터 설치 시에는 응축수 배출구가 아래쪽을 향하도록 하여 중력에 의한 배출이 원활하도록 해야 합니다.
또한, 증기 시스템의 경우 워터햄머나 침식과 같은 문제를 예방하는 데 세퍼레이터가 도움을 주지만, 이는 세퍼레이터 자체의 성능과 올바른 설치에 달려 있습니다.
세퍼레이터는 단지 증기나 압축 공기에서 수분을 제거하는 것을 넘어, 시스템의 에너지 효율을 높이고 장비의 수명을 연장하는 데 기여하는 중요한 부품입니다.
올바른 이해와 선택, 그리고 꾸준한 관리를 통해 세퍼레이터의 성능을 최대한으로 활용하시길 바랍니다.
FAQ
또한, 운전 조건에 맞는 용량의 세퍼레이터를 선정하는 것이 중요합니다.
