미스트 포집 시스템 설계

작성자: Donaldson Torit의 Bob Morfeld, Brian Yappel 및 Jeff Maccora

미스트 포집은 플랜트 내 공기 질 관리 및 전체 플랜트 유지 보수의 중요한 구성요소입니다. 미스트 필트레이션이 없거나 그 성능이 좋지 않으면 플랜트에 유해한 흄과 미스트가 남게 되어 플랜트의 직업적 안전에 해를 끼칠 수 있습니다.  적절한 미스트 제어는 또한 공조 시스템, 전기 구성요소 및 플랜트 내부 표면의 손상을 방지하여 플랜트 전체에서 유지 보수 비용을 최소화하는 데 중요합니다. 미스트 포집 시스템을 선택할 때는 시설에 가장 적합한 시스템을 결정하는 데 있어 몇 가지 요소를 고려해야 합니다. 예를 들자면 여기에는 보통 물리적인 플랜트 배치, 장비 활용, 에너지 소비량 및 자본 제약이 포함됩니다.

미스트 포집에는 일반적으로 세 가지 전략이 있습니다.

1.  공급원당 단일 기계(장착형 또는 덕트형) 구성
2.  콜렉터 하나로 몇 대의 기계에서 미스트를 포집하는 셀룰러 구성
3.  한 영역에서 대부분의 공급원을 제공하는 중앙 집중식 미스트 콜렉터

플랜트의 목적에 가장 부합하는 전략을 선택할 수 있도록 각 전략의 장단점이 아래에 설명되어 있습니다.

Donaldson에는 여러 미스트 콜렉터가 있습니다. 구체적인 니즈에 관련해서는 문의해 주십시오. 

단일 기계 포집 전략

첫 번째 전략의 경우 전용 미스트 콜렉터에 단일 기계를 연결하는 과정이 필요합니다. 이 접근 방식은 가장 일반적으로 사용됩니다. 미스트 콜렉터를 유연한 방식으로 장착할 수 있기 때문입니다. 미스트 콜렉터는 머시닝 센터에 직접 장착하거나(연결 덕트가 필요하지 않음) 머시닝 센터 가까이에 장착(소량의 덕트로 연결)할 수 있습니다. 장착 방식이 다양하기 때문에 헤드 및 설비 공간 문제, 공정 흐름 고려 사항(예: 크레인), 장비 재배치 또는 플랜트 확장과 같은 플랜트 문제에 대한 해결책을 됩니다.

단일 기계 전략의 주요 장점은 미스트 콜렉터를 응용 분야에 맞춰 조정할 수 있다는 것입니다. 미스트 포집에는 많은 기술을 사용할 수 있으며, 각 응용 분야에 따라 요구사항에 가장 적합한 기술이 결정됩니다. 단일 기계 전략을 따르면 주어진 응용 분야에 사용되는 필트레이션 기술을 최적화하여 필터 수명을 늘릴 수 있습니다.

또한 주어진 시간에 필요한 기계에만 전력을 공급하여 플랜트 생산 일정을 유연하게 짤 수 있다는 장점도 있습니다.

마지막으로 유지 보수 유연성은 이 전략의 주요 이점입니다. 가동 중지 시간의 유지 보수 및 오일/냉각수 또는 미스트 필터 교체 시간은 생산 일정에 따라 정해집니다.  교차 오염이 방지되기 때문에 냉각수 저장 탱크의 유지 보수가 줄어들고 필터에 포집된 미스트는 기계 냉각수 저장 탱크로 다시 배출됩니다.

전용 공급원 포집 전략에는 잠재적인 단점도 있습니다. 각각의 기계에는 별도의 모터 스타터가 필요하므로 여러 기계가 관련된 경우 설치 비용이 증가할 수 있습니다.  중앙 집중식 또는 셀룰러 유형 전략에서는 규모의 경제에 비해 여러 개의 개별 미스트 콜렉터에 더 높은 가격을 지불할 수 있습니다.  유지 보수 관점에서 보면 중앙 집중식 또는 셀룰러 시스템을 통해 유지하고 폐기할 필터가 더 많을 수 있습니다. 그러므로 이 미스트 포집 전략을 고려할 때는 이러한 잠재적인 비용을 장점과 비교하여 평가해야 합니다.

셀룰러 포집 전략

셀룰러 미스트 포집 전략은 일반적으로 단일 미스트 콜렉터가 관리하는 3~5개의 머시닝 센터로 구성됩니다.  대개 기계는 동일한 부품에 대해 순차적인 작업을 수행하고 모든 기계는 공통 냉각수 시스템을 사용합니다. 셀룰러 전략에서는 머시닝 센터 하나가 다운되면 일반적으로 전체 셀이 다운되므로, 이 공정은 셀의 모든 기계를 처리하는 단일 미스트 콜렉터에 적합합니다.

이 전략의 주요 장점은 제조 셀의 가동 중단 시간 동안 쉽게 예약할 수 있는 유지 보수에 있습니다.  미스트 콜렉터 수가 적기 때문에 구매, 유지 보수 또는 폐기할 총 필터 수도 적습니다.  공통 냉각수를 사용하므로 교차 오염 없이 냉각수를 플랜트의 냉각수 필트레이션 시스템으로 회수할 수 있습니다.

셀룰러 미스트 포집 전략의 또 다른 이점은 낮은 시동 비용에 있습니다. 대규모의 미스트 콜렉터를 통한 규모의 경제로 여러 개별 미스트 콜렉터에 비해 비용을 낮출 수 있습니다. 여러 장치와 달리 하나의 장치를 설치하고 배선하는 것이므로 대개 설치 비용이 낮고 교체할 필터가 적어 운영 비용을 절감할 수 있습니다. 하나의 콜렉터만 사용하므로 에너지 소비량도 낮습니다. 

셀룰러 미스트 포집 전략에는 몇 가지 과제가 있습니다. 다양한 애플리케이션을 단일 미스트 콜렉터에 덕트로 연결하면 냉각수가 혼합되어 필터 수명에 해로울 수 있습니다. 공정 중 하나만 특정 미스트 포집 기술에 문제가 되더라도 전체 시스템의 필터 수명이 단축될 수 있습니다. 이 전략을 고려할 때는 미스트 콜렉터 제조업체와 가공 공정을 논의하십시오. 이러한 전문가는 상황별로 가장 적합할 수 있는 콜렉터 기술에 대한 지식을 보유하고 있고 비용이 많이 드는 실수를 방지하는 데 도움을 줄 수 있습니다.

셀룰러 전략의 두 번째 과제는 덕트 설계 및 설치입니다. 미스트가 침전해서 잠재적인 누출이 발생하지 않도록, 적절한 설계 기준을 고려해 덕트에서 충분한 이송 속도를 보장해야 합니다. (기계 쪽으로 기울어진 1°~3°의 경사가 좋습니다.) 덕트의 누출은 플랜트 바닥이나 장비로 유입되어 작업자에게 위험을 초래하거나 장비의 손상을 유발할 수 있습니다. 오일 누출을 최소화하려면 덕트가 올바르게 설치되도록 덕트 시스템의 설계 및 균형 조정 시 외부의 전문 지식을 활용하십시오. 

마지막으로 에어 플로우(air flow)가 특정 한도를 초과하는 경우 대기 오염물 배출 허가를 받아야 할 수 있습니다. 이 유형의 전략은 구매하기 전에 지역 당국에 문의하여 현지 및 연방 배출 허가 지침을 준수하는지 확인하십시오.

중앙 집중식 미스트 포집 전략

15~20년 전에 널리 사용되던 중앙 집중식 미스트 포집은 주로 새로운 기계 가공 공정과 절삭유로 인해 현재는 그렇게 흔하지 않습니다. 이 전략에서는 일반적으로 최대 20개의 머시닝 센터가 처리됩니다.

머시닝 센터가 많은 대규모 제조 시설이 있는 경우 중앙 집중식 미스트 포집 전략은 초기 장비와 전기 설치 모두에서 자본 비용의 이점을 제공할 수 있습니다. 셀룰러 전략과 유사하게 콜렉터, 팬 및 모터 스타터의 수를 줄일 수 있어 이 전략은 일반적으로 비용이 적게 듭니다.

중앙 집중식 시스템 전략의 두 번째 장점은 플랜트 운영에는 단점으로 나타납니다. 이 전략에서는 장치가 하나뿐이어서 유지 보수 일정을 매우 쉽게 예약할 수 있습니다. 그러나 한 장치에 예상치 못한 문제가 있으면 전체 플랜트가 다운되고 맙니다. 가동 중단 시간 민감도는 이 접근 방식이 제공하는 어느 다른 이점보다도 크게 작용할 수 있습니다.

다른 단점은 대개 이 전략을 가장 매력 없는 전략으로 만듭니다. 중앙 집중식 전략은 세 가지 전략 중 가장 규모가 크며 많은 설비 공간을 차지합니다. 콜렉터의 위치를 신중하게 고려해야 합니다.  덕트 설계, 설치 및 균형 유지가 복잡하고 까다로우며 덕트의 양이 늘어나면 정압이 높고 개별 모터 마력이 큰 팬이 필요합니다. 이는 대개 에너지 소비량 증가로 인해 운영 비용이 높아지는 것을 의미합니다. 셀룰러 전략과 마찬가지로, 특정 공정이 선택한 미스트 콜렉터 기술과 호환되지 않으면 서로 다른 기계 가공 공정으로 인해 필터 수명이 단축될 수 있습니다.

큰 팬 및 모터에서 발생하는 높은 수준의 소음을 처리하기 위한 장비 소음 제거 등의 조치로 인해 초기 비용 절감이 잠재적으로 손실될 수 있습니다. 또한 냉각수의 교차 오염은 냉각수의 폐기 비용을 늘릴 수 있습니다(유해 폐기물로 간주됨). 마지막으로, 셀룰러 전략처럼 공기량이 규제 한도를 초과할 경우 작동하려면 배출 허가가 필요할 수 있습니다.

마무리

이처럼 세 가지 미스트 포집 전략은 모두 장단점이 있으며, 어떤 전략을 선택할지 결정하는 것이 시스템의 성공을 위한 첫 번째 단계입니다.  어떤 전략을 선택하든 다양한 미스트 콜렉터 기술이 시설의 니즈를 충족해 줄 것입니다. 제조업체에 미스트 포집 기술과 각 기술의 이점에 대해 문의하시기 바랍니다. 이러한 기술을 철저하게 이해해야 미스트 제어 문제에 가장 적합한 솔루션을 구현할 수 있습니다.