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냉각탑은 냉동기나 산업 설비에서 발생한 폐열을 냉각수를 통해 대기 중으로 방출하여 냉각수를 재사용 가능하게 하는 설비입니다. 냉각탑의 성능 저하나 고장은 건물 전체의 냉방 효율 저하, 에너지 소비 증가, 설비 수명 단축 등으로 이어질 수 있으므로 일상적인 관찰과 문제가 발생했을 때의 신속한 대처가 중요합니다.
1. 냉각 성능 저하
- 현상: 냉각탑 출구 수온이 높아져 냉각수 온도가 충분히 낮아지지 않습니다. 냉동기 효율이 떨어지거나 설비의 과열을 유발합니다.
- 원인:
- 순환 수량 부족: 펌프 고장, 배관 막힘, 스트레이너 막힘 등으로 인해 냉각탑으로 보내지는 냉각수 양이 부족합니다.
- 살수 불량: 살수 노즐이 막히거나 파손되어 충진재에 물이 고르게 뿌려지지 않습니다.
- 충진재 오염 또는 손상: 스케일, 슬라임, 이물질 등으로 충진재가 막히거나 파손되어 물과 공기의 접촉 면적이 줄어듭니다.
- 송풍량 부족: 팬(Fan) 고장, 팬 벨트 이완/파손, 팬 블레이드 손상, 모터 문제, 흡입구/배기구 막힘 등으로 인해 냉각탑 내부로 유입되는 공기량이 부족합니다.
- 과도한 부하 유입: 냉동기 등 열원에서 정상 범위를 초과하는 열이 냉각탑으로 유입됩니다. (냉각탑 자체의 문제라기보다는 시스템 연계 문제)
- 단락 통풍(Short Circuiting): 뜨거운 습공기가 냉각탑 상부 배기구로 나가지 않고 다시 흡입구로 재유입됩니다.
- 수질 불량: 물 속의 부유물이 충진재, 노즐 등을 막거나 스케일 및 슬라임 성장이 활발해집니다.
- 대책:
- 펌프 작동 상태 및 압력 확인, 배관 및 스트레이너 점검 및 청소.
- 살수 노즐 점검, 막힘 제거 또는 교체, 살수 방식 조정.
- 충진재 점검, 오염된 충진재 세척 또는 심하게 손상된 경우 교체.
- 팬, 모터, 벨트 점검 및 수리, 팬 블레이드 각도 조정, 흡입구/배기구 주변 장애물 제거.
- 냉동기 등 연결 설비의 운전 상태 및 부하량 확인.
- 냉각탑 설치 위치 적정성 검토, 주변 기류 방지벽 설치 고려.
- 정기적인 수처리(스케일 억제제, 살조제, 부식 억제제 투입) 및 순환수 교체.
2. 과도한 용수 소모 또는 손실
- 현상: 보충수량이 비정상적으로 많거나 냉각탑 하부 수조의 수위가 빠르게 감소합니다.
- 원인:
- 높은 드리프트(Drift) 손실: 물방울이 팬에 의해 외부로 비산되는 양이 많습니다. 드리프트 제거기 손상 또는 오염, 팬의 과도한 회전 속도, 불량한 살수 분포 등이 원인일 수 있습니다.
- 누수: 냉각탑 수조, 배관, 밸브, 펌프 연결부 등에서 물이 새는 곳이 있습니다.
- 과도한 블로우다운(Blowdown): 순환수 농축을 방지하기 위한 블로우다운(타워 외부로 물을 배출하는 것) 양이 필요 이상으로 많게 설정되어 있습니다.
- 스플래시 아웃(Splash-out): 바람이 강하거나 살수량이 과도하여 물이 냉각탑 외부로 튀어 나갑니다. 루버(Louver) 손상도 원인이 될 수 있습니다.
- 과도한 증발: 냉각 부하가 매우 높거나 외기 조건(건구/습구 온도, 풍속)으로 인해 증발량이 일시적으로 크게 증가할 수 있습니다. (손실은 아니지만 보충수량 증가의 원인)
- 대책:
- 드리프트 제거기 점검, 파손 시 교체, 정기적인 세척. 팬 속도 조절. 살수 시스템 점검.
- 냉각탑 구조물, 배관, 밸브 등을 꼼꼼히 점검하여 누수 부위 확인 및 즉시 수리.
- 순환수 수질 분석을 통해 적정 농축 배율을 설정하고 블로우다운 양을 조절.
- 루버 점검 및 수리/교체. 살수량 조정. 방풍벽 설치 고려.
- 높은 부하에 대한 정상적인 반응이므로 대책보다는 인지 필요. 시스템 전체 효율 관리.
3. 소음 및 진동 발생
- 현상: 냉각탑 운전 중 비정상적인 크거나 불규칙한 소음이나 진동이 발생합니다.
- 원인:
- 팬 불균형 또는 손상: 팬 블레이드에 이물질이 붙거나 손상, 변형되어 회전 시 불균형이 발생합니다.
- 모터 또는 감속기 문제: 모터 베어링 마모, 감속기 기어 손상 등으로 인한 소음 및 진동이 발생합니다.
- 부품 이완 또는 손상: 팬 고정 볼트 이완, 구조 부재 연결부 이완, 외함 패널 손상 등으로 인해 떨림이나 충격음이 발생합니다.
- 순환수 문제: 하부 수조의 수위가 낮아 펌프에서 캐비테이션(Cavitation, 공동 현상) 발생하거나, 배관 내 물이 원활하지 않아 워터 해머(Water Hammer)가 발생할 수 있습니다.
- 이물질 혼입: 팬이나 펌프에 이물질이 끼어 소음이나 손상을 유발합니다.
- 대책:
- 팬 점검, 블레이드 청소 및 균형 조정, 손상 시 교체.
- 모터 및 감속기 점검, 베어링 교체, 윤활 상태 확인.
- 각 부품의 고정 상태 확인, 볼트 등 체결부 재조임. 손상된 패널 교체.
- 하부 수조 적정 수위 유지. 배관 시스템 공기 빼기, 밸브 급개폐 방지.
- 스트레이너 정기 점검 및 청소, 이물질 제거.
4. 스케일, 부식, 생물학적 성장
- 현상: 냉각탑 내부 표면(충진재, 배관, 수조 등)에 하얀 침전물(스케일), 붉은 녹(부식), 또는 끈적한 미끌거림/이끼(슬라임, 조류) 등이 관찰됩니다. 성능 저하 및 설비 손상으로 이어집니다.
- 원인:
- 불량한 수처리: 순환수의 경도 성분(칼슘, 마그네슘 등)이 농축되어 스케일이 침전되거나, pH 조절 실패로 부식이 발생하거나, 살조제/살균제 투입 부족 또는 미실시로 미생물이 번식합니다.
- 낮은 블로우다운율: 순환수의 불순물 농도가 높아지는데도 적절한 블로우다운이 이루어지지 않습니다.
- 고온 조건 지속: 높은 수온은 미생물 번식을 촉진합니다.
- 오염 물질 유입: 외부 공기, 보충수 등을 통해 미생물, 먼지, 유기물 등이 지속적으로 유입됩니다.
- 정체수 구역: 물의 흐름이 원활하지 않은 구역에서 침전물 축적이나 미생물 성장이 가속화됩니다.
- 대책:
- 전문적인 수처리 프로그램 시행 (스케일 억제제, 부식 억제제, 살조제, 살균제 등의 적정 농도 유지 및 주기적 투입).
- 순환수 수질 분석 결과에 따라 블로우다운율을 적정하게 조절하여 순환수 농축을 관리.
- 정기적인 냉각탑 내부 청소 및 소독.
- 보충수 수질 확인 및 필요시 전처리(연수화, 필터링 등).
- 시스템 설계 개선을 통해 정체수 구역 최소화.
이 외에도 팬 소음 증가, 감속기 오일 누유, 제어 장치 이상 등 다양한 고장 현상이 발생할 수 있습니다. 중요한 것은 보일러와 마찬가지로 냉각탑 역시 일상적인 관심과 정기적인 점검 및 유지보수를 통해 대부분의 문제를 예방하거나 조기에 발견하여 큰 손상이나 성능 저하를 막는 것입니다. 문제가 발생했을 때는 현상, 원인, 대책을 체계적으로 파악하여 해결하는 것이 중요합니다.
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