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흡수식 냉동기는 열에너지를 이용하여 냉방을 하는 설비로, 효율적인 운전을 위해서는 열교환기의 청결 유지가 매우 중요합니다. 열교환기 튜브 내부에 스케일, 슬러지, 부식 생성물 등이 쌓이면 열전달 효율이 저하되어 냉동 능력 감소 및 에너지 소비 증가를 초래합니다. 따라서 정기적인 세관 작업은 흡수식 냉동기의 성능 유지 및 수명 연장에 필수적입니다.
1) 세관 작업 전 준비사항
흡수식 냉동기 세관 작업은 안전하고 효율적으로 진행하기 위해 철저한 사전 준비가 필요합니다. 작업 시작 전 다음 사항들을 반드시 확인하고 준비해야 합니다.
(1) 안전 확보 및 작업 환경 점검:
- 안전 교육 및 보호 장구 착용: 작업자에게 세관 작업의 위험성, 안전 수칙, 응급 상황 대처 요령 등에 대한 충분한 안전 교육을 실시합니다. 작업 시에는 보안경, 방호복, 안전 장갑, 방독 마스크 (화학 약품 사용 시) 등 개인 보호 장구를 반드시 착용하도록 합니다.
- 작업 공간 확보 및 환기: 세관 작업 공간을 충분히 확보하고, 작업 중 발생할 수 있는 유독 가스 배출을 위해 환풍기 설치 또는 자연 환기가 가능한 환경을 조성합니다. 특히 화학 세관 작업 시 환기 설비 확보는 필수적입니다.
- 화재 예방 및 소화 장비 점검: 작업 중 화재 발생 가능성을 점검하고, 소화기, 소화수 등 소화 장비를 작업 현장 인근에 비치합니다. 특히 가연성 물질 취급 시 화기 엄금 및 소화 설비 점검에 유의합니다.
- 작업 주변 안전 구역 설정: 세관 작업 구역 주변에 작업자 외 출입 금지 표지판을 설치하고, 안전 펜스 등을 설치하여 작업 구역을 명확히 구분합니다. 작업 중 주변 작업자 및 설비에 대한 안전을 확보합니다.
- 비상 연락망 구축: 응급 상황 발생 시 신속하게 연락하고 대처할 수 있도록 비상 연락망 (병원, 소방서, 안전 관리자 등) 을 미리 구축하고, 작업자들에게 공유합니다.
(2) 냉동기 운전 정지 및 계통 격리:
- 냉동기 운전 정지: 세관 작업 전에 냉동기 운전을 완전히 정지시키고, 제어반 전원을 차단합니다. 오작동 방지를 위해 전원 차단 스위치에 잠금장치(Lockout/Tagout)를 설치하고, 작업 중 전원이 투입되지 않도록 안전 조치를 취합니다.
- 냉각수 및 냉온수 계통 격리: 냉각수 펌프, 냉온수 펌프 운전을 정지하고, 열교환기 코일 입출구 밸브를 잠가 냉각수 및 냉온수 계통을 열교환기로부터 격리합니다. 필요에 따라 배관 분리 후 블랭크 플랜지 등으로 막음 조치를 합니다.
- 냉매 및 흡수액 계통 격리: 냉매 펌프, 용액 펌프 운전을 정지하고, 흡수기, 발생기, 응축기, 증발기 등 주요 기기 간 연결 배관 밸브를 잠가 냉매 및 흡수액 계통을 격리합니다. 냉매 및 흡수액 회수 작업이 필요한 경우, 회수 장비를 사용하여 안전하게 회수합니다.
- 계통 내 잔압 제거 및 안전 확인: 계통 격리 후 드레인 밸브 또는 안전 밸브 등을 개방하여 계통 내 잔압을 완전히 제거합니다. 압력 게이지를 통해 잔압이 "0"임을 확인하고, 안전을 위해 배기 밸브를 열어 놓습니다.
(3) 세관 장비 및 약품 준비:
- 세관 장비 준비: 세관 작업 방법에 따라 필요한 장비를 준비합니다.
- 기계적 세관: 세관 브러시 (튜브 내경에 맞는 다양한 크기), 고압 세척기 (적절한 압력 및 유량), 세척 건, 노즐, 연장 호스, 집수 장비 등
- 화학적 세관: 세척 펌프 (내약품성 재질, 순환 용량 및 압력 확인), 약액 탱크, 연결 호스 (내약품성 재질), pH 측정기, 중화 장비, 폐수 처리 장비 등
- 세관 약품 준비: 열교환기 튜브 내 스케일 종류 및 재질을 고려하여 적절한 세관 약품을 선정하고 준비합니다.
- 산성 세관제: 주로 스케일 제거에 사용되며, 염산, 황산, 인산, 유기산 등이 있습니다. 금속 부식성이 강하므로 사용 농도 및 시간을 제조사 지침에 따라 엄격히 준수해야 합니다. 열교환기 재질에 적합한 약품을 선정해야 합니다.
- 알칼리성 세관제: 주로 유기물, 슬러지 제거에 사용되며, 수산화나트륨, 탄산나트륨 등이 있습니다. 산성 세관제보다 부식성은 약하지만, 피부 접촉 시 화상 위험이 있으므로 주의해야 합니다.
- 중화제: 산성 또는 알칼리성 세관제 사용 후 잔류 약품을 중화하기 위해 사용합니다. 산성 세관제 중화에는 알칼리성 중화제 (탄산수소나트륨 등), 알칼리성 세관제 중화에는 산성 중화제 (묽은 염산 또는 초산 등) 를 사용합니다.
- 세척수: 세관 작업 후 열교환기 내부를 깨끗하게 헹구기 위해 사용합니다. 깨끗한 물을 충분히 준비합니다.
- 기타 자재 준비: 세관 작업에 필요한 기타 자재를 준비합니다.
- 공구: 렌치, 스패너, 드라이버, 몽키 스패너, 육각 렌치, 밸브 렌치 등
- 소모품: O링, 패킹 (세관 작업 중 손상 또는 노후화된 부품 교체용), 비닐 시트, 테이프 (세척 시 오염 방지용), 마른 헝겊, 걸레, 양동이 등
- 세관 작업 기록지: 세관 작업 내용, 사용 약품, 작업 시간, 특이 사항 등을 기록할 작업 기록지를 준비합니다.
(4) 세관 작업 계획 수립 및 작업자 교육:
- 세관 작업 절차 및 방법 결정: 열교환기 종류, 오염 정도, 작업 환경 등을 고려하여 최적의 세관 작업 절차 및 방법을 결정합니다. 기계적 세관, 화학적 세관 또는 병행 작업 여부, 세척 약품 종류 및 농도, 세척 시간 등을 구체적으로 계획합니다.
- 안전 작업 절차 및 비상시 대처 방안 수립: 세관 작업 중 발생 가능한 안전 사고 유형 (화학 약품 누출, 감전, 화재, 낙상 등) 을 예측하고, 각 상황별 안전 작업 절차 및 비상시 대처 방안을 수립합니다.
- 작업자 역할 분담 및 작업 일정 계획: 작업 인원별 역할 분담을 명확히 하고, 작업 순서, 작업 시간, 휴식 시간 등을 포함한 작업 일정을 상세하게 계획합니다. 작업 효율성을 높이고 작업 지연을 방지하기 위함입니다.
- 세관 폐수 처리 및 폐기물 처리 계획 수립: 세관 작업 후 발생하는 폐수의 중화 처리 및 적법한 폐기 방법, 폐기물 종류별 분리 수거 및 처리 계획을 수립합니다. 환경 규제를 준수하고 환경 오염을 최소화하기 위함입니다.
- 작업자 교육 및 사전 회의: 작업자들에게 세관 작업 계획, 안전 작업 절차, 역할 분담 등을 충분히 교육하고, 작업 시작 전 사전 회의를 통해 작업 내용을 숙지시키고, 질의응답 시간을 갖습니다.
2) 열교환기 세관 방법
흡수식 냉동기 열교환기 세관 방법은 크게 기계적 세관과 화학적 세관으로 나눌 수 있습니다. 열교환기 오염 정도, 스케일 종류, 열교환기 재질, 작업 환경 등을 고려하여 적절한 세관 방법을 선택하거나 병행하여 사용합니다.
(1) 기계적 세관 (Mechanical Cleaning):
기계적 세관은 물리적인 힘을 이용하여 튜브 내 스케일, 슬러지 등을 제거하는 방법입니다.
- 브러시 세척 (Brush Cleaning):
- 준비: 열교환기 튜브 내경에 맞는 세관 브러시 (와이어 브러시, 나일론 브러시 등) 와 회전 드릴 또는 수동 핸들을 준비합니다. 필요에 따라 세척 효과를 높이기 위해 세척액 (중성 세제 또는 약알칼리성 세제 희석액) 을 준비합니다.
- 세척: 브러시에 세척액을 묻히거나 튜브 내부에 세척액을 분사하면서 브러시를 튜브 내부에 삽입하여 왕복 운동 또는 회전 운동을 반복합니다. 튜브 내벽에 붙어있는 스케일, 슬러지 등을 물리적으로 긁어냅니다.
- 헹굼: 브러시 세척 후 깨끗한 물을 튜브 내부로 흘려보내면서 브러싱 작업을 다시 진행하여 튜브 내부에 남아있는 이물질 및 세척액을 완전히 헹궈냅니다.
- 장점: 화학 약품 사용에 대한 부담이 적고, 비교적 안전하게 작업 가능합니다. 간단한 장비로 작업이 가능하며, 국소 부위 세척에 용이합니다.
- 단점: 스케일 제거 효과가 화학 세관에 비해 떨어집니다. 튜브 내부가 심하게 오염된 경우나 단단하게 굳은 스케일 제거에는 효과가 미미합니다. 작업 시간이 오래 걸리고, 넓은 면적 세척에는 비효율적입니다.
- 고압 세척 (High-Pressure Water Jet Cleaning):
- 준비: 고압 세척기 (적절한 압력 및 유량), 세척 건, 다양한 노즐 (직선 노즐, 회전 노즐 등), 연장 호스 등을 준비합니다. 필요에 따라 세척 효과를 높이기 위해 세척액 혼합 기능이 있는 고압 세척기를 사용하거나, 세척액을 별도로 준비합니다.
- 세척: 고압 세척기 노즐을 튜브 입구에 밀착시키고, 고압수를 분사하여 튜브 내부를 세척합니다. 노즐 종류 및 분사 각도를 조절하여 세척 효과를 극대화하고, 튜브 손상을 최소화합니다. 직선 노즐은 튜브 내부 막힘 제거에 효과적이며, 회전 노즐은 넓은 면적 세척에 효과적입니다.
- 헹굼: 고압 세척 후 깨끗한 물로 튜브 내부를 충분히 헹궈 잔류 이물질을 제거합니다.
- 장점: 브러시 세척보다 스케일 제거 효과가 우수하며, 넓은 면적을 빠르고 효율적으로 세척할 수 있습니다. 다양한 노즐을 사용하여 세척 효과를 조절할 수 있습니다.
- 단점: 고압수를 사용하므로 작업 시 안전에 유의해야 합니다. 고압수에 의해 튜브 손상 또는 누수 발생 가능성이 있으므로, 적절한 압력 및 노즐 선택이 중요합니다. 심하게 굳은 스케일 제거에는 화학 세관 병행이 필요할 수 있습니다.
(2) 화학적 세관 (Chemical Cleaning):
화학적 세관은 화학 약품의 화학 반응을 이용하여 튜브 내 스케일, 슬러지 등을 용해시켜 제거하는 방법입니다.
- 약품 순환 세척 (Chemical Circulation Cleaning):
- 준비: 세척 펌프, 약액 탱크, 연결 호스, pH 측정기, 중화 장비, 폐수 처리 장비, 세관 약품 (산성 또는 알칼리성 세관제) 및 중화제, 세척수 등을 준비합니다.
- 세척: 준비된 세척 장비를 이용하여 열교환기 내부에 세척 약품 희석액을 순환시키면서 세척합니다.
- 열교환기 입출구에 연결 호스를 연결하고, 세척 펌프, 약액 탱크, 열교환기를 순환 회로로 구성합니다.
- 약액 탱크에 세척 약품 희석액을 채우고, 세척 펌프를 가동하여 약액을 순환시킵니다.
- 약액 순환 중 pH 측정기를 이용하여 약액 농도를 주기적으로 확인하고, 필요에 따라 약품을 보충합니다.
- 세척 시간은 스케일 종류 및 오염 정도에 따라 조절하며, 일반적으로 수 시간에서 수십 시간 순환 세척을 진행합니다. 제조사 또는 약품 제조사 지침을 참고하여 적절한 세척 시간을 설정합니다.
- 세척 중 주기적으로 열교환기 튜브 내부를 브러싱하거나, 고압 세척을 병행하여 세척 효과를 높일 수 있습니다.
- 중화 및 헹굼: 약품 순환 세척 완료 후, 다음 순서에 따라 중화 및 헹굼 작업을 진행합니다.
- 약액 순환을 중단하고, 잔류 약액을 폐수 처리 설비로 배출합니다.
- 중화제를 약액 탱크에 투입하고, 세척 펌프를 가동하여 중화액을 순환시키면서 열교환기 내부를 중화 처리합니다. pH 측정기를 이용하여 중화 완료 여부를 확인합니다 (pH 6~8 정도).
- 중화액 배출 후 깨끗한 물을 약액 탱크에 채우고, 세척 펌프를 가동하여 헹굼 작업을 진행합니다. 튜브 내부 잔류 약품 및 중화제를 완전히 제거하기 위해 충분히 헹궈줍니다.
- 헹굼 작업 완료 후 헹굼 물을 배출하고, 열교환기 내부를 건조시킵니다.
- 장점: 기계적 세관으로 제거하기 어려운 단단하게 굳은 스케일, 좁은 틈새의 오염 물질까지 효과적으로 제거할 수 있습니다. 넓은 면적의 열교환기를 비교적 짧은 시간에 세척할 수 있습니다.
- 단점: 산 또는 알칼리성 화학 약품을 사용하므로 작업 시 안전 관리에 특별히 주의해야 합니다. 열교환기 재질에 따라 부식, 손상 가능성이 있으므로, 약품 선정 및 사용 농도, 시간을 신중하게 결정해야 합니다. 폐수 처리 및 약품 보관, 폐기 등 환경적인 부담이 발생합니다.
- 약품 침적 세척 (Chemical Immersion Cleaning):
- 준비: 약액 탱크 (열교환기를 담글 수 있는 크기), 세관 약품 (산성 또는 알칼리성 세관제) 및 중화제, 세척수, 보호 장비 등을 준비합니다. 주로 소규모 열교환기 또는 분리 가능한 튜브 묶음 세척에 적용합니다.
- 세척: 열교환기 또는 튜브 묶음을 약액 탱크에 담그고, 약품 희석액에 침적시켜 세척합니다.
- 약액 탱크에 세척 약품 희석액을 적정 농도로 희석하여 채웁니다.
- 열교환기 또는 분리된 튜브 묶음을 약액 탱크에 조심스럽게 담가 완전히 잠기도록 합니다.
- 약품 침적 시간은 스케일 종류 및 오염 정도에 따라 조절하며, 주기적으로 열교환기 상태를 확인하면서 침적 시간을 결정합니다. 제조사 또는 약품 제조사 지침을 참고합니다.
- 필요에 따라 침적 중 브러싱 또는 초음파 세척 등을 병행하여 세척 효과를 높일 수 있습니다.
- 중화 및 헹굼: 약품 침적 세척 완료 후, 다음 순서에 따라 중화 및 헹굼 작업을 진행합니다.
- 열교환기 또는 튜브 묶음을 약액 탱크에서 꺼내어 별도의 중화조 또는 깨끗한 용기에 옮겨 담고 중화액에 침적시켜 중화 처리합니다. pH 측정기를 이용하여 중화 완료 여부를 확인합니다 (pH 6~8 정도).
- 중화 처리 완료 후 열교환기 또는 튜브 묶음을 중화조에서 꺼내어 깨끗한 물로 충분히 헹궈줍니다. 잔류 약품 및 중화제를 완전히 제거합니다.
- 헹굼 작업 완료 후 열교환기 또는 튜브 묶음을 건조시킵니다.
- 장점: 약품 순환 세척과 유사하게 심한 오염 제거에 효과적이며, 좁은 틈새까지 세척이 가능합니다. 세척 장비 구성이 비교적 간단합니다.
- 단점: 열교환기를 약액 탱크에 담글 수 있는 공간과 장비가 필요합니다. 대형 열교환기 세척에는 적용이 어렵고, 소규모 열교환기 또는 분리 가능한 부품 세척에 적합합니다. 약품 순환 세척과 마찬가지로 안전 및 환경 관리에 유의해야 합니다.
세관 방법 선택 시 고려사항:
- 열교환기 오염 정도 및 스케일 종류: 경미한 오염은 기계적 세관으로 충분하지만, 심한 오염 또는 단단한 스케일은 화학적 세관이 효과적입니다. 스케일 성분 분석을 통해 적절한 세관 약품을 선정해야 합니다.
- 열교환기 재질: 열교환기 재질에 따라 화학 약품에 대한 내식성이 다릅니다. 재질에 적합한 약품을 선택하고, 부식 방지제를 첨가하는 등 약품 사용 농도 및 시간을 조절해야 합니다.
- 작업 환경 및 안전: 화학 약품 사용에 대한 안전 관리, 폐수 처리 가능 여부 등을 고려하여 세관 방법을 선택합니다. 화학 세관 작업 시에는 안전 교육, 보호 장구 착용, 환기 설비 확보 등 안전 관리를 철저히 해야 합니다.
- 작업 시간 및 비용: 기계적 세관은 작업 시간이 오래 걸리고, 화학적 세관은 약품 비용 및 폐수 처리 비용이 발생합니다. 작업 시간, 비용, 세척 효과 등을 종합적으로 고려하여 경제적인 세관 방법을 선택합니다.
3) 세관 작업 후 냉매 및 흡수액 조치사항
열교환기 세관 작업 후에는 냉동기 성능 회복 및 장기적인 안정 운전을 위해 다음과 같은 냉매 및 흡수액 관련 조치사항을 수행해야 합니다.
(1) 열교환기 건조 및 기밀 시험:
- 열교환기 내부 건조: 세관 작업 후 열교환기 튜브 내부에 남아있는 물기를 완전히 제거합니다. 압축 공기를 이용하여 불어내거나, 진공 건조 장비를 사용하여 내부를 건조시킵니다. 튜브 내부 습기는 냉동기 성능 저하 및 부식의 원인이 될 수 있습니다.
- 기밀 시험 (Leak Test): 열교환기 및 연결 부위에 대한 기밀 시험을 실시하여 냉매 누설 여부를 확인합니다. 공기압 시험 또는 진공 시험 방법을 사용하며, 누설 발생 시 해당 부위를 수리 또는 부품 교체 후 기밀 시험을 재실시합니다. 냉매 누설은 냉동 능력 저하 및 환경 오염을 유발합니다.
(2) 진공 작업 (Evacuation):
- 진공 펌프 연결 및 진공도 유지: 열교환기 및 냉매 계통에 고진공 펌프를 연결하고, 계통 내부를 고진공 상태 (500 microns 이하) 로 만듭니다. 진공 게이지를 이용하여 진공도를 확인하고, 일정 시간 동안 진공 상태를 유지하여 계통 내부의 비응축 가스 및 수분을 완전히 제거합니다.
- 진공 유지 상태 확인: 진공 작업 완료 후 진공 펌프를 정지하고, 일정 시간 동안 진공 유지 상태를 확인합니다. 진공도가 유지되지 않고 상승하는 경우, 냉매 누설 가능성이 있으므로 누설 부위를 찾아 수리 후 진공 작업을 재실시합니다. 계통 내부 비응축 가스 및 수분은 냉동 효율을 저하시키고, 부식의 원인이 됩니다.
(3) 냉매 및 흡수액 충전:
- 냉매 충전: 흡수식 냉동기 제조사에서 지정한 정품 냉매를 정량 충전합니다. 냉매 충전 시에는 냉매 충전기, 저울 등을 사용하여 정확한 양을 충전하고, 충전 순서 및 방법은 제조사 지침을 준수합니다. 냉매 부족은 냉동 능력 저하 및 시스템 효율 감소를 유발합니다.
- 흡수액 충전: 흡수식 냉동기 제조사에서 지정한 정품 흡수액 (주로 LiBr 수용액) 을 정량 충전합니다. 흡수액 충전 시에는 흡수액 비중계 등을 이용하여 농도를 확인하고, 필요에 따라 농도 조절을 합니다. 흡수액 농도는 냉동 성능에 큰 영향을 미치므로, 적정 농도 유지가 중요합니다. 흡수액 부족 또는 농도 불균형은 냉동 능력 저하 및 결정 석출 등의 문제를 유발할 수 있습니다.
(4) 시운전 및 성능 확인:
- 냉동기 시운전: 냉매 및 흡수액 충전 완료 후 냉동기를 시운전하여 정상 작동 여부를 확인합니다. 운전 상태 (압력, 온도, 전류 등), 소음, 진동 등을 점검하고, 이상 유무를 확인합니다.
- 냉동 능력 및 효율 측정: 냉동기가 정상 운전 상태에 도달하면 냉동 능력, 소비 전력, COP (냉동 성능 계수) 등을 측정하여 세관 작업 전후 성능 변화를 비교 분석합니다. 성능 측정 결과가 목표 성능에 미달하는 경우, 원인을 분석하고 추가적인 조치를 취합니다.
- 누설 점검: 냉동기 운전 중 냉매 및 흡수액 누설 여부를 최종적으로 점검합니다. 냉매 누설 감지기, 비눗물 등을 이용하여 연결 부위, 밸브, 용접 부위 등을 꼼꼼하게 점검하고, 누설 부위 발견 시 즉시 수리합니다.
(5) 폐수 처리 및 폐기물 처리:
- 세관 폐수 처리: 화학 세관 작업 시 발생한 폐수는 중화 처리 설비 또는 전문 폐수 처리 업체를 통해 적법하게 처리합니다. 폐수 중화 처리 시에는 pH 농도를 중성 (pH 6~8) 으로 맞추고, 침전물 여과, 활성탄 흡착 등 추가적인 정화 과정을 거쳐 환경 오염을 최소화합니다. 폐수 무단 방류는 환경 법규 위반에 해당하며, 환경 오염을 유발합니다.
- 폐기물 처리: 세관 작업 중 발생한 폐기물 (폐브러시, 폐약품 용기, 폐필터, 오염된 헝겊 등) 은 종류별로 분리 수거하고, 관련 법규에 따라 적법하게 처리합니다. 폐약품 용기는 안전하게 밀봉하여 지정된 폐기물 처리 장소로 운반하고, 전문 폐기물 처리 업체를 통해 처리합니다. 폐기물 불법 투기는 환경 오염 및 법적 책임을 초래합니다.
흡수식 냉동기 세관 작업은 복잡하고 위험한 작업이므로, 반드시 숙련된 전문 인력이 안전 수칙을 철저히 준수하며 작업을 수행해야 합니다. 세관 작업 전 충분한 준비, 작업 중 안전 관리, 작업 후 성능 확인 및 환경 처리까지 모든 과정을 꼼꼼하게 관리하여 흡수식 냉동기의 효율적인 운전과 수명 연장을 도모해야 합니다.
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