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오늘도 공조시스템 중 냉각탑(cooling tower)에 대해 알아보는 시간을 갖겠습니다.
여름에 상가, 대형 사무실이 밀집된 건물, 관공서와 같이 큰 건물 옥상에 가면 시끄럽게 물이 떨어지는 소리와 팬이 돌아가는 소리가 나는 곳이 있습니다. 사람들의 출입을 막는 금속 또는 나무펜스로 잘 가려져 있는 이 기기, 설비가 바로 오늘의 포스팅의 주제인 냉각탑, 쿨링타워입니다. 이런 옥외에 설치되어있는 냉각탑은 건물 지하에 있는 냉동기와 연결되어있습니다.
냉동기 시스템에 대해 간단히 소개하고 넘어가겠습니다.
냉각탑의 역할은 냉동기의 재생기에서 증발된 물을 응축시켜주는 역할을 합니다. 응축된 물은 다시 증발기로 가서 냉수의 온도를 낮춰주는 역할을 합니다. 주로 많이 사용되는 냉동기는 흡수식 냉동기(Absorption system of refrigeration)으로 대량의 냉방이 필요한 공공건물이나 오피스텔 등에 사용되고 있습니다. 일반 소규모 건물이나 가정에서는 개별적으로 에어컨을 설치하지만 이런 공공건물에는 대부분 냉동기를 설치하여 운영하고 있습니다.
통상적으로 건물에서 사용하는 냉각탑의 모습은 아래 사진과 같이 생겼습니다.
케이싱으로 덮혀있어 내부의 모습을 대부분 확인이 어렵기 때문에 구조를 들여다 보겠습니다.
냉각탑은 냉동기에서 열을 받은 물이 냉각탑에 도달하여 Filler위로 분사되게 됩니다. Filler 를 거쳐 물은 하부 수조(통산 Basin이라 부름)로 쌓여 다시 냉동기로 돌아가게 됩니다. 정말 단순한 흐름이지만 여기에는 몇가지 숨겨진 원리가 있습니다.
1) 필러(filller)
냉동기를 거쳐서 더워진 물은 냉각탑위에 분사되어 Filler로 떨어지게 됩니다. 여기서 Filler의 역할은 물방울이 잘게 부서져서 표면적을 높이는 역할을 합니다. 크기가 큰 물방울 1개와 부피는 같지만 여러개로 나누어진 물방울 중 표면적이 넓은 것은 당연히 여러개로 분사된 물방울 입니다. 표면적이 넓을수록 공기와 접촉면이 많아지고 열교환 효율이 향상됩니다.
또한 Filler는 여러개의 층으로 되어있어 물방울이 지나가는데 오랜시간이 소요됩니다. 이 또한 열교환을 할수 있는 시간을 벌어주는 것입니다. Filler는 통상적으로 플라스틱 재질로 되어있습니다. 냉각탑 내부에 유지보수차 들어가시는 분들께서 실수로 밟고 많이 파손시키시는 파트중에 하나입니다. Filler는 매우 얇고 약하기 때문에 조심하시길 바랍니다. 또한 불에 매우 잘타기때문에 상부에서 용접같은 것을 할때 매우 조심해야 합니다.
2) Eliminator
냉각탑에서 기류의 흐름은 하부에서 상부로 흐르고 물방울이 많이 생기기때문에 자연히 상부로 물방울이 비산될수밖에 없습니다. 그런데 이 물방울이 외부로 계속 날아가면 물속의세균이 같이 날아가 전염의 위험이 있으며, 비산되는 습기에 의해 인근 장비의 부식이 진행되고 계속되는 보충수 공급으로 건물운영에 경제적인 손실이 발생할수 있습니다.
따라서 비산되는 물을 막아주는 것이 필요한데 이러한 역할을 하는 부분이 Eliminator(Demister)입니다. 공기가 흐르는 방향을 곡선으로 꺾어줘 물방울을 잡아주는 역할을 합니다.
3) 수처리제
냉각탑에 설비라 할수 없지만 중요한 것이 바로 수처리제 입니다. 냉각탑에는 항상 물이 순환하고 있는데 이는 미생물이 증식하기에 아주 좋은 조건이 됩니다. 미생물의 이름은 레지오넬라균이라고 합니다. 이 미생물에 감영되면 마치 감기에 걸린듯한 두통, 오한, 고열, 기침등의 증상이 동반됩니다. 냉각탑에 이끼등이 끼거나 부식방지하는 목적으로 주기적으로(1회/1주) 수처리제를 투입합니다.
4) 유지보수
냉각탑은 공기 중의 먼지가 계속 들어가서 Basin에 쌓이기 때문에 반드시 물청소를 주기적으로 실시해 주어야 합니다.냉각수가 순환펌프를 거치기 때문에 냉각수 순환 펌프 필터쪽에도 역시 이물질이 계속 누적되므로 냉각수 필터도 역시 청소해줘야 합니다. 또한 냉각탑과 관련된 회전기기에는 주기적으로 윤활을 실시하여 마모가 되지 않게 해야겠습니다.
이상으로 냉각탑, 쿨링타워에 대한 포스팅을 마치겠습니다.
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