[기술사] 공조냉동기계기술사 132회, 기출문제 풀이, 냉동시스템에서 냉매계통에 수분이 침입했을 때 다음을 설명하시오.

도도한 쭌냥이

1. 글을 시작하며

안녕하세요. 글 쓰는 아빠 도도한 쭌냥이입니다.

냉동시스템의 냉매 계통에 수분이 침입하면 냉동능력이 저하, 장비 손상 등 다양한 현상이 나타날 수 있습니다. 기술사 기출문제를 통해서 수분 침입에 대해 상세히 알아보도록 하겠습니다.

2. 수분이 침입하는 경로와 방지대책

2.1 수분 침입 경로

밀폐계인 냉동시스템에 수분이 침입되는 경로는 다음과 같습니다.

공장 및 서비스 운영의 부적절한 장비 건조
현장 설치 또는 서비스 운영 중 유입
냉매 누출로 인해 습기가 많은 공기가 유입
수랭식 열교환기의 누설
수분을 생성하는 일부 탄화수소 윤활제의 산화
수분에 노출된 윤활유, 냉매 또는 건조제 사용
비밀폐식 냉매 시스템의 호스 및 씰을 통해 유입되는 습기(기밀 성능 불량)

2.2 방지대책

방지대책은 다음과 같습니다.

냉동시스템 설치 시, 진공 작업을 통한 공기 및 수분 제거
시스템 내부의 수분을 제거하기 위하여 냉매건조기(refrigerant drier) 사용
시스템 누기가 없도록 주기적으로 점검하고 유지 보수 시행

3. 수분의 영향

냉동시스템의 냉매 계통에 수분이 유입될 경우, 아래와 같은 영향이 있습니다.

팽창밸브, 모세관, 증발기 내부에 얼음 형성
금속 재질의 부식
Copper plating
밀폐형 압축기 또는 기타 시스템 재료의 모터 절연에 대한 화학적 손상
윤활제 및 기타 재료의 가수분해
슬러지 형성

4. 수분의 제거 방법

4.1 공장에서 냉동시스템 부품 출고 시 수분 제거 방법

오염제거기, 배출기, 건조기 등에 의해 건조를 실시하며 장비를 냉매 등으로 동봉 포장하여 제공합니다.

4.2 장비 운용 시 수분 제거 방법

4.2.1 진공 펌프 연결

냉매 충전용 저압 및 고압 서비스 포트에 진공 펌프를 연결합니다.

4.2.2 비응축 가스 제거

진공 펌프를 사용하여 시스템 내의 비응축 가스(공기)를 제거합니다.

4.2.3 압력 확인

시스템 냉매 계통의 절대 압력을 확인하고, 주변 온도에서 물의 증기압보다 130 Pa 이하로 유지합니다.

4.2.4 시스템 가열을 통한 수분제거

시스템에서 물을 기화시키기 위해 외부 또는 내부 열을 적용할 수 있습니다.
장비가 과열되지 않도록 주의합니다.

4.2.4 윤활제 및 수분 처리

모터 내부의 윤활제 필름 아래에 소량의 수분이 있을 수 있으므로 주의가 필요합니다.
진공 펌프가 멀리 떨어진 위치에 있을 경우 수분 제거가 어려울 수 있습니다.

4.3 냉매 계통에 수분에 노출된 윤활유 처리

4.3.1 수분 노출된 윤활유 처리

수분에 노출된 윤활유를 시스템에서 배출하여 건조 시간을 최소화합니다.

4.3.2 윤활유 보충

건조가 완료된 후에는 새로운 윤활유를 보충합니다.

4.3.3 건조기 설치

건조기(drier)를 시스템에 설치합니다.

4.3.4 교체 가능한 코어 사용

대용량 시스템에는 교체 가능한 코어가 있는 건조기를 사용합니다. 적절한 건조도를 얻기 위해 필요에 따라 여러 번 코어를 교체해야 할 수 있습니다.

4.3.5 수분 표시기 사용

수분 표시기를 사용하여 시스템의 건조 상태를 확인하고, 만족스럽게 건조되었는지 판단합니다.

4.4 수랭식 냉동시스템의 수분 제거 방법

4.4.1 냉매 회수

파열된 튜브나 냉각기 누출로부터 냉매를 회수합니다.
펌프 다운 수신기나 별도의 저장 탱크를 사용하여 냉매를 회수합니다.

4.4.2. 시스템 분해 및 청소

시스템의 일부를 분해하여 로우 포인트에서 물을 제거합니다.
대규모 시스템에서는 압축기 및 다른 부품을 분해하고 손으로 청소합니다.

4.4.3 오염제거 작업

압축기와 기타 부품의 재설치 전에 제염 작업을 수행합니다.

4.4.4 건조 작업

재조립 후, 시스템에 건조 질소를 통과시키고 압축기를 추가로 건조합니다.
내부 열을 사용하여 수랭식 장비의 물 쪽에서 가온수를 순환시키며 건조합니다.
진공 펌프 윤활유를 정기적으로 교체합니다.

4.4.5 건조기 및 필터 교체

액체 라인 건조기를 교체하고 임시 흡입 라인 건조기를 설치합니다. 초기 작동 중에 건조기를 자주 교체합니다. 제염 절차에 대형 임시 건조기를 사용합니다.

4.5 냉매 펌프 다운 리시버의 냉매 재사용을 위한 절차(회수 냉매 재사용)

냉매 펌프 다운 리시버의 냉매를 재사용하려면 시스템에 다시 도입되기 전에 철저히 건조해야 합니다.

4.5.1 냉매 샘플링 및 온도 기록

액체 냉매 샘플을 뽑아 냉매 온도를 기록합니다.

4.5.2 화학 분석 및 수분 확인

적격 한 장소에서 샘플의 화학 분석을 수행하여 수분 함량을 확인합니다.

4.5.3 냉매 회수 및 건조

흡입 필터 건조기 및/또는 수분/윤활유 트랩이 있는 회수 장치를 사용하여 리시버 액체 포트에서 냉매를 별도의 탱크로 이송합니다.
free water(자유수)가 탱크 액체 포트에 도달하면 리시버 증기 포트를 통해 나머지 냉매를 회수합니다.

※ free water : 일반적인 물을 의미함

4.5.4 물 배출

펌프 다운 리시버에서 물을 배수합니다.

5. 글을 마치며

ASHRAE HANDBOOK에서 발췌한 내용을 정리하였습니다. 원서를 독해해서 정리하다 보니 작성하는데 시간이 엄청 오래 걸렸네요. 시험 준비하시는 분들께 도움이 되었으면 합니다. 그리고 실무적인 부분에서도 유용한 내용이니 참고하기 바랍니다.

이상으로 글을 마치도록 하겠습니다. 끝까지 읽어주셔서 감사합니다.