드라이어
습기는 압축 공기 시스템, 장비 및 최종 제품에 미치는 영향이 매우 폭넓고 관련 비용도 상당히 크기 때문에 습기 제어는 매우 중요합니다. 특히, 드라이어는 이러한 공기 처리 업무에서 상당한 비중을 차지합니다.
그러나 공기를 건조하려면 에너지가 필요하며, 에너지는 비용으로 이어집니다. 공기를 더 많이 건조하려면 더 많은 에너지가 필요하므로, 공기 품질 요건을 충족하면서 운영 비용을 낮추기 위해 최적의 기술을 선택하는 것이 중요합니다.
사업장에 적합한 드라이어 기술을 찾는 가장 간단하고 효과적인 방법은 사용 분야의 노점 요건을 고려하는 것입니다.
-40°C의 압력하 노점이 가능한 흡착식 드라이어는 매우 건조한 공기를 필요로 하는 중요한 용도에 적합합니다. 그러나 노점 요건이 덜 엄격하다면 냉동식 드라이어가 충분할 수 있습니다.
이제 각 드라이어 종류를 자세히 살펴보겠습니다.
냉동식 드라이어는 가장 흔히 사용되는 드라이어 중 하나로, 에어/에어 열교환기와 에어/냉매 열교환기가 각각 하나씩 포함되어 있습니다. 열교환기는 응축을 통해 압축 공기에서 습기를 제거하는 역할을 합니다.
기본 작동 원리는 컴프레서에서 나오는 따뜻하고 습한 공기를 식혀서 사용하는 것입니다. 이렇게 식힌 후 남은 습기는 응축하여 배수장치를 통해 압축 공기에서 제거됩니다.
그런 다음, 압축 공기는 에어/에어 열교환기 안에서 유입 공기와 만나 실온으로 다시 가열되어 배관 시스템 외부에서 응축이 발생하지 않도록 합니다. 압축 공기의 상대 습도는 효과적인 동작을 위해 50% 이하여야 합니다.
냉동식 드라이어는 비순환, 순환 및 인버터(VSD)로 분류되기도 합니다.
비순환식 드라이어: ‘비순환’이란 드라이어가 냉매 컴프레서를 지속적으로 가동하고, 부하가 100%가 아닐 때에도 냉매의 방향을 변경함을 의미합니다. 예산이 제한된 상황에서 압축 공기의 품질을 향상시키고자 할 때, 비순환식 드라이어를 고려해보는 것이 좋습니다.
이 드라이어는 간단하고 안정적인 장비로, 설계와 운영이 단순합니다. 초기 투자 비용이 가장 낮으면서도 효과적인 건조와 깨끗한 압축 공기를 제공하여 경제적인 선택으로 평가됩니다.
비순환식 드라이어는 설치가 쉽고 운전이 간편해 시장에서는 성능과 품질, 결과 측면에서 표준으로 평가받고 있습니다.
로터리 스크류 컴프레서라면 아무거나 함께 사용해도 좋지만, 피스톤 컴프레서와 함께 사용할 때는 고온 버전이 더 좋고 권장됩니다.
“비순환” 드라이어는 이름에서 짐작할 수 있듯 압축 공기 부하가 드라이어에 들어오는 것과 상관없이 항상 돌아갑니다. 따라서 다른 제품보다는 에너지 효율이 낮습니다.
순환식 드라이어: 순환식 드라이어는 비순환식 버전과 달리 써멀 메스나 주파수 제어기 같은 추가 장비를 이용합니다.
그러면 드라이어로 들어오는 압축 공기량에 따라 드라이어를 켜고 끌 수 있어 에너지 효율이 더 좋습니다. 순환식 드라이어는 비순환식 드라이어보다 고가지만 장기적으로 에너지 비용 절감액이 더 큽니다. 공기 수요가 일정하지 않은 곳에서는 특히 더 그렇습니다.
매우 안정적인데다 설치가 간단하고 차지하는 공간이 작으며 소음도 적어 편리합니다.
VSD 드라이어: 공기 수요가 변동적인 곳에서는 VSD(Variables Speed Drive) 드라이어의 운영비가 가장 낮고, 따라서 소유비용도 제일 낮습니다.
드라이어에 내장된 컴프레서의 모터 속도가 공기 수요에 맞춰 자동으로 조절되기 때문에 에너지 비용이 크게 절감됩니다. VSD드라이어는 공기 수요가 변동적인 환경에서 가장 효율적이며, 따라서 소유비용도 가장 낮습니다.
일반적으로 흡착식 드라이어에는 두 개의 건조 용기가 있습니다. 한 용기는 압축 공기로부터 수분을 제거하는 역할을 수행하고, 동시에 다른 용기는 재생되어 건조 능력을 회복합니다.
이 과정이 완료되면 두 용기(타워)가 교대로 임무를 수행합니다. 건조제를 재생시키는 데에는 네 가지 방법이 있으며, 이 방법에 따라 흡착식 드라이어의 형식이 결정됩니다.
에너지 효율이 높은 형식은 운영 비용이 낮지만 구매 가격이 높고 더 복잡한 구조를 가지고 있습니다.
건조제는 습기를 흡수하는 물질을 가리킵니다. 이러한 물질은 흔히 제품 포장에 사용되며, 주로 실리카 겔, 몰레큘러 시브 (molecular sieve), 활성 알루미늄 등이 사용됩니다.
이 물질이 들어있는 작은 주머니는 제품을 습기로부터 보호합니다. 흡착식 드라이어에서는 압축 공기가 이러한 흡습성 물질을 통과하면서 습기를 제거합니다.
습한 압축 공기가 건조제를 통과하면 건조제는 수증기를 흡수하면서 포화 상태에 도달합니다. 이때, 다른 용기가 재생되어 건조 능력을 회복합니다.
퍼지 재생 흡착식 드라이어(“무열형 드라이어”): 공기 유량이 적은 곳에 적합한 드라이어입니다. 회생은 팽창된(“퍼지된”) 압축 공기의 힘으로 일어나며 7바(e) 작동 압력에서 드라이어 공칭 용량의 15~20% 정도가 필요합니다.
가열 퍼지 재생 드라이어: 전기 공기 히터로 팽창된 퍼지 공기를 가열하여 필요한 퍼지 유량을 8% 전후로 제한하는 드라이어로, 무열형 드라이어보다 에너지를 25% 덜 소모합니다.
송풍기 재생 드라이어: 공기가 전기 히터를 타고 넘으며 젖은 건조제와 접촉하여 건조제를 재생시키는 드라이어입니다. 토출구에서 공기 유량의 일부가 가열된 건조제 위에서 팽창하며 건조제를 다시 냉각합니다.
이 드라이어는 건조 물질을 재생하는 데 압축 공기를 2~3%만 이용합니다. 즉 퍼지가 낭비되지 않으며, 손실 없이 포화된 타워를 재생하는 데 쓰인 퍼지를 잡아내 드라이어의 인입구로 가져옵니다. 또한, 에너지 소모량이 무열형 드라이어보다 40% 적습니다.
압축열 드라이어(HOC 드라이어): HOC 드라이어에서는 건조제가 컴프레서에서 나오는 열로 재생됩니다. 애프터 쿨러에서 압축 공기의 열이 배출되지 않고 뜨거운 공기가 건조제를 재생시킵니다.
이 드라이어는 에너지를 전혀 쓰지 않고도 -20°C라는 일반적인 압력하 노점을 실현할 수 있습니다. 히터를 추가하면 압력하 노점을 더 낮출 수도 있습니다.
전통적인 흡착식 드라이어는 미세한 건조제 겔(알갱이) 수천 개를 사용하여 공기를 건조시켰습니다. 이러한 기술은 효과적이었지만 몇 가지 단점이 있었습니다. 먼저, 겔(알갱이) 더미에 압축 공기를 밀어 넣는 데 상당한 에너지가 필요했습니다.
둘째, 건조제가 분해되면 미세한 먼지를 방출하여 건강과 환경에 해를 끼치는 문제가 있었습니다. 마지막으로, 겔(알갱이)이 삭으면 공기 품질이 저하되며 정기적인 관리가 필요했습니다.
이러한 문제를 해결하기 위해 아트라스콥코에서는 세계 최초의 고체 건조제인 Cerades™를 도입했습니다. Cerades™ 건조제 드라이어는 에너지 소모가 적어 공기 품질이 향상되고 유지 관리가 간소화됩니다.
건강과 환경에 해를 끼치지 않으며 수천 개의 겔 사이로 압축 공기를 밀어 넣지 않고 구조화된 관 속으로 공기를 흘려보냅니다. 이러한 과정을 통해 공기 저항이 적어지고 에너지 소모가 줄어듭니다.
아트라스콥코 전문가 상담
멤브레인 드라이어는 간단한 작동, 무소음, 낮은 전력 소비, 그리고 적은 서비스 필요로 알려져 있습니다. 이 드라이어는 공기 중의 가스 성분을 선별적으로 투과하는 기술을 사용합니다.
실린더 내부에는 코팅된 미세한 중공 중합체 섬유가 수천 개 들어 있습니다. 이 섬유는 선별적 투과를 이용하여 수증기를 효과적으로 제거합니다.
멤브레인 드라이어의 작동 원리는 다음과 같습니다. 먼저, 수증기를 함유한 압축된 공기가 실린더로 유입됩니다.
수증기는 멤브레인의 코팅을 통과하여 섬유 사이로 들어가게 됩니다. 동시에 압축된 공기는 실린더 내부의 섬유를 거의 동일한 압력으로 통과합니다.
투과된 수증기는 실린더 외부의 공기 중으로 배출됩니다. 멤브레인 드라이어가 방출된 수분을 제거하려면 대략 12% 정도의 퍼지가 필요합니다. 이러한 특징들은 멤브레인 드라이어를 효율적이고 유지보수가 적게 필요한 선택으로 만들어 줍니다.
내장형 냉동식 드라이어의 장점은?
컴프레서 캐노피에 내장된 드라이어는 단독 모델과 비교했을 때 여러 가지 장점이 있습니다. 드라이어가 내장되어 있으면 컴프레서룸과 공장 내 공간을 효과적으로 활용할 수 있기 때문입니다.
또한, 내장형 냉동식 드라이어는 단독 설치에 비해 설치 비용이 상대적으로 적습니다. 이는 초기 투자를 줄일 수 있는 장점으로 작용합니다. 더 나아가 내장형 드라이어는 작고 조용하며 편리한 제품으로, 압축 공기 수요를 효과적으로 충족시킬 수 있습니다.
