Air Leak, 이제 눈으로 직접 볼 수 있다.

Air Leak, 이제 눈으로 직접 볼 수 있다.

우리 주변에 있는 공기는 얼마든지 무료로 사용할 수 있습니다. 그러나 압축 공기를 사용하기 위해서는 많은 비용을 지불해야 합니다.

전기를 이용한 모터(전동기)와 같은 출력을 얻기 위해서 압축 공기(Pneumatic Motor)를 사용해야 한다면 전기 모터가 사용하는 전력의 약 7배의 에너지가 필요하다고 알려져 있습니다.

이렇듯 압축 공기는 비싼 전기 에너지에 비하여 7배 정도의 비용을 들여야만 얻을 수 있는 값 비싼 자원입니다.  그럼에도 불구하고 생산된 압축 공기의 약 19%가 사용되지도 못하고 Air Leak로 형태로 대기로 흩어져 사라집니다.(Source : Compare Australasia Limited)

어느 사업장의 Air Leak 사례.

많은 양이 누설이 되고 있지만 작업장의 소음 때문에 인지하기 힘들고, 휴식 시간으로 조업이 잠시 중단됐을 때 소음으로 누설의 위치를 확인 할 수 있었음.

어느 사업장에서 75kW 공기 압축기를 하루 10시간, 부하율 70%로 가동하여 압축 공기를 사용 할 때 하루 소비 전력은 아래와 같이 계산 할 수 있습니다.

(75kW * 10Hr * 70%) + (75kW * 0.65 * 10Hr * 30%) = 671.25 kW (무 부하 운전 시 소비 동력은 정격 부하의 65%로 가정)

공기 압축기가 하루 소비하는 전력량은 671.25kW가 되며 이중 공기 누설로 소실되는 압축 공기의 양 19%에 해당되는 전력량은 671.25kW * 19% = 127.5kW가 된다.

이렇게 낭비되고 있는 전력량을 에어컨의 소비전력으로 환산해 보면 약 3.8대를 사용할 수 있는 양과 같음을 알 수 있다.

여름철 전기 절약을 위해 형광등을 소등하고, 푹푹찌는 더위를 참아가며 에어컨을 켜지도 못하면서 절약한 전기가 압축 공기 누설로 인해 그야말로 바람처럼 사라진다는 뜻이다.

“L”사 인버터 스탠드형 에어컨.

30평형 정격 소비 전력이 3.3kW 로 표시되어 있음.

그렇다면 왜 이렇게 많은 낭비 요소가 있음에도 불구하고 Air Leak에 대해서 관심을 갖지 않는 것일까?

그 이유는 Air Leak는 직관적으로 인지하기 힘들고, 그 양을 정량화 하기도 힘들며, 워낙 광범위하게 존재하는 문제 때문일 것이다.

형광등을 소등하고, 에어컨을 끄는 것은 그 행위 만으로도 전기 절약이 된다는 것을 직관적으로 인지할 수 있다. 반면 Air Leak의 경우 눈으로 볼 수도 없으며 발생하는 소음도 기계 소음에 묻혀 알기 어렵다. 더구나 공기 압축기는 워낙 대 용량의 전기를 소비하는 장비이기 때문에 공기 압축기가 가동 되면서 소비되는 전력은 모두 유효하게 사용되고 Air Leak는 부수적으로 발생되는 문제로 치부하는 경우가 대부분이다.

지금까지 Air Leak를 확인하고 체크하는 방법은 아래 사례와 같이 비눗방울(Bubble Test)을 이용한 방법, 압력 변화를 기록하는 방법, 초음파 장비(Ultra Sonic Leak Detector)를 이용하는 방법 및 인체의 감각 기관(청각/ 촉각)을 이용하는 방법 등이 사용되었으나 이런 방법들은 제품 제작 공정 등에서 사용하거나, 특정 용도에 특화된 방법으로 실제 현장에서는 적용하기 힘든 방법이었다.

그러나 이제 Air Leak를 눈으로 볼 수 있습니다!

이제 더이상 Bubble Test나 압력 변화 같은 복잡하고 간접적인 방법 또는 숙련된 기술이 필요한 초음파를 이용한 방법, 효율성이 낮은 청각 및 촉각을 사용한 방법은 필요하지 않습니다.

Fluke ii900을 사용하면 마치 디지털 카메라로 동영상을 촬영하듯 목표물을 스캔하기만 하면 Air Leak를 영상으로 확인할 수 있습니다.
(첨부된 Image는 http://www.fluke.co.kr에서 인용하였습니다.)

Air Leak 문제는 압축 공기를 이용하기 위해서는 피할 수 없는 난제 입니만 지금까지는 Air Leak로 얼마만큼의 압축 공기가 낭비되고 있는지 알 수 없었습니다.

압축 공기는 어디서든 Leak 될 수 있습니다.  지금 이 시간에도  압축 공기 시스템을 사용하고 있다면 어딘가에서는 Air Leak가 있을 것 입니다.

최근 공기 압축기의 에너지 절감 방안을 검토 할 때 가장 먼저 고려하는 것이 공기 압축기 제어 시스템을 인버터 방식으로 변경하는 것입니다. 그러나 인버터 방식으로 전환해서 기대할 수 있는 에너지 절감 효과는 약  5 ~ 15% 정도인 반면에 Air Leak 문제를 개선해서 얻을 수 있는 에너지 절감 효과는 20% 내외로 에너지 절감 효과는 Air Leak 문제를 개선하는 것이 더 효율적입니다. 반면 투자비는 인버터 제어 시스템으로 개선하는데 소요되는 비용에 비하여 매우 적습니다.

결론적으로 에너지 절감 방안을 검토해야 할 때 가장 먼저 Air Leak 문제를 개선하는 것 이라고 할 수 있습니다. Air Leak 문제가 상존하고 있다면 다른 어떤 방법으로 에너지를 절감을 한다 해도 결국 약 19%의 손실은 피할 수 없기 때문입니다.

그렇다면 Air Leak로 인해 압축 공기의 손실량은 얼마이고, 비용으로 환산하면 얼마나 될까 알아 볼 필요가 있습니다.

압축 공기의 누설량은 누설되는 곳의 Hole 크기와 압축 공기의 압력에 따라 결정 됩니다.  Hole의 크기가 클 수록, 압력이 높을 수록 압축 공기의 누설량은 증가 합니다.

아래의 계산 Sheet로 압축 공기의 누설량 및 누설로 인한 전력 낭비가 얼마나 되는지 계산 해 보기로 하자.

본 페이지는 압축 공기와 관련된 신 기술을 소개하는 것으로 Fluke와는 아무런 관련이 없습니다.
다만 Fluke ii900에 관한 기술 교육과 기술 자료 등은 한국 Fluke로 부터 제공 받았음을 밝힘니다.

Fluke ii900의 자세한 내용은 아래 web site와 카다로그를 참고 하십시요.

https://www.fluke.com/ko-kr/product/industrial-imaging/sonic-industrial-imager-ii900

http://hscomptech.com/wp-content/uploads/2019/07/Fluke-초음파-Air-Leak-Detector-Catalog_EN.pdf