무급유식 에어 컴프레서와 급유식 에어 컴프레서의 비교

'무급유식(oil-free)' 인증이 존재하는 한, 근거 없는 헛소문도 떠돌고 있습니다. 가장 널리 회자되는 헛소문 중 하나는 필터와 결합된 오일 윤활식 컴프레서가 '기술적으로 무급유 방식(technically oil free)'이라는 주장입니다. 또한 그러한 필터를 사용한 급유식 에어 컴프레서의 공기 품질은 무급유식 에어 컴프레서보다 더 나을 수 있습니다. 필터는 오일 입자의 크기를 줄일 수 있지만 유류 오염의 위험을 저감하지는 않습니다. 이처럼 잘못된 정보에 근거해 임시로 사용할 에어 컴프레서를 렌탈로 빌려 가동하면 민감한 사용처, 제품, 주변 환경에 의도하지 않은 피해를 입힐 수 있습니다.

무급유식 에어 컴프레서와 급유식 에어 컴프레서의 비교

아주 작은 한 방울의 오일이라든가 아니면 유류로 오염된 공기조차 제품 손상이나 제품 리콜을 야기할 수 있으며 또는 생산 장비 손상과 환경 피해를 초래할 수 있는 사용 현장일수록 공기 순도는 매우 중요합니다. 특정 사용 환경에 따라 해당 시설에서 사용하기에 가장 적합한 에어 컴프레서의 유형을 결정할 수 있는데, 아트라스콥코 렌탈의 전문가들은 이러한 과정에서 길잡이 역할을 담당할 것입니다.

무급유식 에어 컴프레서는 윤활식 에어 컴프레서보다 '우수'하지는 않습니다. 컴프레서의 선택은 사용 현장의 특정 요구 사항과 실제로 도달해야 할 공기 품질에 따라 달라집니다. 유류 오염의 위험성과 중대성이 너무 높은 상황에서 무급유식 에어 컴프레서를 사용하는 것은 의료 시술, 식품 가공, 기포막 작업 현장 등에서 필수입니다. 일반 제조 공정과 작업 현장 등에서 유류 오염에 따른 영향이 그리 중대하지 않을 경우, 급유식 에어 컴프레서를 사용합니다.

중요한 용어 정리.

먼저 앞서 사용한 어휘 중 몇 가지 단어의 정의를 잠시 알아보도록 하겠습니다. '무급유식(oil-free)'이라는 용어는 공기 압축실(챔버)에서 윤활유를 사용하지 않는 컴프레서를 설명하는 데 사용됩니다. 이 단어는 컴프레서의 유형을 설명하는 반면, Class 0와 '기술적으로 무급유 방식(technically oil-free air)'이라는 용어는 압축 후 공기가 깨끗한 정도를 나타냅니다. 이 두 용어는 거의 비슷한 의미를 갖고 있지만 몇 가지 중요한 차이점이 있습니다.

  • Class 0 무급유식 컴프레서는 100% 무급유식 압축 공기를 보장합니다. 이러한 컴프레서는 초기 구입 비용이 더 많이 들 수도 있겠지만 민감한 사용 현장에서 훨씬 더 안전하며, 최종 제품의 오염을 원천적으로 차단하기 때문에 가장 깨끗한 순도의 공기를 보장하는 선택지이기도 합니다.

  • '기술적으로 무급유 방식' 컴프레서는 사실상 오일 제거 필터를 포함하는 윤활식 컴프레서이기 때문에 오염 가능성이 높습니다. Class 0의 무급유식 에어 컴프레서와는 달리, '기술적으로 무급유 방식'인 에어 컴프레서는 Class 1로 분류됩니다.

인증의 주체와 근거.

국제표준화기구(ISO)는 독점 소유권과 산업 및 상거래를 목적으로 한 전 세계 표준을 규정하고 있습니다. 압축 공기의 경우, 일련의 고유한 ISO 표준이 적용됩니다. 공기의 최종 순도(입자 크기와 상관관계가 있는 입방 미터당 입자 수로 결정됨)에 따라 에어 컴프레서는 ISO Class 0~5 등급을 받을 수 있습니다.

ISO 압축 공기 순도 표준의 초판(1991)을 '제정한 주체와 그 대상'은 필터 제조업체였습니다. 이 표준에 규정된 5가지 등급의 오일 농도 중 가장 높은 등급은 Class 1입니다. Class 1은 1bar(a) 14.5psia와 20oC(68F)에서 0.01mg/m3의 오일 농도를 지정하고 있는데 이러한 기준에 부합하는 장비를 일컬어 때때로 '기술적으로 무급유 방식의 솔루션(technically oil-free solution)'이라고도 합니다.

그러나 이들 표준은 2001년에 수정되었으며 2010년에 추가로 업데이트되었습니다. 일련의 현행 표준들은 유분 함량(에어로졸, 액체, 증기)에 대해 제한을 두고 있으며, 유증기 측정에 관한 특정 기준을 도입했습니다. 보다 엄격한 품질 요구 사항을 충족하기 위해 새로운 등급(Class 0)이 추가되었습니다. 아트라스콥코ISO 8573-1 CLASS 0(2010) 인증을 획득했으며 벨기에 앤트워프의 무급유식 생산 시설에 대한 ISO 22000 인증도 보유하고 있습니다.

무급유식 에어 컴프레서는 어떻게 작동하나요?

에어 컴프레서의 작동 원리는 매우 간단합니다. 공기가 압축되면 그 부피가 감소하며 압력은 증가합니다. 동일한 맥락에서 볼 때 무급유식 에어 컴프레서와 급유식 에어 컴프레서는 기본적으로 똑같은 방식으로 작동합니다. 공기 압축은 공기 압력이 상승하는 동시에 공기 부피가 감소하는 2단계 과정으로 진행됩니다. 다만 무급유식 에어 컴프레서 기술은 다음과 같이 다양한 방식으로 작동합니다.

  • 무급유식 로터리 스크루 컴프레서: 외부 기어는 역회전 스크루 부품의 위치를 동기화하며 로터는 접촉하지 않고 마찰을 일으키지는 않기 때문에 공기 압축실 내부에서 윤활을 할 필요가 없습니다. 결과적으로 압축 공기에는 오일이 없습니다. 하우징 내부는 압력 측에서 컴프레서 흡입구까지 압력 누출(및 저하) 현상을 최소화하도록 정밀하게 설계되어 있습니다. 또한 내부 압력 비율은 흡입 포트와 배기 포트 간 공기 온도 차이로 제한되기 때문에 무급유식 스크루 컴프레서는 압력 도달 범위를 극대화하기 위해 다단계 냉각과 단계간 냉각 장치를 포함한 형태로 자주 제작됩니다. 이러한 메커니즘을 구동하는 기어박스에는 윤활유가 포함되어 있습니다. '무급유식'이란 압축실 그 자체를 의미하며 전달된 공기는 흡기구를 통과하는 공기에 내재된 오염물질 외에 어떠한 이물질도 섞여 있지 않습니다.

  • 무급유식 피스톤 컴프레서: 기존의 피스톤 컴프레서는 크랭크샤프트, 커넥팅 로드, 피스톤, 실린더, 밸브 헤드로 구성됩니다. 실린더의 상단에는 흡기 밸브와 배기 밸브를 고정하는 밸브 헤드가 있습니다. 두 밸브는 모두 얇은 금속 플랩으로 되어 있는데, 하나는 밸브판 바로 밑에 장착되어 있으며 다른 하나는 밸브판 위에 장착되어 있습니다. 피스톤이 아래로 움직이면 그 위로 진공 상태가 형성됩니다. 이를 통해 외부 공기가 대기 압력에서 흡기 밸브를 밀어 개방하고 피스톤 위쪽 공간을 채울 수 있습니다. 피스톤이 위로 움직이면 위쪽 공기가 압축되며 흡기 밸브가 닫힌 상태로 유지되어 배기 밸브가 밀리면서 열립니다. 공기는 배기 포트에서 탱크로 이동합니다. 피스톤 행정마다 더 많은 공기가 탱크로 유입되어 내부 압력은 상승합니다. 무급유식 피스톤 컴프레서는 압축실에 오일을 주입하지 않으며 테플론 코팅 링을 장착하고 있습니다.

  • 무급유식 스크롤 컴프레서: 나선형 싱글 로터가 그와 유사한 고정 나선형 로터 가까이에서 진동하며 이 두 나선형 로터는 서로 반대 방향으로 움직이므로 두 로터 사이에 공기를 가두는 공동(캐비티)는 점점 더 줄어듭니다. 공동 부위의 부피가 이렇게 감소하면 고정된 흡기량으로 압력이 증가하게 됩니다.

무급유식 압축 공기의 이점은 무엇인가요?

무급유식 압축 공기 기술은 오일을 여과할 필요가 없기 때문에 필터 교체품을 구입할 필요가 없습니다. 이를 통해 오일 응축물 처리 비용이 절감되며 감압 필터 압력으로 인한 에너지 손실이 감소합니다. 또한 환경에 미치는 영향도 있습니다. 무급유식 압축 공기를 사용하면 환경을 보호하고 국제 규정을 더 잘 준수할 수 있습니다. 누출량과 에너지 사용량은 최소화되며 응축물 처리(및 응축물 수거/폐기)를 할 필요가 없습니다.

또한 최종 제품이나 공정에서 유류 오염이 발생할 위험이 없으므로 평판이 떨어지거나 수익에 부정적인 영향을 미칠 위험도 없습니다. 아트라스콥코 렌탈의 장비는 고객의 설치 작업을 일시적으로 지원하며 최고의 품질과 오일이 없는 고순도 공기를 기대할 수 있습니다.

무급유식 압축 공기를 사용하는 대표적 업계

무급유식 압축 공기를 사용하는 업계와 주요 활용 분야:

  • 자동차: 고품질 페인트 마감, 원활하게 작동하는 공정, 더 나은 작업자 건강
  • 식품 & 음료: 건강하고 맛 좋은 고품질의 완제품
  • 화학: 제품 순도 향상, 공정 개선, 폐기물 감소, 안전 강화
  • 전자: 고품질 제품 생산에 필수 조건인 중단 없는 제어 시스템과 고청정 상태 유지
  • 의료 & 서비스: 병원, 치과 진료, 수의과 사무실 또는 그 외 임상 작업 환경을 포함한 모든 의료 환경에서 100% 신뢰할 수 있는 제품
  • 석유 & 가스: 문제 발생이 없는 제어 시스템과 공정, 업그레이드된 안전, 보안, 고품질의 완제품
  • 섬유: 생산 효율성 향상, 수리, 유지보수 비용 절감, 섬유 품질 개선, 폐기물 감소
  • 제약: 제품 순도 향상, 오염 위험 감소, 공정 효율성 개선, 폐기물 감소
  • 폐수 처리: 모든 산업 또는 지역 폐수 처리 작업 현장에 적용

FAQ

무급유식 에어 컴프레서를 선택하는 데 도움이 될만한 몇 가지 문의 사항들을 열거하면 다음과 같습니다.

ISO 8573-1 CLASS 0에 통과하는 데 필요한 TÜV 테스트는?

파트 2(Part 2) 테스트에서는 에어로졸과 액체를 측정합니다. 테스트는 부분 흐름(B2)이나 전체 흐름(B1) 방식을 통해 진행할 수 있습니다(아래 참조). 파트 5(Part 5) 테스트에서는 증기만 측정합니다. ISO 8573 CLASS 0 인증을 획득하려면 이 두 파트가 모두 필요합니다. 즉, 유류 오염의 3대 원인(에어로졸, 증기, 액체)을 모두 측정해야 합니다.

부분 흐름(B2)과 전체 흐름(B1) 테스트 방법 간 근본적인 차이는?

ISO 8573-1의 파트 2(Part 2)에 따라 두 방법 모두 에어로졸 및 액체 측정에 사용할 수 있습니다. B2 방식에서는 공기 흐름의 중심만을 대상으로 합니다. 오일 에어로졸이 등록되기는 하지만 파이프 벽(벽면 유동)에 달라붙는 오일은 검출되지 않습니다. 여전히 대부분의 에어 컴프레서 제조업체는 이렇게 비교적 덜 엄격한 방법을 선호합니다. B1 방식에서는 에어로졸과 벽면 유동을 양쪽 모두 측정하기 위해 전체 공기 흐름을 조사합니다. 아트라스콥코 무급유식 에어 컴프레서 제품군에서는 이 포괄적인 테스트 방식을 사용하며, 출력 공기 흐름에서 오일의 흔적이 발견되지 않았습니다.

오일 제거 필터가 장착된 급유식 에어 컴프레서가 무급유식 압축 공기를 제공할 수 있습니까?

이러한 솔루션을 일컬어 '기술적으로 무급유 방식'이라고 합니다. 하지만 최적의 조건에서 몇 단계에 걸쳐 오일을 제거한다고 해도 오일과 관련된 공기 품질은 의심스러운 것이 사실입니다.

급유식 에어 컴프레서로 어느 정도라도 허용 가능한 수준의 공기 품질을 구현하려면 공냉 장치를 설치하고 여러 부품을 이용한 다단계의 오일 제거가 필요합니다. 이러한 부품의 고장 또는 부적절한 유지 관리는 하나의 공정에서 유류 오염을 초래할 수 있습니다.

급유식 에어 컴프레서에는 언제나 오염이 발생할 위험이 있으며 비즈니스에 중대한 영향을 미칠 가능성도 존재합니다.

주위 온도가 주는 영향은?

에어 시스템의 효율성과 순도에 영향을 미치는 한 가지 요인은 온도입니다. 오일 제거 필터를 사용하는 급유식 에어 컴프레서를 사용할 때 여과 매체를 통과하는 오일의 유입량은 여과 계면의 온도에 따라 기하급수적으로 증가합니다.

만약 컴프레서 실내의 주위 온도가 30°C까지 올라가면 오일 유입량이 규정값보다 20배 높아짐에 따라 컴프레서 배기구의 온도는 약 40°C에 달하게 됩니다. 이러한 온도는 컴프레서 실외 온도가 실내 온도보다 상당히 낮은 추운 지역에서도 이례적인 온도가 아닙니다.

또한 온도는 대기 중 증기 함유량을 높이는 원인이 되며 그 중 일부는 최종 제품 생산까지 전달됩니다. 게다가 온도가 상승하면 활성 카본 필터의 수명이 단축됩니다. 20°C에서 40°C로 온도가 상승하면 필터의 수명은 최대 90%까지 단축될 수 있습니다. 설상가상으로 활성 카본 필터가 축축해져도 사용자는 그것을 알 수 있는 방법이 없기 때문에 수명이 다한 필터를 통해 오일이 공정으로 계속 유입됩니다. 아트라스콥코의 무급유식 컴프레서의 경우, 공기 품질은 온도와 상관이 없습니다.

주위 공기 중 유류 오염은?

주위 공기에는 차량과 산업 시설에서 발생하는 오일이 미량 포함되어 있습니다. 하지만 오염된 지역이라도 오일 함량이 0.003mg/m3를 넘는 경우는 드뭅니다. 이것은 TÜV가 (터닝, 밀링, 연마 및 드릴링 등을 포함하는) 기계 가공 활동이 매우 많은 공장 근처에서 수행한 테스트로 밝혀졌습니다. 테스트 장소는 인근에 교통량이 많았고 쓰레기 소각시설도 있었습니다. 무급유식 컴프레서에서는 이렇게 극히 낮은 수준의 대기 오일을 흡입하여 인터쿨러와 애프터쿨러의 응축물로 거의 완전히 씻어내기 때문에 고객의 공정에서 오일이 전혀 없는 공기를 사용할 수 있습니다.

무급유식 에어 컴프레서와 급유식 에어 컴프레서의 비교

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