스케일이 배관에 미치는 영향

스케일의 정의

스케일(Scale)이란 소재 표면에 생기는 이물질을 뜻하는 단어입니다. 오래 사용한 배관을 유지 보수하기 위해 분해하였을 때 배관 안쪽에 두껍게 쌓여있는 스케일(Scale)을 확인할 수 있습니다. 이렇게 쌓인 이물질은 유체의 흐름을 방해하거나 막힘, 에너지의 손실을 동반합니다. 아래 사진에서는 이를 Before, After로 예시하였습니다. 배관내 스케일을 방지하기 위해서는 100% 순수한 액체, 즉 미네랄과 같은 미립자가 없는 순수한 물을 사용해야 하나 이는 사실상 불가능한 일입니다. 배관내 스케일은 배관 효율저하로 이어지고 이는 유지보수를 필요함으로 인적,물적 좋지 않은 영향을 일으키는 현상입니다.

[Pipe Scale Before and After]

 

 

가장 먼저 스케일이 배관에 미치는 영향은 단면적의 변화입니다. 공칭규격을 갖고 있는 배관의 내측(Inner diameter) 직경은 유량, 유속과 관련성이 있습니다. 스케일이 내측에 적층되면서 증가한다는 것은 배관 내부의 단면적을 작게 만드는 것을 의미합니다. Q=AV 이므로, 간단한 산술에 의해 단면적이 작아질 때 발생할 수 있는 영향을 다음과 같이 정리할 수 있습니다.

• 유속의 증가
• 유량의 감소
• 유속이 일정할 때 압력의 증가

발생원인

유량이 감소한다는 것은 초기에 설계된 공정유량의 감소를 의미합니다. 배관내 스케일이 발생하는 주된 원인은 미네랄 입니다. 미네랄은 칼슘과, 마그네슘을 의미하며 유체의 흐름에서 표면에서 발생하는 불규칙성에 의해 불순물 형태로 배관 내측의 거친 표면에 붙어 점차작으로 커지게 됩니다. 초기에는 눈에 보이지 않을 정도로 작지만 오랜 시간에 걸쳐 앞선 사진과 같이 커지게 되는 것이지요.

배관에 미치는 영향

앞서 기술한 유량감소라는 주된 영향외 배관에 미치는 영향은 아래와 같습니다.

• 에너지의 손실 : 스케일이 두께가 증가할수록 에너지가 전달되는 효율이 감소합니다. 
• 보일러와 같은 고온 설비에서는 탄산칼슘, 황산칼슘, 인산칼슘, 산화철 형태로 되어 있으며 이러한 염류들은 표면에 단단한 형태의 스케일로 형성됩니다. 보일러, 열교환기와 같은 고온을 다루는 설비의 배관,튜브의 경우 스케일에 의해 절연 효과가 발생하고 이는 침전 부식 및 관 금속의 과열을 유발합니다. 

 

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