[논문]Copper Alloy Metal Fiber를 이용한 Heat pipe 표면의 스케일 제거에 관한 연구

송주영; 이상호; 김은희; 김종화

doi:10.12925/jkocs.2009.26.4.9

Copper Alloy Metal Fiber를 이용한 Heat pipe 표면의 스케일 제거에 관한 연구
A Study of Prevention of Heat Pipe Scale with Copper Alloy Metal 원문보기

한국유화학회지 = Journal of oil & applied science, v.26 no.4=no.77, 2009년, pp.434 - 439

송주영 (창원대학교 공과대학 화공시스템공학과) , 이상호 (창원대학교 공과대학 화공시스템공학과) , 김은희 (창원대학교 공과대학 화공시스템공학과) , 김종화 (창원대학교 공과대학 화공시스템공학과)

Abstract ▼ AI-Helper

This paper is a new method for prevent. The particulate scale. stero-microscope were used for the scale removal experiment to improve mineralogical characteristics and the reduction of scales in heat pipe. Generally, the scale in the heat pipe consists of calcium carbonate minerals, such as calcite and aragonite which are precipitated by the reaction of Ca and $CO_2$ in the water. Copper alloy metal could eliminate the scale and prevent the production of scale in the heat pipe.

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

본 연구의 목적은 구리합금섬유를 이용하여 구리합금섬유의 용액 내에서의 거동 등을 이용하여 구리합금 소재를 이용한 heat pipe표면의 스케일 발생를 규명하고자 한다.

제안 방법

1의 개념 도와 같이 순환하여 시험하였다. 10 ℓ의 항온 조에 5 ℓ의 수돗물을 넣고 수돗물을 보충하여 5 ℓ를 유지하며 heat pipe의 구리합금섬유필터를 설치하여 순환한 항온조와 구리함금섬유필터를 설치하지 않고 순환한 항온조의 스케일 발생과 항온조 내의 물의 물성 변화를 시험하였다.
Na2CO3와 CaCl2를 이용하여 1000 ppm의 CaCO3 과포화용액을 제조하고, 제조된1000 ppm의 CaCO3용액 500 mL를 준비하여 구리합 금섬유 2g을 용액에 첨가하여 첨가한 용액과 첨가하지 않은 용액에서의 CaCO3결정입자 크기 변화 및 용액의 액성를 분석하였다.
구리함금섬유에 의한 스케일 제거 실험에서 구리와 아연의 항온조 내 용출을 확인하기 위해 수질오염공정시험법의 원자흡광 광도법을 이용하여 원자흡광 광도계(AAS 6701F, Shimadzu Co., Japan)로 분석하였으며, 항온조의 pH측정은 pH 측정기(713 pH Meter, Metrohm)을이용하여 측정하였으며 TDS (TDS1, Hanna instruments, USA)를 측정하고, 스케일의 발생정도는 쌍안실체현미경(SMZ-2T, Nicon Co., Japan)과 입도분석기(Mastersizer, Malvern Co. UK) 을 이용하여 heat pipe 표면의 결정 형성 및 용액의 결정 입도를 확인하였다.
본 실험에 사용된 금속은 구리합금섬유로서 평균 직경이 50 μm로 된 구리와 아연의 합금 섬유이다. 구리합금섬유 2 g을 Fig. 1의 125 cm² 부피의 copper alloy metal reactor에 충진후 순환펌프 이용하여 3.6 L/min의 유량으로 수돗물을 순환하며 heat pipe(Gum ung, Korea, 2 KW) 표면에서의 구리합금섬유에 의한 항온 조의 액성 및 heat pipe 표면의 변화를 확인하였다.
구리합금섬유 스케일 제거 및 발생 방지를 위해 2.2의 실험을 실시하였다.
구리합금섬유를 이용하여 100 cm³ 부피의 필터를 제작하고 Fig. 1의 실험 개념을 모델로 하여 장치를 구성한 것으로 heat pipe를 이용하여 항온조의 온도를 60℃를 유지하고 순환펌프를 이용하여 3.6 L/min의 유량으로 Fig. 1의 개념 도와 같이 순환하여 시험하였다. 10 ℓ의 항온 조에 5 ℓ의 수돗물을 넣고 수돗물을 보충하여 5 ℓ를 유지하며 heat pipe의 구리합금섬유필터를 설치하여 순환한 항온조와 구리함금섬유필터를 설치하지 않고 순환한 항온조의 스케일 발생과 항온조 내의 물의 물성 변화를 시험하였다.

대상 데이터

본 실험에 사용된 금속은 구리합금섬유로서 평균 직경이 50 μm로 된 구리와 아연의 합금 섬유이다.

성능/효과

1. 구리합금섬유 처리를 하지 않은 용액에서는 CaCO₃의 결정이 10 μm로 변화가 없이 일정하였으나 구리합금섬유로 처리된 용액에서 CaCO₃의 결정 크기가 35 μm로 더 크게 성장하였다.
2. 구리함금섬유를 이용한 스케일 방지 실험에서 pH 및 TDS는 처리가 된 용액에서 높게 나타났다.
3. 구리합금섬유로 처리한 용액에서 구리 및 아연의 농도가 처리되지 않은 용액과 차이가 없었다.
4. 스케일의 발생은 구리합금처리 된 항온조의 Heat pipe의 스케일 발생이 적은 것을 확인할 수 있었다.
Fig. 9의 결과로부터 용액 내에서 Ca²⁺의 농도가 일정 이하로 유지됨으로써 heat pipe의 표면에서 스케일의 형성이 어려워짐을 알 수 있으며 실제 heat pipe에서 스케일의 형성은 처리 하지 않은 용액에 비해 구리합금섬유로 처리한 용액에서 스케일의 형성이 적게 일어남을 확인할 수 있었다.
3은 구리합금섬유의 증류수에서의 구리 이온과 아연이온의 용출을 나타낸 것이다. 구리 합금섬유의 양이 증가할수록 구리와 아연의 용출이 증가됨을 확인할 수 있다.
9는 구리합금섬유로 처리한 용액과 처리 하지 않은 용액에서의 Ca²⁺의 농도를 나타내었다. 처리하지 않은 용액에서는 시간 경과에 따라 Ca²⁺의 농도가 일정농도 이상 유지하고 처리한 용액에서는 용액내의 Ca²⁺의 농도가 감소한 상태에서 유지되는 것을 확인할 수 있다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	경수를 사용하는 열교환기에서 가장 많이 발생하는 파울링은?	경수(hard water)를 사용하는 열교환기에서 가장 많이 발생하는 파울링은 탄산칼슘(CaCO3 석회석)이다. 경수에는 과포화된 상태의 미네랄 이온들이 녹아 있기 때문에 불안정한 상태로 존재한다.
	구리아연합금섬유를 이용한 스케일 제거 실험 결과는?	1. 구리합금섬유 처리를 하지 않은 용액에서는 CaCO3의 결정이 10 μm로 변화가 없이 일정하였으나 구리합금섬유로 처리된 용액 에서 CaCO3의 결정 크기가 35 μm로 더 크게 성장하였다. 2. 구리함금섬유를 이용한 스케일 방지 실험에서 pH 및 TDS는 처리가 된 용액에서 높게 나타났다. 3. 구리합금섬유로 처리한 용액에서 구리 및 아연의 농도가 처리되지 않은 용액과 차이가 없었다. 4. 스케일의 발생은 구리합금처리 된 항온조의 Heat pipe의 스케일 발생이 적은 것을 확인할 수 있었다. 위와 같은 결과로 구리합금섬유 처리를 통한 스케일 발생 억제의 가능성을 확인할 수 있었다.
	통상 파울링이란?	경수에는 과포화된 상태의 미네랄 이온들이 녹아 있기 때문에 불안정한 상태로 존재한다. 이러한 경수는 온도가 높아짐에 따라 이온들의 용해도는 낮아지며, 이온들이 결정화 되어 전기적인 결합력에 의해 석출되고 이러한 스케일이 관벽에 부착하고 결정으로 성장하여 스케일(scaling)혹은 침전 파울링(precipitationfouling)이 되며 이를 통상 파울링이라 한다.

참고문헌 (12)

S. J. Song, D. H. Lee, H. D. Lee and C. H. Bae, A Study of the Guided Wave Propagation in the Water Supplying Pipes with Scale, J. Kor, Soc. Test., 23(1), 1 (2003)
J. J. Kim, Y. Y. Kim, H. S. Kim and Y. D. Jang, Removal and Restraint Effects by Mg Metal on Scale in Water Pipe, J. Min. Soc. of Korea, 19(2), 111 (2006)
S. H. Lee, K. H. Park, J. Y. Song, A study on the Antimicrobial Activity of Copper alloy metal fiber on water Soluble Metal Working Fluids, J. of Korean Oil Chemists' Soc., 24(3), 233 (2007)
J. J. Kim and Y. Y. Kim, Mineralogical Characteristics and Zinc Effects on Scale in the Water pipe, J. Kor. Soc. Wat. and Wast., 16(3), 284 (2002)
U. J. Yang, "Water Chemistry", Korea, Donghwa technology publishing company, 200 (2004)
H. S. Kim, S. H. Lee, J. H. Kim, K. H. Park, J. Y. Song, A Study on the Antimicrobial Activity of Microcystis aeruginosa by Redox Reaction of Cu-Zn Alloy Metal Fiber, J. of Korean Oil Chemists' Soc., 25(2), 168 (2008)
S. H. Lee, J. H. Kim, J. Y. Song, A study on the Antimicrobial Activity of Copper alloy metal fiber on water Soluble Metal Working Fluids, J. of Korean Oil Chemists' Soc., 26(1), 233 (2009)
L. Vernon and D. Jenkins, Water Chemistry, Donghwa technology publishing company, 254 (1980)
T. Tan, Y. Chen and H.Chen, A diffusion controlling duplex-layer oxidation model with scale removal in oxygen containing liquid metal flow, Comput. Mat. Sci., 44(2), 750 (2008)

상세보기
P. Sarin, V. L. Snoeyink, J. Bebee, W. M. kriven, Physico-chemical characteristics of corrosion scales in old iron pipes, Wat. Res., 35(12), 2961 (2001)

상세보기
C. Gabrielli, Jaouhari, R., Maurin, G., Magnetic water treatment for scale prevention, Wat. Res., 35(13), 3249 (2001)

상세보기
J. J. Kim, Y. Y. Kim and S. J. Jang, Environmental Mineralogy on the Mg effects of Chiller precipitates, J. Miner. Soc. Korea, 18(2) (2002)

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