냉각탑은 냉각수와 공기를 직접 접촉시켜 열교환하는 장치로, 냉각수와 열교환이 된 공기는 고온 다습해 거의 포화에 가까운 공기로 냉각탑에서 토출된다. 이러한 공기가 외부의 차가운 공기 또는 습한 공기와 만나 혼합되는 과정에서 백연이 발생하게 되며 냉각탑에 있어 백연은 겨울철 가장 큰 골칫거리다.
냉각탑업계의 한 관계자는 “백연은 수증기로 인체에 유해한 대기오염 물질과는 다르다”라며 “백연을 유해물질이나 화재연기로 오인하는 경우가 많아 고객사에서 냉각탑에 백연저감장치 장착을 요구하는 경우가 많아지고 있다”고 밝혔다.
이에 따라 냉각탑업계에서도 냉각탑의 백연저감성능과 에너지소비효율 등을 모두 충족하는 제품을 개발하기 위해 많은 노력을 하고 있다. 그 결과 일반냉각탑대비 백연량은 90%, 백연길이는 80%정도 감소시키는 백연저감형 냉각탑도 개발했다.
하지만 90% 감소시킨 백연발생량조차 민원의 대상이 돼 육안으로 완전히 보이지 않는 100% 백연저감에 대한 수요처의 요구가 높아지고 있다. 설계된 백연저감 온도조건 이하의 온도와 높은 습도를 유지하는 날씨에서는 많은 백연이 발생할 수밖에 없지만 ‘심리적 공해’로 인식되는 백연에 대한 민원은 꾸준히 제기되고 있다.
이러한 현상에 편승해 냉각탑과 관련 없는 기업에서 냉각탑의 백연감소장치를 만들어 이미 건설돼 가동 중인 냉각탑에 추가설비를 시공하는 사례가 늘고 있어 피해발생이 우려되고 있는 상황이다.
냉각탑업계의 한 관계자는 “냉각탑의 기본적인 냉각기능을 도외시하고 백연저감만을 목적으로 설비를 구성하는 경우가 발생하고 있다”라며 “예를 들어 금속제 가열코일을 통과한 건공기와 냉각수와 열교환한 습공기의 혼합을 위해 믹싱효율만을 위한 고효율 믹서를 추가하는 경우 백연저감을 위한 혼합효율은 극대화되나 이로 인한 공기이동 진로를 방해하는 믹싱저항이 상당히 높아져 풍량 감소, 팬동력 상승 등으로 냉각능력이 급감하는 문제가 발생한다”고 지적했다.
냉각탑 제조사의 백연저감기술은 대부분 추가적인 열원이나 에너지를 사용하지 않고 냉각수 자체의 열원을 이용해 백연저감을 구현하고 있다. 에너지효율성에 초점을 맞춰 냉각탑이 가장 높은 에너지성능을 유지할 수 있도록 백연저감기술을 적용하고 있는 것이다.
하지만 외부 열원이나 전기에너지를 이용한 추가설비를 설치해 백연저감을 구현하는 경우 냉각탑 운전에너지만큼 또는 몇 배에 상당하는 추가에너지가 소모되는 현상이 발생하게 된다.
또 다른 백연저감방식 중 하나인 필터를 이용하거나 토출공기에 물을 뿌리는 방식은 냉각탑업계에서는 냉각탑의 냉각능력을 저해하는 치명적인 요소로 작용할 수 있다고 지적한다.
이와 같이 냉각탑의 백연저감 목적에만 편중해 냉각탑의 고유기능인 냉각능력을 저하시키거나 에너지소모가 심하게 되면 발전소는 발전량이 줄고 반도체와 석유화학은 생산량이 감소한다. 상업시설은 냉방에너지가 급증하는 등 산업 및 생활환경 등에 직접적인 피해까지 발생할 수 있다.
냉각탑업계의 한 관계자는 “냉각탑의 백연저감기술은 냉각탑에 대한 기본적인 원리와 특성을 충분히 고려해야 한다”라며 “특히 물질전달 열교환기의 특성상 이론적 열교환 설계가 불가능하고 시험에 의존하며 습식운전과 습건식운전의 모드변환설계를 열교환과 믹싱효율, 정압변동에 따른 팬효율 제어설계까지 동시에 이뤄야 하는 설계특성을 감안하는 기술과 경험이 요구된다”고 지적했다.
이를 무시 전산유체시뮬레이션 혹은 냉각탑의 냉각특성을 이해하지 못한 채 습건식 운전모드 믹싱효율에만 치중한 백연저감 편중설계는 냉각시스템에 막중한 폐해를 가져올 수 있다는 것이 냉각탑업계의 우려다.
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