배관 스케일의 정의와 원인

스케일의 정의

배관 스케일은 물속 용해 성분이 굳어 배관 안쪽에 붙는 현상이다.

답안 첫 줄은 이 정의로 시작하고, 부착되지 않고 쌓이는 침전물은 슬러지로 구분한다.

핵심 키워드는 용해도, 농축, 경도 성분, 탄산칼슘이다.

생성 원리

경도 성분은 가열이나 농축으로 용해도를 넘으면 고체로 석출된다.

가열되면 중탄산칼슘이 분해되고 이산화탄소가 빠져나가 탄산이온이 늘어난다.

탄산이온이 칼슘이온을 만나 탄산칼슘이 되고, 전열면에 달라붙어 부착층을 만든다.

탄산칼슘은 온도가 오를수록 용해도가 줄어 가열부에서 먼저 석출된다.

농축과 경도 계산

계산 예로 급수 경도 100mg/L인 물을 농축률 C배로 운전해 본다.

보일러수 경도는 100 × C가 된다. 농축률 5배 운전이면 500mg/L로 오른다.

농축이 커질수록 경도가 올라 석출 가능성이 크게 높아진다. 블로우다운이 필요한 이유다.

직접 풀어 보자. 농축률을 바꿔 계산하면 된다.

정답은 300mg/L다. 경도는 농축률에 비례해 커진다.

스케일의 종류

스케일은 생성 성분에 따라 탄산염계, 황산염계, 규산염계로 나뉜다.

탄산염계는 가열로 중탄산염이 분해되면서 생겨 가장 흔하다.

황산염계는 비탄산염 경도가 크거나 pH 조정이 불충분할 때 생긴다.

규산염계는 실리카가 많거나 칼슘 제거가 불완전할 때 생긴다.

스케일과 슬러지의 구분

스케일과 슬러지는 혼동하기 쉽지만 부착 여부로 구분한다.

스케일은 전열면이나 관벽에 부착되어 굳은 것이다.

슬러지는 부착되지 않고 바닥에 침적된 연질 침전물이다.

정답은 스케일이다. 부착 여부가 두 용어를 가르는 기준이다.

장애와 방지대책

스케일은 열전도가 나빠 금속 벽면 온도를 올리고 과열을 일으킨다.

관 내면에 쌓이면 유효 단면적이 줄어 유량이 감소하고 마찰 손실이 커진다.

방지 방법은 연수 처리, 탈기, pH 관리, 블로우다운이다.

자기처리는 효과의 객관적 근거가 부족하므로 검증된 방법과 구분해 쓴다.

정리

스케일은 물속 성분이 용해도를 넘어 석출되어 굳은 것이다.

슬러지와 구분하고 종류를 원인과 짝지어 쓰면 채점에 유리하다.

설계와 수처리 단계에서 경도와 농축을 함께 관리하는 것이 핵심이다.