이도희"의 HVAC 이야기"입니다.         방명록    질문/답변    게시판
 


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핀 튜브  (Low Fin tubes)

칠러의 증발기와 응축기에 쓰이는 열교환용 동관은 내부에 냉수나 냉각수가 흐르고, 외부에는 냉매가 접촉합니다.    외부에 접촉하는 냉매는 열전달 율이 냉수보다 못하므로, 냉매와 핀 간의 열교환율을 높이기 위하여 동관 외부의 모양내기에 온갖 아이디어를 동원합니다.

증발기의 튜브 핀은 액체 냉매를 기체냉매로 빠르고 효율적으로 증발시켜야 하며,
응축기는 튜브 핀은 기체냉매를 액체냉매로 역시 빠르고 효율적으로 응축시켜야 하기 때문에, 냉매의 종류에 따라 핀 튜브의 모양이나 디자인이 틀리게 됩니다.  R123용으로 개발된 핀 튜브를 R22용으로 쓰기는 곤란합니다.   R22용으로 개발된 핀 튜브도 R123 용으로 쓸려면 열교환기의 전체 설계가 달라져야 합니다.

일반적으로 동관 외부에 산과 골이 생기도록 하는데, 이 산과 골도 다시 쪼개고 찢어, 열 교환 면적을 한 층 더 높이게 하는데, 제조사 마다 독특한 모양을 만들어 특허를 내기도 합니다.


제조사 마다 독특하고 기발한 이름을 붙여, thermo-excel tube, hiflux-tube, Turbo C tube, 등 갖가지 이름을 붙이기도 합니다.  

기발한 모양도 있습니다.   동관 외부를 스폰지처럼 가공한 결과, 표면 모양은 언뜻 보면 거칠게 보이는 완연한 평면이지만, 내부 구조는 고도로 열 교환 면적을 늘린 증발기용 핀 튜브도 있습니다.  주로 R11로 쓰이다가 지금은 R123용으로 쓰입니다.


에피소드도 많습니다.

70년대 초에 국내에서 터보냉동기를 처음 국산화할 때였습니다.    소재산업이 미쳐 따라 가지 못할 때라 핀 튜브를 구할 수가 없었습니다.  외화가 귀할 때라 수입하기는 어려워 궁여지책으로 나동 관에 납작하게 눌린 철사를 실 감듯이 꼮꼮 감은 후, 펄펄 끓는 주석 물 속에 퐁당 담가 표면처리를 하여 핀 튜브로 썼습니다.
열 교환 율은 많이 떨어졌겠지만, 그런 대로 터보냉동기는 돌아갔습니다.

 

 

 

 

80년 대 말에 접어들면서, 핀 튜브 제작에 자신이 붙은 소기업이 두 개로 늘어났습니다.
표면 처리에 어느 정도 자신이 생겨, 수출을 해보기로 했습니다.       동관자체는 국제시세보다 높았지만, 인건비면에서 다소 유리하여, 수출 가능성이 있다고 보고, York에서 샘플을 받아, 그대로 만들어, 10본 씩 테스트용으로 보냈습니다.  York에서는 10본이 기본 테스트 물량으로 테스트 결과를 보내왔는데, 울브린 핀 튜브보다 약 20%정도로 열 교환 능력이 떨어진다는 것이었습니다.  테스트 방법도 자세히 알려왔었는데, 지금은 그 방법을 기억할 수가 없습니다.

계속 개선을 하고 테스트용 튜브를 몇 번 더 보냈는데, 환율이 떨어지면서 가격 면에서 타산이 안 맞아 York로의 수출은 포기하고 다음 기회를 보기로 하였습니다.   그러나 인도에 수출하는 계기가 되었습니다.   인도에 Bluestar란 냉동기 제조사가 있었는데 (지금도 있을 것으로 생각합니다),  York로부터 터보냉동기 제조를 기술제휴 받은 회사였습니다.  Bluestar는  그 때까지 미국 울브린으로부터 핀 튜브를 전량 수입하여 쓰고 있었는데, 수입 물량의 일부를 한국으로 돌린 것이었습니다.   그 뒤 거의 전량을 한국에서 가져간 것으로 알고 있습니다.

 

 

York의 구매 담담

Bluestar의 구매 담당

 


국내 중소기업에서 제조된 핀 튜브의 성능은 그 뒤로 많이 개선된 것으로 알고 있습니다.

핀 튜브는 나관 (bare tube)의 표면을 가공한 것이므로, 나관 보다는 그 구조가 약합니다.   
길이가 긴 열교환기는 중간 중간 핀 튜브를 받치는 배플 (Baffle)을 설치해야 하는데,  이 배플에 닫는 튜브 부분은 핀이 없는 나관 상태로 하여 살짝 확관 시켜 흐르는 냉매로 인한 튜브의 떨림이 없게 해야 합니다.   

냉수냉동기의 운전상태가 비정상적일 때 가장 취약한 부분의 하나가 이 핀 튜브입니다.   액 냉매의 흐름이 빠르거나, 핀 튜브내에 흐르는 냉수가 약간 만 얼어도 균열이 가거나 터지기 쉽습니다.   

고압냉매를 쓰는 냉동기의 경우에는 냉매가 핀 튜브의 균열 부분을 통하여 냉수 쪽으로 누설되어 냉동기 전체의 냉매가 줄어들며, 저압냉동기의 경우는 거꾸로 냉수가 냉동기 안으로 들어가게 됩니다.


튜브에 이상이 생겼거나, 이상이 생길 가능성이 있다고 판명되었더라도 문제의 핀 튜브를 가려내기는 쉽지 않습니다.   이 때 가려내는 방법으로 쓰는 방법이 Eddy Current Test 인데, 핀 튜브 속으로 탐지기를 (Probe) 끝까지 천천히 밀어 넣으면서, 탐지기 주위 360도의 동관 상태에 따른 전류 변화를 검토하면서 문제의 이상 개소를 밝혀내는 방법입니다.   이 테스터기가 있다고 하여 이상 개소를 쉽게 찾아 낼 수 있는 것은 아닙니다.    마치 x-ray 판독은 전문 의사만 가능하듯이 테스트 영상의 판독도 경험에서 울어 나오는 고도의 기술을 요하는 일입니다. 

Eddy Current Testing 장면.  현장 직원이 도와주고 있다.


필자가 아는 Harry Hendricks라는 사람은 P.E. 로 Eddy Current 테스타로 유명한 Texas 사람으로,  튜브 누설 부위를 찾아내기 위하여 미국 전역을 누비는데, 이동은 자가용 비행기로 하며, 부인 Leska를 조수로 삼아 부부가 항상 같이 다녔습니다.   한번 출장에 몇 만불을 청구하는 고급 기술자였는데, York일은 이 사람이 전부 맡아 하는 것 같았습니다.    몇 년 전에 한국에 와서 모 전자회사에 설치된 대형 칠러의 튜브를 검사한 적이 있었습니다.   이 기술은 쉽게 배울 수 있는 기술이 아니었습니다.   비파괴 시험의 일종인 Eddy Current Test의 원리와 실체를 알고 싶으신 분은
www.hocking.com을 클릭하십시오.

 

 

 

 

 

 


2001.10. 29    처음 썼고,
2004. 1. 2.  맞춤법에 맞게 고쳐 썼습니다.
2011.10      스마트폰에 알맞게 고쳤습니다.