산업환기 시스템 진단 및 분석 방법 - kohma.kr · 산업환기 시스템 진단 및 분석 방법 2012. 5. [ 전자공장의 환기/공조 진단 및 개선 방안 ] t

산업환기 시스템 진단

및 분석 방법

2012. 5.

[ 전자공장의 환기/공조 진단 및 개선 방안 ]

T. 055)289-7587 / F. 055)287-8288 http://www.industrialventilation-korea.com

본 강의에 앞서 우리가 뭘 알아야 할까??

- 환기 시스템이 잘 안 된다는데!! 문제를 찾기 위해 뭘 해야 하는지?

- 국소배기 시스템 측정값의 의미는? 뭘 분석해야 하는지?

- 문제점을 해결할 방법은?

: 국소배기 재설계, 송풍기 효율 향상 등등….

Mixing 작업 동영상 작업 사진

작업 중 발생되는 유기용제가스를 포집하기 위해 후드가 설치되어 있지만, 후드 형태 및 배기유량이 부족하여 환기

가 잘 안됨

• Mixing 공정 작업 모습

후드 설치 모습 측면 후드

• 믹싱공정 후드 설치 모습

Mixer 국소배기(중부)

• 후드 배기효율 테스트 결과

공조기 디퓨저

• 기류 가시화 실험

Mixer 국소배기(하부) 및 출입문

• 기류 가시화 실험

Mixer 배기 유량

⑴ ⑵

No. 유량(CMM)

⑴ 8.0

⑵ 9.5

⑶ 11.8

⑷ 17.2

⑸ -

⑹ 0.5

⑺ 0.6

No. 유량(CMM)

⑻ 0.8

⑼ 1.7

⑽ -

⑾ 0.5

⑿ 0.4

⒀ 0.6

⒁ 0.9

⒂ -

⑶ ⑷ ⑸

⑹ ⑺ ⑻ ⑼ ⑽

⑾ ⑿ ⒀ ⒁ ⒂

Mixer 유량 측정 결과 : 총 배기 유량 52.5CMM

Mixer 배기 유량 부족 및 후드 형태 불량

Total: 52.5CMM

• 후드 배기유량 측정 결과

Mixing room TVOC 분포

최대치 18.6 최소치 10.0 평균 14.2

측정일: 2012.04.25

단위:ppm

도장액 적재구역

Mixing 구역

• TVOC(Total Volatile Organic Compounds) 측정

사진 모식도

• 송풍기 효율 측정 결과

송풍기 전

동시가동: 80

하나가동: 100

송풍기 전단

동시가동: 72

하나가동: 90

송풍기 후단

동시가동: 199

하나가동: 190

송풍기 후단

동시가동: 200

하나가동: 200

단위:mmAq

①

②

① ②

활성탄 차압 :200

송풍기 유량(m3/min) 송풍기 정압(mmAq)

정격 측정 효율 정격 측정 효율

400 170 42.5 250 400 160

후드

후드

덕트

송풍기후드

후드

덕트

집진기 송풍기

굴뚝

• 국소배기 구성

• 환기가 안되는 원인은?

• 배기 유량은 적정한지?

• 공조 급기 기류의 영향은? 급기 방법은?

• 뭘 측정하고 뭘 봐야 하는지

• 해결방법은?

• 아는 만큼 보인다는데…..

Mixing Room 개선방안

Mixer 개선안 모식도

후드를 작업자와 더 가까이 하고 칸막이로 도장액 주변을 감쌈

작업자의 키에 맞게 덕트 앞단에 막아 줌

송풍기의 효율을 높여 Mixer의 배기 유량을 250CMM까지 올림

1. Mixing 후드 개선 방안

후드 격벽 설치 : 효율 제고

• 송풍기 관리 방안

송풍기 교체 : 정압 350mmAq이상 확보

활성탄 교체 : 막힘 현상 확인 후

송풍기 배기 유량 300m3/min 이상 확보

컴퓨터 시뮬레이션을

이용한 예측

1. 컴퓨터 시뮬레이션을 이용한 개선안 효과 예측

모델링 경계조건

국소배기 형태 변경 및 유량 분배를 통한 오염물질 포집효과 예측을 위해 시뮬레이션을 수행함

공조기 급기 유량 및 국소배기 배출 유량은 실측치를 이용함

CFD Code: Airpak 3.0.12

Mixer 배기유량 (CMM)

파티션 설치 후드 연장 및 커튼 설치

Case 1 52.5 X X

Case 2 250(개별 50m3/min) O X

Case 3 250(개별 50m3/min) O O

출입문

Mixer 공정

공조기 디퓨저

시뮬레이션에 필요한 국소배기 유량 및 작업장 구조는 현장 실측을 통해 확보한 자료를 활용함

2. 모델링 제어체적

농도 분포

페인트 통에서 발생되는 유기용제가 설치된 국소배기를 통해 원활이 포집되지 못하고 주변으

로 확산됨

3. 시뮬레이션 예측 결과_①

Case 1 – 현재 상태

농도 분포

공조 디퓨저에서 공급되는 공기가 천정을 따라 이동하여 Mixer 국소배기의 방해기류로 작용함

제어유속은 0.1m /s 이하로 예측됨

3. 시뮬레이션 예측 결과_②

Case 1 – 현재 상태

농도 분포

증가된 국소배기 유량으로 발생된 오염물질이 대부분 포집됨

하지만, 일부 포집되지 못한 오염물질이 주변으로 확산되고 있음

Case 2 - 국소배기 유량증가(250CMM)+국소배기 형태 변경

3. 시뮬레이션 예측 결과_③

속도 분포

증가된 국소배기 배출 유량으로 제어유속이 0.3m/s 이상으로 예측됨

Case 2 - 국소배기 유량증가(250CMM)+국소배기 형태 변경

3. 시뮬레이션 예측 결과_④

농도 분포

개선안 적용으로 발생된 오염물질이 국소배기를 통해 포집됨

Case 3 - 국소배기 유량증가(250CMM)+국소배기 형태 변경+후드 연장

3. 시뮬레이션 예측 결과_⑤

속도 분포

개선안 적용으로 제어유속이 0.6m/s 이상으로 예측됨

3. 시뮬레이션 예측 결과_⑥

Case 3 - 국소배기 유량증가(250CMM)+국소배기 형태 변경+후드 연장

Case 1(현재 상태)은 작업자 영역으로 오염물질이 확산, Case 2(후든 변경+배기유량 증가)는 오염물

질 확산이 감소 되고 외부 기류의 영향으로 일부 확산 될 가능성 있음

본 연구팀이 제안한 Case 3 적용시 작업자를 제외한 작업자 노출 가능성이 없음

4. 예측 결과 종합

단면별 오염물질 농도 분포

Case 1 (현재상태)

Case 2 (후드 변경+배기유량 증가

)

Case 3 (후드변경+배기유량 증가 +

커튼 설치)

국소배기 자체검사

정의 : 국소배기장치가 소정의 성능을 유지하고 있는가를 확인하기 위하여 정기적으로 실시하는 검사

목적

- 국소배기장치의 성능 평가

- 성능이 저하되었을 때 원인을 찾아 보수함

자체검사는 년 1회 실시, 3년간 기록 보존

국소배기장치의 초기 가동조건을 설정하고 지속적인 성능변화를 모니터링 하기 위해 반드시 필요함

후드

후드

덕트

송풍기후드 후드

덕트

집진기 송풍기

굴뚝

1. 국소배기 자체검사 필요성

• 작업장 Layout 및

국소배기 Layout 파악

국소배기시스템 및 공정파악

자체검사 결과 정리

• Layout과 도면 일치여부확인

• 덕트 파손 유무 확인

• 댐퍼 상태 확인

덕트 라인

• 배기유량, 정압 및 회전수

측정

• 송풍기 외형 및 집진기검사

• 정격사양 확인

• 집진기 차압 측정

송풍기 및 집진기

• 흡입 유량 측정

• 후드 위치, 크기, 모양

평가, 적정유속 확인

• 유입 기류 상태 확인

• 후드 파손 여부 확인

후드 라인

2. 국소배기 자체검사 절차

자체검사 결과서 제출

3. 국소배기 자체검사 내용

검사목적

- 송풍기의 관리상태 확인

- V-벨트가 심하게 늘어났거나 끊어진 상태를 확인

검사방법

- 육안 검사, 청력을 이용한 이상음 확인

검사내용

- 외면의 마모, 부식, 찌그러짐의 상태 확인

- V-벨트의 상태

- 구동장치(전동기, 베어링 등)의 이상 유무

- 임펠러 회전방향의 적정 여부

① 내/외관검사

측정목적

- 송풍기 정격풍량(설계풍량)과 비교하여 송풍기 효율 검사

측정지점 : 송풍기 토출구나 굴뚝의 점검구에서 수행됨

측정방법

- 열선풍속계나 피토관을 이용한 토출구 면속도 및 굴뚝의 반송속도 측정

∴ 송풍량 = 배출속도 x 배출구 단면적

[ 열선풍속계를 이용한 토출구 면속도 측정 ] [ 열선풍속계를 이용한 굴뚝의 반송속도 측정 ]

② 송풍량 측정


측정목적 : 송풍기 정격정압과 비교하여 국소배기시스템의 성능 감소의 원인을 파악

측정지점 : 송풍기 입/출구 덕트

측정방법

- 압력계를 이용하여 송풍기 입/출구 정압 측정

- 송풍기 배출량 측정값을 이용하여 송풍기 입구 속도압 환산

∴ 송풍기 정압 = 송풍기 출구정압 – 송풍기 입구정압 – 송풍기 입구 속도압

후드 송풍기

토출구

측정지점

디지털마노미터 이용

[ 마노미터를 이용한 정압 측정 ]

③ 송풍기 정압 측정


④ 송풍기 회전수 측정

측정목적 : 송풍기 정격 회전수와 비교하여 송풍기 성능 감소의 원인을 파악

측정지점 : 임펠러측 풀리(pulley) 혹은 V-벨트

측정방법

- 접촉식 측정기 : 측정기의 회전체를 풀리나 V-벨트에 접촉하여 측정

- 비접촉식 측정기 : 반사체를 풀리에 부착하고 빛을 주사하여 측정

[ 접촉식 장비를 이용해 회전수 측정 ]


송풍기 측정 결과

사업부 송풍기 후드

VD사업부 6 44

IT솔루션 사업부 9 153

생활가전 사업부 23 120

CS환경센터 8 77

무선사업부 7 90

네트워크사업부 3 26

DMC 연구소 6 74

생산기술연구소 13 147

제조기술센터 6 46

디지털 이미징 2 37

스토리지 1 2

HME 사업부 3 21

환경안전센터 3 21

합계 90 858

삼성전자 수원사업장 국소배기 현황

사업부명 Fan No (관리번호) 배기량(CMM) 정압(mmH2O) 회전수(rpm)

정격 측정치 효율(%) 정격 측정치 효율(%) 정격 측정치 효율(%)

CS환경센터(디지털연구소 2층) 국-디연-F51 ㅡ ㅡ ㅡ ㅡ ㅡ ㅡ ㅡ ㅡ ㅡ

CS환경센터(디지털연구소 2층) 국-디연-F52 ㅡ ㅡ ㅡ ㅡ ㅡ ㅡ ㅡ ㅡ ㅡ

CS환경센터(디지털연구소 2층) 국-디지털-AC01 398 125 31 ㅡ ㅡ ㅡ ㅡ ㅡ ㅡ

CS환경센터(디지털연구소 2층) 국-디지털-SC03 142 ㅡ ㅡ ㅡ ㅡ ㅡ 1740 ㅡ ㅡ

CS환경센터(디지털연구소 3층) 국-디지털-F59 271 275 101 57 61 107 903 ㅡ ㅡ

CS환경센터(디지털연구소 3층) 국-디지털-SC01 260 64 25 ㅡ ㅡ ㅡ ㅡ ㅡ ㅡ

CS환경센터(디지털연구소 3층) 국-디지털-SC02 152 67 44 ㅡ ㅡ ㅡ ㅡ ㅡ ㅡ

CS환경센터(디지털연구소 3층) 국-디지털-F57 50 11 22 43 58 135 1794 ㅡ ㅡ

무선사업부(정보통신연구소) 국-무R3-F1 117 ㅡ ㅡ 40 ㅡ ㅡ ㅡ ㅡ ㅡ

무선사업부(정보통신연구소) 국-무R3-F2 480 ㅡ ㅡ 30 ㅡ ㅡ ㅡ ㅡ ㅡ

무선사업부(정보통신연구소) 국-무R3-F3 137 107 81 25 29 116 557 530 95

무선사업부(생기연 별관동 Pilot SMD) 국-무생-F1 133 130.5 98 150 85 57 1935 1672 86

무선사업부(생기연 별관동 Pilot SMD) 국-무생-F2 25 13.8 55 425 250 59 1750 1500 86

무선사업부(DMC연구소 별관동 규격인증실)

국-무DMC별-F1 ㅡ 5.5 ㅡ ㅡ ㅡ ㅡ ㅡ ㅡ ㅡ

무선사업부(네트워크사업부 1층) 국-무네-F1 ㅡ ㅡ ㅡ ㅡ ㅡ ㅡ ㅡ ㅡ ㅡ

네트워크사업부 1층 국-정네-F1 ㅡ ㅡ ㅡ ㅡ ㅡ ㅡ ㅡ ㅡ ㅡ



DMC연구소 별관동 국-DMC별-F1

(열배기) 500 285 57 130 89 68 857 763 89

DMC연구소 별관동(MD라인) 국-DMC별-F2

(집진배기) 60 63 105 280 106 38 1960 2124 108

사업부명 Fan No (관리번호)

배기량(CMM) 정압(mmH2O) 회전수(rpm)

정격 측정치 효율(%) 정격 측정치 효율(%) 정격 측정치 효율(%)

제조기술센터(생기연 본동) 국-제기-F1 165 100 60 300 325 108 2000 646 32




제조기술센터(생기연 본동) 국-제기-F5 60 5 9 120 102 85 ㅡ ㅡ ㅡ

제조기술센터(VD사업부 제조동 2층) 국-제기-F6 ㅡ ㅡ ㅡ ㅡ ㅡ ㅡ ㅡ ㅡ ㅡ

디지털이미징 본동 1,3층 국-디이-F1 150 52 35 250 130 52 2180 1260 58

디지털 이미징 CS동 1층 국-디이-F2 161 81 50 45 42 93 676 641 95

스토리지 국-스토리지-F1 10 5 48 300 295 98 3420 ㅡ ㅡ

HME 국-HME-F! 200 ㅡ ㅡ 250 ㅡ ㅡ 2200 ㅡ ㅡ

HME 국-HME-F2 60 ㅡ ㅡ 280 77 28 2100 1140 54

HME 국-HME-F3 57 22 38 24 ㅡ ㅡ 741 846 117

환경안전센터 실험실 국-환-F1 ㅡ 45 ㅡ ㅡ 34 ㅡ ㅡ 603 ㅡ

환경안전센터 실험실 국-환-F2 20 14 68 15 ㅡ ㅡ 1150 ㅡ ㅡ

폐수처리장 국-환-F3 200 91 46 300 52 17 2100 24071 99

전체 송풍기 효율 분포

효율(측정유량/정격유량) 송풍기 대수 비율 비고

60% 미만 31 34

1/3의 송풍기가 효율이 60%미만임 60~80% 13 15

80% 이상 18 20

확인 불가 (정격사양 부재)

28 31 측정불가 혹은 정격사양 부재

계 90

60% 미만

34%

60~80%

15%

80% 이상

20%

확인불가

31%

송풍기 성능 감소 원인

1. 송풍기 성능 감소 원인.

일 반 적 인

송 풍 기

효 율 저 하

원 인

1. 시스템의 과도한 압력손실

- 시스템(후드, 덕트, 공기정화장치)에서 과도한압력손실 발생

(ex, 후드 막힘, 불필요한 덕트 곡관 및 분진 퇴적, 여과 필터 막힘 등)

- 국소배기시스템 설계 불량

2. 송풍기 자체 성능 감소

- 유지관리 및 청소 불량

- 오랜 사용으로 인한 기계 노후

- 송풍기 제작 불량

- 시스템 손실(System effect loss) 발생

- 풀리 교체를 통한 임펠러 회전수 변화

2. 과도한 압력손실 발생

송풍기 정압(FSP) : 후드에서 필요로 하는 유량만큼 유입시켜 굴뚝으로 내보내기 위해 필요한 송풍기의 힘

후드, 덕트 및 공기정화장치에서 불필요한 압력손실 발생시 송풍기 정압(FSP)이 과도하게 요구되기 때문에 송풍

능력이 감소됨

정격사양

유량 : 100CMM

정압 : 50mmAq

측정결과

유량 : 50CMM

정압 : 150mmAq

후드, 덕트, 집진기 등에서 발생된 과도한 압력손실에 의해 정압이 증가하는 방향으로 시스템 요구곡선이 이동하여

운전점이 변화됨

성능 곡선과 시스템 요구곡선의 변화

송풍기 정압(성능)곡선- 압

력손실 변화에 따른 송풍기

풍량(성능)변화 곡선

시스템 요구곡선 – 송풍기에

연결되어 있는 환기시스템(후

드, 덕트, 집진기)의 송풍량에

따른 압력손실 요구량

과도한 압력손시 발생시

송풍기 정압(FSP) : 후드에서 필요로 하는 유량만큼 유입시켜 굴뚝으로 내보내기 위해 필요한 송풍기의 힘

송풍기의 자체 성능이 저하되는 경우 송풍기 정압의 감소로 인해 송풍량이 감소됨

정격사양

유량 : 100CMM

정압 : 150mmAq

측정결과

유량 : 50CMM

정압 : 100mmAq

3. 송풍기 자체 성능 저하

송풍기의 성능 곡선이 감소하는 방향으로 이동하면서 시스템 요구곡선과 만나는 점(운전점)이 변화됨

성능 곡선과 시스템 요구곡선의 변화

송풍기 정압(성능)곡선- 압

력손실 변화에 따른 송풍기

풍량(성능)변화 곡선

시스템 요구곡선 – 송풍기에

연결되어 있는 환기시스템(후

드, 덕트, 집진기)의 송풍량에

따른 압력손실 요구량

송풍기 자체 성능 감소시

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