[기고] 김태호 스웨즈락 코리아 필드 엔지니어 & 이사
[기고] 김태호 스웨즈락 코리아 필드 엔지니어 & 이사
  • 투데이에너지
  • 승인 2021.05.12
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샘플링 시스템 개선을 위한 10가지 방법
 

[투데이에너지] 분석 계장 시스템을 관리하는 것은 그리 쉬운 일이 아닐 것이다. 

샘플링 시스템을 설계, 구축, 작동, 유지할 때 일관되고 안정적인 성과를 내는 일은 가장 노련한 엔지니어와 기술자조차도 힘들 때가 있다. 샘플링 시스템에서 가동 정지(downtime), 작동 비활성 혹은 예기치 않은 유지보수 비용 등이 발생하면 플랜트에 큰 문제를 일으킬 수 있다. 

하지만 몇 가지 부분을 정기적으로 살펴보면 시스템 효율성을 개선하는 데 도움이 될 것이다.

첫번째로 시스템 단순 오류 확인이다. 체크 밸브를 실수로 앞뒤를 바꿔 설치하면 유량을 방해하거나 패스트 루프를 반대로 흐르게 하는 결과를 초래할 수 있다. 

이렇게 샘플링 시스템 설치와 관련된 사소한 실수를 점검하고 제거하는 것만으로 분석기의 안정성을 개선할 수 있다. 다행히 이런 경우는 쉽게 발견해 해결책을 찾을 수 있다.

두번째는 상단(upstream)에서 가스 부피 줄이기이다. 고압가스는 라인에 응축(Condensation)을 형성하고 가스 압축성으로 인해 시간 지연이 과도하게 발생해 잘 설계된 샘플링 시스템을 손상시킬 수 있다. 

게다가 부품이 고장 나면 급격한 감압이 발생하기 때문에 안전에 위협을 받을 수 있다. 샘플링 시스템 부피를 최소화하기 위해서는 레귤레이터 상단 측에서 가스 압력을 최대한 빨리 낮추는 것이 가장 좋은 방법이다.

세번째는 액체 샘플의 압력 유지다. 액체 샘플은 가스 샘플과 정반대로 생각하면 된다. 압력 강하를 허용하면 가스가 용해돼 액체가 끓거나 거품이 생긴다. 액체 샘플에서는 압력을 가능한 한 높게 유지하는 것이 가장 좋은 방법이다.

네번째는 시스템 표면에 유의해야 한다. 유체가 표면에 닿으면 미립자 중 일부는 그대로 남게 된다. 흡착으로 인한 미립자 손실은 샘플을 못 쓰게 만들 수 있다. 

따라서 필터 엘리먼트, 레귤레이터 다이어프램, 튜브 벽, 가스 실린더의 재질을 올바르게 선택해야 한다. 

또한 주변 환경도 고려해야 한다. 이를테면 316 SS 튜빙은 바닷물에 있는 염소에 의해 손상될 수 있고 폴리머 튜빙은 자외선 노출에 취화(brittle)된다.

다섯번째는 호환 가능한 탄성체 씰(Elastomer seal)을 사용하는 것이다. 샘플 유체와 맞지 않는 재질을 사용하면 샘플링 장치 안에서 샘플이 누설되거나 심한 경우 막힘과 같은 고장을 야기할 수 있다. 

정확한 샘플 분석을 확보하려면 반드시 호환 가능한 탄성체 밀폐를 사용해야 한다.

여섯 번째로 침체된 라인(Stagnant line)에서 샘플링 금지하는 것이다. 샘플의 대표성을 확보하기 위해서는 실제로 흐름이 존재하는 활성(active) 공정 라인에서 샘플링을 해야한다. 

샘플이 공정에서 추출 지점으로 이동하는 시간도 샘플의 적시성에 영향을 줄 수 있다는 것을 기억하라. 성공적인 샘플링 시스템을 위해서는 샘플을 채취하는 위치도 매우 중요하다.

일곱 번째는 샘플 이송 라인의 데드레그(Deadleg)를 제거하는 것이다. 기술자와 엔지니어가 공통으로 갖는 문제는 ‘데드레그(Deadleg)’ 혹은 퍼지 되지 않은 부피다. 

이와 같은 문제로 인해 이전 샘플의 미립자가 현재 샘플로 확산돼 분석 반응이 느려지고 시스템을 계속해서 오염시킬 수 있다.

여덟번째는 기화기 냉각을 유지하는 것이다. 기화기의 몸체가 뜨거워지면 들어오는 샘플이 끓어 분리돼 버린다. 이러한 오류를 방지하려면 시스템 내 화학물질의 온도 요구도와 적합한 장비 설정에 대해 파악하고 있어야 한다.

아홉번째는 샘플 유속 유지다. 성공적인 샘플링은 샘플 유체가 올바른 유속, 압력, 온도를 유지해 분석하기에 적합한 상태를 확보하는 것이다. 이 세 가지 조건을 유지하는 것만으로도 전 세계에 있는 공정 분석기의 끊이지 않은 문제를 다수 해결할 수 있을 것이다. 

적절한 샘플 혼합, 더 깨끗한 샘플 라인, 더 빠른 반응 시간을 확보하기 위해서는 일반적으로 더 빠른 유속이 권장된다.

마지막으로 시간 지연의 원인을 식별하는 것이다. 측정값이 공정을 추적할 수 없는 경우 시스템에 시간 지연이 발생했을 가능성이 크다. 

그 외 시간 지연이 발생했을 때 볼 수 있는 현상은 희미하거나 없는 반응, 실험실 측정 불일치, 제어장치의 성능 저하 등이 있다.


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