가격이 더 높음에도 불구하고 스테인리스강 온수기 탱크는 수명 주기 비용을 비교할 때 일반적으로 더 경제적이므로 이러한 점을 강조하여 제시해야 합니다.
가정용 온수기는 기계 세계의 진정한 보병과 같습니다. 가혹한 환경에 노출되는 경우가 많지만, 그 혹독한 역할은 대부분 간과됩니다. 온수기 내부의 물 부분에서는 미네랄, 산소, 화학 물질, 침전물 등이 끊임없이 영향을 받습니다. 연소 과정에서는 고온, 열 응력, 연도 가스 응축수 등이 재료에 심각한 손상을 초래할 수 있습니다.
가정용 온수기(DHW)는 유지 관리 측면에서 거의 방치되는 경우가 많습니다. 대부분의 주택 소유자는 온수기의 중요성을 간과하고, 작동하지 않거나 누수가 발생할 때에야 비로소 관심을 갖습니다. 양극봉을 점검해야 할까요? 침전물을 씻어내야 할까요? 유지 보수 계획이 있을까요? 그런 건 신경 쓰지 않습니다. 대부분의 온수기 수명이 짧은 것도 당연한 일입니다.
이처럼 짧은 수명을 개선할 수 있을까요? 스테인리스강으로 만든 온수기를 사용하는 것이 수명 연장의 한 방법입니다. 스테인리스강은 강하고 내구성이 뛰어난 소재로, 물과 화염으로부터의 손상에 대한 저항력이 우수하여 온수기의 수명을 연장시켜 줍니다. 스테인리스강의 유일한 단점은 재료비와 제조 비용이 높다는 점입니다. 경쟁이 치열한 온수기 시장에서 이러한 높은 비용은 극복하기 어려운 큰 과제입니다.
스테인리스강은 크롬 함량이 10.5% 이상인 철 합금의 총칭입니다. 니켈, 몰리브덴, 티타늄, 탄소와 같은 다른 원소를 첨가하여 내식성, 강도 및 성형성을 향상시킬 수도 있습니다. 이러한 다양한 금속 합금의 조합으로 특정 "유형" 및 "등급"의 스테인리스강이 만들어집니다. 단순히 어떤 제품이 스테인리스강으로 만들어졌다고만 말하는 것은 모든 것을 설명하는 것은 아닙니다.
누군가 "플라스틱 파이프 좀 줘"라고 하면 어떤 파이프를 가져오시겠습니까? PEX, CPVC, 폴리에틸렌? 모두 "플라스틱" 파이프이지만, 각각 특성, 강도, 용도가 매우 다릅니다. 스테인리스강도 마찬가지입니다. 스테인리스강은 150가지가 넘는 등급이 있으며, 각각 특성과 용도가 매우 다릅니다. 가정용 온수기에 사용되는 스테인리스강은 일반적으로 304, 316L, 316Ti, 444와 같은 몇 가지 스테인리스강으로만 만들어집니다.
이러한 등급 간의 차이는 합금 성분의 농도에 있습니다. 모든 "300" 등급 스테인리스강은 약 18%의 크롬과 10%의 니켈을 함유하고 있습니다. 두 가지 316 등급에는 2%의 몰리브덴이 추가로 함유되어 있으며, 316Ti 등급에는 1%의 티타늄이 첨가되어 있습니다. 304 등급과 비교했을 때, 몰리브덴은 316 등급에 전반적으로 더 나은 내식성을 제공하며, 특히 염화물 환경에서 공식 및 틈새 부식에 대한 저항성을 높여줍니다. 316Ti 등급의 티타늄은 뛰어난 성형성과 강도를 제공합니다. 444 등급에는 크롬과 몰리브덴이 포함되어 있지만 니켈은 포함되어 있지 않습니다. 일반적으로 혼합물에 니켈, 몰리브덴, 티타늄 함량이 높을수록 내식성과 강도가 향상되지만 가격도 높아집니다. 누군가 "스테인리스강" 온수기를 사용한다고 말할 때는 등급을 자세히 확인해야 합니다. 등급에 따라 품질이 다를 수 있기 때문입니다.
스테인리스강은 모든 종류의 온수기에 사용됩니다. 특히 간접식 온수기와 응축식 순간 온수기에 가장 흔하게 사용됩니다. 간접식 온수기는 보일러 또는 태양열 집열 루프에 연결된 내부 열 전달 코일을 포함합니다. 유럽의 수력 및 태양열 온수 시스템이 널리 보급되어 있기 때문에 캐나다보다 유럽에서 더 흔하게 사용됩니다.
유럽의 간접 온수기 시장에서 스테인리스강 재질이 큰 비중을 차지합니다. 캐나다에서는 스테인리스강 및 유리 코팅강 재질의 간접 온수탱크를 구입할 수 있으며, 스테인리스강 탱크는 일반적으로 가격이 더 높습니다. 비응축식 순간 온수기의 열교환기는 보통 구리로 만들어집니다. 고효율 응축식 온수기에 대한 수요가 증가함에 따라 열교환기는 전체가 스테인리스강으로 제작되거나, 1차 열교환기는 구리, 2차 열교환기는 스테인리스강으로 제작되는 추세입니다. 직화식 탱크형 온수기는 여전히 캐나다 온수기 시장에서 가장 인기 있는 제품입니다. 유리 코팅강 재질의 탄소강이 이 부문을 지배하고 있습니다. 스테인리스강은 순간 온수기 또는 직화식 탱크형 응축 온수기에 일반적으로 사용됩니다.
이러한 장치의 효율을 높이려면 연소 가스를 이슬점 이하로 냉각하여 연료의 잠열을 방출해야 합니다. 그 결과 생성되는 응축수는 본질적으로 기체 연소 생성물에서 증류된 수증기로, pH가 매우 낮고 산성도가 높습니다. 이 산성 응축수는 배수구를 통해 처리해야 하지만, 더 큰 문제는 온수기 열교환기 표면을 부식시킨다는 점입니다.
일반 강철이나 구리로 만든 열교환기는 연도 가스 응축수를 장기간 견디기 어렵습니다. 스테인리스강은 내식성이 뛰어나고 유연성이 좋아 복잡한 형태의 열교환기를 제작할 수 있기 때문에 좋은 소재입니다. 많은 브랜드의 응축식 순간온수기가 스테인리스강 열교환기를 사용합니다. 이러한 열교환기는 연도 가스의 완전한 응축을 유도하여 최대 0.97의 높은 배출 효율(EF)을 달성합니다.
응축식 온수기는 특히 건축법 개정으로 온수기 효율이 높아짐에 따라 사용 빈도가 증가하고 있습니다. 이 시장에는 크게 두 가지 유형의 온수기 모델이 있습니다. 유리 코팅 탱크는 완전 침수형 2차 응축 열교환기를 사용합니다. 열교환기 코일의 외부(물 측)와 내부(화재 측)는 유리 코팅 처리되어 있으며, 유리 코팅은 연소 가스의 응축을 방지합니다. 탱크와 코일 전체가 스테인리스 스틸로 제작된 모델은 흔하지는 않지만, 이러한 형태의 제품도 몇 가지 있습니다.
유리 코팅 탱크의 초기 비용은 확실히 저렴하며, 열교환기가 가혹한 응축 환경에서 얼마나 잘 견딜지는 시간이 지나야 알 수 있을 것입니다. 이러한 새로운 응축수 탱크형 온수기는 기존의 직화식 온수기보다 높은 효율을 달성할 수 있으며, 열효율은 90%에서 96%에 이릅니다. 각국 정부가 온수기 효율 규제를 더욱 강화함에 따라, 앞으로 더욱 혁신적인 고효율 탱크형 온수기가 시장에 출시될 것으로 예상됩니다.
탱크형 온수기를 자세히 살펴보면 대부분의 직접 가열식, 간접 가열식 내부 코일식, 직선형 저장 탱크가 유리 코팅과 스테인리스 스틸 구조로 되어 있음을 알 수 있습니다.
그렇다면 스테인리스강 탱크는 유리 코팅 탱크에 비해 어떤 장점이 있을까요? 고객에게 스테인리스강 탱크에 더 많이 투자하도록 어떻게 설득할 수 있을까요? 스테인리스강의 가장 큰 장점은 담수 부식에 대한 자연적인 저항력으로, 이는 탱크의 수명을 연장시켜 줍니다. 내식성 금속 합금으로 구성된 스테인리스강 탱크는 유리 코팅 탱크보다 강하고 내구성이 뛰어납니다. 또한 스테인리스강 탱크는 수면 쪽에 보호 산화막이 형성되어 자연적으로 부식을 방지합니다.
반면, 유리 코팅 탱크는 탄소강과 물 사이에 유리 코팅층을 장벽으로 사용하여 부식을 방지합니다. 물속의 산소와 화학 물질이 강철에 닿으면 강철이 빠르게 부식됩니다. 보호 코팅을 완벽하게 적용하는 것은 거의 불가능하기 때문에(보호층에 미세한 균열이나 미세한 구멍이 없어야 함) 유리 코팅 탱크에는 탱크 내부에 희생 양극봉이 설치됩니다.
희생양극봉은 시간이 지남에 따라 마모되며, 공정이 완료되면 전기분해로 인해 탱크 내부의 노출된 강철 부분이 부식되기 시작합니다. 양극이 소모되는 속도는 수질과 사용되는 물의 양에 따라 달라집니다. 희생양극은 일반적으로 3~5년 동안 사용할 수 있으며, 추가적인 손상을 방지하기 위해 교체할 수 있습니다.
실제로 양극의 정기적인 점검 및 교체가 간과되는 경우가 많아 탱크 누수가 발생하고 결국 전체 장치를 교체해야 하는 상황이 초래됩니다. 유리 코팅 탱크와 달리 스테인리스 스틸 탱크는 표면 부식을 방지하기 위한 "희생 양극"이 필요하지 않습니다. 따라서 양극을 점검하거나 교체할 필요가 없어 온수기 수명 동안 유지 보수 시간과 비용을 절약할 수 있습니다.
내구성과 내식성이 뛰어나기 때문에 스테인리스강 탱크는 보증 기간이 더 긴 경우가 많으며, 일부 제조업체는 탱크에 대해 평생 보증을 제공하기도 합니다.
스테인리스강 탱크는 유리 코팅 탱크에 비해 가볍다는 장점이 있어 운반, 취급 및 설치가 용이합니다. 탱크에 사용되는 스테인리스강의 벽 두께는 일반적으로 유리 코팅이 된 유사한 강철 탱크보다 훨씬 얇습니다. 유리 코팅 자체의 무게까지 더해지면 유리 코팅 용기는 일반적으로 훨씬 더 무겁습니다.
유리 내벽이 있는 용기와 달리 스테인리스 스틸 용기는 운송 중 주의가 덜 필요하며, 유리 내벽은 운송 중에 손상될 수 있습니다. 운송이나 설치 중 거친 취급으로 인해 용기의 유리 내벽이 손상되거나 금이 가면 용기가 조기에 고장날 때까지 알 수 없습니다.
스테인리스강 탱크는 일반적으로 유리 코팅 탱크보다 높은 수온을 견딜 수 있으며, 180°F(82°C) 이상의 온도에서도 문제가 발생하지 않습니다. 일부 유리 코팅 탱크는 고온에서 응력을 받아 손상될 위험이 높습니다. 160°F(71°C) 이상의 온도는 일부 유리 코팅에 문제를 일으킬 수 있습니다. 태양열 온수기 및 일부 상업용 산업용 설비와 같이 고온의 물을 저장해야 하는 용도가 있습니다.
유리 내화 탱크의 경우, 권장 최대 작동 온도에 대해서는 제조업체에 문의하는 것이 좋습니다. 고온 환경에서는 일반적으로 스테인리스강 탱크가 더 적합합니다.
스테인리스강 탱크의 초기 비용이 유리 코팅 탱크보다 높다는 것은 분명합니다. 하지만 앞서 언급한 이유로 인해 유리 코팅 탱크의 수명 주기 비용이 더 높을 수 있습니다. 이러한 수명 주기 비용을 비교해 보면 스테인리스강 탱크가 장기적으로 일반적으로 더 비용 효율적이므로 고객에게 스테인리스강 탱크를 제시해야 합니다.
Robert Waters is President of Solar Water Services Inc., which provides training, education and support services to the hydroelectric power industry.He is a Mechanical Engineering Technology graduate from Humber College with over 30 years experience in circulating water and solar water heating.He can be reached at solwatservices@gmail.com.
학생들이 HRAI 장학금을 받았습니다. https://www.hpacmag.com/human-resources/students-awarded-with-hrai-bursary/1004133729/
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