초록
수중 경도물질에 의해 유발된 스케일은 수질 저해는 물론 배관의 기능에 막대한 손실을 초래할 수 있어 관리가 필요하다. 특히 온수시스템의 경우, 온도에 의해 스케일화작용이 가속화되므로 관리가 필요한 시설 중 하나이다. 현재까지는 화학약품이나 에너지가 소모되는 화학적, 물리적, 전자기적 방법과는 다른 무전원방식의 Frequency Driver (FD)를 이용하여 스케일 생성 방지 효과를 확인하고자 하였다. 500 mg/L의 경수에 33일간 3종류의 관 시편을 침지시켜 관 재질별 스케일 형성도를 비교하기 위해 XRD와 SEM을 이용하여 표면을 분석하였다. 주철관에서는 경도에서 유발된 스케일인 calcite ($CaCO_3$)가 형성되었고, 구리나 스테인리스관에 비해 부식율이 높았다. 온수순환장치를 제작하여 경도 300 mg/L로 $50^{\circ}C$의 조건에서 FD 설치 유무에 따른 주철관의 스케일 형성도와 수질 변화를 비교하였다. XRD 결과에서 FD를 설치하였을 경우 calcite의 생성은 비교적 적은 반면, 좋은 부식생성물인 magnetite ($Fe_3O_4$)의 생성을 확인할 수 있었으며, SEM 사진에서도 FD의 스케일 저감 효과를 확인할 수 있었다. 관 내부의 스케일 양의 경우, FD를 설치하지 않은 경우에 비해 FD를 설치하였을 경우 관 연결부분에서는 16%, 관 전체길이에서는 14%, 열교환기에서는 42%의 적은 스케일이 형성되어 FD의 스케일 저감효과를 확인할 수 있었다. 또한 FD 설치 유무에 따른 수질분석 결과를 토대로 FD가 수질의 화학적 변화 없이 경도물질의 결정화를 방지하는 것으로 나타나 환경적으로도 안전함을 확인하였다.
Scale induced by hardness materials in water must be controled because of it can be result in remarkable damages of pipeline as well as water quality deterioration. Especially hot water system is one of scale management required facility as scale formation can be accelerated by temperature. The scale control performance of frequency driver (FD) was tested instead of existing methods such as chemical, physical and electromagnetic methods which needs chemicals and electric power. Three kinds of pipe coupons were submerged in test water with 500 mg/L of hardness for 33 days and XRD and SEM were analysed for comparing scale formation characteristics of these coupons. Calcite ($CaCO_3$) which came from hardness of water was formed on only cast iron pipe coupon and this coupon showed higher corrosion rate than copper and stainless steel pipe coupon. Hot water circulating system connected cast iron pipe with and without FD was operated with 300 mg/L of hardness water at $50^{\circ}C$ for monitoring of scale formation and water quality with and without FD. XRD showed that FD leaded to magnetite ($Fe_3O_4$) scale which is good scale for preventing corrosion than calcite and SEM image also indicated the scale control effect of FD. Scales of 16% on pipe joint, 14% on pipe length, and 42% on heat exchanger decreased with FD comparing scales of those parts without FD. From the results of water quality, FD reduced crystallization of hardness material without chemical reaction in water and it can indicate that FD is safe and proenvironmental technology for scale reduction.