1. 기본적 개념

  1.1 스케일(Scale)이란?  
  순환하는 모든 물속에는 여러 가지 불순물이 존재하고 있어 이들 불순물은 주로  
  Ca++ , Mg++ , Fe++ , Mn++ , Na+ 등 양이온과 HCO3-,SO4=,Cl- 등의 음이온이  
  냉각이나 가열로 인한 온도변화에 분자가 이온 결합하여 Pipe 및 물 순환  
  시스템의 벽면에 딱딱하고 두껍게 형성되는 결정체를 Scale 이라 말합니다.  
       
  1.2 왜 파이프 벽에 스케일이 붙는가?  
  물에 용해되어 있는 양이온(+)의 물질(Ca++ . Mg++ 등)이 파이프 벽에 모여든다.  
  파이프는 항상 접지된 상태로 있기 때문에 마이너스(-)의 극성을 가지고 있으며,  
  물속의 양이온(Ca++ . Mg++ 등)은 정전장력이 작용하여 파이프 벽쪽으로 끌려  
  가게 된다.  
  열이 가해지거나 유속이 증가하면 물은 더욱 플러스(+)의 전위가 높아지고  
  파이프 벽으로 향하는 경향 또한 크게 촉진되어 모든 양이온 물질이 파이프  
  벽에 모여들게 된다. 더욱이 이들 양이온 물질은 주위에 있는 불순물  
  부유고형물이나 콜로이드(아교질)을 동반하여 파이프 벽에 딱딱하고 두꺼운  
  스케일 층을 형성하게 된다.  
 
  1.3 스케일로 인해 미치는 영향  
1) 열 전달 효율의 저하스케일은 관(Pipe) 벽에 부착되어마치 "단열재 "와 같은
  역할을 하여 열 전달을 저하시키고보일러의경우 관(Pipe) 내부가 협소하여 많은  
  연소열이 보일러 수로 전달되지 못하고 배기gas와함께 배출되거나 보일러 동체,  
  튜브 등을 지나치게 가열하여 다른 사고의 근본 원인이 되기도 합니다.  
     
  2) 수저항의 증가스케일의 생성은 Pipe관로의 유효면적을 감소시켜 수두손실  
  (수저항)이 증가되고 유량의 감소 또는 펌프 동력이 증가되는 결과를 초래합니다.
 
    예) 2Pipe의 경우 2mm의 스케일이 부착되면 일정유량을 유지하기 위해서는  
수두손실이 약37 - 38% 증가하여 동력은 약 60% 증가하게 됩니다.
 
 
  3) Pipe의 부식을 촉진
 
스케일이 생성되면 보일러 튜브 벽면의 온도가 상승하고 관내유속이 증가되며
  철 박테리아 생성도 촉진되어 Pipe의 부식은 급격히 늘어납니다.  
     
  4) 보일러의 파손, 균열의 위험
 
  스케일이 부착되면 보일러수도 전달되지 못한 연소열의 대부분이 보일러 몸체나  
  튜브 등을 지나치게 가열시켜 열팽창에 의한 보다 높은 고온으로 보일러의 균열,  
  파손 등의 위험한 사고를 일으키기도 합니다.  
     
     
스케일의 열전도율
 
 
스케일의 종류
열전도율
 
(Kcal/mhr℃)
규산염계 스케일
0.2-0.4
 
탄산염계 스케일
0.4-0.6
 
유산염계 스케일
0.6-2.0
 
연 강
40-60
 
 
 
     
  스케일에 의한 보일러의 열손실
 
 
스케일의 두께
탄산염계 스케일
유산염계 스케일
m/m
연질(%)
경질(%)
연질(%)
0.5
3.5
5.25
3.0
0.8
7.0
8.9
6.0
1.0
8.0
9.0
9.0
1.25
10.0
11.25
11.0
1.6
12.0
12.0
12.6
2.2
15.0
14.3
14.3
2.8

-
16.0
16.0
 
     
  1.4 스케일(Scale)을 생성하는 물질  
     
  1) 경도성분  
 
탄산염(Ca (HCO2)2 ,Mg(HCO2)2)
 
 
   
비탄산염(CaCl2 ,CaSO4 ,MgCl2 MgSO4),
 
  2)실리카(Silica) : 경질이고 열이 통하기 어려운 스케일이 된다.  
  3) 산화철 : 부식 생성물질이 보일러에 유입되어 스케일이 된다.  
  4)유산알미늄 및 기타.  
     
1.5 스케일(Scale)발생의 현실
  아래 표는 1962년에 일본 보일러 협회가 조사한 압력별 스케일 부착율을  
보여준다.
 
 
그림 1 - 압력별 스케일 부착율  
   
 
 
     
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