생산 설비가 점점 지능화 됨에 따라 컨트롤 캐비넷에는 더 많은 배선과 제어기기가 설치되고 이는 필연적으로 각각의 구성품이 방출하는 폐열로 캐비넷 내부 온도의 상승을 유발합니다.
이 포스팅에서는 낮은 온도 일변도의 제어 캐비넷 냉각이 결코 최상의 솔루션이 아닌 이유를 설명하고 고객의 요구사항에 가장 적합한 솔루션을 제시합니다.
계절이나 환경에 따라 다를 수 있지만 제어 캐비넷의 냉각은 주물 공장 또는 제철소 처럼 주변온도가 높은 환경에서 문제가 될 수 있습니다. 작게는 일시적인 설비 다운과 최악의 경우 제어 기기의 영구적 손실을 초래할 수도 있습니다.
생산설비의 가용성 확보는 제조업의 최우선 순위로 가용성을 확보하지 못해 발생하는 일시적인 생산 중단은 현대 생산 현장에서 허용되는 시나리오가 될 수 없습니다.
이 경우 생산 현장에서 취하는 첫번째 조치는 제어 캐비넷의 문을 열어 캐비넷 내부의 온도를 내리려는 시도입니다. 이런 조치는 생산 중단에 따른 금전적 손실을 작업인원의 안전위험과 기기의 영구적 손실의 잠재적 가능성의 문을 여는 것과 같습니다.
이런 상황을 방지하기 위해 가장 먼저 고려할 사항은 제어 캐비넷의 적절한 관리온도를 설정하는 것입니다.
너무 낮은 관리온도 설정은 적절치도 않고 불필요 합니다.
일반적으로 통용되는 가설은 캐비넷 내부 관리온도는 25℃라는 것인데 이 온도를 기준으로 할 경우 여름에 2~3개월간 외부온도가 35℃에 도달하거나 초과하는 우리나라의 환경 조건상 광범위한 온도 범위를 다루어야 합니다.
연구에 따르면 전자 부품은 온도를 더 낮게 유지할수록 기대수명이 늘어나는 경향이 있다고 합니다. 하지만 이 연구를 획일적으로 모든 구성품에 적용하는 것은 바람직하지 않습니다. 각각의 구성품에 대해 제조업체가 권장하는 온도는 다양하고 일부 팬은 40℃ 환경에서 가장 긴 기대수명을 가진다고 제시합니다.
제어 캐비넷에 설치된 구성요소 수명측면에서 저온이 달성할 수 있는 개선효과는 관리자의 추측일 경우가 많습니다. 어떤 구성품은 25℃가 최적의 온도일 수 있지만 다른 구성품에는 거의 에이징 환경이 될 수 있습니다.
즉 저온과 더불어 저온 환경을 만들기 위한 에너지 비용과 응축이라는 요소를 동시에 고려할 필요가 있습니다.
제어 캐비넷 열관리 전문인 판넨베그의 견해는 최적의 냉각을 달성하기 위해서는 반드시 낮은 온도가 아닌 안정적인 온도를 유지하는 것이 중요하고 적절한 관리온도는 35℃라는 것입니다. 이 온도는 모든 구성요소를 보호할 뿐 아니라 응축 위험을 최소화하고 에너지 비용을 절감할 수 있습니다.
반면에 저온 냉각에만 오로지 의존할 경우 높은 응축 위험과 에너지 비용 증가로 구성요소의 수명이 길어지는 이점이 솽쇄됩니다. 제어 캐비넷의 온도가 높으면 대부분의 경우 주변 공기에 의해 자동으로 냉각되어 냉각에 필요한 에너지를 즉시 차단하고 상대적으로 이슬점이 높아 응축에 의한 구성품의 손상을 방지합니다. 응축은 동일 공간에서 제어 캐비넷이 가장 차가운 요소일 경우 발생할 수 있고 이 현상은 여름에 차가운 음료수 캔에 물방울이 맻히는 현상과 동일한 경우입니다.
액티브 냉각장치(제어반 에어컨)는 캐비넷 내부의 습기를 제거해 상대습도를 주변 공기보다 낮춥니다. 아무리 차폐된 캐비넷이라도 따뜻하고 습한 주변공기가 캐비넷 내부로 유입되고 제습됩니다. 이때 유입되는 외부 공기와 캐비넷 내부 공기의 온도차가 클 경우 써멀컨택에 의한 응축 현상이 발생할 수 있습니다. 따라서 캐비넷의 관리온도는 주변 공기의 예상치보다 높게 설정하는게 바람직하고 25℃ 보다는 35℃에서 충족될 가능성이 더 큽니다.
물론 현장 환경과 사례에 따라 낮은 관리온도도 유용할 수 있습니다.
판넨베그의 액티브 냉각장치(제어반에어컨)가 낮은 온도에서 냉각할 경우 발생할 수 있는 응축수를 능동적으로 증발시키는 응축수 증발 시스템을 기본적으로 장착한 이유입니다. 응축수는 증발되어 주변환경에 배출됩니다.
>>>제어 판넬의 설치 위치와 환경조건에 따라 적용할 수 있는 다양한 판넬 냉각 방법
제어 캐비넷의 결로(응축) 현상
제어 캐비넷의 가장 큰 위험은 물방울로 인한 단락으로 가끔 제어 구성요소를 완전히 손상시키기도 합니다.
캐비넷에 물이 유입되는 가장 큰 원인은 물 청소 또는 캐비넷의 누수와 같은 외부 요인이 아니라 내부 온도의 작은 변동만으로도 결로와 물방울이 형성될 수 있습니다.
결로를 예방하려면 결로의 원인을이해하는 것이 중요하고 그래야만 효과적인 대책을 세울 수 있습니다.
높이 2m, 너비 1m, 깊이 0.5m로 체적이 1㎥의 캐비넷을 위의 상대습도와 온도의 관계를 나타낸 그래프로 예를 들면 상대습도가 80%이고 온도가 30℃인 경우 캐비넷 내부에는 약 25g의 물이 수증기로 존재합니다. 온도가 15℃로 떨어지면 동일한 습도에서 캐비넷 내부에는 13g만이 수증기로 존재할 수 있고 나머지 12g은 응축됩니다.
많은 양이 아닌 것처럼 생각 되지만 공기의 자연적인 대류 현상으로 인해 12g의 응축수는 캐비넷 내부에서 가장 차가운 부분에 집중 됩니다. 1g의 응축수는 약 10~20개의 물방울에 해당하고 총 120~140개의 물방울을 만들 수 있습니다.
대분의 경우 금속은 플라스틱보다 열을 더 잘 전달합니다. 캔에 담긴 맥주가 PT 병에 담긴 맥주보다 더 차갑게 느껴지는데 이유는 금속 표면은 체온을 더 빨리 발산하기 때문입니다. 공기의 경우도 동일해 금속 표면에서 공기는 더 빨리 냉각되고 여기서 결로가 형성되기 시작합니다.
이런 시나리오를 제어 캐비넷에 적용해 볼 수 있습니다.
생산 설비가 가동되지 않은 밤에 캐비넷 내부는 15℃로 냉각 됩니다. 아침에 햇살이 들고 창문을 열면 외부에서 습하고 따뜻한 공기가 들어와 상대습도를 80%까지 올립니다. 이 따뜻하고 습한 공기가 아직 가동전인 제어 캐비넷의 금속 표면에 닿으면 결로가 형성 됩니다. 이런 현상은 우리가 흔히 아침이슬로 부르는 자연 현상이지만 제어 캐비넷에는 바람직하지 않습니다.
생산 설비가 가동을 시작하면 제어 캐비넷 내부의 구성요소는 가열돼 응축 현상이 발생하지 않습니다.
제어 캐비넷과 판넬 에어컨 또는 판넬 히터
