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[고압수전설비의 계통연계 및 기술동향 3] 큐비클의 설치 환경과 도장 성능

김대근 기자
입력 2014.09.01 00:00

[고압수전설비의 계통연계 및 기술동향 3]
큐비클의 설치 환경과 도장 성능

큐비클식 고압수전설비는 빌딩 및 공장 등에서 널리 사용되고 있으며, 그 설치장소에는 청정지역뿐만 아니라, 공장지대 및 해안지대 등 환경적으로 가혹한 곳도 포함되어 있다. 이러한 가혹한 환경에서는 큐비클의 캐비닛에 대한 방청성능 및 방식성능 등이 더욱 요구된다고 할 수 있다. 이러한 현상에 입각하여 본고에서는 설치환경에 따른 큐비클의 도장성능에 대해 소개한다.

번역·정리 김대근 기자

큐비클식 고압수전설비의 설치 현황

JIS C 4620-2004 「큐비클식 고압수전설비」에서는 다음 아래와 같이 큐비클의 사용 상태를 ‘표준 사용상태’와 ‘특수 사용상태’로 나누어 규정하고 있다. 큐비클은 특별히 지정되지 않는 한 표준 사용상태에서 사용하는 것으로 하고 있다.

표준 사용상태란

● 옥내용에 대해서는 주위온도가 -5 ~ +40℃의 범위

(단, 24시간의 평균치는 +35℃를 넘지 않는 것으로 한다)

● 옥외용에 대해서는 주위온도가 -20 ~ +40℃의 범위

(단, 24시간의 평균치는 +35℃를 넘지 않는 것으로 한다)

● 표고는 1000m 이하

특수 사용상태란

특수 사용상태란 다음 중 하나에 해당되는 사용 상태를 말하며, 이러한 상태에서 부득이하게 사용하는 경우는 수수 당사자 간에 협정을 해야 한다.
● 바닷바람(해풍)을 크게 받는 장소에서 사용하는 경우
● 빙설이 특히 많은 장소에서 사용하는 경우
● 상시 습윤한 장소에서 사용하는 경우

● 과도한 수증기 또는 과도한 유증기가 있는 장소에서 사용하는 경우

● 부식성 가스 등이 있는 장소 및 부식성 가스가 내습할 우려가 있는 장소에서 사용하는 경우

● 먼지가 과도하게 많은 장소에서 사용하는 경우 등

큐비클의 부식요인과 발생장소

부식요인 관련 큐비클의 설치장소로는 △해안지대에서의 해염입자(염해) 및 모래먼지가 많은 지대 △도시·공업지대에서의 배기가스, 배연, 부식성 가스(산, 알칼리 등)가 많은 지대 △온천지대에서 지열 증기에 포함되는 부식물자(황화수소)가 많은 지대 △과도한 먼지·습기가 많은 지대 등을 생각해볼 수 있다.

해염입자에 의한 부식

일반적으로 큐비클의 캐비닛은 부식으로부터 소재를 보호하기 위해 도장(塗裝)을 실시하고 있지만, 해안지대에서는 해염입자, 잔모래 및 습기의 영향으로 매우 혹독한 부식 환경에 노출되어 있기 때문에 도장의 표면에 핀홀(도막塗膜에 생기는 극히 작은 구멍) 및 날아오는 모래알 등에 의해 상처가 생기고, 그곳에 해염입자가 달라붙어 공기 중 수분과의 반응으로 국부전지가 형성되어 부식이 진행된다. 단, 옥외의 기기에서 외면에 부착된 해염입자는 비에 의해 어느 정도 씻겨 내려갈 것으로 예상되지만, 비가 흐르기 어려운 큐비클의 지붕 및 문판 측 등 철판 가공의 가장자리 부분, 통기구 주변부 등에서는 특히나 부식(녹)이 발생되기 쉽다. 캐비닛으로는 내부 기기의 보호를 겸하기 위해 내식성이 우수한 도장이 요구된다.

부식성 가스의 종류와 그 발생장소

큐비클의 캐비닛을 부식시키는 요인으로서 들 수 있는 주요 부식성 가스와 그 발생장소는 아래 [표 1]에 나타낸 바와 같다. 실제의 대기환경은 이러한 부식성 가스 외에 온도, 습도, 먼지, 해염입자 등이 복잡하게 결합된 환경을 형성하고 있다. 이러한 특수 사용상태의 환경 아래 큐비클을 설치하는 경우는 각각의 조건에 맞는 대책이 필요하다. 특히, 바닷바람을 크게 받는 염해지구 및 부식성 가스에 노출된 환경에 설치하는 경우는 설치환경에 맞추어 큐비클의 도장 성능 등을 고려하지 않으면 안 된다.

설치환경에 따라 선정하는 배전반류의 도장성능

다양한 설치환경에서의 도장사양을 최적화하여 선택할 수 있도록 「배전반 표준화 협의회」에서 독자적인 기준이 정해져 있다. 아래에 그 내용을 소개한다.

일본의 대표적 특수환경인 해안지대([그림 1] 참조)

① 바닷바람이 닿지 않는 곳 → 내염(耐鹽) 사양

해안에서의 거리가 약 300m 이상 1km 이내

② 바닷바람이 직접 닿는 곳 → 중내염 사양

해안에서의 거리가 약 300m 이내

부식성 가스 노출 지대 ([그림 2] 참조)

① 산성가스를 발생시키는 곳 → 내산(耐酸) 사양

② 알칼리성 가스를 발생시키는 곳 → 내알칼리 사양

설치장소, 환경에 따른 방청력 요구수준과 판단기준

도장은 소지, 전처리, 도료에 따라 도막(塗膜)의 품질 수준이 결정된다. 그 요구성능을 JIS 관련 규격의 수많은 규정들 중에 특히 방식(防蝕)에 대한 품질평가로서 유효한 것을 판정기준으로 나타내었다.([표 2] 참조)

도장의 종류와 성능

큐비클 등의 배전반류에 사용되는 도장은 설치장소의 환경에 맞춰 다양한 종류의 도료 및 도장방식이 채용된다. 여기서는 도료의 종류와 성능에 대해 설명한다.

도료의 종류

도료의 종류에는 밑칠 도료, 중간칠 도료, 덧칠 도료가 있다.

① 밑칠 도료

일반적으로 소지 및 덧칠 도료와의 밀착성, 소지의 방청력 향상이 요구된다. 성능면에서는 소지에 대한 밀착성 및 내습성, 내수성, 내염수 분무성(耐鹽水噴霧性) 등 도료에 가장 중요한 방청력에 관한 부분이다.

② 중간칠 도료

중간칠은 밑칠과 덧칠 사이의 밀착력을 확보하여 연마에 의한 도막(塗膜)의 마무리, 평활성의 개선, 도막 두께의 확보 등을 위해 실시되지만, 제품·부재(재료)에 따라서는 중간칠을 하지 않는 경우도 있다.

③ 덧칠 도료

덧칠 도료는 밑칠(또는 중간칠)과의 밀착성 확보를 위해 실시한다. 내후성(耐候性), 경도, 내수성, 내약품성, 내마모성, 내용제성(耐溶劑性) 등 표면에 작용하는 외적요인에 대한 내구성이 요구된다. 배전반류에 사용되는 도료에 대해서는 [표 3]에 정리하였다.

도장방식

배전반류의 도장방법으로는 다음과 같은 방식이 있다.

① 에어 스프레이 도장

도료를 압축공기에 의해 안개 형태화시켜 도장하는 방법. 작업효율이 좋고 평활하게 도장할 수 있으나 도착(塗着) 효율은 좋지 않다.

② 전착도장

도료탱크에 도료를 희석해 채우고, 피도물을 침지시켜 도료탱크의 전극 간에 직류전압을 걸어서 도막을 형성하는 방법이다. 거의 균일한 막 두께를 얻을 수 있으며, 좁은 틈새와 복잡한 구조의 부분에도 도장이 가능하다. 용제가 물이기 때문에 저공해, 자원 절약, 안전성에 있어서 우수하다. ([사진 2] 참조)

③ 정전도장

정전도장기 측을 음극으로 피도물 측을 양극으로 하여 도료에 직류 고전압을 인가해 피도물에 흡착시키는 도장 방식으로, 여기에는 분체 도장과 분무 도장이 있다.
● 분체 도장

분말 형태의 도료를 피도물에 부착시키는 방법이다. 유기용제를 포함하지 않으며, 도료를 회수하여 재활용할 수 있는 등 환경 친화적이다. 고성능이기 때문에 한 번의 도장으로 높은 막 두께가 얻어진다.([사진 3] 참조)

● 분무 도장

분무 도장에는 용제도장과 수용성 도료를 사용한 도장이 있다. 용제도장은 수지, 안료를 유기용제로 녹여낸 액체상의 도료를 피도물에 분무하는 방식이다. 수용성 도료를 사용한 도장은 물로 녹여낸 수지 도료를 피도물에 분무하는 방식으로 화재 및 위생상의 위험이 없다. 둘 다 한 번의 도장으로는 높은 막 두께를 얻을 수 없기 때문에 전착도장 후에 덧칠 도장하여 성능을 높인다.

도막의 성능시험

도막의 성능은 JIS 등으로 정해진 도료 및 도막의 시험방법으로 확인하는 것이 일반적이다. 시험항목으로서는 외관(평활성, 광택, 색조), 막 두께, 긁기 경도, 부착성, 내추낙하성, 내부항성, 내산성, 내알칼리성, 내수성, 내중성염수 분무성, 내후성, 촉진 내후성, 내습성 등이 있다. 또한 실내의 촉진시험에서는 알 수 없는 변화를 관찰하기 위해 실제로 옥외에 폭로시켜 장기간의 변화를 관찰하는 경우도 있다. 이 경우, 가장 혹독한 환경 및 해안 근처에서 폭로시키는 경우가 많다.([사진 4] 참조)

큐비클 도장의 현황

일반적으로 큐비클의 캐비닛은 강판에 표면처리로 도장을 하여 방청 대책을 실시하고 있지만, 해안 근처의 염해가 심한 특수 사용환경 아래 설치하는 경우에는 금속부식과 녹 발생이 문제가 된다. 최근에는 표면처리를 「전착도장+분체도장」이라고 하는 2중 코팅을 통해 표준 사양이면서 동시에 염해대책을 고려한 제품도 볼 수 있다.「전착도장+분체도장」의 특장점으로는 다음 아래와 같다.([사진 5] 참조)

● 내염성이 좋기 때문에 염해지구에서도 안심하고 설치할 수 있다.

● 도료와 소재의 밀착성이 확실하며, 방청 성능이 높다.

● 도장표면이 두껍고 단단하기 때문에 상처가 잘 생기지 않고 깨끗하게 완성된다.

● 초킹의 발생이 적고, 옥외 내후성이 뛰어나다.

● 가장자리 및 모서리 부위에 도료가 부착하기 쉬운 도장 방식으로 녹이 잘 발생하지 않는다.

● 변색이 적고, 광택 유지율이 탁월한 합성수지 도료의 채용으로 외관의 아름다움을 오래 유지할 수 있다.

도장기술의 최근 동향

세계적으로 지구온난화, 대기오염, 자원 절약, 에너지 절약 등 환경보전에 대한 의식이 점점 높아지고 있다. 이러한 영향을 받아 도장에 있어서도 자원의 유효이용 및 환경부하 저감을 위한 활동이 이루어지고 있다. 환경배려형 도료로는 이미 분체도료 및 전착도료 등 저환경 부하의 도료가 일반적으로 사용되고 있지만, 최근에는 차열(遮熱) 기능 및 저오염 기능을 지닌 도료가 개발되고 있다. 차열 도료는 태양광의 적외선 영역의 파장을 반사하여 내부에 투과하는 열을 감소시킴으로써 배전반 내 온도를 줄이는 기능을 지닌 도료이다. 또 저오염 도료는 도막표면의 친수화 기능을 갖게 하여 낙숫물 오염을 저감하는 도료로서 우수에 의해 오염물질이 씻겨 내려가기가 쉽고, 오염물질을 닦아내어 제거하기가 쉽다는 등의 효과가 기대되고 있다. 최근에는 이러한 저오염 기능을 가진 분체도료도 개발되고 있다. 그 밖에 가열 온도를 낮춤으로써 소비되는 연료 사용량을 저감하는 도료 등 다양한 니즈를 반영한 새로운 도료들이 개발되고 있다.

큐비클식 고압수전설비는 다양한 설치환경 아래 사용되고 있다. 본래의 기능을 발휘하는 데 있어서도 설치환경에 맞춘 적절한 도장 성능을 선정하는 것이 무엇보다 중요하다고 하겠다. 이번 기회를 통해 보다 안전하고 신뢰성 높은 큐비클의 선정에 일조했으면 하는 바람이다.