네덜란드 델프트(Delft)에 위치한 TNO의 반 리우웬후크 연구소(VLL)는 나노 기술 분야에서 국내 최대 규모의 (클린룸) 연구 시설 중 하나입니다. 이곳의 연구 분야에는 항공우주 분야의 광학 및 계측 기술에 대한 연구가 포함됩니다. 여기서 직면한 과제 중 하나는 대기권 밖의 ‘우주’와 최대한 유사한 환경을 조성하는 것입니다. 이는 시험이 수행되는 대형 탱크 내에서 가능한 한 높은 진공도와 -160°C 이하로 매우 낮은 온도를 유지하는 것을 목표로 한다는 뜻입니다. 이러한 시험이 끝난 후, 해당 공간에 대량의(5~6입방미터) 압축 공기를 주입하여 다시 가열합니다.

프랑코 브라우어는 TNO의 CREF(기업 부동산 및 시설 관리) 기술 부문 프로젝트 리더로, 설비의 유지보수 및 개조 업무를 비롯한 여러 업무를 담당하고 있습니다. CREF 내에서, 툰 브루세(Teun Brussee)는 이 프로젝트를 총괄한 TNO의 엔지니어링 업무를 담당했습니다. 그는 이렇게 말합니다. “탱크를 재가열하고 가압하는 데 사용하는 압축 공기는 매우 건조해야 합니다. 압축 공기와 함께 유입된 물 분자는 측정 대상물에 침전될 가능성이 있습니다. 이러한 물 분자가 너무 많을 경우, 우선 실험 측정 결과에 영향을 미치는 것은 물론, 실험에 사용하는 시료에 심각한 손상을 입힐 수도 있습니다.

사전 심사

압축 공기 품질에 대한 요구가 높아지고, 시험 요청이 증가하며, 시험 시설 이용 가능성에 대한 고객 요구가 늘어나면서, TNO는 압축 공기 시스템을 업그레이드할 시기가 왔다고 판단했습니다.

첫 단계로 Festo가 사전 심사를 실시했습니다. 코엔 리플랑은 공인 심사관으로, 전체 압축 공기 시스템의 점검 및 업그레이드 분야에서 풍부한 경험을 보유하고 있습니다. “우리는 기업을 대상으로 정기적으로 이러한 심사를 실시하여 전체 압축 공기 시스템의 현황을 파악하고 있습니다.” 이 심사는 ISO 11011에 따라 수행되며, 이는 변경이 필요한 부분을 파악하는 데 훌륭한 출발점이 되어 줍니다. 용량 확장을 요청하는 고객의 경우, 이것이 반드시 컴프레서를 추가해야 한다는 의미는 아닙니다. 때로는 배관 배치를 변경하거나, 더 굵은 배관을 사용하는 등, 막대한 투자를 하지 않아도 되는 현명한 해결책이 답이 될 수 있습니다. 또한, 거의 모든 경우에 에너지 절약 방안을 제안해 드릴 수 있습니다.

TNO의 경우, 문제는 조금 더 복잡했습니다. 한편으로는 압축 공기의 품질을 높이고자 하는 바람이 있었고, 다른 한편으로는 생산 능력 확충이 필요했습니다. 그러나 사전 심사 결과, 모든 사용자가 최고 품질의 압축 공기를 필요로 하는 것은 결코 아니라는 사실이 드러났습니다. 따라서 모든 사용자에게 매우 건조한 압축 공기를 공급하기 위해 완전히 새로운 압축 공기 시스템을 구축하는 것은 불필요하게 비용이 많이 들게 될 것입니다.

프로젝트 그룹

사전 심사 결과와 TNO의 요구 사항에 따라 압축 공기 시스템을 대폭 개조해야 했습니다. TNO, Festo 및 Royal HaskoningDHV로 구성된 실무 그룹을 구성하는 것은 필수적이었습니다. 후자는 TNO 델프트 연구소의 신축 및 리모델링 프로젝트를 총괄하는 프로젝트 매니저 안넬리스 헤머(Annelies Hemmer)가 대표로 나섰습니다. "이러한 유형의 프로젝트에서 제 업무는 프로젝트 계획서 및 관련 예산을 작성하고, 프로젝트의 타당성을 평가하는 것입니다. 이를 위해 Festo 및 TNO와의 협력은 매우 큰 도움이 되었습니다."

그녀는 이어서 이렇게 말합니다. “이번 협력에서 Festo는 압축 공기 시스템의 개조 및 확장에 대한 기술적 제안을 담당합니다. TNO는 이것이 실제로 원하는 결과를 가져오는지 평가해야 하며, 저는 이를 바탕으로 해당 제안의 재정적 타당성을 검토합니다. 양측이 합의에 도달하면, Royal HaskoningDHV가 프로젝트 실행을 시작하며, 이 과정에서 고객사와 협의하여 하도급업체 및 공급업체를 선정합니다. 예를 들어, 특정 피팅과 각종 계측기는 Festo에서 공급받았으며, 공기 건조기는 해당 장비 전문 업체에서 조달했습니다.

컴프레서 단계의 중복화

Festo의 제안은 2단계 압축 공기 시스템에 중점이 두어졌습니다. 따라서, 이 첫 번째 시스템은 매우 높은 수준의 (건식) 공기 품질(ISO 8573-1:2010 기준 2.1.1 등급)을 제공합니다. 두 번째 장치는 별도의 배관을 통해 표준 품질의 압축 공기(ISO 8573-1:2010 기준 2.4.1 등급)를 공급합니다. 이 두 시스템 사이에는 필요 시 서로 연결할 수 있는 이른바 ‘비상 밸브’가 설치되어 있다는 점이 특징입니다. 압축 공기 시스템의 압력이 너무 낮아질 위험이 있을 경우(예: 사용자 수가 너무 많은 경우), 테스트가 실패하거나 일시적으로 중단되는 것을 방지합니다.

용량과 품질

용량과 품질을 모두 확보하기 위해, 기존 3대의 컴프레서에 컴프레서 1대와 새로운 드라이어를 추가했습니다. 코엔 리플랑: “먼저 후자부터 말씀드리자면, 이 새로운 건조기는 압력 이슬점이 -70°C 미만의 압력 이슬점을 달성할 수 있는 특수 흡착식 건조기입니다. 이 압력 이슬점은 건조기 자체에 장착된 센서와 더불어 배출 라인에 설치된 별도의 압력 이슬점 센서를 통해 모니터링됩니다. 이 장치와 새로운 컴프레서를 결합함으로써 진공 탱크에 압력을 가하는 데 필요한 극도로 건조한 압축 공기를 공급합니다. 충분한 양의 표준 압축 공기를 확보하고 있는 다른 사용자들의 경우, 네 번째 컴프레서를 이용할 수 있습니다. 이러한 방식으로 컴프레서들은 중복 구성을 갖추고 있어, TNO는 고객들에게 시스템의 가동률을 극대화할 수 있습니다.

툰 브루세: “이 시스템을 통해 필요한 장소에 적절한 품질의 압축 공기를 안정적으로 공급할 수 있으며, 압축 공기가 필요하지 않은 곳에서 고품질 압축 공기를 생산하기 위해 불필요한 에너지를 소비하는 일을 방지할 수 있습니다. 현재 사용 중인 9~10bar의 압력을 낮춤으로써 에너지 소비를 더욱 줄일 수 있습니다. 예를 들어, 7.5bar까지 낮출 수 있습니다. 만약 이 조치만으로도 충분하다는 것이 확인된다면, 여기서 에너지 절약을 위한 추가 조치를 취할 수 있습니다."

협력

현재 시스템은 모든 사용자의 기대에 부응하며 원활하게 운영되고 있습니다. 이를 통해 세 당사자는 단순한 협력 이상의 성과를 거둔 것에 대해 만족스럽게 회고하고 있습니다. 툰 브루세: “쾨엔의 전문 지식과 끊임없는 열정 덕분에, 우리의 모든 요구 사항을 충족하는 해결책을 찾아냈습니다. 이제 용량은 더 커졌고, 신뢰성은 높아졌으며, 원하는 품질의 압축 공기를 확보하게 되었습니다. 이 모든 것이 효율적인 에너지 소비와 함께 이루어집니다. 양측이 이렇게 협력할 수 있다는 건 정말 좋은 일입니다.