제어반 냉각, 올바른 공기 흐름이 중요합니다.
산업 현장의 제어반에는 PLC, 인버터, 전원장치 등 다양한 전자부품이 밀집해 있습니다.
이러한 부품에서 발생한 열이 제어반 내부에 축적되면 오작동과 수명 단축은 물론, 예기치 않은 설비 다운타임으로 이어질 수 있습니다.
따라서 제어반 냉각의 목적은 단순히 내부 온도를 낮추는 데 있지 않습니다.
전자부품이 안정적으로 작동할 수 있는 환경을 유지하고 설비의 신뢰성을 높이는 것이 제어반 냉각의 핵심입니다.
그렇다면 모든 제어반에 별도의 냉각기(Cooling Unit)가 필요할까요?
아래 조건의 환경에서는 Fan & Filter로 경제적인 냉각이 가능합니다.
Fan & Filter는 주변 온도가 목표 제어반 내부 온도보다 낮을 때 적용할 수 있으며, 약 5 K의 온도 차이가 권장됩니다.
오염된 환경에서는 공기 흐름의 방향도 중요합니다. 배기 방식은 제어반 내부에 음압을 형성해 틈새로 여과되지 않은 공기를 유입시킬 수 있습니다. 반면 외부 공기를 내부로 공급하면 양압과 공기 순환이 형성돼 먼지 유입과 열 축적을 줄이는 데 유리합니다.
이처럼 냉각 성능은 Fan & Filter의 설치 여부뿐 아니라 실제 운전 환경에서 확보되는 풍량에 따라 달라집니다.
그렇다면 제품을 선택할 때는 어떤 풍량을 기준으로 확인해야 할까요?
Fan & Filter, 풍량 숫자만 보면 될까요?
Fan을 선정할 때 가장 먼저 확인하는 수치는 풍량입니다.
그러나 카탈로그에 표시된 무저항(Free-blowing) 풍량만으로 실제 냉각 성능을 판단해서는 안 됩니다.
자유 토출 풍량(Free-blowing Airflow)은 공기가 방해받지 않고 흐르는 조건에서 측정한 값입니다.
실제 제어반에는 필터가 포함된 Fan & Filter와 배출 필터가 설치됩니다.
이때 주름필터와 배출 필터의 저항으로 배압이 발생해 실제 풍량이 낮아질 수 있습니다.
따라서 Fan & Filter를 선정할 때는 다음 두 가지 수치를 구분해야 합니다.
- 공기 저항이 없는 조건에서 측정한 무저항 풍량
- 필터와 배출 필터의 저항을 반영한 실제 유효 풍량
제어반 냉각 성능을 결정하는 것은 카탈로그에서 가장 크게 보이는 숫자가 아니라, 실제 설치 조건에서 확보되는 풍량입니다.
일반 Fan의 한계
많은 현장에서 일반 Fan만 설치하는 경우가 있습니다.
하지만 다음과 같은 문제가 발생할 수 있습니다.
먼지 유입
필터가 없는 경우 외부 먼지와 오염물질이 그대로 유입될 수 있습니다.
이는 전자부품 오염과 수명 저하로 이어질 수 있습니다.
실제 풍량 감소
카탈로그에 표시된 풍량은 대부분 자유 토출 풍량(Free-blowing Airflow) 조건 기준입니다.
실제 제어반에 설치하면 공기 저항이 발생하고 실제 풍량은 달라질 수 있습니다.
Hot Spot 발생
공기 흐름이 적절하게 설계되지 않으면 특정 위치에 열이 집중되는 Hot Spot 현상이 발생할 수 있습니다.
Blue e+ Fan & Filter가 다른 이유
Blue e+ Fan & Filter는 단순히 공기를 이동시키는 데 그치지 않고 필터, 양압 환경으로 효율적인 공기 흐름까지 고려해 설계됐습니다.
① 필터를 통한 오염물질 차단
외부 공기가 필터를 통과하면서 먼지 및 오염물질 유입을 줄여줍니다.
전자부품 보호는 물론 유지보수 부담까지 감소시킬 수 있습니다.
② 양압(Positive Pressure) 환경 구현
Blue e+ Fan & Filter는 일반적으로 하단에서 공기를 유입하고 상단으로 배출하는 방식으로 설치합니다.
이 과정에서 제어반 내부에 양압이 형성됩니다.
양압 환경은 먼지 유입 감소, 공기 순환 개선, Hot Spot 감소 등의 효과를 기대할 수 있습니다.
③ 실제 환경을 고려한 냉각
제어반 냉각 성능은 단순 풍량이 아니라 실제 운전 조건에서 결정됩니다.
Blue e+ Fan & Filter는 필터와 공기 흐름을 고려한 설계를 통해 안정적인 냉각 성능을 제공합니다.
Fan & Filter 선정 시 확인해야 할 사항
Fan & Filter의 성능을 제대로 활용하려면 제품의 정격 풍량뿐 아니라 실제 사용 환경을 함께 검토해야 합니다.
필터 적용 후 실제 풍량
무저항 풍량이 아닌, 배출 필터와 주름형 필터를 포함한 상태의 유효 풍량을 기준으로 제품을 선정해야 합니다.
필요 풍량은 손실열과 허용 온도차, 고도 보정계수를 이용해 계산할 수 있습니다.
필요 풍량(V) = 고도 보정계수(f) × 손실열(Pa) ÷ 허용 온도차(ΔT)
주변 온도와 목표 내부 온도
주변 온도가 목표 제어반 내부 온도보다 충분히 낮은지 확인해야 합니다.
제어반 내부의 손실열
PLC, 인버터, 전원장치 등 내부 부품에서 발생하는 전체 손실열을 계산해야 합니다.
제어반의 유효 표면적
제어반이 독립 설치됐는지, 벽이나 다른 제어반에 붙어 있는지에 따라 자연적으로 외부에 방출되는 열의 양이 달라집니다.
설치 장소의 해발고도
고도가 높아지면 공기 밀도가 낮아지므로 같은 열을 배출하기 위해 더 많은 풍량이 필요할 수 있습니다.
리탈의 RiTherm을 활용하면 제어반 조건과 내부 손실열을 바탕으로 필요한 냉각 용량과 적합한 솔루션을 보다 간편하게 검토할 수 있습니다.
제어반 냉각의 시작은 환경에 맞는 공기 흐름입니다
먼저 주변 온도와 오염 상태를 확인하고, 실제 필요한 풍량을 계산해야 합니다.
올바른 공기 흐름을 형성해, 전자부품이 목표 온도에서 안정적으로 작동할 수 있는 환경을 유지하는 것이 중요합니다.
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