공업용수(Industrial Water)의 종류

공장(Plant)의 P&ID 등에서 여러 종류의 물(Water)이 다양한 표기로 표시되고 있는데 이를 살펴보고자 한다.

Plant 산업에서는 그 사용처와 목적에 따라 Cooling water, chilled water, raw water, sea water 등 다양한 공업용수(Industrial Water)를 사용하고 있다. 

 

 

 

공업용수(Industrial Water)의 종류

 

환경부에서는 물에대해 상온에서 색·냄새·맛이 없는 액체로 화학적으로는 산소와 수소의 결합물이며, 천연으로는 도처에 바닷물·강물· 지하수 · 우물물 · 빗물 · 온천수 · 수증기 · 눈 · 얼음 등으로 존재하는 물질로서 설명하고 있다. 

 

지하수 용도

그리고 지하수를 생활용수, 농업용수, 어업용수, 공업용수로 이용하는 경우에 대해 각각의 수질 기준을 규정하고 있다.

 

• 생활용수 : 가정용 및 가정용에 준하는 목적으로 이용되는 경우로서 음용수 · 농업용수 · 어업용수 · 공업용수 이외의 모든 용수를 포함한다.
• 농업용수 · 어업용수 : 농업·농촌기본법시행령 제2조의 규정에 의한 농업 및 농어촌발전특별조치법 시행령 제2조 제3호의 규정에 의한 어업의 목적으로 이용되는 경우를 말한다.
• 공업용수 : 수질환경보전법 제2조 제5호의 규정에 의한 폐수배출시설을 설치한 사업장에서 사업활동 목적으로 이용되는 경우를 말한다.
• 어업용수 및 지하수의 이용 목적상 염소이온의 농도가 인체에 해가 되지 아니하는 것으로 환경부장관이 인정하는 용도로 지하수를 이용하는 경우 염소이온의 기준을 적용하지 아니한다.

 

 

공업용수 구분

 

공업용수란 공업의 생산과정에서 사용되는 물을 말한다. 보일러용수 ·원료용수 ·제품처리용수 ·세정용수 ·냉각용수 등으로 구분된다.

공업용수는 업종이나 용도에 따라 요구되는 수량이나 수질이 다르지만, 일반적으로 양이 많아야 하고 양질 ·저온 ·저렴해야 한다. 제품생산에 대량의 공업용수가 필요할 경우 용수단가(用水單價)가 제품원가에 직접 관계되므로 용수의 확보는 공장의 입지조건에서 중요한 비중을 차지하게 된다. 한국의 공업용수(단물) 시설용량은 1964년에는 1일에 95만 2,000t이었으나, 1976년에는 약 420만t으로 늘어나 12년 사이에 4.4배로 증가하였다. 이 밖에 화력발전과 원자력발전의 냉각수로 바닷물이 많이 이용되고 있으며, 이 바닷물은 한국의 강수량과는 관계가 없으므로, 무제한 사용할 수 있다. 바닷물을 냉각수로 다량 사용하면 주변의 해수농도(海水濃度)가 변화하므로, 해역(海域)의 생물자원에 많은 영향을 주게 된다. 따라서 사전에 충분한 조사와 이에 대한 대책이 요구된다.

 

 

공정용수(Process Water)의 종류

공장에서 사용하는 용수(Water)는 크게 2가지인. 공정에서 사용하는 물이란 의미인 Process water와  비 공정용으로 사용하는 물을 의미인 Utility water로 구분하고 있지만, 종종 그 구분이 애매하여 혼용하여 사용된다.

 

공정용수(공정수)는 보일러 보충수, 냉각탑 보충수, 코팅 및 도금, 헹굼 및 분무, 세척 등 다양한 제조 공정에 사용되는 물이다.

그런데 일반적인 도시 또는 지하수는 공정(Process)에 많은 문제를 야기할 수 있는 용해된 미네랄(minerals) 등 불순물을 포함하고 있어 공업용수로 사용하기 위해서는 Water treatment system을 통해 물 속의 불순물을 제거하는 과정을 거쳐야한다. 

공정수의 용해된 불순물로 인해 스트리킹(streaking), 막오염(fouling), 얼룩(spotting), 착생(adherence) 등 공정 장애 및 공정 전체효율에 영향을 미칠수가 있다. 또한 낮은 품질의 공정수로 인해 높은 에너지 비용이 발생할 수 있다.

예를 들어, 보일러의 경우에 보일러 표면 및 증기, 응축수 라인의 부식을 방지하고, 특히, 탈염화 공정수는 처리되지 않은 공정수에 비해 보일러 연료 소비량을 현저하게 감소시켜 보일러를 훨씬 더 높은 효율로 작동시킬 수 있으며, 극도로 뜨거운 물이 배수구로 배출되는 블로우다운을 크게 줄일 수 있다.

 

 

공정용수는 종종 초순수(ultrapure water), 순수(demineralised water), 냉각수(cooling water), 헹굼수(rinse water), 세척수(washing water), 양조수(brewing water), 보일러 공급수(boiler feed water) 또는 기타 품질 지정과 같은 다른 명칭도 부여된다.

 

• DEMINERALIZED WATER : 물에서 미네랄을 제거한 것.  Demineralized water 혹은 Demi. Water 라고 호칭하며 Make-up 용으로 사용한다. 보일러나 다양한 응용분야의 장치류의 용수로 사용된다. 

MAKE-UP : 물을 보충한다는 뜻. 고정형 장치류 특히 Vessel 류의 경우 유체가 내부에 보관되는데 이 과정에서 유체는 여러 가지 이유로 손실이 발생한다.  미세한 누수, 기화 현상 아니면 공정상 필요한 이유로 Drain 이나 Blowdown을 하는 경우 Vessel 안의 수위가 낮아지게 된다. 이러한 경우처럼 어떠한 공정이나 장치류 안에서 물이 필요하다고 판단되어 보충하는 것을 용어로 Make-up 이라고 한다. 

• BRACKISH WATER : Chloride 이온이 1,000~10,000 mg/L 의 물로 바닷물과 강물이 섞여 있는 곳에서의 염분이 바닷물보다 적은 상태의 물을 말한다. Chloride는 화학적 부식을 촉진하므로 내부식성 자재를 사용하는 구간에 사용하는 것으로 검토해야 한다.  
• BOILER FEED WATER : Demineralized water 에서 산소를 제거한 물로 보일러 스팀 생산용으로 사용한다. 줄여서 BFW 라고 호칭하며 무기염이 용해되어 공정에서 사용될 때 관로에 Scale 을 형성해서 효율에 영향을 미친다. 
• POTABLE WATER : 사람이 마실 수 있는 양질의 물. (염소를 이용하여 소독)
• POLISHED WATER : 수처리 설비의 각종 이온형태의 이물질을 제거한 상태의 물
• BRINE WATER : Chloride 이온이 1,000~10,000 mg/L 포함된 소금물로서 간접적으로 냉각작용을 요하는 응용분야에 사용한다. (냉각기)
• AERATED WATER : Oxygen이 충분히 용해된 있는 물로써 폐수의 희석수로 사용한다. 
• WASTE WATER : 공정에서 역할을 다한 물로써 산업용 폐수라고 호칭한다.
• WASH WATER : 공정내에 산소가 유입되면 안되는 경우 BFW(Boiler feed water)를 사용하며, 용도의 목적은 Fouling 을 발생시키는 암모늄염을 제거하는 목적으로 사용.
• SEWAGE WATER : 사람에게서 발생하는 오물이 화장실을 통해서 버려질 때 사용하는 물. 세척을 하고 싱크대를 통해서 버려지는 물을 뜻하며 버리거나 정화하여 재사용을 할 수 있다. 
• BLACK WATER : Sewage Water와 용어가 비슷하나 세탁, 세차 등을 통해서 오염된일반 환경에서 사용하고 배출되는 물을 뜻한다.  
• COOLING WATER : Cooling Tower를 사용해서 대기와 열교환을 통하여 대기온도 이하로 냉각시킨 물. 이렇게 처리된 용수를 Chilled water라고 호칭하며 공정상 혹은 장치류에 대기 온도 이하 온도의 물이 필요할 때 사용합니다.
• CHILLED WATER : 냉동기(Refrigerator)에서 냉매와의 열교환을 통해 냉각시킨 물로서 Cooling Water보다 훨씬 낮은 온도를 유지하고 있는 물. 예를 들어 4~7℃. 
• FRESH WATER : 용해성 증발잔류물(TDS)가 1,000 mg/L 이하의 물을 말하며 민물, 지하수등의 물을 뜻한다. 일반적으로 Potable 로 사용하기에는 적합하지 않다. 
• DEIONIZED WATER : 물속에 녹아있는 이온을 모두 제거한 탈이온수로써 음료 및 공업용수로 사용한다. 
• SOUR WATER : Wash Water가 물에 용해되는 부식성 물질을 포함하고 있는 물. 황화합물이 포함된 악취성 폐수를 뜻 한다.
• SEA WATER (SW) :  말 그대로 바닷물을 뜻한다. 플랜트 산업에서는 Cooling 을 위한 Water Source를 바닷물을 사용합니다. 콘덴서나 열교환기 등에 사용되며 이때 재질은 내부식성을 가지고 있는 재료로 설계 및 제작을 진행해야 한다.  
• FIRE WATER : 화재 발생시 사용하는 물로 빗물이나 처리수를 모아서 사용한다.
• RIVER WATER (RW) : 강물을 뜻한다. 강물을 공업용수로 사용하려면 물의 성분치를 분석해서 함유된 정보(염소, 칼슘, 마그네슘등)를 분석하고 객관적인 결과치로 사용하고자 하는 응용 분야의 품질 적합성을 평가하는 과정을 거친 후 사용해야 합니다. 

 

Reference : https://www.me.go.kr/gg/web/index.do?menuId=2267

http://sadboxabc.blogspot.com/2018/09/industrial-water-definition.html