영국 CDS 건조설비 국내에 선보여, 세라믹 건조 신기술 Airless Drying System 국내 공급 과열증기 이용 건조시간 50~80% 이상 단축, 제품 생산효율 극대화 세라믹과 관련된 모든 산업분야에서 필수불가결한 공정으로써 ‘건조(Drying)’를 제외할 수 없다. 특히 건조는 세라믹 제품의 생산과정 중 대부분의 시간을 차지하면서 에너지 소비량이 많을 뿐 아니라 제품생산 기간에 가장 큰 영향을 준다. 기존의 재래식으로 설계된 건조설비는 지속적인 기술적 발전에도 불구하고 습도조절 건조와 습도측정 규정에 의해 제약을 받게 된다. 특히, 가장 효과적인 공기순환 장치와 정교한 제어장치를 갖추고 있어도 재래식 습도조절 건조설비는 약간의 개선밖에 이룰 수 없었다. 영국 CDS 그룹, 과열증기 이용 건조방법 개발 최근 국내외 많은 업체들은 Microwave나 진공건조 등과 같은 새로운 건조기술 개발에 나서고 있다. 그러나 이 같은 연구·개발에도 불구하고 연구실 수준에서 벗어나 현장 적용 성공 사례는 극히 제한적이었다. 또한 비현실적인 높은 투자비용과 높은 에너지 소비, 인체에 대한 위험성 등으로 실용적인 건조공정 개발에 어려움을 겪어왔다. 이 같은 상황 속에서 영국의 Ceramic Drying Sys tems Ltd.(CDS group)은 과열증기를 가열 매체로 사용하는 건조방법의 개발에 성공했다. CDS group은 17년간 세라믹과 연관된 산업계의 필수 요소인 건조 설비를 제조·공급함으로써 세계적인 건조기 전문업체로 자리매김하고 있다. 특히 영국 정부의 NRG 프로젝트로 이뤄진 ‘Airless Drying System’은 기존의 재래식 건조방법과 비교하여 에너지 절약은 물론 건조시간이 50~80%까지 단축된다. CDS group의 국내 에이전트(Agent)를 맞고 있는 세라믹소스코리아 엄무헌 대표는 “건조한 과열증기(Dry Superheated Steam)를 가열 매체로 사용하여 모든 건조공정을 수행할 수 있는 혁신적인 건조방법이다”며 “이 시스템의 경우 현재 영국을 비롯하여 전 세계에 널리 특허등록이 되어 있다”고 밝혔다. Airless Dryer 시스템 도입, 건조효율 극대화 Airless Drying은 건조한 과열증기*를 사용하는데 여기서 건조한 과열증기는 제품이 포함하고 있는 수분으로 만들어지며, 이 증기는 상압으로 운전이 안전할 뿐만 아니라 제어가 쉽고 매우 빠른 시간 안에 건조가 가능하다는 장점을 갖고 있다. 특히, 기존의 재래식 건조기의 경우 외부에서 들어 온 공기를 조절온도까지 가열하고 나서 대기로 배출시키게 방식이었다. 이는 습도조절 건조기의 필수 사항임에도 불구하고 에너지의 낭비를 초래한다. 그러나 Airless Dryer는 공기는 과열증기로 대체되고 이 과열증기는 연속적으로 재순환하여 에너지 낭비를 막을 수 있다. 여기서 증기(Steam)는 100℃ 이상으로 가열될 경우, 이것이 건조한 과열증기가 되어 단순히 과열된 질소인 공기와 마찬가지로 이 과열증기는 건조매체로 사용이 가능하게 된다. 특히 증기(2,020J/Kg/K)는 비열 용량이 공기(993J/Kg/K)의 2배 이상으로 동일한 mass flow에 대한 열량의 2배 이상을 전달할 수 있게 된다. 따라서 습한 제품과 건조 매체 사이의 동일한 온도 차이에서 열전달을 위한 fan 동력은 절반 이상 줄어들게 된다. 한편, 동일 온도에서의 증기(8.7Ns/m2)의 점성은 공기(18.3Ns/m2)의 약 1/2 가량으로 습한 제품 표면에 작용하거나 침투하는 능력을 갖게 된다. 이로 인해 건조 효과는 더욱 증대되게 된다. 온도·습도·풍량 동시 조절, 건조효율 최적화 한편, 재래식 건조 사이클의 경우 일련의 온도 및 습도의 ‘상승·하향’ 및 ‘유지’ 단계로 구성된다. 그러나 Airless Drying은 상온에서부터 100℃에 이르는 가온 단계와 100℃ 이상에서의 건조단계로 구성되어 있다. 모든 세라믹 제품들은 고유의 건조특성을 갖고 있어, 건조될 수 있는 최적의 안전 온도를 갖고 있다. 그러나 Airless 시스템은 재래식의 100℃ 이하에서 제어되어 건조가 이뤄지는 것과는 달리 100℃ 이상에서 건조가 이뤄지게 된다. 또한 Airless 시스템은 완전한 재순환 조건 하에서 운전되며 간접 가열방식을 사용, 연소공기가 건조기 내부로 들어가지 않는다. 가온 단계에서는 제품에서 증발되는 소량의 물에 의해 효율적으로 습도수준을 올려주게 되며 이로 인해 과도한 증발이 일어나는 것을 막아주게 된다. 따라서 “건조과정중 급격한 수축에 의해 발생하는 균열이나 비틀림이 발생하지 않은 상태에서 빠르게 100℃까지 상승하게 된다”며 “온도 및 습도를 비롯하여 풍량까지 동시에 조절해 줌으로써 최적의 건조 사이클을 실현할 수 있다”고 세라믹소스코리아의 엄무헌 사장은 밝혔다. 다양한 제품 건조에 응용, 과감한 투자 촉구 Airless Drying의 적용범위와 관련해서는 위생도기, 내화물, 특수 세라믹, 세라믹 절연체 등의 세라믹 제품을 비롯하여 식품재료, 산업폐기물, 과일폐기물, 섬유 등 수많은 부분에 이른다. 엄무헌 사장은 “한 마디로 100℃ 이상의 온도에서 견딜 수 있는 모든 것들에 적용이 가능하다”고 한다. 한편, 최근의 경기침체로 업체의 설비투자를 보류하고 있는 상황에서 엄무헌 사장은 “업체는 과감한 설비투자가 필요한 시점이다”며 “Airless Drying 시스템 도입을 통해 고유가 시대에 대응하는 한편, 제품 생산 효율을 극대화시켜 미래 수요에 대응할 필요성이 있다”고 덧붙였다. 문의)02-333-2261 吳德根 기자