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냉각수 순환, 냉각수, 부동액 관리 방법

냉각 순환(冷却水)(coolant, cooling water)은 통상 청수 2차 냉각방식입니다.

동절기에 기관(선박 엔진)의 정지 시에는 냉각수 부동액 계통 중의 전부를 드레인 코크(drain cork), 드레인 플러그(drain plug)를 통해 배수하여 냉각수의 동결(freeze)로 냉각수 호스(cooling water hose), 냉각수 파이프(cooling water pipe) 등 파손되는 것을 방지해야 합니다.

특히 엔진 본체의 보호상 유냉각기 냉각수 출입구 커버 아래에 있는 드레인 코크를 열어서 실린더(cylinder), 실린더 헤드(cylinder haed) 내부의 냉각 수 교환을 해 주어야 합니다. 통상 수냉 배기 매니폴드(exhaust manifold) 하부 및 냉각수 펌프(cooling water pump) 상하부에 드레인 코크가 위치되어 있으므로 그 부분에 다소 남아 있는 냉각수를 배출시켜 주어야 합니다. 냉각수 교환주기를 지켜야 하며, 냉각수 계통에 오염물이 많이 끼거나 물의 양이 부족하면 냉각수 오버히트(overheat)의 원인이 되기 때문에 냉각 순환 쪽은 항상 점검해서 오물이 들어갈 경우에는 제거해 주도록 합니다. 냉각수 누수도 있는지 점검합니다.

방식 아연(zinc)은 해수 측의 냉각수 회로에 부착되어 있고, 공기냉각기(인터쿨러, inter cooler) 헤드, 청수 냉각기 커버 및 유냉각치 냉각수 출입구에도 부착되어 있으므로, 1,000 ~ 2, 000시간마다 점검과 냉각수 누수 점검하고 실정에 맞게 점검 시간과 냉각수 교환 주기를 결정합니다. 방식 아연(zinc)은 다음 점검 때까지 반드시 쓸 수 있도록 1/3 마모라면 교환(change)합니다. 

냉각수 펌프(coolant,cooling water pump)

냉각수 펌프는 기어 케이스에 직접 장착되어 기어(gear)로부터 구동됩니다..

청수 펌프(fresh water pump, f.w pump)

냉각수 펌프(fresh water pump)는 진공 실과 압력실이 따로 되어있고 압력실에는 기수 분리실을 겸해서 외측 케이스에 부착되어 있습니다. 먼저 외측 케이스에 물을 충분히 넣고 운전을 합니다. 또 펌프 날개의 회전으로 기포를 포함한 물을 펌프 케이스로부터 분리실로 보내져서 공기는 펌프 밖으로 배출되며 물만이 분리실에서 날개로 회류하는 것을 반복하여 흡입관 내의 공기를 순차적으로 자동 배기밸브, 또는 토출구로 배출하여 결국은 양수를 할 수 있게 합니다. 일단 운전 후는 펌프를 정지하여도 다음 운전의 스스로 빨아들이는 작용에 필요한 물이 케이싱에 남게 됩니다. 따라서 다음 회전부터는 보통의 원심(Centrifugal) 펌프와 같은 원리로 양수합니다.

해수펌프 (주기용)(sea water pump, s.w pump)

해수펌프(sea water pump, s.w pump)는 고무 임펠라식(rubber impeller) 로터리 펌프로서 완전 자흡식이다.

고무 임펠라(rubber impeller) 로터리 펌프(rotary pump, intersection pump)를 1번 회전하면 고무 임페라(rubber impeller)는 회전 방향에대한 휨이 좋고, 역회전 시키면 고무를 손상시키기도 하므로 반드시 기관은 회전 방향으로 회전하도록 주의합니다. 또한 해수펌프 입구 전에 퍼스트 펌프(first pump)를 사용하는 경우 압력의 언바란스에 의하여 고무의 휨이 역으로 되어 손상할 수가 있으므로 반드시 이것을 피하여 설치합니다.

선박엔진을 2개월 이상 정지 경우에는 냉각수 부동액 배수와 동시에 고무임페라(rubber impeller)를 떼어내 고무의 복원력이 약화되지 않도록 한다.

청수 냉각기(cooling-off period, cooling device)

청수 냉각기는 크랭크축 귀측 후면에 취부 되어 있습니다. 청수 냉각기는 튜브식으로 상부에 팽창 탱크실, 내부에 온도조절밸브(thermostat)를 내장하고 있습니다. 최상부에는 압력 조절밸브(청수 보급용 캠)가 있습니다. 청수는 온도조절밸브(thermostat)에서 65° C~76° C로 조정됩니다.

항상 운전자에는 반드시 수위계(water gauge, hydrograph)나 압력 조절용 캡(pressure control cap)으로 청수의 양을 확인합니다. 냉각수 보장방벅으로 적을 시에는 캠면까지 보충해 줍니다. 사이드 커버에는 방식 아연(zinc)이 취부 되어 있으며 수시로 냉각수 누수 점검, 냉각수 보충합니다.

주의 : 기관이 뜨거울 때 압력 조절밸브 캠축을 열면 뜨거운 증기가 나오므로 주의합니다. 부득이한 경우는 방어막 등으로 가리고 열도록 합니다.

냉각수(coolant, cooling water)

선박엔진에 사용하는 냉각수에는 청수(fresh water, fw)와 해수(sea water, sw)의 2종류가 있으며 어떠한 경우에도 진흙이나 먼지가 혼입 되어서는 안 됩니다. 청수의 경우 경수를 사용하면 냉각수 통로에 앙금이 부착되며 실린더 해드 쪽은 냉각 작용을 방해받아 균열(crevice, fissure, rupture, crack)이 일어날 수가 있습니다.

청수 냉각 시에 냉각수의 수질(cooling water quality)

기관에 사용하는 냉각수 부동액의 수질(cooling water quality)에 대해서는 대단히 주의를 기울여야 합니다. 비록 청수의 경우라도 녹아있는 물질에 의하여 냉각수 오염 관련 쪽에 부식, 스케일 등으로 장해를 가져옵니다.

엔진 냉각수 오염(corrosion, be corroded) 장해는 일반적으로 각종 염화물에 의한 것이 많고 염소 이온(Cl.)이 그 대표적입니다. 기타 냉각수의 부식성을 판단하는 요소는 pH, 전기전도도, M 알칼리성, 암모니아 등을 아는 것이 필요합니다.

스케일(scale, caliber) 장해는 냉각수 오염 중의 칼슘(Ca), 마그네슘(Mg)에 기인하는 사례가 대부분입니다. 각 냉각기의 냉각 효과의 저하, 혹은 실린더 헤드 등의 고온부의 균열 사고를 발생합니다. 규소, 망간, 철 등도 경질의 스케일을 형성하는 성분이므로 주의를 필요로 합니다.

따라서 물이 엔진 냉각수로서 적합한가를 조사해야 하는데, 물 분석을 하는 것이 엔진에 지장 없이 장기적으로 사용하는데 필요한 것이 됩니다.

선박엔진 냉각수에는 냉각수 부동액 처리제(냉각수 첨가제)(addition agent, additives)의 사용을 추천합니다.

해수 냉각 시에 있어서 냉각수 질(cooling water quality)

해수의 경우도 청수와 같이 녹아 있는 물질에 주의를 할 필요가 있습니다. 기관을 사용하는 해역의 수질의 상황은, 미리 조사를 할 필요가 있습니다. 또 근년에는 근해역 등, 해수가 오염되어 있는 경우가 있는데 오염 해수를 사용하는 경우에는 통상 각부의 점검 간격을 짧게 해서 부식 상황을 확인할 필요가 있습니다.

청수 냉각방식의 냉각수 처리제 사용 첨가제(chemical additives for fluids and coolants)

청수 냉각 기관의 실린더 라이나(cylinder liner) 및 크랭크케이스 자켓트(water jacket) 쪽의 부식은 일반적으로 캐비테이션엘로션(cavitation

) 혹은 전기화학 부식(electrochemistry corrosion)등으로 발생됩니다.

이 대책으로는 냉각수 중에 억제제(냉각수 첨가제, coolant additive)를 넣어서 부식을 방지하는 것이 일반적인 관례입니다. 따라서 냉각수 부식 억제제(냉각수 첨가제, coolant additive)를 사용하도록 합니다. 최근 수질 오염이 사회적 문제로 대두되어 법률로써 강력히 규제되어 있다. 녹방지제(anti-rust agent)의 냉각수 처리, 폐액 처리에도 환경오염에는 예외는 아닙니다.

1. 윤활유 라인, 엔진오일 라인(lubricating oil line)

윤활유((lubricating oil line))의 라인은 밑에 그려져 있습니다. 윤활유 계통 중의 고장은 작동하는 곳의 소착, 손상, 기타 큰 장해를 초래하기 때문에 취급에 있어서 다음 사항에 따라 주의해야 합니다.

1) 계통중의 플랜지 및 죠인트부 등에 기름이 새지 않도록 해야 합니다. 특히 기관 내부의 배관은 충분히 주의하여 운전 중에 느슨해지거나 풀어지지 않도록 확실히 조여 고정시켜야 합니다.

2) 윤활유(엔진오일)의 유압 및 유면이 규정 범위에 있는지 항상 주의하고 조금이라도 이상이 있으면 곧 원인을 조사해서 해결해야 합니다.

3) 윤활유(엔진오일) 필터 및 오일팬 내 필터는 막혔는가 정기적으로 점검해야 합니다.

4) 윤활유가 연화되지 않았는지를 정기적으로 검사할 필요가 있습니다.

5) 윤활유는 정기적으로 전부 빼내어 교체합니다. (매 500시간)

6) 피스톤 냉각용 오일 분사노즐(제트 노즐)의 구멍에 찌꺼기가 들어가 막히면 소손의 원인이 되므로 정비 시 제트 노즐을 확인합니다.

7) 수동펌프 출구부에 스탑 밸브(stop valve)는 시동 전의 윙 또는 기름 교체 시의 기름을 빼낼 경우에 열어놓지만 상시에는 폐쇄합니다.

위 그림을 보면서 각 부품들의 위치를 잘 기억하면 많은 도움이 됩니다. 피스톤(piston), 피스톤 핀(piston pin), 콘넥팅 로드(connecting rod), 실리 더 라이너(cylinder liner), 제트 노즐, 주 오일 파이프, 크랭크 축, 주 베어링, 오일 여과기, 오일필터, 프라이밍 펌프, 크랭크 케이스, 조절밸브, 캠샤프트, 푸시로드, 밸브 축, 로터리 여과기, 오일 압력게이지, 실린더 헤드, 크랭크케이스, 타이밍 기어, 윤황유 펌프, 엔진오일펌프, 오일팬, 오일쿨러, 등등 모든 위치를 기억하시길 바랍니다. 

2. 윤활유 펌프, 엔진오일펌프

윤활유 펌프는 기어식으로, 펌프용량은 기관 회전수 1,450 rpm일 때 10,600ℓ/h 이상입니다.

분해할 때에는 기어 케이스로부터 조립된 상태로 전부 행하지 않습니다. 펌프의 부쉬(bush)를 신품과 교환할 경우는 조립 홈 및 접합 표시의 방향에 주의해야 합니다.

3. 유압 조정 밸브, 엔진오일 압력조정 밸브

유압은 규정 회전 속도에 있어서 규정치(기름통 내의 기름 온도가 약 65°C일 때)가 되도록 조정합니다. 또한 시동 직후 기름의 온도가 낮고, 점도가 높을 때는 유압이 규정치보다 상승할 수가 있지만 유온이 상승하면 당연히 정상으로 되고 조정 나사를 풀 필요는 없습니다. 유압의 조점은 조정 나사로 작업합니다. 보통의 경우에는 대략 일정 압력으로 됩니다. 만약 유압 변화가 큰 경우, 또는 이상한 소리가 났을 경우에는 윤활유 필터의 여과망이 막히지 않았는가, 공기의 흡입이 없는가, 관의 막힘은 없는가 등을 조사합니다. 조정 후는 조점 나사가 풀리지 않도록 확실히 잠급니다. 유압의 표준은 5kg/㎠로 하고, 최저 유압은 4kg/㎠, 최고 유압 6kg/㎠의 범위에서 사용합니다. 윤활유, 엔진오일 소비량이 매우 많은 경우 등은, 유압을 4kg/㎠으로 내려서 사용합니다.

4. 윤활유 냉각기, 엔진오일 쿨러

선박에서 윤활유 냉각기(엔진오일 쿨러)는 다관식입니다. 양단의 경판에 취부 된 다수의 관내를 냉각수가 통하고, 윤활유는 기관의 외측을 경판으로 유도되어 직각 방향으로 유통되어 냉각됩니다. 냉각수 출입구부에는 방식 아연이 취부 되어 있으므로 점검하여 마모되어 있으면 교환합니다. 사용실적에 따라 아연의 교환을 정기적으로 실시하는 것이 바람직합니다. 윤활유 냉각기를 효율적으로 사용하기 위하여 다음 사항에 주의해야 합니다.

(A) 패킹 사용부에 물이나 기름이 잔류할 경우에는 즉시 수직으로 세워야 합니다.

(B) 냉각수가 윤활유(엔진오일)에 혼입 되면, 베어링 메탈(메인 베어링, 크랭크 핀 베어링 등) 등의 부식을 초래하므로 운전 중 냉각수 출구에 이상하게 기름이 나올 경우에는 처음에 냉각기를 조사합니다. 윤활 유계와 냉각 수계의 단락사고는 보통 윤활유 냉각기의 가운데에서 일어납니다. 운전 중은 윤활유 압력 쪽이 높아서 기름이 물속으로 유출되며, 정지하면 물이 기름 속으로 혼입 되어 유상(乳狀)처럼 되므로 때때로 하부의 플러그에서 윤활유를 빼내어 냉각수의 혼입을 조사할 필요가 있습니다. 윤활유중에 물이 혼입되어 있는지를 조사하는 간단한 방법이 아래에 기재되어 있습니다.

① 회전 중 전등의 유리 위에, 얇은 샘플을 발라서 불빛을 비추어 물방울의 유무를 조사합니다.

② 샘플에 묶은 염산을 가하여 물과 분리시켜 발견합니다. 가열한 철판 위에 샘플을 떨어뜨리고 딱딱하고 튀는 소리가 나면 수분이 있는 증거가 됩니다. 또한 이런 방법은 화염의 위험이 있으므로 기관실내에서는 절대 행하지 않도록 합니다.

c)한 냉시에 있어서 기관을 정지시킬 때에는 냉각수를 빼내어 냉각수의 동결에 의한 관의 폐쇄 및 파손을 방지하지 않으면 안 됩니다.

d)냉각용관의 스케일을 취외하지 않으면 냉각 효과를 저하시키고 관의 부식 및 응력집중의 원인이 되므로. 사용실적에 따라서 정기적으로 (매 4000 Hr ~ 6000 Hr) 분해 소제 및 점검을 실시한다. 관 내면을 소제용 브러시로 소제해야 합니다. 만일, 금속 봉등으로 직접 가는 관을 문지르면 관내면을 손상하고 부식의 원인이 됩니다. 관을 가열시켜 스케일을 떨어뜨리는 것은 관이 팽창되어 물의 누설을 초래하므로 절대로 이렇게 하지 말아야 합니다.

e) 윤활유 냉각기에는 해수 사용과 청수 사용의 2종류가 있고, 관 등의 사용재질이 다르기 때문에 정해진 냉각수 이외는 사용하지 말아야 한다.