KR101692929B1 - 공기조화시스템의 부식방지용 도장조성물 - Google Patents

Abstract

본 발명은 공기조화시스템의 부식방지용 도장조성물에 관한 것으로, 보다 상세하게는 일반적인 공기조화시스템은 물론, 특히 직사각형 판형열교환기 두 개를 이용하여 간접증발방식으로 냉각시켜 냉방공간의 습도변화를 최소화시키면서 염분 등 오염물질의 유입을 막고, 적은 에너지로도 고효율적인 냉방이 가능한 간접증발식 외기 냉방시스템에 적용되어 내부식성을 향상시킨 부식방지용 도장조성물에 관한 것이다.

Description

공기조화시스템의 부식방지용 도장조성물{Corrosion resistant coating composition of air conditioning system}

본 발명은 공기조화시스템의 부식방지용 도장조성물에 관한 것으로, 보다 상세하게는 일반적인 공기조화시스템은 물론, 특히 직사각형 판형열교환기 두 개를 이용하여 간접증발방식으로 냉각시켜 냉방공간의 습도변화를 최소화시키면서 염분 등 오염물질의 유입을 막고, 적은 에너지로도 고효율적인 냉방이 가능한 간접증발식 외기 냉방시스템에 적용되어 내부식성을 향상시킨 부식방지용 도장조성물에 관한 것이다.

일반적으로, 냉방시스템은 공동주택을 포함한 각종 빌딩, 병원 등의 건축물에서 필수불가결하게 설치 사용되고 있는 대단위 공기조화 설비이다.

특히, 최근에는 통신기능의 비약적인 발전에 힘입어 데이터처리와 관련하여 데이터센터의 시공이 증가되고 있다.

데이터센터는 기업 및 개인에게 전산 설비나 네트워크 설비를 임대하거나, 고객의 설비를 유치하여 유지, 보수 등의 서비스를 제공하며, 보통 통신기기를 탑재한 복수개의 열을 이루어 설치되는데, 주로 통신회사, 은행, 정부기관 등 정보처리량이 많은 기업이나 공공기관들이 설치 운용하고 있다.

그런데, 이러한 데이터센터는 엄청난 양의 데이터를 처리해야 하므로 열이 많이 발생하기 때문에 이를 냉각시킬 필요가 있는데, 직접냉각식의 경우에는 외부의 오염물질이 유입되기 쉽고, 특히 바닷가 근처(예. 부산지역 등)일 때는 염분에 의한 손상이 발생되며, 습도 조절이 쉽지 않아 습도 차이에 따라 습도가 높으면 누전의 위험이 있고, 습도가 낮으면 정전기 발생, 스파크 등에 의한 화재나 전자부품 손상을 초래할 수 있다.

이와 같은 이유로 인하여 데이터센터와 같은 시설에서는 간접냉각방식으로 냉각시킴으로써 외부로부터 오염물질의 유입을 막고, 항상 일정한 습도를 유지하도록 하고 있다.

그렇지만, 일반적으로 사용되는 간접냉각방식과 달리 데이터센터와 같은 곳에서는 발열량이 높기 때문에 단순한 간접냉각, 즉 간접열교환방식만으로는 원하는 냉방조건을 맞추기 어렵다.

더구나, 데이터센터는 규모가 크기 때문에 아무리 작은 규격의 데이터센터라고 하더라도 목표로하는 냉방수준을 달성하기 위해서는 필수불가결하게 냉동기, 즉 냉각코일을 별도로 더 설치 운용해야 하므로 그에 따른 에너지 낭비가 크고 전력소모가 커 유지관리 비용이 증대되는 단점이 있다.

뿐만 아니라, 이러한 증발기를 사용하는 냉방시스템, 즉 공기조화시스템은 항상 습기와 접촉하기 때문에 설비 대부분이 부식에 약한 단점이 있다. 때문에, 내부식성을 향상시키고자 하는 기술 개발들이 많이 이루어져 오고 있지만, 그럼에도 불구하고 미진한 상태여서 이에 대한 보완이 요구되고 있다.

특히, 부산지역과 같이 바다와 인접한 지역에서는 염해 피해가 크기 때문에 염해저항성도 갖출 필요가 있지만, 선행 기술 대부분은 단순한 부식방지성에만 촛점이 맞추어져 있어 이에 대한 개선도 필요하다.

대한민국 특허 등록번호 제10-0332914호(2002.04.03.) '내식성과 전착 도장성이 우수한 망간/알루미늄이 증착된 합금화처리 용융 아연 도금강판의 제조방법' 대한민국 특허 등록번호 제10-0492845호(2005.05.24.) '고내식성 도장 용융 알루미늄 도금 강판 및 그 제조방법' 대한민국 특허 등록번호 제10-1346747호(2013.12.24.) '간접증발기를 이용한 공기조화시스템' 대한민국 특허 등록번호 제10-1437313호(2014.08.27.) '데이터센터용 빌트업 공기조화장치' 대한민국 특허 등록번호 제10-1441073호(2014.09.05.) '외기 냉방과 히트파이프를 이용한 항온항습기'

본 발명은 상술한 바와 같은 종래 기술상의 제반 문제점들을 감안하여 이를 해결하고자 창출된 것으로, 특히 습기에 의한 부식이 취약한 일반적인 공기조화시스템인 냉방장치에 적용되어 내부식성을 향상시킨 공기조화시스템의 부식방지용 도장조성물을 제공함에 그 주된 목적이 있다.

뿐만 아니라, 직사각형 판형열교환기 두 개를 이용하여 간접증발방식으로 냉각시켜 냉방공간의 습도변화를 최소화시키면서 염분 등 오염물질의 유입을 막고, 적은 에너지로도 고효율적인 냉방이 가능한 간접증발식 외기 냉방시스템에도 적용되어 내부식성을 향상시키도록 함에 그 다른 목적이 있다.

본 발명은 상기한 목적을 달성하기 위한 수단으로, 공기조화시스템을 구성하는 장비들의 판체의 내면 혹은 내외 양면에 내부식성 도장조성물을 도포하여 부식방지성을 갖추되, 상기 내부식성 도장조성물은 수용성 아크릴수지와, 상기 수용성 아크릴수지 100중량부에 대해 엔-베타-아미노에틸-감마-프로필메틸디메톡시실란(N-beta-aminoethyl-gamma-propylmethyidimethoxysilane) 4-8중량부, 금속산화물 8-12중량부, 징크플레이크(Zinc flake) 2-4중량부, 멜라민수지 2-4중량부, 알킬아크릴레이트 2-4중량부, 에틸렌글리콜모노메틸에테르 3-6중량부, 폴리옥시에틸렌(Polyoxyethylene) 2-4중량부, 프로피온산(Propionic acid) 5-10중량부, 메틸렌비스스테아릴아미드 2-4중량부, 카올린 5-10중량부, 산화아연(Zinc chloride) 3-6중량부, 옥토크릴렌(Octocrylene) 3-6중량부를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 공기조화시스템의 부식방지용 도장조성물을 제공한다.

또한, 본 발명은 제1,2판형열교환기가 설치되는 메인챔버; 상기 메인챔버의 일측에 설치되는 외기배기챔버; 상기 메인챔버의 일측에 설치되고, 상기 외기배기챔버와 구획된 외기공급챔버; 상기 메인챔버의 타측에 설치되는 내기회수챔버; 상기 메인챔버의 타측에 설치되고, 상기 내기회수챔버와 구획된 내기공급챔버; 상기 외기배기챔버에 설치되는 외기송풍기; 상기 내기공급챔버에 설치되는 내기송풍기; 상기 제1,2판형열교환기를 서로 연결하여 내기회수챔버로 회수된 실내공기가 외기와 섞이지 않고 간접열교환된 상태에서 내기공급챔버를 거쳐 실내로 공급되게 하는 내기연결구; 상기 제1,2판형열교환기를 서로 연결하여 외기공급챔버를 통해 공급된 외기가 실내공기와 섞이지 않고 간접열교환된 상태에서 외기배기챔버를 거쳐 배기시키는 외기연결구;를 포함하는 공기조화시스템의 구성부품들의 내표면 또는 외표면에 내부식성 도장조성물이 도포되어 도막을 형성하되, 상기 내부식성 도장조성물은 수용성 아크릴수지와, 상기 수용성 아크릴수지 100중량부에 대해 엔-베타-아미노에틸-감마-프로필메틸디메톡시실란 4-8중량부, 금속산화물 8-12중량부, 징크플레이크(Zinc flake) 2-4중량부, 멜라민수지 2-4중량부, 알킬아크릴레이트 2-4중량부, 에틸렌글리콜모노메틸에테르 3-6중량부, 폴리옥시에틸렌(Polyoxyethylene) 2-4중량부, 프로피온산(Propionic acid) 5-10중량부, 메틸렌비스스테아릴아미드 2-4중량부, 카올린 5-10중량부, 산화아연(Zinc chloride) 3-6중량부, 옥토크릴렌(Octocrylene) 3-6중량부를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 공기조화시스템의 부식방지용 도장조성물도 제공한다.

이때, 상기 내부식성 도장조성물에는 상기 수용성 아크릴수지 100중량부에 대해 옥틸틴메르캅티드(Octyl tin mercaptide) 2-4중량부, 프탈산디옥틸(Dioctyl phthalate) 4-8중량부가 더 첨가될 수 있다.

본 발명에 따르면, 일반적인 공기조화시스템 뿐만 아니라, 적은 에너지로도 고효율적인 냉방이 가능한 간접증발식 외기 냉방시스템에서 내부식성은 물론 염해저항성을 증대시킴으로써 냉방시스템의 사용수명을 현저히 연장하는 효과를 얻을 수 있다.

도 1은 본 발명 일실시예에 따른 간접증발식 외기 냉방시스템을 보인 개략적인 구성도이다.
도 2는 본 발명 일실시예에 따른 냉방시스템의 효율 테스트 결과 그래프이다.
도 3은 본 발명 일실시예에 따른 냉방시스템의 실제 구현예 중 요부만을 발췌하여 보인 실물 사진이다.
도 4는 본 발명 일실시예에 따른 냉방시스템의 효율 증대 및 수명 연장을 위한 펌프의 개량예를 보인 예시도이다.

이하에서는, 첨부도면을 참고하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하기로 한다.

본 발명 설명에 앞서, 이하의 특정한 구조 내지 기능적 설명들은 단지 본 발명의 개념에 따른 실시예를 설명하기 위한 목적으로 예시된 것으로, 본 발명의 개념에 따른 실시예들은 다양한 형태로 실시될 수 있으며, 본 명세서에 설명된 실시예들에 한정되는 것으로 해석되어서는 아니된다.

또한, 본 발명의 개념에 따른 실시예는 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있으므로, 특정 실시예들은 도면에 예시하고 본 명세서에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명의 개념에 따른 실시예들을 특정한 개시 형태에 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경물, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

본 발명에 따른 부식방지용 도장조성물은 일반적인 공조기에도 사용될 수는 있지만, 특히 바다에 인접한 지역에 설치되는 데이터센터 냉방용 간접증발식 냉방시스템을 갖는 공조기에 특화되어 적용됨이 바람직하다.

본 발명에 따른 부식방지용 도장조성물이 적용될 특화된 공조기는 하기의 설명과 같으며, 이들은 주로 알루미늄 소재로 제조되기 때문에 설비 내외면 전체에 일정두께로 고루 도포되어 내식층, 특히 염해저항성을 갖는 내부식층을 구현시키는 것이 본 발명의 가장 큰 특징이다. 따라서, 먼저 본 발명에 따른 부식방지용 도장조성물이 적용될 공조기인 간접증발식 외기 냉방시스템에 대하여 설명하기로 한다.

본 발명은 함체와, 함체 내부에 설치된 증발기와, 상기 증발기를 통해 생성되는 냉기를 송풍하는 송풍기를 포함하는 냉방시스템, 즉 통상적으로 알려진 공기조화시스템을 구성하는 부품, 특히 판체의 내면 혹은 내,외 양면에 내부식성 도장조성물이 도포되어 내부식성을 증대시키도록 구성된다.

그리고, 도장 방식은 특별히 한정하지 않는다. 따라서, 스프레이, 증착, 전기도금 등 여러가지가 적용될 수 있다. 다만, 가장 바람직한 도장 방식은 아연말코팅 방식이다.

본 발명에 따른 내부식성 도장조성물은 수용성 아크릴수지와, 상기 수용성 아크릴수지 100중량부에 대해 엔-베타-아미노에틸-감마-프로필메틸디메톡시실란(N-beta-aminoethyl-gamma-propylmethyidimethoxysilane) 4-8중량부, 금속산화물 8-12중량부, 징크플레이크(Zinc flake) 2-4중량부, 멜라민수지 2-4중량부, 알킬아크릴레이트 2-4중량부, 에틸렌글리콜모노메틸에테르 3-6중량부, 폴리옥시에틸렌(Polyoxyethylene) 2-4중량부, 프로피온산(Propionic acid) 5-10중량부, 메틸렌비스스테아릴아미드 2-4중량부, 카올린 5-10중량부, 산화아연(Zinc chloride) 3-6중량부, 옥토크릴렌(Octocrylene) 3-6중량부를 포함하여 이루어진다.

이때, 상기 엔-베타-아미노에틸-감마-프로필메틸디메톡시실란은 유기산화실란으로서 금속과의 결합력을 증대시키기 위해 첨가된다.

또한, 상기 금속산화물은 Si,Al,Zr,Cr,Ti,Mg,Mo,Fe 등의 산화물, 탄화물, 질화물 등이 있으며 이들의 특성과 사용 용도에 맞게 선택적으로 사용하며, 평균 0.01 ~ 1㎛의 입경을 가짐이 바람직하다.

아울러, 상기 징크플레이크는 아연산화피막을 형성하여 도장면의 내열성을 강화한다.

뿐만 아니라, 상기 멜라민수지는 상기 수용성 아크릴수지를 경화시켜 도막 안정성을 높이면서 이를 통해 피착면에 대한 밀착력을 높여 도막 내부로의 투습방지 효과를 증대시키고 내열성을 강화하기 위해 첨가된다.

때문에, 이 특성을 가장 잘 구현하기 위해서는 멜라민수지 중에서도 부톡시계 멜라민수지가 가장 바람직하다.

또한, 상기 알킬아크릴레이트도 도막의 밀착력을 높여 수분 침투를 막고 내식성을 강화시키기 위해 첨가된다.

그리고, 상기 에틸렌글리콜모노메틸에테르는 접착성을 강화시키기 위해 첨가되며, 부착력을 강하게 하여 내구성을 높이는데 기여하며, 신축변형성이 우수하여 굴신시에도 박리성을 억제하는 특징이 있다.

뿐만 아니라, 상기 폴리옥시에틸렌(Polyoxyethylene)은 계면활성 기능을 이용하여 정전방지성을 유지하도록 첨가된다.

아울러, 상기 프로피온산은 코팅층 보존력을 증대시키면서 염해 저항성을 높이기 위해 첨가된다.

또한, 상기 메틸렌비스스테아릴아미드는 윤활성을 증대시키기 코팅액의 점도를 조절하고 코팅특성을 향상시키기 위해 첨가된다.

그리고, 상기 카올린은 카올리나이트와 할로이사나이트를 주성분으로 하고, 습기를 가지면 점력이 생겨나 가소성을 갖게 되고, 건조하면 굳어지는 성질을 갖고 있기 때문에 기계적 강도를 향상시키 위해 첨가된다.

뿐만 아니라, 상기 산화아연은 자외선을 반사 산란시켜 차단시키는 우수한 자외선 차단력을 갖는 성분이며, 본 발명에서는 자외선 차단을 통해 외표면의 변색, 들뜸, 국부 탈락 현상 등을 억제하기 위해 첨가된다.

또한, 상기 옥토크릴렌은 2-에칠헥실2-시아노-3-페닐신나메이트를 말하는 맑은 황색의 액체로서, 강한 방수성을 함께 갖기 때문에 본 발명에서는 내식성을 증대시키기 위한 주요성분중 하나로 포함된다.

이와 같이 조성된 조성물을 이용하여 간접증발식 냉동시스템을 구성하는 각 챔버를 비롯한 구성부품들의 내,외표면에 도포하였을 때 내식성, 염해저항성 특성이 있는지를 확인하기 위해 알루미늄판 3개를 준비하고, 각 알루미늄판에 본 발명 조성범위 내에서 두께 1mm로 스프레이 코팅하여 부식방지용 도막을 형성하였다.

그리고, 도막에 대한 내부식성을 테스트하였다. 이때, 3개의 알루미늄판에 도포되는 조성물 시료는 다음과 같이 조성하였다.

즉, 시료 1은 수용성 아크릴수지 100중량부에 대해 엔-베타-아미노에틸-감마-프로필메틸디메톡시실란 5중량부, 금속산화물 8중량부, 징크플레이크 3중량부, 멜라민수지 2중량부, 알킬아크릴레이트 2중량부, 에틸렌글리콜모노메틸에테르 3중량부, 폴리옥시에틸렌(Polyoxyethylene) 2중량부, 프로피온산(Propionic acid) 5중량부, 메틸렌비스스테아릴아미드 2중량부, 카올린 5중량부, 산화아연(Zinc chloride) 3중량부, 옥토크릴렌(Octocrylene) 3중량부를 포함하여 조성하였다.

또한, 시료 2는 수용성 아크릴수지 100중량부에 대해 엔-베타-아미노에틸-감마-프로필메틸디메톡시실란 8중량부, 금속산화물 10중량부, 징크플레이크(Zinc flake) 4중량부, 멜라민수지 4중량부, 알킬아크릴레이트 4중량부, 에틸렌글리콜모노메틸에테르 6중량부, 폴리옥시에틸렌(Polyoxyethylene) 4중량부, 프로피온산(Propionic acid) 10중량부, 메틸렌비스스테아릴아미드 4중량부, 카올린 10중량부, 산화아연(Zinc chloride) 6중량부, 옥토크릴렌(Octocrylene) 6중량부를 포함하여 조성하였다.

그리고, 시료 3은 수용성 아크릴수지 100중량부에 대해 폴리옥시에틸렌(Polyoxyethylene) 30중량부, 프로피온산(Propionic acid) 50중량부, 카올린 2중량부, 산화아연(Zinc chloride) 1중량부, 옥토크릴렌(Octocrylene) 10중량부 및 바나듐 0.5중량부, 산화티타늄 1중량부를 포함하여 조성하였다. 이때, 바나듐과 산화티타늄은 대표적인 내식성 물질이다.

이렇게 조성된 각 시료를 각각 알루미늄판에 도장하여 도막을 형성한 상태에서 완전 건조 후 30℃에서 영하 5℃까지 변화시키면서 물과 흙탕물 및 모래를 번갈아가면서 비산 혹은 투석하는 실험을 15일간 5시간씩 연속적으로 수행하였다.

실험결과, 시료 1,2로 형성된 도막에서는 부식성이 전혀 보이지 않았고, 도막 밀착성도 뛰어나 도막이 박리되는 현상도 없었다. 하지만, 시료 3의 경우에는 내부식성이 더 우수할 것으로 기대하였지만, 국부적인 변색과 함께 탈락 현상이 발생되었고, 미세한 크랙과 함께 부식현상이 확인되었다.

또한, 염해저항성을 확인하기 위해, 동일한 시료1,2,3을 각각 도포하여 도막을 형성한 다른 3개의 알루미늄판을 준비한 다음 염수에 침지시킨 상태로 20일을 유지시켰다.

20일 후 알루미늄판을 꺼내서 염해를 받았는지 육안 및 돋보기로 확인한 결과 시료 1,2의 도막에서는 염해가 발견되지 않았다. 물론, 시료 3의 경우에도 프로피온산의 특성에 의해 염해가 억제되기는 했지만 시료 1,2에서 볼 수 없는 부분적인 도막 박리와 도막 탈락 현상이 발생되었다.

아울러, KS D 9502에 따라 염수분무시험도 병행하였는데, 시험결과 1000Hr 이상으로서 고내부식성이 있는 것으로 확인되었다.

또한, UV 변색 테스트로 겸하였으나, 변색없이 내구성도 우수한 것으로 확인되었다.

이를 통해, 본 발명에 따른 조성물이 내부식성은 물론 염해저항성 특징을 갖는 것으로 확인되었다.

뿐만 아니라, 시료 1,2,3에 대한 VOC 발생여부, 4대 중금속 검출 여부를 확인하였으나 모두 미검출되었으며, 내열성은 500℃까지 무난하게 유지하는 것으로 확인되었다.

또한,

이에 더하여, 특성 강화를 위해 상기 수용성 아크릴수지 100중량부에 대해 옥틸틴메르캅티드(Octyl tin mercaptide) 2-4중량부, 프탈산디옥틸(Dioctyl phthalate) 4-8중량부를 더 첨가할 수 있는데, 이때 상기 옥틸틴메르캅티드는 합성수지의 손상을 방지하고 가공성을 개선하며 열화를 방지하기 위한 안정제 기능을 수행하는 것으로, 특히 내열성, 블루밍성, 내유화성, 활성, 내후성을 유지시키는 장점이 있고, 상기 프탈산디옥틸(DOP)은 수지의 가소화를 유지하여 도포성과 흐름성을 양호하게 하는 효과를 갖는다.

특히, 본 발명에 따른 내부식성 도장조성물은 도 1에 예시된 간접증발식 외기 냉방시스템에 적용되면 그 효과를 더욱 더 높일 수 있는데, 이러한 냉방시스템은 주로 데이터센터, 특히 바닷가 주변에 시설되는 데이터센터에 설치되므로 염해저항성과 내부식성을 모두 갖춘 특성을 구현할 필요가 있다.

이러한 간접증발식 외기 냉방시스템은 도 1의 예시와 같이, 직사각형상의 판형열교환기 2개를 일렬로 배치한 형태를 갖는다.

이때, 간접기화 냉각에서 열교환효율이 가장 높고 우수한 형태는 로터리식 열교환기지만 이는 추가적인 동력소비와 퍼지 풍량에 대한 손실, 그리고 장비 크기가 커지기 때문에 특히, 데이터센터와 같은 설비내 간접열교환기로는 적절하지 않다.

이에, 본 발명에서는 추가전력 소비가 없고 냉각효율이 높은 판형 열교환기 2개를 일렬로 배치하여 간접증발식 외기 냉방시스템을 구현하도록 구성된다.

아울러, 이하 설명되는 용어중 OA(Outdoor Air)는 외기를 의미하고, EA(Exhaust Air)는 외기의 배기를 의미하며, RA(Return Air)는 실내 회수공기를 의미하고, SA(Supply Air)는 실내공급공기를 의미하는데, 이들 용어는 간접증발식 냉각장치에서 일반적으로 사용되는 용어이다.

본 발명에 따른 시스템은 제1,2판형열교환기(102,104)가 간격을 두고 일렬로 설치되는 메인챔버(100)를 포함한다.

그리고, 상기 메인챔버(100)의 일측에는 상하로 서로 구획되어 있고, 각각은 상기 메인챔버(100) 내부의 제1,2판형열교환기(102,104)와 연통되는 외기배기챔버(200)와 외기공급챔버(210)가 구비된다.

또한, 상기 메인챔버(100)의 타측에는 상하로 서로 구획되어 있고, 각각은 상기 메인챔버(100) 내부의 제1,2판형열교환기(102,104)와 연통되되 외기(OA)와 섞이지 않게 별개의 유로를 거치도록 연통되는 내기회수챔버(300)와 내기공급챔버(310)가 구비된다.

이때, 상기 제1,2판형열교환기(102,104)는 외기연결구(220)를 통해 외기(OA)가 서로 통하여 배기(EA)될 수 있도록 구성되며, 또한 상기 외기연결구(220)와 간섭되지 않게 배치된 내기연결구(320)를 통해 실내 회수공기(RA)가 상기 외기(OA)와 간접방식으로 열교환된 후 실내 공급공기(SA)가 되어 실내측으로 공급되게 된다.

아울러, 상기 외기배기챔버(200) 상에는 배기송풍기(EAF)가 설치되어 외기(OA)를 도입하여 배기(EA)시키도록 하고, 그 과정에서 열교환이 이루어지도록 상기 내기공급챔버(310) 상에는 내기송풍기(SAF)가 설치되어 실내 회수공기(RA)를 도입하여 열교환시킨 후 실내 공급공기(SA)로 공급하도록 구성된다.

여기에서, 상기 내기공급챔버(310)에는 냉각코일 형태를 갖는 냉동기(330)가 더 설치되는데, 이는 내기공급챔버(310) 내부에서 상기 내기송풍기(SAF)와 구획된 상태로 구비됨이 바람직하며, 냉동기(330)를 갖추어야 하는 이유는 외기와의 열교환만을 통한 간접냉각으로는 데이터센터의 내부에서 발생되는 고열을 냉각하는데 어려움이 있기 때문에 그 효율을 높이기 위한 것이다.

때문에, 간접 냉각이란 한계로 인해 냉동기(330)를 더 갖추어야 하고, 이를 가동시키는데 소요되는 에너지 낭비가 크며, 더 중요한 사실은 냉동기(330)가 회수된 다음 열교환된 후 실내로 다시 공급되어야 할 공급공기 상에 수분을 더 가미하게 되므로 항습조절이 어려울 수 있는 잠재적 문제를 포함하고 있다.

본 발명은 이와 같은 공기조화시스템의 기본구성에 더하여 상기 메인챔버(100)의 하부에 집수조(400)가 더 구비된다.

상기 집수조(400)는 상부가 개방된 사각박스 형태이며, 상기 제2판형열교환기(104)의 하부에 설치되어 제2판형열교환기(104)로부터 떨어지는 낙수를 집수할 수 있도록 구성된다.

그리고, 상기 집수조(400)에는 회수관(410)이 연결되고, 상기 회수관(410)은 펌프(420)의 흡입단에 연결되며, 상기 펌프(420)의 토출단에는 공급관(430)이 연결되고, 상기 공급관(430)은 연장된 후 상기 제1,2판형열교환기(102,104) 사이에 배치되며, 상기 공급관(430)의 단부에는 상기 제2판형열교환기(104)를 향해 분무할 수 있도록 분무노즐(440)이 설치된다.

이렇게 하면, 분무노즐(440)을 통해 분무된 냉각수는 제2판형열교환기(104)를 직접 냉각시키게 되는데, 이때 냉각수가 흐르는 길은 실내 회수공기(RA)와 실내 공급공기(SA)가 흘러가는 유로와 완전히 단절된 구조이기 때문에 냉각수가 실내공기를 회수하여 리턴 공급하는데 직접 흘러 들어가거나 하는 문제는 발생하지 않는다.

단지, 열교환시 냉각 효율을 더욱 더 증대시킴으로써 냉동기(330)의 사용을 최소화하거나 아예 냉동기(330)를 제거시키도록 하는 것이 본 발명의 가장 큰 목적이다.

특히, 분모노즐(440)을 통해 냉각수 분무와 회수구조는 실제 테스트용 샘플 제작시 사진을 도 3에 첨부하였으므로 이해하기 쉬울 것으로 판단된다.

여기에서, 분무노즐(440)을 제1판형열교환기(102)의 상부에 설치하여 하방으로 분무하게 되면 제1판형열교환기(102)는 물론 제2판형열교환기(104)까지 충분히 적실 수 있어 열교환시 냉각효율이 더 우수할 것으로 생각할 수 있으나, 이것은 사실상 불가능하다고 볼 수 있다.

그 이유는, 제1판형열교환기(102)는 배기송풍기(EAF)에 의해 지속적으로 흡입되고 있기 때문에 냉각수가 분무되는 순간 다 빨려 나가버리는 문제로 인해 냉각자체가 어렵게 되고, 이것은 오히려 냉각효과를 더 나쁘게 하는 결과를 가져오게 된다. 즉, 유명무실한 결과를 초래하는 것이다.

때문에, 그 만큼 냉각수를 스프레이하는 기술은 난해한데, 그것은 그 위치 선정상의 이유이다. 특히, 냉각수 분무는 냉각효율을 얻기 위해서는 최소한 1m 이상의 스프레이 구간을 요구하기 때문에 이러한 조건을 만족시킬 수 있는 구조를 만들기가 쉽지 않다.

그러나, 본 발명에서는 제1,2판형열교환기(102,104) 사이에서 분무노즐(440)을 통해 냉각수를 분무하도록 구성함으로써 일부는 제2판형열교환기(104)를 타고 흘러내리고, 일부는 배기송풍기(EAF)에 의해 빨려 나가면서 제1판형열교환기(102)도 적시기 때문에 결국 본 발명에 따른 분무방식을 채택하게 되면 제1,2판형열교한기(102,104) 모두를 적실 수 있어 냉각효율을 그 만큼 더 높일 수 있게 되는 것이다.

이와 같은 효과를 내는지를 확인하기 위해, RA의 풍량 3000CMH, OA의 풍량 3000CMH, RA 온,습도 32℃, 30%(RH), OA의 온,습도 20℃, 50%(RH)의 실험환경에서 펌프를 오프한 상태로 10분간 측정하였고, 또한 펌프를 온(가동)시킨 상태로 10분간 측정하였으며, 그 결과는 도 2에 나타내었다.

도 2를 통해 알 수 있듯이, 데이터센터의 설계값이 SA의 온도는 22±2℃이고, 습도는 45±15%인데, 펌프를 오프했을 때는 SA의 온도 25℃, 습도 45.6%로 온도효율이 58.7%를 유지하였지만, 본 발명에 따른 방식으로 펌프를 가동했을 때에는 SA의 온도 22.9℃, 습도 58.8%로 온도효율이 85.1%까지 상승하였다.

이를 통해, 본 발명에 따른 분무방식을 적용하되, 개수를 늘리거나 분무반경이나 혹은 냉각수의 온도를 조절한다면 기존에 설치되던 냉동기(330)를 굳이 더 포함하지 않고도 데이터센터용 간접증발식 외기 냉방시스템을 구현할 수 있을 것으로 기대되었다.

이에 더하여, 도 4의 예시와 같이, 본 발명에서는 상기 펌프(420)의 구조를 더 개량함으로써 시스템의 유지 보수시간을 연장하고, 이를 통해 시스템의 사용수명을 증대시키는데 기여하도록 구성할 수도 있다.

도 4에 따르면, 상기 펌프(420)는 원심펌프로서 축방향으로 냉각수를 흡입한 후 반경방향으로 토출시키는 방식이므로 냉각수가 회수되는 회수관(410)이 상기 펌프(420)의 흡입단에 직접 연결되게 되면 사실상 냉각수는 펌프(420)의 임펠러가 회전되는 원주방향과 직교되게 유입되기 때문에 수격(수충격)이 발생되고 이것은 임펠러 손상이나 혹은 펌프(420)의 내벽면을 침식시키는 요인이 되어 펌프(420)의 수명시간을 현저히 단축시키게 된다. 만약 그렇게 되면 그 만큼 본 발명 시스템의 수명도 단축되거나 매번 유지 보수로 인한 문제가 발생된다.

이에, 본 발명에서는 펌프(420)의 흡입단에 일정폭은 원형가이드포켓(422)을 더 구비하고, 상기 원형가이드포켓(422)의 일단에 회수관(410)을 연결하도록 구성한다.

이때, 상기 원형가이드포켓(422)의 내부는 적어도 3-4회의 나선관이 내장되고, 나선관의 토출단은 상기 펌프(420)의 흡입단에 연결되되 기존처럼 임펠러의 회전방향과 직교되는 것이 아니라 임펠러의 회전방향으로 배치되게 구성할 수 있게 된다.

그러면, 회수되던 냉각수는 원형가이드포켓(422)을 거치면서 자연스럽게 선회수로 바뀌고, 선회되면서 임펠러로 진입하기 때문에 수충격이 생기지 않은 상태로 원활한 흐름을 타고 회수 공급될 수 있게 된다.

특히, 토출단에는 최소한 2개의 버퍼챔버, 즉 제1버펌챔버(BP1)와 제2버퍼챔버(BP2)를 구비하고, 이들을 챔버연결관(PIP)으로 연결하되 공급관(430)과 동일 직경을 유지토록 하여 버퍼링 효과를 증대시킴으로써 맥동이 발생하지 않고 원활한 공급이 이루어지며, 기포에 의한 토출불량 현상이 일어나지 않도록 함이 더욱 좋다.

이와 같은 간접증발식 냉방시스템의 각 챔버, 집수조 및 분무노즐 등 구성요소 전부의 내,외표면 혹은 외표면만 가능할 경우에는 그 외표면에 이하 설명되는 내부식성 도장조성물이 일정두께로 도포된다. 이때, 두께를 특별히 한정하지 않는 이유는 냉방시스템의 크기, 설치위치 등 여러가지 설계인자에 따라 달라질 수 있기 때문이며, 범위값으로 한정하자면 0.1-1mm로 유지시킴이 바람직하다.

100: 메인챔버 200: 외기배기챔버
210: 외기공급챔버 300: 내기회수챔버
310: 내기공급챔버 400: 집수조

Claims (3)

1. 공기조화시스템을 구성하는 장비들의 판체의 내면 혹은 내외 양면에 내부식성 도장조성물을 도포하여 부식방지성을 갖추되,
   상기 내부식성 도장조성물은 수용성 아크릴수지와, 상기 수용성 아크릴수지 100중량부에 대해 엔-베타-아미노에틸-감마-프로필메틸디메톡시실란(N-beta-aminoethyl-gamma-propylmethyidimethoxysilane) 4-8중량부, 금속산화물 8-12중량부, 징크플레이크(Zinc flake) 2-4중량부, 멜라민수지 2-4중량부, 알킬아크릴레이트 2-4중량부, 에틸렌글리콜모노메틸에테르 3-6중량부, 폴리옥시에틸렌(Polyoxyethylene) 2-4중량부, 프로피온산(Propionic acid) 5-10중량부, 메틸렌비스스테아릴아미드 2-4중량부, 카올린 5-10중량부, 산화아연(Zinc chloride) 3-6중량부, 옥토크릴렌(Octocrylene) 3-6중량부를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 공기조화시스템의 부식방지용 도장조성물.
   
2. 제1,2판형열교환기가 설치되는 메인챔버; 상기 메인챔버의 일측에 설치되는 외기배기챔버; 상기 메인챔버의 일측에 설치되고, 상기 외기배기챔버와 구획된 외기공급챔버; 상기 메인챔버의 타측에 설치되는 내기회수챔버; 상기 메인챔버의 타측에 설치되고, 상기 내기회수챔버와 구획된 내기공급챔버; 상기 외기배기챔버에 설치되는 외기송풍기; 상기 내기공급챔버에 설치되는 내기송풍기; 상기 제1,2판형열교환기를 서로 연결하여 내기회수챔버로 회수된 실내공기가 외기와 섞이지 않고 간접열교환된 상태에서 내기공급챔버를 거쳐 실내로 공급되게 하는 내기연결구; 상기 제1,2판형열교환기를 서로 연결하여 외기공급챔버를 통해 공급된 외기가 실내공기와 섞이지 않고 간접열교환된 상태에서 외기배기챔버를 거쳐 배기시키는 외기연결구;를 포함하는 공기조화시스템의 구성부품들의 내표면 또는 외표면에 내부식성 도장조성물이 도포되어 도막을 형성하되, 상기 내부식성 도장조성물은 수용성 아크릴수지와, 상기 수용성 아크릴수지 100중량부에 대해 엔-베타-아미노에틸-감마-프로필메틸디메톡시실란(N-beta-aminoethyl-gamma-propylmethyidimethoxysilane) 4-8중량부, 금속산화물 8-12중량부, 징크플레이크(Zinc flake) 2-4중량부, 멜라민수지 2-4중량부, 알킬아크릴레이트 2-4중량부, 에틸렌글리콜모노메틸에테르 3-6중량부, 폴리옥시에틸렌(Polyoxyethylene) 2-4중량부, 프로피온산(Propionic acid) 5-10중량부, 메틸렌비스스테아릴아미드 2-4중량부, 카올린 5-10중량부, 산화아연(Zinc chloride) 3-6중량부, 옥토크릴렌(Octocrylene) 3-6중량부를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 공기조화시스템의 부식방지용 도장조성물.
   
3. 청구항 2에 있어서,
   상기 내부식성 도장조성물에는 상기 수용성 아크릴수지 100중량부에 대해 옥틸틴메르캅티드(Octyl tin mercaptide) 2-4중량부, 프탈산디옥틸(Dioctyl phthalate) 4-8중량부가 더 첨가된 것을 특징으로 하는 공기조화시스템의 부식방지용 도장조성물.

Images