공기수송 (pneumatic conveying)
쉽게 풀면
가루나 알갱이를 컨베이어 대신 배관 속 공기 흐름에 실어 보내는 방법입니다. 배관만 있으면 되므로 경로를 자유롭게 꺾을 수 있고 밀폐되어 분진이 날리지 않는다는 장점이 있습니다. 다만 공기를 밀거나 빨아들이는 데 에너지가 들고, 입자가 관 벽에 부딪혀 깨지거나 관이 닳는 문제가 따릅니다.
왜 중요한가
곡물·시멘트·수지 펠릿·촉매 분말처럼 대량의 분체를 다루는 공장에서 표준적인 이송 수단이며, 밀폐 이송이 가능해 분진 노출과 오염을 줄이는 데도 유리합니다. 반면 설계를 잘못하면 관이 막히거나 제품이 깨져 품질 문제가 생기므로, 입자 특성에 맞는 운전 방식 선택이 중요합니다.
논문에서는 이렇게 쓰입니다
막힘 방지를 위한 최소 속도 개념이 설계의 핵심임을 보여줍니다.
제품 품질을 위해 운전 방식을 바꾼 사례입니다.
조금 더 깊게 보면
공기수송은 고체 농도가 낮고 유속이 빠른 희박상과, 고체 농도가 높고 유속이 느린 농후상으로 나뉩니다. 희박상은 입자가 공기 중에 떠서 이동하므로 설계가 단순하지만 속도가 빨라 마모와 파손이 큽니다. 농후상은 입자가 덩어리나 층 형태로 밀려가 에너지와 마모가 적지만, 입자 특성에 따라 안정적으로 구현되지 않는 경우가 있습니다. 압력 손실은 공기 자체의 마찰, 입자의 가속, 입자와 벽의 마찰, 수직 구간의 위치 에너지가 합쳐져 결정되며, 유속을 낮추다 보면 입자가 관 바닥에 쌓이기 시작하는 최소 수송속도 아래에서 급격히 막힙니다.
주의할 점
유속을 낮추면 에너지와 마모가 줄지만 최소 수송속도 아래로 내려가면 막힘으로 이어지므로, 여유를 두되 과도하지 않게 잡는 균형이 필요합니다. 유동층이 입자층을 제자리에서 들썩이게 하는 조작이라면, 공기수송은 입자를 배관을 따라 다른 장소로 옮기는 것이 목적이라는 점에서 기체를 쓰는 방식은 같아도 용도가 다릅니다.