비케이크저항 (specific cake resistance)
한 줄 정의: 여과 케이크가 단위 질량당 얼마나 큰 흐름 저항을 내는지를 나타내는 값입니다.
쉽게 풀면
여과를 계속하면 여재 위에 고형물 층이 쌓이고, 이 층이 두꺼워질수록 물이 잘 빠지지 않습니다. 비케이크저항은 이 층이 단위 질량당 얼마나 흐름을 방해하는지를 나타내는 값입니다. 입자가 곱고 잘 눌리는 슬러지일수록 값이 커서 여과가 어렵습니다.
왜 중요한가
여과 면적과 소요 시간, 필요한 압력은 모두 이 값으로 결정되므로, 여과기 선정과 용량 산정의 핵심 입력값입니다. 또한 응집제를 넣거나 여과조제를 쓰는 전처리의 효과를 이 값의 감소로 정량 평가할 수 있어, 슬러지 탈수 공정 개선의 성과 지표로도 활용됩니다.
논문에서는 이렇게 쓰입니다
"정압 여과 실험에서 여과 시간 대 여액 부피 자료를 직선화하여 비케이크저항을 산출하였다."
실험 자료의 기울기에서 이 값을 구하는 표준 방법입니다.
"고분자 응집제를 투입하자 비케이크저항이 한 자릿수 이상 감소하여 탈수성이 크게 개선되었다."
전처리 효과를 이 값의 변화로 평가한 사례입니다.
조금 더 깊게 보면
케이크를 지나는 흐름은 다르시 법칙을 따르며, 정압 여과에서는 여액 부피의 증가와 함께 저항이 선형으로 커져 여액 부피 대비 시간 자료를 직선으로 정리할 수 있고 그 기울기에서 비케이크저항을 얻습니다. 압축성 케이크에서는 이 값이 압력의 거듭제곱에 비례해 커지므로, 압력을 높여도 여과 속도가 기대만큼 빨라지지 않거나 오히려 나빠질 수 있습니다. 여재 자체의 저항은 직선의 절편으로 분리해 평가합니다.
주의할 점
압축성 슬러지에서는 비케이크저항이 운전 압력에 따라 변하므로, 어느 압력에서 측정한 값인지를 밝히지 않으면 비교할 수 없습니다. 오염계수가 열교환기 표면에 서서히 쌓이는 이물질의 열저항을 다룬다면, 비케이크저항은 여과 과정에서 의도적으로 쌓이는 고형물 층의 유동 저항이라는 점에서 대상 현상이 다릅니다.