열 전달 유체는 열원으로부터 열 에너지를 다른 위치로 전달하는 역할을 합니다. 대부분의 공정에서 열원은 액체 연료, 천연 가스 또는 목재 제품을 사용하는 노거나, 순환하는 유체를 가열하는 잠수형 전기 히터일 수 있습니다.

하지만 모든 용도가 이렇게 전통적인 것은 아닙니다. 예를 들어, 태양광 발전소에서는 열 전달 유체가 태양열에 의해 가열되어 물을 끓이는 데 사용되고, 이 물은 다시 증기 터빈을 구동합니다. 또한 폐열 회수 시스템에서는 회수된 뜨거운 배기가스가 흐르는 열관에 의해 유체가 가열됩니다.

또한, 화학 반응이나 제조된 부품 자체가 열원이 되는 경우도 있으며, 이때 열 전달 유체의 순환이 열을 운반하여 반응 온도를 냉각하거나 유지하는 역할을 합니다.

모든 열 전달 시스템에서 구성 요소, 배관 크기, 펌프 크기, 열교환 계산 등은 최대 효율로 작동할 수 있도록 새로운 유체의 특성을 기준으로 설계됩니다.

하지만 유체가 열화되면 점도가 증가하거나 심한 열분해로 인해 감소할 수도 있으며, 열화나 오염으로 인해 고체 입자나 가스를 운반하기 시작할 수 있습니다. 장비 운영자는 다음 세 가지 열화 유형을 인지하는 것이 중요합니다:

• 오염(Contamination) – 외부 요인으로는 볼트로 고정된 커버가 없을 때 비나 먼지가 시스템에 들어오는 경우가 있으며, 내부 요인으로는 미세한 누수(pin-hole leak)로 공정 물질이 뜨거운 오일 흐름에 유입되거나, 부품 마모로 인한 오염 등이 있습니다.
• 산화(Oxidation) – 뜨거운 유체가 공기 중의 산소와 반응하는 현상입니다. 처음에는 유체가 어두워지고 점도가 증가하지만, 방치하면 슬러지 형성과 산성 잔류물이 저유속 및 저교란 구역(예: 저장소 바닥이나 확장 탱크)에 쌓이게 됩니다.
• 열분해(Thermal cracking) – 유체 분자가 흡수하고 운반할 수 있는 것보다 더 많은 열 에너지를 받을 때 주로 발생합니다. 이로 인해 유체의 인화점(및 끓는점)이 낮아지고, 열을 받는 표면에 오염물이 쌓이게 됩니다. 탄소층이 절연체 역할을 하여, 운영자가 동일한 작동 온도를 유지하기 위해 열 유속을 증가시켜야 하는 상황을 초래합니다.

열화가 발생하면 원래의 열교환 계산이 부정확해지고, 시스템은 유사한 성능을 내기 위해 더 많은 부담을 받아야 합니다. 이로 인해 산화된 유체 때문에 온도를 더 높여야 하므로 연료와 전기 비용이 증가하며, 저교란 구역에 불용성 물질이 쌓여 비용이 많이 드는 유지보수가 필요해져 사업 비용에 직접적인 영향을 미칩니다.

열 전달 유체 교체 주기를 결정할 때 고려해야 할 두 가지 주요 요소가 있습니다. 첫 번째는 적용 분야의 유형입니다. 예를 들어, 플라스틱 압출 공정에서는 엔지니어들이 오일이 약 4,000~6,000시간 동안 지속될 것으로 예상할 수 있지만, 아스팔트 저장과 같은 경우에는 적절히 관리하면 같은 오일을 최대 25년까지 사용할 수도 있습니다.

둘째로, 유지보수와 점검에 들이는 정성은 열전달유의 수명에 필연적으로 영향을 미칩니다. 정기적으로 유체 분석을 실시하고 유체 공급업체의 전문 지식을 적극 활용하는 기업은 유체의 열화 속도를 파악하고, 그에 따라 전체 시스템을 중단하지 않고도 교체가 가능하도록 조치를 취할 수 있습니다. 예를 들어, 전체 유체의 10%만 정기적으로 교체해도 전체 유체를 완전히 교체하지 않고도 시스템 유체의 수명을 연장할 수 있습니다.

반면, 정기적인 점검을 생략하는 경우에는 보통 생산에 문제가 생긴 후에야 반응하게 되며, 이때의 유지보수는 훨씬 더 많은 시간과 비용이 들게 됩니다. 예를 들어, 기존에 550°F(약 288°C)에서 작동하던 시스템이 시간이 지나면서 열교환 표면의 오염이나 유체 점도의 증가로 인해 점점 더 많은 에너지를 소모하게 되면, 온도 조절 장치가 580°F(약 304°C)까지 서서히 올라가는 현상이 발생할 수 있습니다.

최악의 경우, 유체가 심하게 열화되면 순환이 제대로 이루어지지 않아 생산을 유지할 수 없게 되거나, 열분해로 인해 유체의 끓는점이 작동 온도에 위험할 정도로 가까워지게 됩니다. 이는 펌프 캐비테이션(공동 현상)을 유발하고 심각한 안전 문제로 이어질 수 있습니다. 일단 되돌릴 수 없는 지점에 도달하면, 시스템을 완전히 예기치 않게 멈춰 세우고 유체를 배출한 뒤, 세척, 플러싱, 신유 보충 등의 과정을 거쳐야 합니다. 이는 최대 4일간의 생산 손실과 고액의 수리 비용으로 인해 기업의 수익성에 직접적인 악영향을 미칩니다.

사용된 오일 분석 프로그램은 열전달유의 효율성과 성능을 유지하는 데 매우 중요합니다. 열전달유 분석을 정기 유지보수 일정에 포함하려 하거나, 기존 산업용 설비에 대한 오일 분석 프로그램을 열전달유로 확장하려는 운영자라면, 제공되는 검사 항목을 신중히 살펴보는 것이 중요합니다. 일반 산업용 윤활유에 수행되는 일부 테스트는 열전달유에는 관련이 없거나 부족한 경우가 있기 때문입니다.

예를 들어, ISO 입자 계수 분석은 기어 오일이나 유압 오일에는 유용하지만, 사용 중 흔히 발생하는 열전달유의 색상 변화 때문에 열전달유에는 전혀 쓸모가 없습니다. 반면에, 가스크로마토그래피(GC), 인화점 테스트, 고형물 함량 측정 등은 일반적인 정기 테스트 항목에는 포함되지 않지만, 유체 상태에 대한 유익한 정보를 제공할 수 있습니다.

또한 일반적인 테스트 방법의 결과는 유체 열화 방식에 따라 달라질 수 있다는 점도 중요하게 고려해야 합니다. 예를 들어, 산화는 오일을 점도 높게 만들고, 열분해는 오일을 묽게 만들기 때문에, 두 가지 문제가 동시에 발생하더라도 점도는 정상으로 보일 수 있습니다. 이러한 문제들이 간과되지 않도록 하기 위해서는, 가스크로마토그래피(GC) 분석을 통해 열전달유의 상태를 명확하고 정확하게 파악할 수 있습니다.

열전달유를 선택할 때 널리 퍼진 오해 중 하나는 가격이 비쌀수록 더 높은 품질의 유체를 받는다는 것입니다. 어느 정도는 사실이지만, 이것이 전부를 말해주지는 않습니다. 일부 열전달유는 원래 가격이 비싸게 책정되어 있지만, 항산화제 보호가 부족하여 산화가 빠르게 진행되기도 합니다. 기술 자료 시트는 신유의 특성에 대한 정보를 제공하는 데 유용하지만, 열화에 대한 저항성—즉, 유체 수명을 연장시키는 중요한 부분—에 관한 정보는 거의 제공하지 않습니다.

혼란을 피하고 잘못된 유체를 선택하는 일을 방지하기 위해, 운영자들은 유체의 조성에 대해 독보적인 전문 지식을 보유하고 기술 지원을 제공하는 윤활유 전문가와 협력하는 것이 중요합니다.

이와 더불어, 해당 유체를 사용한 경험에 대한 솔직한 의견을 담은 고객 후기들도 꼼꼼히 살펴보는 것이 중요합니다. 운영, 유지보수, 안전 부서도 조달팀과 함께 논의에 참여하여, 환경과 근로자 건강에 미치는 영향을 최소화하면서도 기업의 구체적인 요구에 부합하는 제품을 제공하려는 공급업체를 찾아야 합니다. 업계 모범 사례에 따르면, 전용 열유체 테스트 프로그램과 지역에서 신속하게 지원받을 수 있는 기술 지원도 반드시 포함되어야 하며, 이는 생산성을 높이거나 유지하고 비용이 많이 드는 가동 중단과 예기치 않은 다운타임 가능성을 줄이는 데 도움을 줍니다.