내열 필터를 고를 때 여재가 몇 도까지 버티는지만 보는 사람이 많습니다. 그 결과 여재는 멀쩡한데 옆의 실링 젤이 먼저 녹고 프레임이 먼저 변형됩니다. 필터 한 세트의 실제 내열 상한 = 모든 부품 가운데 가장 낮은 값입니다.
왜 가장 약한 고리가 전부를 정하나
내열 필터 한 장은 적어도 네 부품으로 이루어집니다:
- ▸여재(유리섬유, 석영, 금속, 세라믹)
- ▸실링 젤(여재를 프레임에 붙임)
- ▸실링 패킹(필터와 설비 사이의 기밀)
- ▸프레임(필터 전체를 받치는 구조)
사슬을 떠올려 보십시오. 사슬의 강도는 가장 약한 고리가 정합니다. 여재가 500 °C를 버텨도 실링 젤이 250 °C까지만 버틴다면 그 필터의 실제 상한은 250 °C입니다.
네 가지 실링 젤 재료 비교
| 실링 젤 종류 | 연속 내열 | 장점 | 단점 | 전형적 용도 |
|---|---|---|---|---|
| 실리콘(Silicone) | 250 °C | 가장 흔하고 탄성이 좋고 시공이 쉬움 | 온도 상한이 가장 낮고 고온에서 탄화·균열 | 일반 산업, 공조 |
| 세라믹 접착제(Ceramic adhesive) | 1000 °C 이상 | 내열이 대단히 높음 | 굳으면 탄성이 없고 진동에 약함 | 소성로, 소각로 |
| 금속 실링 패킹(Metal gasket) | 800 °C(스테인리스) | 재사용 가능, 화학에 강함 | 정밀 가공한 플랜지면이 필요 | 반도체 고온 배관 |
| 팽창 흑연 패킹(Graphite) | 450 °C(공기 중) | 압축 복원이 좋고 화학적으로 불활성 | 공기 중에서 450 °C를 넘으면 산화 | 화학, 석유화학 배기 |
실리콘 —— 가장 흔하지만 병목이 되기도 가장 쉽습니다
실리콘은 필터의 90% 이상이 쓰는 실링 재료입니다. 시공이 쉽고 값이 싸고 탄성이 좋습니다. 그러나 시스템 전체에서 온도 상한이 가장 낮은 부품이기도 합니다.
250 °C를 넘으면 실리콘이 탄화하기 시작합니다. 먼저 표면이 굳어 탄성을 잃고 이어 잔 균열이 생깁니다. 실링이 한번 깨지면 여과되지 않은 뜨거운 공기가 틈으로 새어 나가니 그 필터는 헛되이 단 셈입니다.
실무 권고: 연속 사용 온도가 220 °C를 넘으면 실리콘을 바꾸는 것을 진지하게 검토해야 합니다.
세라믹 접착제 —— 내열은 최고지만 진동에 약합니다
세라믹 접착제는 굳으면 시멘트처럼 단단해지고 내열이 1000 °C를 넘을 수 있습니다. 그러나 가장 큰 문제는 탄성이 전혀 없다는 것입니다. 진동이나 열팽창·수축이 있으면 갈라질 수 있습니다.
고정식 소성로 배기에는 알맞지만 송풍기 진동이 있는 환기 시스템에는 알맞지 않습니다.
금속 패킹 —— 반도체 공장의 선택
304나 316 스테인리스로 가공한 금속 패킹은 내열이 800 °C에 이르고 떼어 내 다시 쓸 수도 있습니다. 단점은 정밀 가공한 플랜지 접합면이 필요해 설치 비용이 높다는 것입니다.
팽창 흑연 —— 화학 현장의 좋은 조력자
팽창 흑연(expanded graphite)은 압축 복원성이 대단히 좋고 화학적 불활성도 강합니다. 그러나 공기 중에서 450 °C를 넘으면 산화 연소가 시작되므로 밀폐 환경이나 불활성 기체 분위기에만 알맞습니다.
네 가지 프레임 재료 비교
| 프레임 재료 | 연속 내열 | 무게 | 내식성 | 비고 |
|---|---|---|---|---|
| 아연도금 강판 | 200 °C | 중간 | 나쁨 | 가장 저렴, 200 °C를 넘으면 아연층이 휘발 |
| 알루미늄 합금 | 150 °C | 가벼움 | 중간 | 가볍지만 내열이 가장 낮고 고온에서 물러져 변형 |
| 304 스테인리스 | 800 °C | 무거움 | 좋음 | 고온 필터의 표준 선택 |
| 316 스테인리스 | 800 °C | 무거움 | 아주 좋음 | 산·염기 부식 환경에서 사용 |
알루미늄 프레임 —— 고온에는 절대 쓰지 마십시오
알루미늄 합금 프레임은 가볍고 싸서 상온 필터에 아주 흔합니다. 그러나 알루미늄의 녹는점은 660 °C밖에 안 되고 150 °C를 넘으면 물러지기 시작합니다. 고온 환경에 쓰면? 필터가 망가지기 전에 프레임이 먼저 휩니다.
아연도금 강판 —— 200 °C가 딱딱한 상한입니다
아연도금 강판은 200 °C를 넘으면 표면의 아연층이 휘발해 방식 능력을 잃을 뿐 아니라, 휘발한 아연 증기가 청정 환경을 오염시킵니다.
304 / 316 스테인리스 —— 고온 필터의 기본 사양
304 스테인리스는 내열이 800 °C이고 내식성도 좋아 대다수 내열 필터의 표준 프레임 재료입니다. 배기에 산이나 염기가 섞여 있으면 316 스테인리스로 바꿉니다(몰리브데넘이 더 들어가 내식성이 더 강합니다).
조합 권고
| 사용 온도 | 권장 실링 젤 | 권장 프레임 | 비고 |
|---|---|---|---|
| 상온–200 °C | 실리콘 | 아연도금 강판 또는 알루미늄 | 가장 경제적인 조합 |
| 200–350 °C | 실리콘(단기) 또는 흑연 | 304 스테인리스 | 실리콘은 250 °C 이상에서 수명이 크게 짧아짐 |
| 350–600 °C | 금속 패킹 또는 흑연 | 304 스테인리스 | 실리콘은 전혀 쓸 수 없음 |
| 600 °C 이상 | 세라믹 접착제 또는 금속 패킹 | 304/316 스테인리스 | 최고 사양 조합 |
자주 묻는 질문
Q: 우리 필터는 350 °C 표기인데 실링 젤이 실리콘입니다. 실제로 얼마나 버팁니까?
연속 온도를 봐야 합니다. 실제로 300 °C 이상으로 돌린다면 실리콘 수명은 대략 3–6개월뿐입니다(정상 온도에서는 1–2년을 버팁니다). 금속 패킹이나 흑연 패킹으로 올리기를 권합니다.
Q: 프레임에 304 스테인리스를 쓰면 용접부에서 무엇을 조심해야 합니까?
용접부는 내식성이 떨어집니다(예민화 현상). 배기에 염소 이온이나 산성 성분이 있으면 용접 후 고용화 처리를 하거나 316L로 바꿔야 합니다. 용접 방법은 TIG 용접을 권합니다. 열영향부가 가장 작습니다.
Q: 팽창 흑연 패킹은 공기 중 450 °C에서 산화한다는데 질소 분위기에서는 어떻습니까?
불활성 기체(질소, 아르곤) 안에서는 팽창 흑연이 2000 °C 이상을 견딜 수 있습니다. 그래서 밀폐 배관이나 불활성 분위기로에서는 아주 잘 버티고 문제는 산소가 있는 곳에서만 생깁니다.
Q: 만능 실링 젤 하나로 끝낼 수는 없습니까?
없습니다. 그래서 시스템 전체의 온도, 화학 환경, 진동 조건을 보고 맞춰야 합니다. 가장 흔한 실수가 여재 사양만 보고 주문했다가 실링 젤이나 프레임이 먼저 망가지는 것입니다.
Q: 내열 필터의 프레임은 보통 얼마나 두껍습니까?
304 스테인리스 프레임은 보통 0.8–1.2 mm입니다(상온용 아연도금 프레임과 비슷합니다). 스테인리스는 강도가 높아 두껍게 할 필요가 없기 때문입니다. 다만 아주 큰 치수의 패널(예: 1200 x 1200 mm)이면 변형을 막으려고 1.5 mm로 두껍게 하거나 보강 리브를 답니다.
