[장비관련자료] HITACHI 300GHR 수냉장치 추가 및 용접용 냉각수에 관한 고찰

작업에 있어서 용접 의존도가 높아지면서 용접 작업량이 점점 늘어나고 있다.
간단한 브래킷 같은 것들은 문제가 없는데 알루미늄 탱크나 허브 보수 같은 것에서는 공랭 토치로는 한계가 있음을 알게 되었고 그래서 가지고 있던 WP20 수냉 토치와 수냉 쿨러를 알루미늄 전용으로 사용하고 있는 300GHR에 연결하기로 했다.

범용으로 사용되는 TIG 토치에서 공냉과 수냉 토치의 허용전류값은 다음과 같다.

출처는 
https://blog.binzel-abicor.com/binzel-basics-everything-you-need-to-know-about-tig-torches

BINZEL BASICS: TIG torch selection, consumables setup & care & maintenance.

아비코 빈젤의 자료라 토치 모델명이 아비코 빈젤 제품명으로 되어 있지만 표준 토치로는 각각 WP9, WP17, WP26, WP20, WP18로 보면 된다.
내가 가진 공냉 토치 중 WP9은 110A, WP17은 140A가 최대치.
게다가 WP9은 텅스텐 전극이 1.6mm까지가 권장사양이다.
반면 수냉 토치는 WP9과 같은 크기인 WP20의 경우 240A까지도 사용이 가능하다.
역시 엔진이든 TIG 토치든 수냉의 위력을 실감한다.

니플류를 조합해서 토치와 수냉 장치, 용접기를 연결하였다.
공랭 토치는 파워케이블과 별도로 가스호스가 있는 것도 있고 가스호스 내부에 나동선의 파워케이블이 들어가서 호스 하나로 구성된 것도 있다. 용접 시 전선의 온도도 급격히 오르기 때문에 가스호스 내부에 들어가 있는 쪽이 냉각효율이 좋고 좀 두껍긴 하지만 호스 한가닥으로 이루어져 관리도 편하다.
수냉 토치는 일단 가스호스 외에 냉각수의 입출력이 있어 호스가 3개로 구성된다.
파워케이블은 냉각수 리턴 호스 쪽에 들어간다(구리이기 때문에 냉각수에 부식이 잘 되지 않는가 보다)
쿨러에서 냉각된 냉각수가 용접기를 거쳐 인렛 호스를 통해 토치 헤드를 거쳐 리턴 호스로 나오면서 전선까지 냉각하고 다시 쿨러로 들어가는 구조인데 보통 용접기에서 냉각수의 압력을 감지해서 수냉 모드인 경우 적정 압력이 되지 않으면 용접 스타트가 안 되는 구조로 되어 있다.
수냉 쿨러 켜는 것을 잊지만 않는다면 용접기를 그냥 공냉 모드로 두고 용접기를 거치지 않고 바로 수냉 토치와 쿨러를 연결해도 상관은 없다.

가지고 있던 Weldcraft의 WP20 TIG 토치.
냉각 성능이 좋기 때문에 수냉 토치의 파워케이블은 같은 크기의 공냉 토치보다 더 낮은 규격을 사용한다.
냉각수와 가스호스는 고무 재질과 비닐 재질(PVC)이 있는데 보통 비닐 재질을 더 선호하는 것 같다.

용접용 수냉 쿨러를 위한 냉각수가 따로 있다는 것은 알고 있었지만 불순물이 적은 물에 글리콜계 부동액을 섞어 써도 된다는 쿨러제조사와 외국 포럼의 말에 발보린 부동액 20L짜리를 구매하여 물과 3:7 비율로 섞어서 쿨러의 냉각수 탱크에 넣고 용접을 시도.
그런데 용접 스타트가 안된다. 텅스텐을 찍으면 아크가 발생하는 것으로 보아 HF 핫스타트가 안 되는 것인데 공냉 토치로는 아무런 문제가 없었기 때문에 수냉 토치의 문제로 보였다.
텅스텐 끝단과 용접기 단자 간의 저항도 정상범위이기에 핫스타트에 문제가 생길 가능성은 냉각수라고 판단.
실제로 전극 끝단과 냉각수 니플 간의 저항을 측정해보면 약 5㏁의 저항이 측정된다.
상당히 큰 저항이긴 하지만 고주파 아크방전을 일으키기에 방해가 될 수 있으며 고주파 전류가 냉각수를 통해 흘러 아크를 발생시키지 못하는 것으로 추측하였다.

그래서 용접용 냉각수에 관한 정보를 찾다 보니 외국의 용접기 회사에서는 저 전도도의 냉각수를 직접 판매하고 있었다.

여러 가지 문제가 있기에 냉각수 자체를 수입할 수는 없고 어떻게 부동액과 물을 조합해서 적당한 저 전도도의 냉각수를 만들어야 한다.
그래서 물의 전기전도도에 대한 자료도 찾아보았다.

http://www.istek.co.kr/05/bbs_view.php?bbs_data=aWR4PTc5MiZzdGFydFBhZ2U9MCZsaXN0Tm89MjkmdGFibGU9Y3NfYmJzX2RhdGEmY29kZT1kYXRhMyZzZWFyY2hfaXRlbT0mc2VhcmNoX29yZGVyPQ==%7C%7C

수질계측기 전문업체 (주)이스텍 pH.DO.Conductivity

일단 물의 순도에 따라 전도도의 차이가 크다는 것을 알게 되었다.
나는 수돗물을 정수한 것을 사용했는데 아크발생에 문제가 있다는 것은 물과 부동액 양쪽에 다 문제가 있을 수 있을 가능성이 있다.
부동액 자체의 스펙에 전기전도도는 표시되지 않았기에 일단 물을 3차 증류수로 바꾸어 테스트해본다.

초순수인 3차 증류수와 부동액을 7:3의 비율로 섞어 테스트한 결과 80% 정도는 정상 아크가 발생한다.
전극과 냉각수 니플 간의 저항은 내가 사용하는 플루크 범용 테스터에서는 측정되지 않았다.
일단 냉각수 문제라는 것은 예상이 맞았다.
그런데 20% 정도의 아크발생 실패도 문제이기 때문에 또 다른 방법을 찾아야 할 필요가 있다.

우리나라에서 인터넷상으로 구매할 수 있는 용접용 냉각수는 올웰딩에서 판매하는 승진글로벌의 슈퍼 쿨란트가 유일한 것 같아 구매.

사진은 슈퍼 쿨란트를 쿨러에 넣은 후 쿨러에서 뺀 기존 냉각수를 통에 담았기에 녹색이지만 슈퍼 쿨란트는 무색이었다.
판매처인 올웰딩에서 상품정보에 제시한 성분은 다음과 같다.
Pure Water
Propylene
Glycol
Benzotriazolea
첨가비율은 따로 표기되어 있지 않았다.

일단 전극과 냉각수 니플 간의 저항은 초순수를 혼합한 냉각수와 마찬가지로 측정되지 않는다.
그리고 아크의 발생비율은 90% 정도였다.
이제 정상적인 용접과정에는 문제없지만 고주파가 냉각수를 통해 쿨러로 들어간다면 쿨러의 펌프에도 영향을 줄 가능성이 있기에 왜 100%가 아닌지는 좀 더 사용하면서 확인을 해보려고 한다.