임펠러 재질 선정은 광산용 송풍기 설계에서 성능과 안전, 수명을 좌우하는 중요한 과정이다. 갱내 공기는 분진과 수분, 가스, 때로는 부식성 성분을 포함하고 있으며, 온도와 압력 조건도 일정하지 않다. 이러한 조건에서 임펠러가 안정적으로 고속 회전을 유지하려면, 충분한 강도와 경도, 내마모성과 내식성을 갖춘 재질을 선택해야 한다. 동시에 제작성과 비용, 무게까지 고려해야 하므로, 임펠러 재질 선정은 환기 설비 전체 경제성에도 직접적인 영향을 미친다.
전통적으로 광산용 송풍기 임펠러에는 탄소강과 저합금강이 많이 사용되어 왔다. 탄소강 임펠러는 제작이 용이하고 비용이 상대적으로 낮으며, 일반적인 갱내 환기 조건에서는 충분한 강도를 제공한다. 그러나 분진이 많은 환경이나 고온, 부식성 가스가 존재하는 환경에서는 표면 마모와 부식 속도가 빨라질 수 있다. 이 경우 저합금강이나 내마모강, 내열강을 적용하면 임펠러 수명을 크게 연장할 수 있다. 또한 방폭 송풍기에서는 충격과 피로에 대한 저항성이 중요하므로, 재질의 인성과 피로 강도도 함께 검토해야 한다.
내식성이 요구되는 광산과 공정에서는 스테인리스강 임펠러가 효과적인 선택이 될 수 있다. 스테인리스강은 산성 또는 약알칼리성 가스에 대한 내식성이 우수하여, 화학 광산 환기나 습도와 부식성이 높은 환경에서 임펠러 표면 손상을 줄여 준다. 다만 재료 비용과 무게 증가, 제작 난이도 등도 고려해야 한다. 가벼운 임펠러가 필요한 경우에는 알루미늄 합금이나 특수 합금 재질을 검토할 수 있는데, 이러한 재질은 회전체의 관성 모멘트를 줄여 기동과 정지를 빠르게 하고, 진동과 축 하중을 감소시키는 장점이 있다.
임펠러 재질 선정에서는 안전 규격과 방폭 요구 사항도 반드시 반영해야 한다. 일부 환경에서는 스파크 발생을 방지하기 위해 비점화성 재질 또는 특수 코팅이 요구될 수 있으며, 고온 환경에서는 열변형과 강도 저하를 방지하기 위한 고온용 합금이 필요하다. 설계자는 갱내 가스 종류와 농도, 온도 범위, 예상 운전 시간과 정지 횟수, 정비 주기 등 다양한 요소를 종합적으로 분석해야 한다. 또한 재질 시험과 실제 운전 실적을 참고해, 광산 환기 시스템에 가장 적합한 임펠러 재질을 선택해야 한다.
실무에서는 동일한 송풍기 시리즈 내에서도 운전 조건에 따라 임펠러 재질을 다르게 옵션으로 제공하는 경우가 많다. 예를 들어 일반 갱내 환기용 기본형은 탄소강으로 공급하고, 고부식 환경이나 화학 공정 배기가스용 모델은 스테인리스강 또는 특수 코팅 강판으로 설계한다. 또한 고속 회전이 필요한 소형 국부 송풍기에는 경량 합금을 적용하여 소음과 진동을 줄이고, 유지보수 시 취급성을 높일 수 있다. 이러한 다양한 임펠러 재질 옵션은 광산 사용자에게 더 넓은 선택지를 제공하며, 실제 운전 조건에 맞는 광산용 송풍기를 구성할 수 있게 해 준다. 결국 임펠러 재질 최적화는 에너지 효율과 수명, 안전성을 동시에 향상시키는 중요한 기술 결정이다.
