개념 한 쪽
배관 계통에서는 목적에 맞는 밸브를 선택해야 설비의 성능과 안전을 확보한다. 밸브는 개폐용, 조절용, 역류방지용 등으로 구분되며 각 형식의 작동 원리와 적용 한계를 이해해야 올바른 선택을 한다.
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출제기준 단원 「밸브의 종류 및 특징」의 공개 문제 3개를 묻는 꼴별로 나누면 이렇습니다.
| 묻는 꼴 | 문제 수 | 무엇을 묻나 |
|---|---|---|
| 증기 배관 개폐용 밸브 선택 | 1 | 개폐 목적의 증기 배관에 적합한 밸브 형식을 가리는 능력 |
| 고압 감압비 제한 판단 | 1 | 고압 구간에서 감압밸브의 허용 압력비를 판별하는 능력 |
| 응축수 환수 장치 적용 한계 | 1 | 리프트 배관의 적용 대상과 트랩 연계 필요성을 판단하는 능력 |
증기 주배관의 개폐용 밸브는 개방 시 유체 저항이 최소가 되는 것이 핵심이다. 슬루스 밸브(게이트 밸브)는 내부 수문을 들어올려 관로를 직선 흐름으로 만들어 압력손실이 거의 없으므로 증기 개폐용으로 표준적으로 사용한다. 반면 글로브 밸브는 유량 조절에 적합하며 압력손실이 크다. 첵크밸브는 역류 방지용으로 용도가 다르다.
감압밸브는 높은 압력을 낮춰주는 장치로, 감압비와 설치 조건이 중요하다. 고압측 압력이 7 kg/cm² 이상인 경우 단일 감압밸브가 처리할 수 있는 압력차는 2:1 이내로 제한한다. 과대한 압력차를 한 번에 주면 밸브의 소음·진동·수명 저하가 발생하므로 이 기준을 지켜야 한다.
파일러식(파일럿식) 감압밸브는 파일럿 밸브가 메인 밸브를 제어하여 대유량·대구경 운전에서 유리하다. 이 방식의 최대 감압비는 일반적으로 10:1로 안내된다. 이 범위를 넘기면 채터링 등 제어 불안이 발생할 수 있어 설계상 주의해야 한다.
전동밸브는 전동기의 회전운동을 링크 기구 등으로 직선 왕복운동으로 변환하여 밸브를 개폐하는 형태이다. 따라서 전동기의 회전 특성과 기구부의 변환 방식이 설계 조건과 맞아야 한다. 전동밸브의 구동 원리를 전자밸브나 파일럿식과 혼동하지 않도록 주의한다.
증기트랩과 응축수 환수 계통 관련 장비는 적용 압력대와 동작 원리를 기준으로 선택해야 한다. 플로트트랩은 부력을 이용해 응축수를 연속 배출하고 자동 공기배출이 가능하나 수격에 약하고 고압증기 배관에는 부적합하다. 리프트 배관은 주로 저압 증기난방의 응축수 환수에 사용하며 1단당 약 1.5m 흡상이 가능하므로 필요한 높이에 따라 단수를 늘려 설치한다. 고압 시스템에서는 리프트 배관만으로는 부족하므로 적절한 증기 트랩과 병행해야 한다.
- 밸브 형식 선택 예: 증기 주배관의 개폐용 밸브를 고르라는 문제가 나오면 '개폐=저항 최소' 원리로 슬루스 밸브를 선택한다. 슬루스는 관로를 직선 흐름으로 만들어 압력손실이 적다는 점을 근거로 한다.
- 감압비 예: 고압측이 10 kg/cm²인 경우 고압(≥7kg/cm²) 기준에서 권장되는 단일 감압비는 2:1 이내이므로 저압측은 5 kg/cm² 이내로 설정해야 한다.
증기배관에 감압밸브 설치시 고압측과 저압측의 적합한 압력차는? (단, 이 때 고압측의 압력은 7 kg/cm² 이상이다.)
정답 ④ · 증기배관 감압밸브 설치 시 고압측과 저압측의 허용 압력차를 묻는 문제이다. 감압밸브로 한 번에 크게 감압하면 소음, 진동, 밸브 손상 등의 문제가 발생하므로 압력차를 제한한다.
고압 7kg/cm² 이상의 증기배관 감압밸브 설치 시 고압측과 저압측의 압력차는 2:1 이내여야 합니다.
증기배관 도중에 밸브를 설치하는 경우 일반적으로 어떤 밸브를 설치하는가?
정답 ③ · 증기배관 도중에 설치하는 주 밸브는 유량 조절보다는 배관의 개폐(차단)가 주 목적이므로 전압(全壕)을 열어 두었을 때 유체의 저항이 적은 밸브를 선택하는 것이 유리합니다. 슬루스 밸브(sluice valve, 게이트 밸브)는 밸브 내부의 게이트(수문)를 들어올려 개방하는 구조로 직선 흐름을 허용하여 압력 손실이 매우 적기 때문에 증기 주배관의 개폐용으로 주로 설치됩니다.
증기배관 도중 개폐용으로 설치하는 밸브는 유체 저항이 적은 슬루스 밸브(게이트 밸브)가 적합합니다.
증기난방에서 응축수 환수의 리프트 배관(lift fitting)에 대한 설명으로 잘못된 것은?
정답 ④ · 리프트 배관(lift fitting)은 주로 진공환수식 등 저압 증기난방에서 응축수를 환수관 도중에 높은 곳(입상관)으로 끌어올려 보일러로 회수하기 위해 설치합니다. 1단당 흡상 높이는 약 1.5m 정도이며, 동파의 위험이 있는 곳에는 설치가 불가능한 단점이 있습니다.
리프트 배관은 고압 증기관에서도 트랩 종류와 무관하게 사용 가능한 것이 아니다.
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