개념 한 쪽
정압기는 가스의 압력을 사용기구에 맞는 일정한 값으로 낮추고 유지하는 장치이다. 핵심 구성은 다이아프램, 스프링(또는 분동), 메인밸브로 이루어지며, 정특성·동특성·유량특성 같은 성능 지표로 평가한다. 종류별로 정특성·안전성·크기 등의 특성이 달라 용도에 맞는 선택이 필요하다.
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출제기준 단원 「정압기」의 공개 문제 3개를 묻는 꼴별로 나누면 이렇습니다.
| 묻는 꼴 | 문제 수 | 무엇을 묻나 |
|---|---|---|
| 정압기 구조 확인 | 1 | 정압기의 기본 구성 요소를 고르는 문제 |
| 용도별 정압기 판단 | 1 | 구조·정특성·안전성·크기를 바탕으로 정압기 종류를 구분하는 문제 |
| 압력 측정·고장 원인 식별 | 1 | 측정 위치의 적절성 또는 밸브 누설과 압력 변화 원인을 판별하는 문제 |
정압기는 고압의 가스를 사용압력으로 감압하고 그 압력을 일정하게 유지하는 장치이다. 기본 구조는 감압된 압력을 감지하는 다이아프램, 이를 제어하는 스프링 또는 분동, 그리고 가스 흐름을 조절하는 메인밸브가 상호 작용하여 출구 압력을 일정하게 유지한다.
정압기의 성능을 나타내는 주요 용어로 정특성, 동특성, 유량특성이 있다. 정특성은 정상 상태에서 유량 변동이 있어도 2차 측 압력(출구 압력)을 일정하게 유지하는 능력을 의미한다. 동특성은 부하 변화에 대한 압력 응답 속도 등을 의미하고, 유량특성은 메인밸브의 열림 정도(개도)와 흐르는 유량의 관계를 의미한다.
정압기는 구조에 따라 여러 방식으로 나뉘며, 방식에 따라 적용 압력대와 장단점이 달라진다. 예컨대 레이놀드식 정압기는 중압용으로 정특성이 매우 우수하고 구조와 기능이 양호하지만 안전성이 상대적으로 부족하고 크기가 대형이라는 특징이 있다. 반대로 다른 방식은 안전성이 높거나 소형인 경우가 있으므로 적용 분야에 맞춰 선택해야 한다.
정압기의 고장 원인은 밸브 누설, 필터 막힘, 오리피스 결함 등으로 구분할 수 있다. 특히 파일럿 공급 밸브의 누설은 1차 고압이 2차 측으로 유입되어 2차 압력의 이상 상승을 초래하므로 누설 여부를 점검하는 것이 중요하다.
정압기와 관련된 현장 측정 위치도 중요하다. 압력 측정은 가스 흐름이 안정된 지점에서 수행해야 하며, 압송기 출구처럼 유동과 맥동이 심한 곳은 정압 측정에 부적당하다. 안정된 측정 지점으로는 정압기 출구, 가스홀더 출구, 공급 시설의 말단 등이 있다.
정압기 구성 문제에서는 다이아프램, 스프링, 메인밸브의 조합을 기본으로 묻는 문항이 자주 나온다. 보기에 펌프나 회전식 기계 요소가 섞여 있으면 정압기 기본 구조와 부합하지 않으므로 배제해야 한다.
정압기 성능 용어 구분 문제에서는 '정특성'을 2차 압력의 안정성으로 기억하면 오답을 쉽게 걸러낼 수 있다. 예컨대 '정특성은 1차 압력과의 관계'라고 제시하면 틀린 설명이다.
정압기 고장 원인 판별 문제에서는 원인과 결과의 인과관계를 떠올린다. 파일럿 밸브 누설은 압력 상승을 유발하고, 필터나 오리피스의 막힘은 압력 강하 또는 유량 감소를 유발한다는 원칙을 적용하면 답을 쉽게 찾는다.
정압기의 구조에 따른 분류중 일반 소비기기용이나 지구정압기에 널리 사용되고 사용압력은 중압용이며, 구조와 기능이 우수하고 정특성은 좋지만, 안전성이 부족하고 대형인 정압기는?
정답 ① · 수증기 개질법(Steam Reforming)은 수소를 제조하는 대표적인 방법으로, 탄화수소와 수증기를 반응시킵니다. 이 공정의 원료로서 수소와 탄소의 비(H/C ratio)가 높고, 촉매 독이 될 수 있는 황(S) 성분이 적으며 반응성이 좋은 나프타(Naphtha)나 천연가스(LNG)가 가장 적합합니다.
레이놀드 정압기는 중압용 정특성이 우수하나 안전성이 부족하고 대형인 구조적 특징을 가진다.
도시가스의 압력측정 부분으로 가장 부적당한 곳은?
정답 ① · 도시가스의 압력은 가스가 안정적으로 공급되는지 확인하기 위해 주로 정압기 출구, 가스홀더 출구, 가스 공급시설 끝부분 등에서 측정합니다. 압송기 출구는 가스를 강제로 밀어내는 곳으로 유동 압력 변동과 맥동이 매우 커서 정압 상태를 측정하는 위치로는 부적당합니다.
압송기 출구는 유동 압력 변동과 맥동이 심하여 정압 측정에 부적합하며, 정압기 출구나 공급 끝부분이 적합한 측정 위치이다.
가스 정압기에서 메인밸브의 열림과 유량과의 관계를 의미하는 것은?
정답 ③ · 가스 정압기에서 메인밸브의 열림과 유량의 관계를 나타내는 용어를 찾는 문제이다. 메인밸브의 개도, 즉 열림 정도와 그때의 유량 사이의 관계를 나타내는 성능 지표를 유량특성이라 한다.
가스 정압기에서 메인밸브의 열림 정도와 유량 변화의 관계를 의미하는 것은 유량특성이다.
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