[논문자료] LNG/LNG-FPSO 선박용 컨벤셔널 및 파일럿 타입 밸브의 구조성능평가

출처: 픽사베이

---

천연가스는 석유, 석탄에 비하여 연소 시 발생하는 이산화탄소 및 아황산가스 등과 같은 공해물질의 함량이 적기 때문에 세계적으로 사용량이 급속하게 증대되고 있으며, 우리나라를 비롯한 일본, 중국, 인도 등의 아시아 국가에서도 공해를 줄이기 위해 석유 사용대신 천연가스의 사용을 늘리고 있는 추세이다. 이에 따라 천연가스를 초저온에서 액화시킨 액화천연가스(Liquefied Natural Gas, LNG)의 시추 및 저장과 운반기능을 담당하는 설비의 수요도 비약적으로 증가하고 있다.

 

하지만 현재 국내 조선산업은 세계 시장 점유율 1 위의 세계적 위상에도 불구하고 LNG 및 LNG-FPSO 선 등의 고부가가치 선박에 탑재되는 조선기자재의 국산화율은 극히 저조하여 대부분을 유럽, 일본 등지에서 수입에 의존하고 있는 실정이다. 그 중 에서도 LNG 운송 및 저장 시스템의 안정성 확보에 핵심적인 기능을 하는 안전밸브는 약 90% 이상을 수입에 의존하고 있으며, 국내에서 생산하는 안전밸브의 경우 그 설계에 있어 내부 작동특성에 대한 정량적 해석과 예측기법이 없는 경험에 의존한 설계가 대부분이다.

논문 출처: https://scienceon.kisti.re.kr/srch/selectPORSrchArticle.do?cn=JAKO201201052158461

 

본 논문에서는 LNG / LNG-FPSO 선박에 사용되는 안전밸브의 초저온·고압 환경에 대한 밸브의 구조적 안정성을 확보하기 위해 열-구조 해석 및 충격해석을 수행하였으며, 그 결과를 요약하면 다음과 같다.

 

(1) Conventional Type Valve 의 홀더와 가이드 간의 충격해석을 수행한 결과와 허용 체적 증가율 10% 이하를 만족시키는 범위 내에서 가이드에 대한 설계변수를 변화시켜가며 해석을 수행한 결과를 비교하여 최종형상을 결정하였다.

 

(2) 가이드의 체적 증가율과 응력 감소율을 기준으로 판단한 결과, Rg = 10.0 mm, Lg = 21.5 mm, t = 7.5 mm 를 가이드의 최종 형상으로 할 경우 가이드의 체적 증가율은 10%, 응력 감소율은 49.9% 를 보여 구조적 안정성을 확보함을 알 수 있었다.

 

(3) Pilot Type Valve 는 Sensing Diaphragm 에서 23.903 MPa 의 최대응력이 발생하였지만 다이아프램 소재인 PCTFE의 항복강도가 40 MPa 이므로 설계된 다이아프램이 초저온과 최대양정에 의한 변형에 대해서 충분한 구조적 안정성을 확보함을 알 수 있었다.

 

본 논문에서 제시한 LNG 및 LNG-FPSO 선박용 안전밸브의 초저온·고압 환경에 대한 충격해석 및 다이아프램의 열-구조 해석 기법은 다양한 조건하에서의 안전밸브 설계 및 연구에 널리 적용될 수 있을 것으로 사료된다.

---

하이플럭스( http://www.hiflux.com/ )

 

하이플럭스는 국내 최초 고온·고압 관련 장비나 플랜트에 필요한 고압 밸브, 피팅, 튜브, 압력조절기(레귤레이터) 등 배관부속자재를 제조 판매하는 업체입니다.

 

이 분야의 국산화와 신시장 개척을 위해 불철주야 매진했고 끊임없는 연구 개발과 설비 투자로 고객의 요구에 부흥해왔습니다.

기술 혁신만이 고객의 가치 창조에 이바지 할 수 있다는 신념아래 혁신의 혁신을 거듭해 니들밸브(Needle Valve), 체크밸브(Check Valve) 등을 세계 최고 수준으로 올려놓았으며, 최단 납기와 maintenance로 양질의 서비스를 공급하고 있습니다.

 

또한 새로운 시장의 개척을 위해 공기압밸브(Air Operated Valve), 저압용·고압용 압력조절기(High Pressure Regulator), 역압력조절기(Back Pressure Regulator), 다양한 용도의 피팅(Fitting), 피팅 악세사리(Fitting Accessory), 고압 튜브(High Pressure Tube), 유니온&아답터(Union & Adapter), 니플(Nipple) 등을 함꼐 개발하여 다양한 양산 설비에 적용되고 있습니다.

---