신뢰할 수 있는 압축 천연 가스 충전소 건설

유체 시스템을 현명하게 선택하여 CNG 충전소의 품질을 높이는 3가지 방법

스웨즈락 총괄 신제품 개발 엔지니어 Chuck Hayes와 스웨즈락 샌디에고 대체 연료 부문 기술 담당자 Paul LeStrange

대형 트럭, 시내버스 및 기타 대형 차량은 전통적으로 검은 배기 가스로 이뤄진 디젤 연기 및 기둥과 관련이 있습니다.

그러나 2021에 이르면서 이들은 구식 취급을 받고 있습니다. 전 세계적으로 배기 가스 규정이 엄격해짐에 따라, 다양한 운송 애플리케이션에 맞는 대체 연료 솔루션을 개발하려는 경쟁이 더욱더 치열해지고 있습니다. 압축 천연 가스(CNG)는 안정적인 마력과 경제적 효과를 제공하면서 가장 독보적인 대체 연료 중 하나로 자리 잡았으며, 화석 연료에 비해 탄소 배출량을 대폭 줄였습니다. 그 결과 모든 일반 도로 및 고속도로에 CNG 차량이 널리 보급되고 있습니다.

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CNG의 인기는 끊임 없이 높아질 전망입니다. 최근 미국 정부가 대체 연료 인프라 세액 공제(Alternative Fuel Infrastructure Tax Credit)의 기한을 연장한 것을 생각해 보십시오. 이와 같은 연장 조치에 따라, 천연 가스 및 기타 다양한 연료의 충전 장비(2021년 12월 31일까지 설치된 경우에 한함)는 구축 비용의 30%에 대해 세액 공제를 받을 수 있습니다. 이와 비슷한 장려 정책이 전 세계에서 진행되고 있으며, 이러한 정책들은 안정적인 충전소 네트워크의 구축에 박차를 가함으로써 CNG가 더욱 큰 규모로 보급되는 데 도움이 되었습니다.

이러한 기회를 최대한 활용하고 시민과 차량 모두가 사용할 수 있는 안정적인 압축 천연 가스 충전소 인프라를 구축하기 위해, 개발업체들은 구축 속도를 높일 필요성과 충전 장비의 안전성 및 무결성 간의 균형을 맞출 수 있는 방법을 생각해야만 합니다. CNG 충전 장비에 사용할 유체 시스템 부품을 소싱할 때는 다음의 3가지 사항을 고려하십시오.

#1: 사전 조립 시스템으로 효율 및 시스템 무결성 극대화하기

일반적인 압축 천연 가스 충전소는 튜빙 또는 파이프, 밸브, 그리고 가압 가스를 벌크 공급원에서 차량으로 이동시키는 기타 부품을 복잡하게 연결하여 만들어집니다. 이 과정에서 가스는 필요한 압력까지 압축되고 우선 판넬 및 밸브를 통해 개별 펌프 및 호스로 이동한 다음, 특수 밸브를 통해 차량에 연결됩니다.

사전 제조된 완전한 유체 시스템은 현장에 설치되기 전에 전문가들에 의해 조립될 수 있으며, 이로써 구축 공정이 가속화되고 어셈블리가 올바르게 작동될 수 있습니다.

이 시스템을 설계하고 조립하려면 효율적인 배치에 대한 특정한 지식과 더불어 안전한 설치 관행이 필요합니다. 예를 들어 설치하는 사람은 긴 튜빙으로 작업을 시작하고, 튜빙을 구부릴 정확한 지점을 파악한 다음, 확립된 모범 사례에 따라 튜빙을 시스템에 올바르게 연결할 수 있습니다.

이를 효과적으로 수행하는 데 필요한 지식은 특히 일반적이지 않으며, 이를 실행할 많나 기술을 가진 인력을 안정적으로 물색하는 일 또한 항상 쉽지만은 않습니다. 믿을 만한 공급업체가 제공하는 사전 조립 서브시스템은 개발업체가 이러한 문제를 극복하는 데 도움이 될 수 있습니다. 사전 제조된 완전한 유체 시스템은 현장에 설치되기 전에 전문가들에 의해 조립될 수 있으며, 이로써 구축 공정이 가속화되고 어셈블리가 올바르게 작동될 수 있습니다.

#2: 고압에서 누설 방지 연결부로 안전 강화하기

충전소가 만들어지면 운영상의 안전이 가장 중요한 우선순위가 됩니다. 운전자가 충전을 수행할 때마다 CNG 충전 펌프를 쉽고 안전하게 작동할 수 있어야만 합니다. 이는 충전소 전체에 걸쳐 모든 누설 가능성을 제거해야 할 뿐만 아니라, 압력을 공급원에서 펌프까지 적절하게 유지 및 전환해야 함을 의미합니다.

천연 가스가 보편적인 자원이며 사람들이 천연 가스의 사용에 익숙해지긴 했으나, CNG 고유의 압력은 여러 가지 다양하고 중요한 문제를 야기합니다. 예: CNG는 차량의 저장 탱크에 유입되는 지점보다 훨씬 높은 압력에서 충전소 현장에 저장됩니다. 충전이 진행되는 동안 압력이 변화하면서 줄-톰슨 효과(Joule-Thomson effect)로 인해 가스 온도가 크게 떨어집니다.

기존 나사 연결부의 경우, CNG의 필수 압력에서 누설 없는 성능을 유지하면서 상당한 온도 변화를 견디는 것은 시간이 길어질수록 어려워지는 일이었습니다. 부품 사이의 나사 연결부가 손상될 수 있고, 저품질의 구축 재료가 온도 변화로 인해 팽창 및 수축될 수 있습니다. 이 모든 현상은 엄청난 안전 위험을 초래할 수 있습니다. 따라서 까다로운 환경에서는 시스템 무결성을 유지할 수 있도록 설계된 고품질 부품(예: 피팅 )을 지정해야 합니다.

#3: 더 우수한 품질의 재질로 안정성 향상시키기

기존 나사 연결부와 마찬가지로, 기존 재질은 장기적인 안정성과 무결성이 필수 요소인 CNG 인프라 애플리케이션에 항상 접합하지 않을 수 있습니다.

예컨대 탄소강 파이프 및 튜빙은 다양한 일반 애플리케이션에서 우수한 성능을 발휘합니다. 그러나 CNG 충전과 같은 고위험/고압 애플리케이션에서는 탄소강이 부식 및 녹에 더욱 취약해지면서 필요한 성능을 발휘하지 못하게 됩니다. 천연 가스 고유의 수분 함량으로 인해 탄소강 같은 물질의 부식 정도가 악화될 수 있습니다. 야외에 있는 CNG 충전소는 자연 요소 역시 견뎌야만 하는데, 비와 눈 역시 부식을 야기하는 위협적인 원인이 될 수 있습니다.

부식으로 인해 재료 표면에 작은 구멍이나 움푹 패인 부분이 생길 수 있으며, 결국 가장 작은 크기의 구멍으로도 CNG 취급 시 필요한 압력에서 작동될 때 문제가 발생합니다. 이 때문에 인프라를 구축할 때는 재료를 선택하는 게 중요합니다. 충전 시스템에 316/316L 스테인리스강을 사용하는 것은 좋은 선택이며, 니켈과 크롬의 함량이 더 많은 스테인리스강을 선택하면 부식에 대한 보호 강도가 더욱 커질 수 있습니다. 이렇게 하면 유지보수 또는 교체를 지속적으로 수행할 필요 없이 장기적인 성능에 긍정적으로 기여할 수 있습니다.

CNG 차량이 전 세계적으로 더욱 흔해짐에 따라 안정적인 인프라가 매우 중요해졌습니다. CNG 충전 시스템 고유의 조건 하에 작동될 수 있는 고품질의 어셈블리 및 부품을 공급해 주는 적합한 공급업체와 협력한다면 효율적인 건설, 운영상의 안전, 장기적인 신뢰성을 이룩할 수 있습니다.

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