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고성능 수소 밸브: 선택할 때 찾아야 할 특징

Chuck Hayes, 스웨즈락 청정 에너지 부문 수석 애플리케이션 엔지니어

수소 연료는 모빌리티 솔루션으로 빠르게 성장하고 있습니다. 수소는 안전성, 비용 효율성, 실용성, 지속 가능성이 검증되었습니다. 간단히 말하자면, 수소는 수소 밸브 운송 산업의 미래에 이상적인 수단입니다.

수소는 운송 산업의 미래에 이상적인 수단입니다.

이러한 잠재성을 실현하려면, 수년 또는 수십 년까지 지속될 수 있는 누설 없는 밀폐 성능을 제공할 수 있도록 최고 품질의 재질로 수소 차량과 충전 인프라를 설계 및 제조해야 합니다. 또한, 아무 부품이나 사용할 수도 없습니다. 수소 연료의 생산과 취급에는 자체의 고유한 과제가 있으므로, 수소 연료 시스템 전반에 걸쳐 부품에 대해 특정한 일련의 성능 기준이 필요합니다.

수소에 대한 오해 파헤치기

차량 또는 고정 시스템 내에서 수소 흐름을 제어하는 역할을 하는 밸브가 좋은 예입니다. 수소 서비스에 적합한 성능을 제공하는 밸브를 선정 및 지정하고 있음을 어떻게 확신할 수 있습니까? 자세한 내용을 확인하려면 계속 읽어보십시오.

수소 밸브에서 고성능이 중요한 이유

수소 연료 시스템의 운용 조건은 본질적으로 까다롭습니다. 수소 밸브를 지정할 때는 다음 사항을 고려해야 합니다.

압력. 바람직한 밀도를 달성하려면, 차량 내 탱크에 350~700 bar의 압력으로 수소를 저장해야 합니다.
응력 및 진동. 시스템이 빠른 속도, 울퉁불퉁한 노면, 혹독한 기후 조건을 견딜 수 있어야 합니다.
안전. 충전 시스템은 일반 소비자가 안전하게 조작할 수 있어야 합니다.
유지보수. 사용 도중 손쉽게 누설 없이 연결부를 재조립할 수 있어야 합니다.

모든 수소 밸브가 이러한 요건을 충족하는 수준의 성능을 제공해야 합니다. 또한, 연결부와 차단 또는 조절 지점에서 누설 없는 밀폐 성능을 입증하는 동시에, 수소 애플리케이션 고유의 필수 운용 조건을 견딜 수 있는 기능도 제공해야 합니다.

수소는 어떤 점이 다릅니까?

수소 분자는 자연계에서 가장 작은 분자 중 하나이며, 이는 수소를 격리하는 것이 까다로울 수 있음을 의미합니다.

수소 시스템의 모든 연결부는 누설 없이 밀폐되어야 합니다. 특히 최종 사용자가 충전 도중 분배기를 다루어야 하는 경우를 포함하여, 가스가 누출되면 안전 리스크를 초래할 수 있습니다. 차량 또는 저장 시스템에서 가스가 누설되면 낭비도 심해집니다.

또한, 수소 분자가 매우 작으므로, 실제로 저품질 스테인리스강에 흡수될 수 있습니다. 이 현상을 수소 취화라고 부릅니다. 시간이 지남에 따라, 압력으로 인해 재질에 균열이 생길 수 있으며, 이는 수소 사용에 있어 커다란 문제가 될 수 있습니다.

수소 볼 밸브

볼 밸브는 수소 시스템에서 흔히 사용되는 부품으로, 한 방향에서 다음 방향으로 수소 흐름을 시작하거나 멈추는 데 사용됩니다. 수소 애플리케이션용으로 볼 밸브를 선택할 때는 마모에 대한 내성이 극도로 뛰어난 스템 씰 디자인을 찾는 것이 중요합니다. 매번 작동 및 차단될 때마다 누설 없는 밀폐 성능을 보장할 수 있는 활하중(direct-load) 설계의 트러니언 스타일 볼을 사용한 제품이 좋은 선택이 될 수 있습니다. 바닥으로 조립된(bottom-loaded) 스템 설계 또한 스템 파열 가능성을 줄여주므로 안전을 강화할 수 있습니다

확신이 들지 않을 때는 밸브 공급업체가 선정에 도움을 줄 수 있습니다. 적용 가능한 볼 밸브는 시스템 조건에 따라 2-way 또는 3-way 기능, 다양한 장착 옵션, 폭넓은 유량 계수를 제공할 수 있습니다. 마지막으로, 수소 애플리케이션 전용으로 설계된 피팅과 호환성이 좋아야 합니다.

수소 니들 밸브

니들 밸브는 유체 유량을 비교적 정밀하게 조정하는 데 사용됩니다. 수소 애플리케이션에서 니들 밸브를 지정할 때 고려해야 할 몇 가지 중요한 사항이 있습니다. 니들 밸브는 일반적으로 전체 금속 구조이므로, 올바르게 밀폐하려면 대량의 힘이 필요합니다. 그러한 힘으로 인해 니들 자체와 심지어 시트도 변형될 수 있으며, 그럴 경우 잠재적인 유해 상태가 발생하거나 비용이 많이 드는 유지보수가 필요해집니다. 더구나, 그와 같은 힘이 필요하므로 밸브를 열고 닫을 때 대형 공압 액추에이터를 사용해야 하며, 이는 완전히 개폐하는 데 최장 2분까지 걸릴 수 있습니다.

이러한 요소를 고려할 때, 반복적인 사용 중에도 변형되지 않는 고품질 316 스테인리스강으로 제조된 니들 밸브를 찾는 것이 중요합니다. 또한, 모든 니들 밸브가 일반적인 수소 애플리케이션(350/700 bar)에 적합한 압력 등급이 아닐 수 있으므로, 높은 작동 압력에 적격인 니들 밸브를 선택해야 합니다. 볼 밸브와 마찬가지로, 다른 수소용 적격 부품과의 호환성이 필수입니다.

수소 체크 밸브

체크 밸브는 최종 사용자를 보호할 수 있도록 과잉 역류를 통제하는 충전 시스템의 수소 압축기에 필수적인 안전 기능을 실행합니다. 일반적인 사용 분야와 비교할 때, 수소 체크 밸브는 몇 가지 요소를 충족해야 합니다.

대부분의 체크 밸브에는 스프링이 장착되어 있으며, 이 부품은 일반적으로 고품질 316 스테인리스강보다 수소 취화에 더 취약할 수 있는 가공 경화 재질로 제조됩니다. 또한, 차량 충전 애플리케이션에 사용되는 체크 밸브는 온도와 압력이 빠르고 크게 변화하는 환경에 노출되므로, 밸브의 탄성체 씰에 높은 응력이 가해집니다. 이러한 점을 고려할 때 수소 압축기에는 볼 체크 밸브가 더 적합한 옵션입니다. 이 경우에도 재질 무결성과 다른 수소 부품과의 호환성은 중요합니다.

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수소 모빌리티 연료 시장의 장기적인 실행 가능성은 차량과 인프라의 안전, 신뢰성, 내구성에 달려 있습니다. 모든 수소 시스템에 적합한 부품을 선정하고 지정해야 장기간에 걸쳐 수소 기술이 최대한의 잠재력을 발휘할 수 있습니다.

더 자세히 알고 싶으십니까? 스웨즈락은 수소 서비스에 적합한 광범위한 볼, 니들, 체크 밸브와 함께 더 안전하고 신뢰성 높은 수소 시스템을 구현할 수 있는 완벽한 추가 부품 포트폴리오를 공급합니다. 스웨즈락 수소 전문가들은 고객 여러분이 현명하게 선택하고 필요에 부합하는 솔루션을 찾을 수 있도록 기꺼이 도와드립니다.

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