산업용 호스 교체: 코어 튜브 재질 선택 시 고려 사항

산업용 호스 교체: 코어 튜브 재질 선택 시 고려 사항

호스 제품 부문 선임 제품 매니저 Doug Nordstrom

호스를 올바르게 선택하면 유체 시스템을 안전하고 효율적으로 작동할 수 있습니다. 하지만 호스를 잘못 선택하면 공정을 악화시키고, 인적 자원에 해를 끼치며, 비용에 손실을 야기합니다. 호스에 큰 문제가 생긴 후에야 엔지니어가 심각성을 알아채는 경우도 매우 많습니다.

호스는 꽤 중요한 부품인데도 그 중요성이 쉽게 간과됩니다. 산업용 호스를 올바르게 선택하면, 그 호스를 구매한 비용보다 더 값진 효과를 얻을 수 있습니다. 이렇게 적합한 호스를 선택하려면 애플리케이션의 온도, 화학적 호환성, 배출성, 압력 및 유량 요구 사항과 같은 변수를 주의해서 살펴봐야 합니다.

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산업용 호스의 최내 레이어인 코어(Core) 튜브에 적용할 수 있는 특수 재질, 그리고 코어에 따라 적절한 호스를 선택하는 방법을 자세히 알아보려면 이 글을 계속 읽어 보십시오.

코어 튜브 재질을 선택하기 전에 염두에 둬야 하는 질문

코어 튜브 재질을 선택하기 전에, 염두에 둬야 하는 기본 질문들을 아래에 모아봤습니다. 해당 질문에 대한 답변은 제조업체의 제품 카탈로그에서 찾아보거나 현지 스웨즈락 판매 및 서비스 담당자에게 문의하셔서 확인하실 수 있습니다.  

1. 코어 재질은 시스템 재질과 화학적으로 호환되는가? 코어 재질은 시간이 갈수록 부식되거나 성능이 저하되는가?
2. 코어 재질이 시스템 유체의 온도 범위를 수용하는가?
3. 코어 튜브 재질이 투과 및 흡착을 방지하거나 제한할 수 있는가? (투과 및 흡착이 문제가 되는 애플리케이션에 한해)
4. 코어 재질이 시스템의 세정 방법을 견딜 수 있는가? 여기에는 용제 및 세정제의 온도, 압력, 재질 호환성이 포함됩니다.

코어 튜브 재질의 유형  

금속(Metal)

장점

금속 코어(보통 316L 스텐레스강)는 보편적인 유체 시스템에 잘 맞습니다. 이 재질이 수용하는 온도 범위는 –200°C~454°C(–325°F~850°F) 이상이므로, 금속 코어 튜브는 극한의 온도에 있는 시스템 매질에 탁월한 선택입니다. 금속 플렉시블 튜빙 또한 투과 및 흡착이 거의 허용되지 않는 애플리케이션에 적합할 수 있습니다.

단점

플루오르수지(fluoropolymers)가 점차 알려지면서 금속 코어 튜브는 부식이 문제가 될 수 있어, 부식성이 높거나 산성 재질에서는 선택하지 않습니다. 또한 금속 코어는 피로 파괴(fatigue failure)에 약하기 때문에 반복적인 움직임이나 진동 작업에 맞지 않는다는 사실을 기억하십시오.

실리콘

장점

실리콘 코어는 유연성 및 청결성이 우수해, 위생적인 애플리케이션에서 주로 사용합니다. 실리콘의 일반적인 온도 범위는 –53°C~315°C(–65°F~500°F)입니다.

단점

실리콘은 흡수성이 매우 높아 호스를 오염시킬 수도 있습니다. 유체가 코어 튜브 벽으로 흡착되는 경우, 꽤 오랜 시간 동안 벽 안에서 머무르다가 나중에 유체 시스템 유체로 스며들 수 있습니다. 게다가 일반적으로 행하는 실리콘 소독 방법인 증기 세정법은 흡착된 유체를 완전히 제거할 수 없고 실리콘 코어를 빠르게 손상시킵니다.

또 중요한 사항은 실리콘이 일반적인 용제에 거의 호환되지 않고, 화학적 호환성 또한 제한되어 있다는 것입니다. 게다가 고온으로 인해 조기 손상이 발생하면 호스가 취화되어 부스러질 것입니다.

플루오르수지(Fluoropolymer)

장점

플루오르수지 코어 튜브는 위생적인 애플리케이션에서 실리콘의 자리를 빠르고 광범위하게 대체하고 있습니다. 플루오르수지에는 일반적으로 PTFE, PFA, FEP 3가지가 있으며 일반적인 온도 범위는 –53°C~230°C(–65°F~450°F)입니다.

플루오르수지 코어는 재질 중 가장 화학적으로 불활성한 재질이며, 노화되지 않고 붙지 않으며, 간편히 세정할 수 있고 반복적인 증기 세정을 견딜 수 있습니다. 금속 코어와 마찬가지로 플로오르수지는 흡착성이 낮습니다.

최근 기술의 발전으로 플로오르수지 코어는 실리콘과 맞먹는 유연성을 자랑합니다. 본딩 기술로 인해 코어 층에 유리 섬유 브레이드(fiberglass braid)가 추가되어 유연성이 높아졌습니다. 접착제가 필요 없는 본딩 공정에서는 접착제가 코어 벽에 흡수될 가능성이 배제되면서 오염 가능성이 사라집니다.

단점

플루오르수지 코어는 금속 코어 호스보다 투과성이 높습니다. 투과성에 약한 애플리케이션에는 금속과 같은 투과성이 낮은 코어 재질을 고려해야 합니다.

유체는 플루오르수지 코어 튜브를 통과할 때 정전기가 생길 수 있습니다. 이로 인해 정전기 불꽃이 발생하여 호스가 손상되고 안전 위험을 초래할 수 있습니다. 정전기가 발생해선 안 되는 공정에서는 카본 블랙 충전 코어(carbon black filled core)를 사용하여 정전기를 방지할 수 있습니다. 이를 사용하면 탄소가 전하를 연결구 끝까지 안전하게 이동하여 배출되게 합니다.

열가소성 물질(나일론)

장점

나일론이라고도 하는 열가소성(Thermoplastic) 코어는 주로 유압용 애플리케이션에 사용합니다. 열가소성 코어 튜브는 높은 압력을 견딜 수 있으며 그 일반적인 온도 범위는 –40°C~93°C(–40°F~200°F)입니다. 직경 크기가 1인치까지 가능한 열가소성 코어 재질은 범용으로 사용 가능하고 경제적이며, 금속과 플루오르수지 코어 호스보다 압력 충격을 더 잘 견딜 수 있습니다.

단점

열가소성 호스는 제작 시 연한 다공성 재질을 사용하기 때문에 투과성이 매우 높습니다.  게다가 더 연한 재질로 인해 다른 많은 호스 유형과 비교하여 온도 범위가 더 낮습니다.

고무

장점

고무 코어 호스는 온도 범위가 열가소성 물질과 같고, 범용으로 사용 가능하며 경제적입니다. 고무호스는 구부려도 영구적인 손상을 받지 않으며 특수 장비를 거의 사용하지 않고 제조할 수 있습니다. 또한 고무 호스는 맞닿은 부분보다 큰 2인치 이상 크기의 직경으로 제공됩니다.

단점

고무 코어는 저압용에서만 사용하기를 권장합니다. 외관적으로 더 빨리 부식되는 것으로 알려져 있습니다.

코어 튜브 벽의 구조

산업용 호스의 코어 튜브 재질을 최종적으로 선택하기 전에, 코어 튜브 벽의 구조에 대해 반드시 이해해야 합니다. 코어 튜브 벽이 매끄러워야 할지, 유연한 빨대처럼 구부릴 수 있도록 주름져야 할지 결정해야 합니다. 압력, 유량 및 배출성 요건과 더불어 애플리케이션의 호스 굽힘성 관련 요건이 이를 결정하는 데 도움이 될 것입니다.

활강

장점

활강 코어에서 튜브의 내벽은 울퉁불퉁한 부분 없이 매끄럽습니다. 위에서 설명한 코어 재질은 금속을 제외하고 모두 활강으로 되어 있습니다. 미세한 유량 제어가 필요한 경우 활강을 선택하면, 비정형적인 내벽으로 인해 공정이 방해받지 않을 것입니다. 또한 활강 코어는 배출에 용이합니다.

단점

활강의 가장 큰 단점은 특히 직경이 큰 경우 잘 꺾인다는 것입니다. 이 문제는 대부분 강화 층으로 해결할 수 있습니다.

나선형

장점

나선형 코어 튜브의 내벽은 무늬를 따라 접히며, 이로써 호스가 꺾임 없이 잘 구부러질 수 있습니다. 금속과 플루오르수지 코어는 나선형 벽 구조입니다.

나선형 코어는 나선식(helical)과 환식(annular) 두 가지 유형으로 나뉩니다. 나선식(helical) 설계는 주로 플루오르수지 코어에서 사용하며, 하나의 주름이 호스 전체를 따라 나선 모양으로 되어 있습니다. 이는 하단 흐름을 촉진시키고, 배출성과 유연성이 문제가 될 때 사용하면 가장 적합합니다. 환식(annular) 설계는 금속 코어에서 주로 사용하며, 서로 연결된 고리 모양으로 되어 있습니다. 환식 금속 코어는 유연성을 극대화하기 위해 깊은 주름으로 되어 있습니다.

단점

금속 플렉시블 튜빙은 피로 파괴가 발생할 수 있기 때문에 반복적으로 움직이는 작업에 맞지 않습니다.

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