고성능 CNG/LNG 피팅 지정

CNG/LNG 튜브 피팅을 선택할 때 확인해야 할 사항

Chuck Hayes, 총괄 신제품 개발 엔지니어

전 세계 차량 제조업체들은 압축 천연 가스(CNG)와 액화 천연 가스(LNG)를 점점 더 많이 도입하고 있으며, 이는 두 가스가 엄격한 배기 가스 요건에 부합하는 것으로 널리 인정받은 청정 연료 옵션이기 때문입니다.

CNG와 LNG의 엄청난 사업 잠재력을 이용하려면 연료원에서부터 차량까지 모든 단계에서 사용할 수 있는 우수한 연료 공급 시스템을 개발해야 합니다. 이러한 시스템을 구성하는 부품에는 사전 환기 연료 라인, 밸브, 플렉시블 호스, 측정 기기, 그리고 가장 중요한 튜브 피팅 등이 있으며, 시스템 성능이 안전하고 오래 지속되려면 이 부품들을 신중하게 선택 및 지정해야 합니다.

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CNG/LNG 차량 조립 및 충전 인프라 구축에 참여하는 원 장비 제조업체(OEM, Original Equipment Manufacturer)들은 차량과 인프라의 보급을 위해 해당 애플리케이의 특정 성능 기준에 부합하는 피팅을 선택해야 합니다. ’이러한 기준 중 다음의 몇 가지를 더 자세히 살펴 보겠습니다.

씰 견고성

CNG와 LNG는 275bar(4000psi) 이상의 압력에서 저장됩니다. 누설이 발생하면 작업자가 심각한 안전 위험에 처할 수 있습니다. 특히 일반 최종 사용자들이 탱크를 안전하고 쉽게 채울 수 있어야 하는 충전소에는 어떤 결함도 없어야만 합니다. 이를 실현하려면 고품질의 부품을 사용해야 합니다.

까다로운 환경에서도 누설을 방지하려면 가스 누설 방지 씰이 필요합니다. 기존의 맞물림형 압축 튜브 피팅(1개 페룰 및 2개 페룰 설계로 나뉨)은 다양한 일반 산업용 애플리케이션에 적합하지만, 보다 복잡한 운송 수단 애플리케이션에서는 성능이 떨어질 수 있습니다. 여러 개의 접촉선을 따라 가스 씰을 형성하는 피팅은 시스템을 누설로부터 더욱 철저하게 보호하여, 충전 연결부는 물론 차량 내 연결부에서도 안전을 강화합니다.

진동 내성

CNG 피팅과 LNG 피팅은 움직이는 차량 가상 파이프라인 및 압축 스테이션과 관련된 끊임없는 진동을 견딜 수 있어야만 합니다. 이런 이유로 탁월한 진동 내성을 보이는 피팅을 찾아야 합니다.

힌지-콜릿 기능이 있는 2개 페룰 설계가 특징인 튜브 피팅은 운송 수단 애플리케이션에 필요한 진동 내성을 제공할 수 있습니다. 이 피팅의 2개 페럴 설계는 튜빙에 두 개의 기계식 그립을 형성하여, 연속적으로 발생하는 진동에 노출되어도 피팅이 떨어질 가능성을 효과적으로 줄여 줍니다. 또한 이 설계는 그립과 힘을 적절한 수준으로 유지하는 동안 피팅 내부에서 극소량의 움직임이 발생하는 것을 용인합니다. 이러한 움직임은 “스프링 백”이라고 하며 높은 진동 내성을 발휘하는데, 스프링 백은 차량 내 작동은 물론 차량을 충전 인프라에서 사용할 때도 이상적으로 발생합니다.

열 성능

CNG 및 LNG 연료 시스템은 본래 열역학 문제에 취약합니다. 예컨대 CNG가 저장될 때의 압력은 CNG가 디스펜서에서 차량 내 연료 탱크로 이동할 때의 압력보다 훨씬 높습니다. 충전이 진행되는 동안 CNG의 압력이 감소하면서 줄-톰슨 효과(Joule-Thomson effect)로 인해 가스 온도가 크게 떨어집니다. 이러한 온도 저하는 압축 가스 또는 액체가 작동 중 차량의 저장 탱크에서 엔진으로 이동할 때에도 발생할 수 있습니다.

시스템의 모든 부품, 특히 시스템 전체에 사용된 튜브 피팅은 이처럼 갑작스러운 온도 변화를 견딜 수 있어야만 합니다. 저품질 재료는 온도 변화로 인해 팽창 및 수축할 수 있으며, 이러한 팽창 및 수축 때문에 누설 또는 기타 고장이 발생할 수 있습니다.

내식성

CNG/LNG 차량 및 충전 인프라는 부식을 초래할 수 있는 다양한 환경 조건에 취약합니다. 이는 OEM이 CNG 및 LNG 시스템의 모든 부품을 고품질의 재질로 구성하여 부식 관련 고장을 미리 방지해야 함을 의미합니다.

예를 들어, 기존 탄소강은 내부에서부터 녹이 스는 현상에 매우 취약합니다. CNG 및 LNG 연료는 일반적으로 취기제를 함유하고 있어, 누설이 발생하면 사용자가 그 냄새를 더욱 잘 맡을 수 있습니다. 그러나 이러한 취기제에는 보통 황이 들어있는데, 황은 연료 시스템의 부식과 녹을 촉진합니다. 또한 천연 가스에 선천적으로 함유된 수분 함량으로 인해 부식 정도가 심해지고, 이는 습하고 따뜻한 환경에서 훨씬 더 큰 문제가 될 수 있습니다. 게다가 내부 부식은 일반 유지보수 검사 중에는 육안으로 쉽게 발견할 수 없으므로 심각한 안전 위험으로 커질 수 있습니다.

니켈 및 크롬 함량이 높은 고품질의 스테인리스강은 부식을 더욱 효과적으로 방지할 수 있습니다. 니켈 및 크롬 함량이 낮은 저품질의 스테인리스강 제조는 이러한 종류의 부식 문제에 더욱 민감합니다.

조립 및 가용성

CNG 및 LNG 이동 솔루션에 대한 수요가 계속 커지는 만큼 OEM들은 안정적인 제품을 신속히 공급할 수 있도록 준비해야 합니다. 그러나 고품질의 시스템을 빠르고 안정적으로 구축하는 일은 어려울 수 있습니다. 피팅 연결에 별로 능숙하지 않은 기술자의 입장에서는 CNG 시스템 배치의 잠재적인 복잡성이 특히 어려운 요소로 느껴질 수 있다는 점을 고려하십시오. 설치 간소화는 튜브 피팅을 선택할 때 고려해야 하는 중요한 특징입니다.

설치자가 대량의 연료 라인 생산을 위해 특수 설계된 피팅을 사용하면 다른 기술을 사용할 때보다 훨씬 효과적으로 진동 내성이 있는 누설 방지 튜브 연결을 균일하게 수행할 수 있습니다. 대량 생산은 쉬운 조립 그 이상의 의미를 가졌다는 점 또한 명심하십시오. 엄격한 생산 일정을 유지하려는 OEM들은 부품 재고를 가까운 곳에 비축하면서 충분한 시간을 들여 OEM의 생산 요구를 이해하고 충족시킬 수 있는 공급업체를 찾아야 합니다. 또한 OEM들은 이처럼 현지화된 부품의 가용성 덕분에 안전 재고에 액세스하여 필요한 대로 변화를 관리할 수 있습니다.

CNG 및 LNG 애플리케이션에 이상적인 피팅

OEM이 CNG 및 LNG 시장에서 성공하려면 이 연료 시스템의 까다로운 성능 기준에 부합하는 튜브 피팅 기술이 필요합니다.

대체 연료 운송 수단 애플리케이션의 요건을 충족하도록 특수 개발된 한 가지 옵션이 바로 스웨즈락^® 토크별 조립(AbT) 피팅입니다. 첨단 구조와 힌지-콜릿 후면 페룰 튜브 피팅 설계를 갖춘 이 특허받은 피팅은 토크별로 조립할 수 있어 누설 방지 성능을 균일하게 발휘합니다. 게다가 AbT 피팅은 빠르고 쉽게 조립할 수 있고, 재조립을 수차례 반복한 후에도 탁월한 가스 누설 방지 밀폐, 튜브 그립 작업, 진동 피로 내성을 제공합니다.

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