수소 밸브 선택 시 고려해야 할 핵심 요소

고성능 수소 밸브: 선택 시 확인해야 할 사항

척 헤이즈, 스웨즈락 청정에너지 수석 애플리케이션 엔지니어

수소 연료는 모빌리티 솔루션으로 빠르게 성장하고 있습니다. 안전하고 비용 효율적이며 실용적이고 지속 가능하다는 것을 입증했습니다. 간단히 말해, 수송의 미래를 위한 이상적인 길입니다.

수소는 수송의 미래를 위한 이상적인 길입니다.

이 잠재력을 실현하려면 수소 차량과 충전 인프라는 수년간 또는 수십 년간 누출 방지 성능을 제공할 고품질 자재로 설계되고 구축되어야 합니다. 모든 부품이 이 과업을 수행할 수 있는 것은 아닙니다. 수소 연료의 생산과 취급에는 고유한 과제들이 있어, 수소 연료 시스템 전반의 부품들에 특정한 성능 기준을 요구합니다.

밸브는 차량 또는 고정식 시스템에서 수소 유동을 제어하는 역할을 하며 좋은 예입니다. 어떻게 수소 서비스에 적합한 성능을 제공하는 밸브를 선택하고 사양화할 수 있는지 알아보겠습니다.

수소 밸브에서 고성능이 중요한 이유

수소 연료 시스템의 작동 조건은 본질적으로 까다롭습니다. 수소 밸브 사양화 시 고려사항에는 다음이 포함됩니다.

• 압력. 원하는 밀도를 달성하기 위해 H₂는 차량 탑재 탱크에 350~700 bar로 저장되어야 함
• 응력 및 진동. 시스템은 고속, 험로, 악천후 조건을 견뎌야 함
• 안전. 충전소는 일반 소비자가 안전하게 조작할 수 있어야 함
• 유지보수. 서비스 시 누출 방지 조인트를 쉽게 재작업할 수 있어야 함

모든 수소 밸브는 이러한 요구사항을 충족하는 성능 수준을 제공해야 합니다. 연결부와 차단/조절 지점에서 누출 방지 성능을 입증하고, 수소 애플리케이션 고유의 필수 작동 조건을 견딜 수 있어야 합니다.

수소가 다른 이유

수소 분자는 자연계에서 가장 작은 분자 중 하나이며, 이는 이들을 가두는 것이 어려움을 의미합니다.

수소 시스템의 모든 연결 지점은 누출이 없어야 합니다. 누출 가스는 안전 위험을 초래할 수 있으며, 특히 최종 사용자가 충전 중 디스펜서와 상호작용할 때 그렇습니다. 차량이나 저장 시스템에서의 가스 누출은 낭비이기도 합니다.

수소 분자가 워낙 작기 때문에 저품질 스테인리스강으로 확산될 수 있습니다. 이 현상을 수소 취성이라고 합니다. 시간이 지나면 압력이 자재에 균열을 만들어 수소 서비스에서 심각한 문제가 될 수 있습니다.

수소용 볼 밸브

볼 밸브는 수소 시스템에서 흔히 사용되는 부품으로, 한 방향에서 다른 방향으로 수소 유동을 시작하고 정지하는 데 사용됩니다. 수소 용도 볼 밸브 선택 시 마모에 강한 스템 씰 설계를 찾는 것이 중요합니다. 좋은 옵션은 트러니언 스타일 볼에 다이렉트 로드 설계를 결합한 것으로, 매 작동과 차단 시 누출 방지 성능을 가능하게 합니다. 보텀 로드 스템 설계는 잠재적 스템 블로우아웃을 줄여 안전성을 높입니다.

의심스러울 때는 밸브 공급업체가 선택을 안내해 줄 수 있어야 합니다. 적용 가능한 볼 밸브는 2-way 또는 3-way 기능, 다양한 마운팅 옵션, 시스템 필요에 따른 다양한 유량 계수(Cv)를 제공할 수 있습니다. 마지막으로 수소 애플리케이션용으로 특별히 설계된 피팅과의 좋은 호환성을 찾으십시오.

수소용 니들 밸브

니들 밸브는 유체 유량의 미세 조정에 사용됩니다. 수소 애플리케이션에서 이를 사양화할 때 몇 가지 중요한 고려사항이 있습니다. 니들 밸브는 일반적으로 전금속 구조로, 제대로 밀봉하려면 큰 힘이 필요합니다. 이 힘은 니들 자체와 시트를 변형시킬 잠재력이 있어 잠재적 위험을 만들고 비용이 많이 드는 유지보수를 요구합니다. 또한 이러한 필요 힘은 일반적으로 대형 에어 액추에이터를 사용하여 밸브를 개폐하게 하며, 완전 작동까지 최대 2분이 걸릴 수 있습니다.

이러한 점을 고려하여, 반복 사용 시 변형에 강한 고품질 316 스테인리스강으로 제작된 니들 밸브를 찾아야 합니다. 또한 모든 니들 밸브가 일반적인 수소 애플리케이션(350/700 bar)에 적합한 압력 등급을 가진 것은 아니므로, 높은 작동 압력에 적합한 니들 밸브를 선택하십시오. 볼 밸브와 마찬가지로 다른 수소 인증 부품과의 호환성은 필수입니다.

수소용 체크 밸브

체크 밸브는 충전 시스템의 수소 압축기에서 필수적인 안전 기능을 수행하며, 역류 과다를 제어하여 최종 사용자를 보호합니다. 일반 서비스 애플리케이션과 비교하여 수소 체크 밸브는 몇 가지 과제에 직면합니다.

대부분의 체크 밸브는 스프링을 포함하는데, 이 스프링은 일반적으로 변형 경화된 자재로 만들어져 고품질 316 스테인리스강보다 수소 취성에 더 취약할 수 있습니다. 또한 차량 충전 애플리케이션은 이러한 밸브에 크고 빠른 온도 및 압력 변화를 가하여 밸브의 엘라스토머 씰에 높은 응력을 줍니다. 이러한 점을 고려할 때 볼 체크 밸브가 수소 압축기에 더 적합한 옵션입니다. 여기에서도 자재 무결성과 다른 수소 부품과의 호환성이 중요합니다.

수소 모빌리티 연료 시장의 장기적 생존 가능성은 차량과 인프라의 안전성, 신뢰성, 내구성에 달려 있습니다. 모든 수소 시스템에 적합한 부품을 선택하고 사양화하면 이 기술이 장기적으로 최대 잠재력을 발휘하도록 도울 수 있습니다.

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