유체 시스템 누출 감지 및 예방: 종합 가이드

유체 시스템 누출의 일반적인 원인과 비용

Nick Iverson, 북미 지역 필드 엔지니어

대부분의 플랜트에서 유체 시스템 누출은 흔히 발생합니다. 플랜트의 안전과 수익성을 유지하는 임무를 맡고 있다면, 아주 작은 누출도 문제가 될 수 있습니다. 따라서 누출이 어떻게, 왜 발생하는지, 어떻게 찾아내고 테스트하는지, 그리고 궁극적으로 플랜트 전체의 누출을 해결하고 줄이는 전략을 수립하는 방법을 이해하는 것이 중요합니다.

누출로 인한 비용

플랜트에서 누출은 흔한 일이지만, 신속하게 대처하고 향후 누출을 예방할 계획에는 여러 가지 재정적 이유가 있습니다.

• 매년 수백만 갤런의 유압 작동유가 낭비되는 것으로 추정됩니다. 유압 작동유 1갤런의 가격은 약 40달러(USD)입니다.
• 유체 윤활 손실은 조기 마모 및 기계 고장과 같은 값비싼 장비 손상을 초래할 수 있습니다.
• 누출을 수리하기 위해 공정을 중단할 때마다 플랜트의 생산 잠재력이 감소합니다. 이 가동 중단 시간은 상당한 이익 손실로 이어질 수 있습니다.
• 누출로 인한 부적절한 계기 교정 또는 작동으로 인해 팀이 의도치 않게 규격 미달 제품을 생산할 수 있습니다. 해당 자재는 재작업하거나, 할인 판매하거나, 폐기해야 합니다.
• 누출로 인한 오일 방울은 미끄러짐 및 사고를 유발하는 안전하지 않은 작업 환경을 조성할 수 있습니다. 비산 배출은 수리 비용이 많이 들고 직원 건강에도 위험합니다.
• 시스템 및 장비가 안전 규정을 위반하는 경우 누출로 인해 심각한 벌금이 부과될 수 있습니다.
• 누출을 찾아 수리하는 데는 시간과 비용이 듭니다. 독성 화학 물질 누출을 관리하기 위해 특수 팀을 고용해야 할 수도 있으며, 철저한 검사를 위해 시스템을 중단하는 비용이 발생할 수 있습니다.

유체 시스템 누출의 세 가지 일반적인 원인

대부분의 누출이 불량 부품 때문이 아니라, 부품 설치 또는 부품 선택 과정에서 발생하는 인적 오류 때문이라는 사실은 놀랄 만합니다. 올바른 부품을 선택하고 정확하게 설치하면 플랜트 안전을 강화하고 상당한 시간과 비용을 절약할 수 있습니다.

Swagelok 필드 엔지니어들이 플랜트에서 누출을 더 잘 이해하고 완화할 수 있도록 다음과 같은 세 가지 가장 일반적인 누출 원인을 정리했습니다.

• 신뢰할 수 없는 금속 대 금속 씰: 오랜 시간에 걸쳐 높은 신뢰성의 금속 대 금속 씰을 만들고 유지하는 것은 어렵습니다. 제조업체 지침을 정확히 따라야 이러한 씰 사용 시 누출을 방지할 수 있습니다. 밸브의 경우, 반복적인 가스 차단이 필요할 때 소프트 시트 씰이 있는 부품으로 교체하는 것이 좋습니다.
• 튜브 피팅의 부적절한 설치: 튜브 피팅을 올바르게 조립하면 누출 가능성을 크게 줄이고 플랜트 안전을 강화할 수 있습니다. 기술자가 페룰을 올바르게 정렬하고 갭 게이지를 사용하여 적절한 풀업 양을 확인하는 등 피팅을 올바르게 조립하는 방법에 대해 교육받았는지 확인하십시오.
• 열악한 튜브 선택, 취급 및 준비: 튜브 선택과 준비도 누출 가능성을 높일 수 있습니다. 공정 유체나 외부 환경과 호환되지 않는 튜브 재질은 부식, 조기 고장, 누출에 취약합니다. 또한 고르지 않게 절단된 튜브, 흠집이나 긁힘이 있거나 디버링되지 않은 튜브는 피팅의 밀봉 능력을 저하시킬 수 있습니다.

누출의 세 가지 유형

누출 유형을 이해하면 팀이 이를 해결하기 위한 적절한 시정 조치를 결정하는 데 도움이 됩니다. Swagelok 엔지니어들은 유체 시스템에서 흔히 발생하는 세 가지 누출 유형을 다음과 같이 분류합니다.

실제 누출(Real Leak): 압력 장벽이 시스템 유체를 주변 환경으로부터 격리하거나 담지하는 데 실패하여 발생하는 누출입니다. 이는 재료의 균열이나 밀봉면 사이의 틈새로 인해 발생합니다.

가상 누출(Virtual Leak): 물질의 가스 방출, 흡착 또는 흡수된 유체, 틈새나 데드 레그에서의 포집 등으로 인해 내부적으로 갇힌 유체가 유체 시스템으로 방출되는 현상입니다.

투과(Permeation): 압력 장벽에 분자가 통과할 만큼 큰 구멍이 없음에도 불구하고 유체가 장벽 내로, 장벽을 통해, 장벽 밖으로 통과하는 현상입니다.

누출 감지 방법

일반적으로 대부분의 누출 테스트는 실제 공정 유체나 물, 공기, 질소, 헬륨 같은 대체 유체를 사용하여 가압된 시스템에서 수행됩니다. 실용적인 관점에서 테스트 방법은 설치된 장비에서 수행되는 것과 벤치톱(또는 실험실)에서 수행되는 것으로 구분할 수 있습니다.

1. 육안 검사: 액체 시스템에서 가장 기본적인 누출 테스트입니다. 누출은 누출 지점 아래의 실제 물방울이나 표면 습기로 나타납니다. 주로 설치된 장비에서 수행되지만 호스 어셈블리 테스트를 위해 벤치톱에서도 흔히 사용됩니다.
2. 비누 거품 테스트: 가스 시스템을 위한 간단하고 비용 효율적인 테스트입니다. 얇은 필름 계면활성제(Snoop 등) 또는 물에 담그는 방식을 사용합니다. 설치된 장비와 벤치톱 모두에서 흔히 수행되며, 누출의 존재 여부를 나타내는 데 주로 사용되고 거품 관찰이 필요합니다.
3. 압력 변화 테스트: 액체와 가스 모두에 사용됩니다. 테스트 대상 장비를 격리된 상태에서 정해진 압력과 시간 동안 가압합니다. 누출이 있으면 측정 가능한 점진적 압력 강하가 발생합니다. 일반적인 유형은 압력 강하 테스트입니다. 주로 벤치톱에서 수행되지만, 테스트 설계를 신중히 고려하면 설치된 장비에서도 수행 가능합니다. 최소한의 장비가 필요하며 자동화할 수 있습니다.
4. 공중 초음파 테스트: 가스 시스템에 사용됩니다. 공중 초음파 측정 장치를 사용하여 누출 위치를 파악합니다. 가압 시스템에서는 누출률을 근사치로 계산할 수 있습니다. 추가적인 인보드 음향 발생 장치를 사용하면 비가압 시스템에서도 수행 가능합니다. 설치된 장비에서 흔히 사용됩니다.
5. 질량 분석 테스트: 가스 시스템에 사용됩니다. 질량 분석기를 사용하여 미량의 누출 가스를 감지하고 누출량을 정량화합니다. 거의 전적으로 헬륨을 대체 유체로 사용하여 수행되며, 이 경우 헬륨 누출 테스트라고 합니다. 아웃보드 테스트는 가압 시스템에, 인보드 테스트는 진공 시스템에 사용됩니다. 이 방법은 주로 벤치톱에서 매우 작은 누출을 식별하는 데 사용됩니다.

누출 우선순위 정하기

플랜트의 모든 유형의 누출을 즉시 해결할 수는 없지만, 팀은 누출을 분류하여 유지보수 및 수리 우선순위를 정할 수 있습니다.

• 위험한 누출: 안전 문제를 야기하는 모든 누출은 최우선 순위입니다. 여기에는 유독 가스 및 부식성 화학 물질 누출, 미끄러짐/넘어짐 위험을 초래하는 누출이 포함됩니다. 위험 관리자가 이러한 안전 문제를 먼저 파악한 후, 가장 숙련된 유지보수 기술자를 투입하여 즉시 수리하십시오.
• 비용이 많이 드는 누출: 플랜트의 모든 누출을 합치면 상당한 비용이 될 수 있습니다. 그러나 일부 누출은 작더라도 그 비용의 큰 비중을 차지할 수 있습니다. 예를 들어, 비싼 아르곤 가스의 작은 누출을 수리하는 것이 저렴한 압축 공기의 큰 누출을 막는 것보다 훨씬 더 큰 비용 절감 효과를 가져올 수 있습니다.
• 성가신 누출: 마지막으로, 안전 위험이 없고 큰 손실을 초래하지 않는 다양한 경미한 누출이 있을 수 있습니다. 이러한 낮은 우선순위의 누출은 유지보수 직원이 더 중요한 업무에 쫓기지 않을 때 처리하면 됩니다.

엔지니어와 기술자를 다양한 주제로 교육하고 재교육하여 다양한 유형의 누출을 식별하고 해결하는 기술을 향상시키는 것이 도움이 됩니다. 교육 내용에는 적절한 재료 선택부터 튜브 벤딩 및 튜브 피팅 설치 절차에 대한 실습 기술 향상 과정까지 포함될 수 있습니다. 다행히 Swagelok은 플랜트가 안전하고 효율적으로 운영되도록 다양한 전문 교육 및 교육 프로그램을 제공합니다. 훈련된 팀이 누출 식별 및 차단에 집중하면 플랜트는 더 안전하고 비용 효율적인 운영을 실현할 수 있습니다.

누출 식별 및 대처 방법, 팀 모범 사례 교육에 대해 자세히 알아보려면 가까운 Swagelok 영업 및 서비스 센터에 문의하십시오.