Valve(밸브)의 종류 ( 형태, 동작 )

Manual Valve, Shut off Valve, Control Valve, Motor Operated Valve

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오늘은 Valve(밸브)에 대해서 이야기 해 보겠습니다. 밸브는 배관 내의 유체의 흐름을 통제?제어? 한다고 생각하시면 됩니다. 밸브의 종류는 정말 다양 합니다.

이런것도 밸브고,

이런 작은것들도 밸브고,

소위 전자변? 솔밸브? 라고 불리는 이런것도 밸브의 한 종류 입니다. 오늘은 솔밸브는 일단 제외하고, 큰 배관용 밸브부터 알아보겠습니다.

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​1. Valve의 분류

Valve(밸브)는 동작에 의해 분류가 가능하고 또 종류에 의해 분류가 됩니다. 먼저 동작에 의한 분류를 하자면 Manual Valve, Shut-off Valve, Control Valve, MOV(Motor Operator Valve)로 나눌 수 있습니다. 그럼 하나씩 알아보겠습니다.

​1) Manual Valve (매뉴얼 밸브)

말 그대로 직접 손으로 돌려서 열거나 닫는 밸브를 이야기 합니다.

위와 같이 우리가 제일 흔하게 생각하는 모습이 매뉴얼 밸브 입니다.

​2) Shut-off Valve (ON/OFF 밸브)

다음은 셧오프밸브라고도 불리고 온오프밸브라고도 불리는 밸브입니다. 저는 개인적으로 셧오프밸브라고 부르는게 익숙합니다.

Manual Valve와 다른점은 원격으로 Open/Close가 가능하다는 점입니다. 그러기 위해서 공압 혹은 유압 Actuator가 달려 있으며, 전기적 신호를 이용해 공압이나 유압을 이용하여 Actuator를 구동하고, Actuator에 연결되어 있는 Valve가Open/Close 되는 것입니다. 위 사진은 Pneumatic(공압)Actuator가 설치되어 있는 Shut-Off Valve입니다.

​3) Control Valve

다음은 컨트롤 밸브입니다.

Control Valve는 원격으로 Open/Close가 가능하단 점에서 Shut off Valve와 비슷합니다. 그러나 Shut off Valve와의 다른점은 개도율 조정이 가능하다는 점입니다. 개도율이라는 것은 밸브의 열린 정도를 의미합니다. 즉 Shut off Valve는 완전히 열리거나, 완전히 닫히기만 가능하지만 Control Valve는 0 ~ 100%까지 열리는 정도를 조절할 수 있습니다. 이를 위해서 Actuator에 Sol Valve가 아닌 Positioner를 설치해야 합니다. 가격이 몇배는 더 비싸죠. 그래도 이로 인해 21%든 66%든 97%든 원하는만큼 얼마든지 조절이 가능합니다. 그래서 배관 내부에 흐르는 유체의 압력, 유량, 온도등 미세조정이 가능합니다.

​4) MOV (Motor Operated Valve)

다음은 MOV 입니다. MOV는 동작자체는 Shut off Valve나 Control Valve와 동일합니다. FULL OPEN - FULL CLOSE를 하거나 0 ~ 100% 개도율 조정이 가능합니다. 다만 아까 위에서 보았던 Shut off Valve나 Control Valve는 유압이나 공압 Actuator를 사용했다면 MOV는 Motor를 사용 합니다.

MOV는 Motor를 사용하기 때문에 전원이 많이 소비된다는 단점이 있지만 동력부하인 만큼 제어판넬도 들어가 있어서 여러가지 오류에 대한 Feedback signal도  원격으로 모니터링이 가능합니다.

​각 Valve에 대해 대충 알아보았는데, 상세한 내용은 나중에 따로 알아보는 시간을 갖겠습니다.

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​2. Valve의 종류

​이번에는 Valve의 종류를 알아보겠습니다. 아니 좀전에 몇가지를 알아보지 않았냐. 그런데 또 무슨 종류를 알아본다는 거냐. 라고 말씀하실지도 모르겠네요. 좀 전에 분류해 본 것은 작동방식에 대한 분류이고, 이번에는 밸브형상(모양)에 대한 분류라고 생각하시면 될듯 합니다.

즉 큰 배관용 밸브는 밸브 바디와 밸브 액츄에이터로 나뉘는데 작동방식은 밸브 액츄에이터의 종류에 따라 나뉘고, 지금 이야기 할 밸브의 종류는 밸브 바디의 종류에 따라 나뉜다고 생각하시면 됩니다. (위 사진의 빨간색 박스 부분이 액츄에이터고, 파란색 박스 부분이 밸브 바디 부분입니다.)

1) Gate Valve

첫번째로 Gate Valve(게이트 밸브) 입니다. 이렇게 보면 뭐가 다른지 모르실테니 내부 해부도를 보겠습니다.

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Gate는 말 그대로 문이죠? 위 해부도는 별도의 액츄에이터가 달려있지 않은 매뉴얼 밸브입니다. 운전자가 HandWheel을 돌리면 Stem으로 연결되어 있는 Valve Body의 Disk가 오르락 내리락 하며 Valve를 Open/Close 시킵니다. Gate Valve는 구조가 간단하여 Disk에 이물질이 끼이는 등의 고장률이 적습니다. 하지만 Disk가 오르내리기 위해 Valve 상부에 충분한 공간이 확보되어야 해서 Valve의 사이즈가 커지는 단점이 있습니다.

​또한 개도율에 따른 유량의 변화가 리니어하지 못해서 Control Valve에는 부적합합니다. (아예 사용하지 않지는 않습니다. 정밀한 제어가 힘들 뿐)

​2) Globe Valve

다음은 Globe Valve(글로브 밸브)입니다.

한눈에 보기에도 Valve Body 부분이 Gate Valve보다 크지요? 내부 해부도를 보겠습니다.

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HandWheel을 돌리면 Stem에 연결되어 있는 Disk가 오르락 내리락 하며 유량이 화살표 방향으로 이동할 수 있게 Valve를 Open/Close 시켜줍니다. 하지만 Gate Valve 보다는 Disk의 이동거리가 훨씬 짧죠. 그래서 Valve 상부의 공간확보도 별도로 불필요 합니다. 다만 Body 자체의 사이즈가 조금 크죠. 그리고 그만큼 비싸다는 단점이 있습니다. 하지만 Globe Valve는 개도율에 따른 유량의 변화가 리니어하기 때문에 Control Valve로 사용하기에 제일 좋습니다.

​3) Ball Valve

세번째로는 Ball Valve(볼 밸브)입니다.

굉장히 심플한 느낌입니다. 여러분 가정에서 사용하는 가스중간밸브도 볼밸브의 일종입니다.

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해부도를 보면 알 수 있듯이 Vavle Body안에 Disk형태가 Ball 입니다. 그래서 FULL OPEN - FULL CLOSE를 딱 90도만 움직여서 끝내버립니다. 구동원리가 간결한 장점이 있지만, 한눈에 보기에도 Ball Disk의 제작 단가가 굉장히 비싸 보입니다. 그리고 그만큼 무게도 많이 나가겠지요. 그래서 엄청나게 큰 대구경 배관에는 부적합 하다는 단점이 있습니다.

4) Butterfly Valve

마지막으로 Butterfly Valve(버터플라이 밸브)입니다.

Ball Valve 보다 더 심플하게 느껴집니다. 구동방식은 Ball Valve와 마찬가지로 90도 회전방식입니다. 다만 해부도를 안봐도 보일 정도로 Disk가 원판으로 되어 있어 간단해 보입니다.

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운전자가 HandWheel을 돌리면 Stem에 연결되어 있는 Disk가 0 ~ 90도 만큼 회전을 하며 Valve가 OPEN - CLOSE되는 방식입니다. 구조가 간단한 만큼 가격이 저렴하다는 장점이 있습니다. 다만 미세한 조절이 힘들기 때문에 Control Valve에는 맞지 않습니다. 또한 Seat와 Disk사이에 이물질이 자주 끼기 때문에 고장의 확률도 상대적으로 높습니다.

​오늘은 이렇게 밸브에 대해서 간단히 알아보았습니다.

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큰 배관의 밸브들은 위에서 알아본 Actuator와 Valve Body를 조합하여 사용한다고 생각하면 크게 틀리지 않습니다. 더 세부적으로 각종 악세서리의 종류나 배치방법에 따라 조금씩 다르긴 하지만 그건 앞으로 차차 알아나가도록 하지요.

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