가스 이송용 레귤레이터 사양 선택 시 고려 사항

1. 개요

가스를 일정한 압력으로 이송하기 위해서는 레귤레이터를 사용하여 압력을 조절해야 한다. 적절한 레귤레이터를 선택하지 않으면 가스 공급이 불안정해지거나 장비 손상이 발생할 수 있다. 본 보고서에서는 레귤레이터 사양을 선택할 때 고려해야 할 주요 사항과 예시를 제시한다.

2. 레귤레이터 사양 선택 시 고려 사항

2.1 입구 압력 (Inlet Pressure)

레귤레이터는 공급되는 가스의 입구 압력을 견딜 수 있어야 한다. 가스 공급원의 압력이 레귤레이터의 허용 입구 압력을 초과하면 안전 문제를 초래할 수 있다.

예시:
가스 실린더에서 200 bar 압력으로 공급되는 경우, 최소 200 bar의 입구 압력을 견딜 수 있는 레귤레이터를 선택해야 한다.

2.2 출구 압력 범위 (Outlet Pressure Range)

출구 압력 범위는 레귤레이터가 조절할 수 있는 압력 범위를 의미한다. 가스가 최종 장비에 적절한 압력으로 공급되도록 설정해야 한다.

예시:
실험 장비에서 5 bar의 가스를 필요로 할 경우, 출구 압력 범위가 0~10 bar인 레귤레이터를 선택하면 조절이 용이하다.

https://voyageinvestor.tistory.com/m/271

압력단위(Pa, hPa, kPa, bar, psi, mmHg, Torr) 설명과 압력단위변환식

2.3 유량 (Flow Capacity, Cv 값)

유량은 레귤레이터가 공급할 수 있는 가스의 최대 흐름량을 나타낸다. 유량이 부족하면 가스 공급이 원활하지 않으며, 너무 크면 제어가 어렵다.

예시:
반도체 공정에서 질소 가스를 50 SLPM(SL/min) 사용해야 할 경우, 최소 50 SLPM 이상의 유량을 처리할 수 있는 레귤레이터를 선택해야 한다.

2.4 사용 가스의 종류

레귤레이터의 재질은 사용되는 가스와의 화학적 반응성을 고려해야 한다. 부적절한 재질을 사용할 경우 부식이나 가스 오염이 발생할 수 있다.

예시:
부식성이 강한 염소(Cl₂) 가스를 사용할 경우, 내부 부품이 Hastelloy 또는 Monel과 같은 내식성 재질로 구성된 레귤레이터를 선택해야 한다.

2.5 단일단(Single-stage) vs. 이중단(Dual-stage) 레귤레이터

단일단 레귤레이터: 간단한 압력 조절에 적합하지만, 입구 압력이 감소하면 출구 압력 변동이 생길 수 있다.

이중단 레귤레이터: 보다 안정적인 출구 압력을 유지하며, 실험실이나 정밀 장비에 적합하다.

예시:
실린더에서 직접 가스를 공급할 경우, 실린더 압력 감소에 따른 출구 압력 변동을 최소화하기 위해 이중단 레귤레이터를 선택하는 것이 바람직하다.

2.6 연결 방식 (Connection Type)

배관 연결 방식에는 나사형(NPT), 퀵 커넥터, 플랜지형 등이 있으며, 사용 환경에 맞게 선택해야 한다.

예시:
연구실 실험 장비에서는 Swagelok 타입의 압축 피팅을 사용할 경우, 해당 피팅과 호환되는 레귤레이터를 선택해야 한다.

2.7 온도 조건 (Operating Temperature Range)

가스 온도가 레귤레이터의 허용 온도 범위를 초과하면 성능 저하 또는 안전 문제가 발생할 수 있다.

예시: 영하 50℃에서 사용해야 하는 경우, 극저온용 레귤레이터를 선택해야 한다.

2.8 안전 기능 (Safety Features)

과압 방지 장치, 릴리프 밸브 등의 안전 기능이 필요한 경우 이를 포함한 제품을 선택해야 한다.

예시: 고압 실린더에서 레귤레이터를 사용할 경우, 과압 시 자동으로 가스를 배출하는 릴리프 밸브가 있는 제품을 선택하면 안전성을 높일 수 있다.


3. 결론

레귤레이터를 선택할 때는 가스의 특성, 압력 조건, 유량, 온도 조건 등을 종합적으로 고려해야 한다. 또한, 연결 방식과 안전 기능을 확인하여 적절한 제품을 선정하는 것이 중요하다. 이를 통해 안정적이고 효율적인 가스 이송 시스템을 구축할 수 있다.

https://voyageinvestor.tistory.com/m/184

레귤레이터(Regulator)의 종류와 선택방법, 실험용 레귤레이터 공급 및 설치

참고문헌

1. Swagelok. (2023). Pressure Regulators: Selection and Operation Guide. Swagelok Company. Retrieved from https://www.swagelok.com


2. Air Liquide. (2022). Gas Handling Equipment and Safety Guidelines. Air Liquide Technical Documentation.


3. Parker Hannifin. (2021). Pressure Regulator Selection and Sizing. Parker Hannifin Technical Manual.


4. Smith, J. (2020). Industrial Gas Regulation and Control Systems. McGraw-Hill.


5. ISO 2503:2009. Gas Welding Equipment – Pressure Regulators for Gas Cylinders Used in Welding, Cutting, and Allied Processes. International Organization for Standardization.


6. Matheson. (2019). Gas Regulators and Flow Control: Technical Reference Guide. Matheson Gas Products.


7. Kim, D. (2018). 고압가스 설비 및 안전관리. 한국가스학회.