초록 ▼

핵심기술
□ LNG 이송시 열손실을 최소화 시킬 수 있도록 밸브에 진공 단열 기술을 적용 한 것

최종목표
□ 누수율 10-8의 4인치 초저온 Vaccum Jacket Bellows Stem Valve 개발
ㅇ 진공단열을 위해 밸브 외부에 진공도를 유지
ㅇ Metal bellows seal를 적용해 밀폐공간에서 가연성 가스(NG)를 사용할 수 있는 밸브
* 벨로즈의 내구성 및 벨로즈의 긴 스트로크를 적용
ㅇ 밸브 스템 seal에 Metal Bellows를 적용해 유체가 누출 최소화 (누수율

핵심기술
□ LNG 이송시 열손실을 최소화 시킬 수 있도록 밸브에 진공 단열 기술을 적용 한 것

최종목표
□ 누수율 10-8의 4인치 초저온 Vaccum Jacket Bellows Stem Valve 개발
ㅇ 진공단열을 위해 밸브 외부에 진공도를 유지
ㅇ Metal bellows seal를 적용해 밀폐공간에서 가연성 가스(NG)를 사용할 수 있는 밸브
* 벨로즈의 내구성 및 벨로즈의 긴 스트로크를 적용
ㅇ 밸브 스템 seal에 Metal Bellows를 적용해 유체가 누출 최소화 (누수율 10^-3)

□ 초저온 밸브가 초저온 상태에서 누설되지 않고 진공상태 유지 하는것
ㅇ Hydrostatic test 2.0 MPa
ㅇ Outside leak test < 1×10^-8 mbar*1/sec
ㅇ Vacuum level test < 1×10^-3 torr
ㅇ Cryogenic test < 1000 Nmm³/s * DN

개발내용 및 결과
초저온 진공밸브에 사용되는 슈퍼단열재 (Super insulation)은 1인치(약25mm)에 25겹을 감는 것을 기준하며, 사용유체에 따라 소재를 달리 사용(polyester, nylon 또는 Mylar)

□ 진공 단열 기술을 밸브에 적용
ㅇ Hydrostatic testing, Outside leak test, Vacuum level test, Cryogenic test)를 통하여 누설 상태, 진공도 유지에 관한 검증을 완료 하였음 4“ 초저온 진공 자켓 글로브 밸브에 대한 국산화 기술 확보

□ Full bore body 적용
ㅇ 설계 및 body 제작 완료

□ 초저온 진공 단열(Vacuum insulation)기술의 적용
- 진공단열 기술을 적용한 누출 방지 구조, 열손실 최소화, 고진공 상태 장기간 유지

기술개발 배경
□ 기술개발의 필요성 및 의의를 포함한 연구배경, 개발동기 등
ㅇ 초저온 밸브는 LNG 화물운반선, LNG 재기화 터미널, LNG 액화터미널 등에 사용 되고 있음- 선박 한척당 200여개 이상의 밸브 소요, 30억 이상 소요
ㅇ 초저온 상태에서 가스누설을 완벽히 차단할 수 있도록 밸브 몸체 구조, 길이 변경
ㅇ 밸브 내의 열의 침입을 진공시스템을 통하여 차단함으로써 가스의 공급 및 BOG 발생을 최소화 하도록 개발
ㅇ 초저온(액체 질소의 끓는점(-196℃)보다 낮은 온도) 밸브 국내시장은 ‘15년에 약 1000억 원대로 예상되며, ’15년 이후 셰일가스의 개발이 본격화되어 LNG 산업이 활성화 될 경우 초저온 밸브시장은 급성장할 가능성이 높음

ㅇ 지구 온난화로 인한 각종 환경규제로 인하여 오염물질의 발생량이 적은 천연가스의 수요 증가로 진공 자켓 밸브의 사용이 점치 증가하고 있으나, 전량 수입하고 있으며, 국내에서 개발한 사례가 있으나 사업화에 성공한 사례가 없음
ㅇ 국내 산업체에서는 진공 자켓 밸브의 진공도 유지의 어려움과 Bellows의 직경대비 기장이 일정비율 이상 커지게 되면 뒤틀림 현상 발생 문제점 내포
- 본 과제에서는 전량 수입에 의존하고 있는 진공 자켓 밸브를 국산화 하고자 함

ㅇ 주조밸브 사용으로 초저온 상태에서 작동은 문제없으나 진공도 유지가 어려움이 있기 때문에 Valve Body를 압출 소재를 사용하여 진공도 장시간 유지할 수 있게 개발

핵심개발 기술의 의의
□ 신규개발 여부, 이전 모델의 업그레이드 여부, 개발난이도, 국산화 정도, 해외기술 도입을 통한 개발여부, 기술수출 가능성
ㅇ 국내에서 현재 4“ 크기의 진공단열 밸브 개발하는 업체는 전무함
ㅇ 기존 초저온 밸브에 비하여 열손실 측면에서 유리함
ㅇ 현재 1″, 2″ 작은 사이즈에 대해서는 제작 업체가 있지만 대형 4″크기의 제작 없체는 없음. long stem을 사용함에 따라 직직도를 유지하며 용접하는 것이 어려움. 성문에서는 별도로 밸브 제작 지그를 개발하였음

적용 분야
ㅇ 진공 단열 유지기술은 파이프, 탱크 등 다른 기자재에서도 응용이 가능함
ㅇ 초저온 물질을 이송, 저장, 재기화, 재액화 등 초저온 물질을 다르는 곳에서는 초저온 진공 단열 기술이 필요함
ㅇ 초저온 물질을 사용하는 곳이라면 육상, 해상 어디든 적용이 가능

(출처 : 초록 5p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 제출문 ... 2
• 초록 ... 4
• 기술개발사업 주요 연구성과 ... 10
• 목차 ... 13
• 제 1 장 서론 ... 14
• 제 1 절 과제의 개요 ... 14
• 제 2 장 과제 수행의 내용 및 결과 ... 15
• 제 1 절 최종 목표 및 평가 방법 ... 15
• 제 2 절 개발 내용 및 개발 범위 ... 16
• 제 3 장 결과 및 사업화 계획 ... 22
• 제 1 절 연구개발 최종 결과 ... 22
• 1. Valve Test 절차 ... 22
• 2. 진공 자켓 밸브 설계 ... 25
• 3. Vaccum Jacket Bellows Stem Valve 유동해석 ... 35
• 4. Vaccum Jacket Bellows Stem Valve 구조해석 ... 48
• 5. Full bore 글로브 밸브 개발 및 제작 ... 53
• 6. Metal bellows seal 개발 및 제작 ... 55
• 7. 진공 자켓밸브 시제품 제작 ... 57
• 8. 시제품 성능 테스트 준비 ... 59
• 9. 시제품 성능 TEST ... 61
• 제 2 절 연구개발 추진 체계 ... 65
• 제 3 절 시장 현황 및 사업화 전망 ... 65
• 제 4 절 고용 창출 효과 ... 67
• 제 5 절 자체보안관리진단표 ... 68
• 부록 ... 69
• 끝페이지 ... 80