접촉식 초음파로 밸브 누설을 감지하십시오.

밸브는 배관 시스템의 "핵심 제어 구성 요소"입니다. 밸브는 개폐, 조절, 차단, 유도라는 네 가지 핵심 기능을 수행하여 유체 유량을 정밀하게 제어합니다. 일단 씰의 완전성이 저하되면, 경미한 경우에도 공정 이상과 에너지 손실이 발생할 수 있고, 심한 경우에는 화재나 폭발, 유해 물질 노출, 환경 오염으로 이어질 수 있습니다.

우리는 현장에서 고객이 가장 중시하는 세 가지 요소-누락 검출과 오경보 최소화, 누설 위치의 정확한 파악, 더 신뢰할 수 있는 누설량 추정-를 실행 가능하고 추적 가능한 표준화된 워크플로로 체계화하여 밸브 누설 애플리케이션을 구축하고, 애플리케이션 내에서 이를 폐루프로 구성해 엔드 투 엔드 적용을 구현했습니다.

밸브 내부 누설의 일반적인 원인

밸브 누설은 무엇 때문에 발생할까요? 다음의 네 가지 주요 원인으로 정리할 수 있습니다.

• 정상적인 마모: 밸브를 자주 개폐하면 씰링 면이 서서히 마모되고, 유체 매질의 장기간 세척·침식 작용 또한 씰 맞물림 상태를 저하할 수 있습니다.
• 공정 매질 요인: 매질에 포함된 황 화합물 등 성분은 전기화학적 부식을 유발할 수 있으며, 모래, 먼지, 입자와 같은 잔류 공사 오염물은 마모를 가속화하고 씰링 면을 긁어 손상시켜, 밀폐 성능을 떨어뜨립니다.
• 부적절한 조작 및 유지보수: 온·오프 밸브를 스로틀 용도로 사용하는 것, 정기적인 세척과 예방 정비 부족, 불충분한 정비, 부적절하거나 안전하지 않은 조작 등은 모두 씰링 면을 손상시키거나 완전 폐쇄를 방해할 수 있습니다.
• 설치 및 관리 문제: 야외 보관 시 비 노출, 진흙과 모래 유입, 샌드블라스팅·현장 작업 등으로 인해 밸브 캐비티 안으로 입자나 이물질이 들어가면 씰링 면을 오염시키고 긁어 손상시켜, 결국 내부 누설을 유발할 수 있습니다.

밸브를 닫았음에도 씰링 면이 완전히 밀착되지 않으면, 압력 차이에 의해 고압 측에서 저압 측으로 매질이 미세한 간극을 통과해 흐르며 고속 미세 제트와 난류를 형성합니다. 이러한 누설은 일반적으로 가청 음·초음파, 진동, 비정상적인 압력 거동, 온도 이상 또는 결빙 등 여러 관찰 가능한 징후를 동반합니다.

접촉식 초음파가 효과적인 이유

밸브 씰이 손상되면, 고압 유체가 씰링 면의 미세한 간극을 통과하면서 난류를 형성하고, 20-100 kHz 대역의 고주파 초음파 신호를 발생시킵니다. 신호 세기는 일반적으로 누설량과 정(+)의 상관관계를 가지며, 누설이 클수록 진폭도 커집니다.

현장에서는 밸브 상류, 밸브 본체, 하류의 측정 지점에서 초음파 신호를 취득한 후, 알고리즘을 통해 신호 특성을 추출·분석하여 내부 누설 여부와 위치를 판별할 수 있습니다.

기존 방법과 비교하면, 온도 기반 방법은 열전도 영향에 취약하고 정량화가 어렵습니다. 압력 유지 시험은 시간 소모가 크고 누설 위치를 정확히 특정하기 어렵습니다. 청음 방식은 효율이 낮고 누락·오경보가 발생하기 쉬우며, 작업자 개인의 경험에 크게 의존합니다. 이러한 이유로 우리는 이 애플리케이션을 출시했습니다. 경험 중심 작업을 음향과 데이터 분석에 기반한 표준화된 프로세스 중심 워크플로로 전환하기 위함입니다.

워크플로 및 주요 기능

더 표준화된 워크플로: 현장 작업을 가이드형 테스트로 전환

CRY8124 밸브 누설 애플리케이션에서는 소프트웨어가 표준화되고 시각화된 워크플로를 제공합니다. 작업자는 화면 안내에 따라 접촉식 초음파 센서를 각 측정 지점에 순서대로 대고, "Test" 버튼만 누르면 됩니다. 시험이 완료되면 결과가 인터페이스에 표시되고, 알고리즘이 자동으로 내부 누설 여부를 판정합니다.

동시에 소프트웨어는 밸브 ID, 밸브 유형, 밸브 사이즈, 매질 종류, 상류·하류 압력차 등 핵심 파라미터에 대한 표준화된 입력 기능을 제공합니다. 이를 통해 동일 설비, 서로 다른 교대, 다른 작업자 간에도 시험 결과를 보다 쉽게 일치시킬 수 있어, 재시험과 트렌드 관리의 일관성이 크게 향상됩니다.

더 스마트하게: 자동 진단 + 누설량 추정

우리의 밸브 누설 감지 기능은 두 가지 핵심 향상에 중점을 두고 있습니다.

• 각 측정 지점의 dB 레벨과 초음파 신호 특성을 분석하여, 시스템이 알고리즘 기반 데이터로 내부 누설 여부를 자동 판단함으로써 수동 해석 의존도를 줄입니다.
• 내장된 AI 알고리즘은 측정 지점의 초음파 특성으로부터 누설량을 추정하여, 밸브 정비 의사결정을 지원하는 정량적 기준을 제공합니다.

이것이 우리가 "더 높은 검출율"을 강조하는 핵심 논리입니다. 판단이 주관적 경험에 덜 의존할수록 누락 검출과 오경보를 훨씬 더 잘 제어할 수 있으며, 특히 밸브가 많고 분기 라인이 복잡한 대형 현장에서 그 가치가 큽니다.

적용 시나리오

서로 다른 산업 전반에서 밸브 누설 감지에 대한 공통된 수요가 존재합니다.

현장 사례 연구

사례: 내몽골 소재 석탄 화학 플랜트 (연료 가스 / 발전용 가스 시스템)

다음은 석탄 화학 플랜트에서 발생한 밸브 누설 현장 시험 사례입니다. 연료 가스 또는 발전용 가스 시스템에서 내부 누설이 발생하면 밸브 차단 기능이 저하될 수 있습니다. 누설이 존재할 경우, 하류 측에 여전히 가스가 잔류할 수 있으며, 작업 구역은 CO와 황 함유 산성 가스가 유입될 위험에 계속 노출되어, 중독, 화재, 심지어 폭발 위험으로 이어질 수 있습니다. 접촉식 초음파를 사용하여 의심되는 밸브에 대해 현장 시험을 수행하고, 누설 지점을 신속하게 찾아낸 뒤 누설량을 추정했습니다. 이를 통해 고객은 "차단 완료" 여부를 경험에 의존한 판단이 아니라 데이터에 기반한 검증으로 전환할 수 있었고, 보수 작업의 우선순위를 합리적으로 정하며, 잘못된 차단 판단으로 인한 작업 위험을 줄이고, 보다 안전한 정비와 안정적인 운전을 보장할 수 있었습니다.

• 밸브 유형: 연료 가스 압축기실 바이패스 밸브(버터플라이 밸브).
• 시험 결과: 19.8 L/min.
• 매질 / 압력: 연료 가스(H₂, CO, CH₄), 3 MPa.

• 밸브 유형: 연료 가스 압축기실 플러그 밸브
• 시험 결과: 1.7 L/min.
• 매질 / 압력: 발전용 가스(주성분 CO), 2.5 MPa.

현장 시험 방법: 재현 가능한 5점 측정

운전 조건 확인

충분한 압력차가 형성되었는지 확인하고, 가능하면 간섭을 줄이기 위해 불필요한 분기 라인을 차단합니다.

핵심 단계

• 시험 대상 밸브를 닫습니다.
• 시험 구간의 상류 및 하류 밸브를 엽니다.
• 상류와 하류 압력계를 통해 압력차를 확인하고, ΔP > 0.1 MPa 이상인지 검증합니다.

아래 그림과 같이

• 밸브 A의 밸브 누설을 시험할 때에는 밸브 B와 C를 열고, 밸브 A와 D를 닫습니다.
• 밸브 B의 밸브 누설을 시험할 때에는 밸브 A와 C를 열고, 밸브 B와 D를 닫습니다.

측정 지점 배치(MP1-MP5)

상류 → 밸브 코어 → 하류 구간을 모두 포함합니다.

• MP3: 밸브 코어 위치에 배치합니다.
• MP2: 밸브 상류 쪽 1-2배 관경(D) 위치에 배치하며(측정 지점은 밸브에서 떨어진 파이프 외벽에 둡니다).
• MP1: 밸브 상류 쪽에 배치하되, MP2로부터 2-3D 떨어진 위치에 둡니다. 설치 공간이 제한적인 경우, MP1-MP2 간 거리는 0.5D까지 줄일 수 있습니다.
• MP4: 밸브 하류 쪽 1D 위치에 배치하며(측정 지점은 밸브에서 떨어진 파이프 외벽에 둡니다).
• MP5: 밸브 하류 쪽에서 MP4로부터 1-2D 떨어진 위치에 배치하며, 밸브 플랜지 바로 뒤쪽 파이프 외벽에 두는 것을 권장합니다. 설치 공간이 제한적인 경우, MP5-MP4 간 거리는 0.5D까지 줄일 수 있습니다.

D = 관경

참고
소구경 플랜지 없는 나사식 밸브의 경우, 각 측정 지점 사이 거리는 최소한 3배 관경(3D) 이상 확보해야 합니다.

FAQ 자주 묻는 질문

밸브 내부 누설과 관련해 현장에서 자주 접하는 시나리오형 질문을 정리하여, 애플리케이션을 더 빨리 이해하고 보다 효율적으로 적합한 솔루션을 선택하는 데 도움을 드리고자 합니다.

Q1. 배관 온도 조건이 다를 때, 어떤 접촉식 초음파 센서를 선택해야 하나요?

A1. 배관 표면 온도에 따라 다음과 같이 센서 선택을 권장합니다.

• 저온 배관(표면 온도 -20°C 미만) 또는 고온 배관(50°C 초과)에는 니들 타입 접촉식 초음파 센서를 사용하십시오.
• 표면 온도가 -20°C 이상 50°C 이하인 경우에는 세라믹 접촉식 초음파 센서를 사용하여 신호를 취득하십시오.

Q2. 어떤 종류의 밸브에 대해 누설 시험을 수행할 수 있나요?

A2. 이 방법은 다음과 같은 다양한 밸브 유형에 대해 밸브 누설 감지에 사용할 수 있습니다.

• 게이트 밸브
• 플러그 밸브
• 글로브 밸브
• 볼 밸브
• 체크 밸브
• 버터플라이 밸브
• 니들 밸브
• 압력 릴리프 밸브
• 핀치 밸브

위에 나열되지 않은 밸브 유형이라도 언제든지 문의해 주십시오.

Q3. 밸브와 배관이 보온재로 완전히 피복된 경우에도 시험을 수행할 수 있나요?

A3. 보온재가 밸브와 배관을 완전히 덮고 있는 경우에는 시험이 어려울 수 있습니다. 측정 지점 부위의 보온재를 제거하거나, 직경 약 7 cm 정도의 개구를 두어 접촉식 초음파 센서가 파이프 외벽에 직접 접촉해 신호를 취득할 수 있도록 해야 합니다.

Q4. 데이터를 수집할 때, 배관 표면과 관련하여 어떤 점에 유의해야 하나요?

A4. 접촉식 초음파 센서는 초음파가 배관을 통해 전파되는 신호를 정확하게 취득하기 위해, 단단하고 평탄한 표면과 양호한 접촉 상태를 유지해야 합니다. 센서와 배관 표면 사이에 큰 입자나 이물질이 끼어 있으면 측정 결과가 부정확해질 수 있습니다. 배관 외벽에 녹이 있으면, 시험 전에 표면의 큰 먼지나 느슨한 입자를 깨끗이 닦아내십시오.

문의하기

CRYSOUND 음향 솔루션의 밸브 누설 감지 적용 방법에 대해 더 자세히 알고 싶거나, 현장 공정 조건과 수용 기준에 보다 적합한 검사 솔루션을 원하신다면, 아래 양식을 통해 문의해 주십시오. 당사 엔지니어가 연락을 드릴 것입니다.