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2. 화학공장에서 사용되는 밸브는 목적에 따라 (1)개폐 (2)유량조절 (3)역류방지로 나눌수 있다. 각 밸브의 세부 형태별 종류에 대하여 설명하시오.

가. 개폐용(ON-OFF제어)밸브 : 일반적으로 사용되는 밸브이니 공무원 수험서나 기사 책 참조하시면 됩니다.

    여기에다 p&id 심볼 레전드 사용하시면 더 좋은 답안이 되겠지요..

게이트 밸브(Gate Valve)

글로블 밸브(Globe Valve)

볼 밸브(Ball Valve)

나. 유량조절용(Flow Throttling)밸브

⑴ Plug, Disc, Ball

밸브내에 유량을 개폐하거나 조절하는 Steam에 붙어 움직이며, 유체를 개폐하거나

유량을 조절하는 역할을 하는 것으로, 글로브, 앵글 밸브에서는 Plug(Port)라 부르고,

게이트및 체크 밸브에서는 Disc, 볼밸브 내지 버티 플라이 밸브에서는 Disc 또는

Vane이라 부른다.

⑵ 밸브용량에 관계되는 요소

 ⒜ Cv (Coefficient Value)조절밸브 용량을 표시하는 수치로 15.6 ℃의 맑은 물이 밸브

   입구와 출구 압력차가 1 PSI로 흘렸을때 1분당 유량(Gallon/Min)을 US Gallon

  (3.7853ℓ)으로 표시한 단위가 CV이다.

  Cv는 유체가 액체일때는 밸브의 용량은 비중과 차압이 동일할때에는 Cv에

  비례적으로 작용한다.

 ⒝ FL(Pressure Recovery Factor)

   유체가 밸브를 통과할때 밸브내 구조에 따라서 압력이 일시적으로 손실되었다가 다시

  회복되는데 이 압력회복 계수를 FL이라 하며, 이것은 밸브마다 다르다. 압력회복

  계수가 적을수록 소음이 크고 캐비테이션이 크다.

⑶ 플러그 형식과 유량특성 선정

 차압이 일정할때 밸브 Plug가 열림에 따라 통과유량이 크게 변화하는데 이 변화곡선을

 유량 고유특성이라 하는데 종류로는 Quick Opening, Linear Equal Percentage,

 Modified Parabolic 등이 있다.

 대체적으로 유체 레벨제어는 Linear 특성을, 압력제어는 Equal Percent

 특성을 선정하고 있다. 또한 유량제어는 폭넓은 조절범위가 필요할 때에는 Linear,

 압력변화가 심하고 유량변화는 심하지 않는것은 Equal Percentage 특성을 선정하고

 있다.

 ⒜ Quick Opening(On-Off Type)

 글로브 밸브에서 플러그 모양이 평평한 모양으로 둥근 오리피스와 같이

 되어 있어, 처음 밸브가 열릴때 유량 변화가 심하고, 끝부분에서는 거의

 변하지 않는 특징이 있다.

 밸브 Port 구경의 1/4만 열리면 Full Open 한 것과 같은 유량이 흐른다.

 따라서 대부분 On-Off용으로 사용되나 밸브 작동범위가 50％부터는 미세

 한 제어를 할 수 있다.

 ⒝ Linear

 유량이 밸브 열림에 따라서 비례적으로 증가한다. 이 비례관계는 차압이

 일정 할때 비례곡선은 일직선을 나타내고, 밸브는 개도와 유량이 똑같은

 비례관계를 갖게된다. 이 형태의 Plug는 유체의 레벨제어나 일정한 변화를

 요하는 곳에 사용된다.

⒞ Equal Percentage

 밸브 열림이 일정하게 변화함에 따라 유량이 일정한 Percentage로 변화

 한다. 유량변화는 직전 Plug위치의 유량에 지수적으로 비례 변화한다. 즉,

 밸브 열림의 변화에 대한 유량 변화의 비율이 밸브 열림의 변화전 유량에

 비례한다. 밸브 Plug가 Seat 가까이 있을때는 유량 변화가 적고, 멀리 있

 을때는 유량변화가 크다. Equal Percentage 밸브는 일반적으로 압력조절에

 사용되고 차압이 대부분 시스템에서 흡수되고, 차압이 콘트롤밸 브에 적게

 걸릴때, 차압이 심하게 심하게 변화하는 곳 등에 사용한다.

다. 역류방지

1. 체크밸브의 정의

체크밸브는 순방향으로만 유체를 흐르게 하지만, 역방향의 흐름은

자동적으로 막는 밸브의 한 종류이다.

배관내의 유체가 역류 되는 것을 방지하기 위해 사용되는 밸브로서

스톱밸브의 대용으로 사용될 수 없다.

“유체역류에 대한 예방조치 일 뿐 완전한 단속(isolate)밸브는 아니다.”

2. 체크밸브를 사용하는 목적

1)유량계, 펌프, 컨트롤 밸브와 같은 역류에 의해 영향을 받을 수 있는 장치 보보

2)워터해머와 같은 수충격과 관련된 압력 서지 차단

3)시스템 가동 중지시 역류 방지

4)진공 조건 해소

5)범람 방지

3.체크밸브의 종류

1) 웨이퍼식(Wafer type) : 플랜지 사이에 간단하게 설치할 수 있는 플랜지

삽입형으로서 내부에 디스크가 설치되어 있으며 일반적으로 스프링의 복원력에

의해 폐쇄가 가능하다. 경량이며 설치공간이 작고 방향에 관계없이 설치가

간편하다.

2) 분할식(Split type) : 플랜지 사이에 설치할 수 있는 웨이퍼 타입의 일종으로서

두개의 격판이 힌지와 멈춤핀에 의해 작동되며 스프링 및 리테이너가 없는 구조로 되어있다.

3) 스윙식(Swing type) : 한 개의 격판이 힌지에 연결되어 개방되고 폐쇄되는 구조로

되어 있으며, 격판의 자중에 의해 닫히기 때문에 항상 수평배관 및 상향 수직

배관에 설치할 수 있다.

4) 리프트식(Lift type) : 한 개의 디스크가 자중에 의해 밸브시트에 얹혀져 있는

구조로 되어 있으며, 수평배관에만 설치가 가능하다.

5) 머쉬룸식(Mushroom Type) : 버섯모양의 밸브가 시트를 개방하고 폐쇄하는 간단한

구조로 되어 있다.

6)디스크식(Disc check valve): 몸체, 디스크, 스프링, 스프링 고정장치로 구성되어

있다.

4. 오존파괴지수(ODP, Ozone Depletion Potential)와 지구온난화지수(GWP, Global

Warming Potential)에 대하여 개념을 각각 설명하시오.

그나마 대기환경기사를 공부중이다 보니 감이라도 잡았죠..

1. 오존파괴지수(ODP)

(1) 오존 파괴 기작

: CFCs 및 할론류는 매우 안정하여 쉽게 분해되지 않고 성층권까지 도달하여 자외선을 받아 Cl·, Br· 방출하여 오존을 소모시킴 

 (지속적 순환)

  Cl· + O3 → ClO + O2

  ClO + O· → Cl· + O2

  O3 + O· → 2O2

*) ODP(Ozone Depletion Potential)

: 단위 중량당 오존의 소모능력을 CFC-11을 기준 1.0으로 하여 표시

Halon-1301(10) > Halon-2402(6) > Halon-1211(3) > CCl4(1.1) > CFC-11(1.0) > CFC-113(0.8) > CFC-115(0.6) > HCFC-22(0.05)

(2) 오존층 보호대책

① 대체 CFC

㉠ PFC : C와 F로만 구성. 매우 안정해서 성층권보다 고층에서 분해

㉡ HFC, HCFC : H가 첨가. 비교적 불안정해서 쉽게 분해

② 국제협약 : 비엔나 협약, 몬트리올 의정서

2. 지구온난화 지수

(1) 온실효과

: 온실기체(GHG)가 대기 중 부가적으로 축적되어 발생하는 지구 온도증가 현상

  1) CO2

 ① CO2 농도증가는 인위적인 방출에 의한 것이나, 전지구적 발생총량에서의 인위적 방출의 비율은 6%에 불과

 ② 식물과 토양의 광합성 작용으로 봄, 여름에 농도 감소, 겨울에 증가

 ③ 해양이 최대 흡수원

2) 기여도와 온난화 지수

 ① 기여도

 : 대기 중 존재량을 고려한 비율

  CO2(55%) > CFCs(17%) > CH4(15%) > N2O(5%) > H2O 등 기타 (8%)

 ② 지구온난화 지수(GWP, Global Warming Potential)

  : CO2를 기준(1)으로 열축적능력에 따라 온실효과 잠재력을 지수로 표현한 것

    SF6(23,900) > CFCs(1,300~7,000) > N2O(310) > CH4(21) > CO2(1)

  3)  온난화 대책

   ① 리우 선언 : 지구환경용량 이내에서 지속가능한 개발(Sustainable Development)

   ② 기후변화협약

3. 위험물안전관리법령상 자체소방대를 설치하여야 하는 사업소의 종류, 화학소방자동차

수량 및 자체소방대원의 수, 화학소방자동차가 갖추어야 하는 소화능력에 대하여

설명하시오.

이런 문제 나오면 참 황망합니다..

관련 법조문을 한 번 뒤져볼까요?

1. 위험물 안전관리법

제19조(자체소방대) 다량의 위험물을 저장·취급하는 제조소등으로서 대통령령이 정하는 제조소등이 있는 동일한 사업소에서 대통령령이 정하는 수량 이상의 위험물을 저장 또는 취급하는 경우 당해 사업소의 관계인은 대통령령이 정하는 바에 따라 당해 사업소에 자체소방대를 설치하여야 한다.

2. 위험물 안전관리법 시행령

제18조(자체소방대를 설치하여야 하는 사업소)

①법 제19조에서 "대통령령이 정하는 제조소등"이라 함은 제4류 위험물을 취급하는 제조소 또는 일반취급소를 말한다. 다만, 보일러로 위험물을 소비하는 일반취급소 등 행정안전부령이 정하는 일반취급소를 제외한다. <개정 2008.12.17, 2013.3.23, 2014.11.19, 2017.7.26>

②법 제19조에서 "대통령령이 정하는 수량"이라 함은 지정수량의 3천배를 말한다.

③법 제19조의 규정에 의하여 자체소방대를 설치하는 사업소의 관계인은 별표 8의 규정에 의하여 자체소방대에 화학소방자동차 및 자체소방대원을 두어야 한다. 다만, 화재 그 밖의 재난발생시 다른 사업소 등과 상호응원에 관한 협정을 체결하고 있는 사업소에 있어서는 행정안전부령이 정하는 바에 따라 별표 8의 범위 안에서 화학소방자동차 및 인원의 수를 달리할 수 있다.

3. 위험물 안전관리법 시행규칙

제10장 자체소방대

제73조(자체소방대의 설치 제외대상인 일반취급소) 영 제18조제1항 단서에서 "행정안전부령이 정하는 일반취급소"라 함은 다음 각호의 1에 해당하는 일반취급소를 말한다.

1. 보일러, 버너 그 밖에 이와 유사한 장치로 위험물을 소비하는 일반취급소

2. 이동저장탱크 그 밖에 이와 유사한 것에 위험물을 주입하는 일반취급소

3. 용기에 위험물을 옮겨 담는 일반취급소

4. 유압장치, 윤활유순환장치 그 밖에 이와 유사한 장치로 위험물을 취급하는 일반취급소

5. 「광산보안법」의 적용을 받는 일반취급소

제74조(자체소방대 편성의 특례) 영 제18조제3항 단서의 규정에 의하여 2 이상의 사업소가 상호응원에 관한 협정을 체결하고 있는 경우에는 당해 모든 사업소를 하나의 사업소로 보고 제조소 또는 취급소에서 취급하는 제4류 위험물을 합산한 양을 하나의 사업소에서 취급하는 제4류 위험물의 최대수량으로 간주하여 동항 본문의 규정에 의한 화학소방자동차의 대수 및 자체소방대원을 정할 수 있다. 이 경우 상호응원에 관한 협정을 체결하고 있는 각 사업소의 자체소방대에는 영 제18조제3항 본문의 규정에 의한 화학소방차 대수의 2분의 1 이상의 대수와 화학소방자동차마다5인 이상의 자체소방대원을 두어야 한다.

제75조(화학소방차의 기준 등) ①영 별표 8 비고의 규정에 의하여 화학소방자동차(내폭화학차 및 제독차를 포함한다)에 갖추어야 하는 소화능력 및 설비의 기준은 별표 23과 같다.

②포수용액을 방사하는 화학소방자동차의 대수는 영 제18조제3항의 규정에 의한 화학소방자동차의 대수의 3분의 2 이상으로 하여야 한다.

결국 이 문제를 풀려면 시행령 별표8과 시행규칙 별표 23을 알아야 한다는 것 인데..

자체 소방대와 관련하여 최근 이슈가 있나보죠??

13. 화학공장 설계 시 기기 위치선정(Plant Layout)의 고려사항 5가지를 설명하시오.

이 문제는 화공기술사로 통합된 이후 2번 정도 본 듯합니다,

이와 관련해서는 다채로운 엔지니어링 기법들이 있어서.

어떤 분은 해외 PMC 자료를 참조하기기도 합니다만..

저도 물론 프로젝트시 PMC 자료를 적용하기도 하지만..

KOSHA GUIDE 가 가장 무난하겠죠..

P-134-2013

1. 설비 배치에 중요한 요소

(가) 사고의 억제

(나) 높은 잠재위험이 있는 운전

(다) 서로 다른 위험들의 격리

(라) 폭발압력에 노출

(마) 화재 복사열에 노출

(바) 손상을 받는 배관의 최소화

(사) 배수 및 지반의 경사도

(아) 주풍향

(자) 향후 확장 계획

2. 주풍향의 고려

3. 공정지역의 배치

3-1. 일반적 사항

3-2. 공정설비

3-3. 제어실

3-4. 도로 및 파이프랙 등

4. 저장지역의 배치

5. 설비의 안전거리