밸브 시트 선택 가이드: 시트 타입 및 작동 방식 비교

밸브의 성능은 '유체의 흐름을 얼마나 잘 통제하느냐'가 판단의 기준입니다. 이때 시트(Valve Seat)는 유체 흐름을 차단하고 밀봉 성능을 제공하는 핵심 부품이므로 시트의 선택은 밸브의 성능, 내구성, 유지보수 방식에 큰 영향을 미치며, 다양한 시트 타입과 작동 방식이 존재합니다.

본 포스팅에서는 소프트 시트(Soft Seat)와 메탈 시트(Metal Seat)의 차이를 비교하고, 주요 밸브 시트 방식(Seating Style)에 대해 설명해보겠습니다.

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1. 밸브 시트의 기본 개념

밸브 시트는 밸브 디스크(볼, 게이트, 플러그 등)와 맞물려 유체 흐름을 차단하는 부품으로, 크게 두 가지 유형으로 나뉩니다.

일반적으로 PTFE, RTFE, PEEK가 많이 사용된다.

• 소프트 시트(Soft Seat): 폴리머(PTFE, RTFE, PEEK 등)로 제작되며, 높은 밀봉 성능을 제공함.
  

  

  메탈 시트도 종류가 상당하다. 소프트+메탈 타입도 있다

• 메탈 시트(Metal Seat): 스테인리스강, 인코넬, 스텔라이트 등 금속으로 제작되며, 내구성이 뛰어남.

또한, 밸브 시트는 작동 방식에 따라 다양한 스타일이 존재하며, 각각의 특징을 이해하는 것이 중요합니다.

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2. 소프트 시트 vs. 메탈 시트 비교

구분 소프트 시트(Soft Seat) 메탈 시트(Metal Seat)

재질	PTFE, RTFE, PEEK 등 폴리머	스테인리스강, 인코넬, 스텔라이트 등 금속
밀봉 성능	매우 우수 (Zero Leakage)	상대적으로 낮음 (Class IV-VI)
내열성	250~300℃ 이하	300℃ 이상 고온에서도 사용 가능
내압성	중저압 적용	고압 적용 가능
내마모성	입자가 포함된 유체에는 부적합	마모 및 충격에 강함
내화학성	강한 내화학성	특정 환경에서는 부식 가능
유지보수	유지보수 및 교체 용이	내구성 우수하지만 연마 필요
적용 산업	화학, 식음료, 반도체, 저온 유체	고온·고압, 오일 & 가스, 발전소

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3. 주요 밸브 시트 작동 방식 (Seating Style)

1) 자체 에너지(Self Energised Seating)

• 특징:
  • 스프링 또는 기계식 시스템을 활용하여 즉시 밀봉
  • 저압에서도 높은 밀봉 성능 제공
  • 이중 차단 & 배출(Double Block & Bleed) 기능 가능
  • 열팽창으로 인한 밸브 막힘을 방지
• 예시 밸브:
  • 트러니언(Trunnion) 볼 밸브 (스프링을 활용한 플로팅 시트)
  • API 6D 및 API 6A 스루 콘듀잇(Through Conduit) 게이트 밸브
  • 평행 슬라이드(Parallel Slide) 스팀 게이트 밸브
  • 소프트 시트 익스팬딩 플러그 밸브

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2) 마찰/간섭 결합(Friction/Interference Fit)

• 특징:
  • 유체 압력과 무관하게 기계적인 간섭력을 이용하여 밀봉
  • 비대칭 또는 웨지 구조를 활용하여 씰링
  • 일반적으로 이중 차단 & 배출(Double Block & Bleed) 기능 없음
• 예시 밸브:
  • 웨지(Wedge) 게이트 밸브 (플렉시블 및 솔리드 타입)
  • 버터플라이 밸브 (편심형 및 센터라인형)
  • 테플론 라이닝(PTFE Lined) 또는 슬리브 플러그 밸브
  • 다이어프램 밸브

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3) 압력 보조 밀봉(Pressure Assigned Seating)

• 특징:
  • 유체 압력을 이용하여 밸브 디스크(볼, 게이트, 플러그 등)를 시트에 밀착시켜 씰링
  • 압력이 높을수록 밀봉 성능이 증가 (단, 시트 재질의 한계 내에서)
  • 이중 차단 & 배출 기능이 없으며 저압 또는 진공에서는 밀봉 성능이 낮음
• 예시 밸브:
  • 플로팅(Floating) 볼 밸브
  • 단방향 나이프 게이트 밸브
  • 논-윤활(Non-Lubricated) 플러그 밸브
  • 싱글 오프셋 버터플라이 밸브

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4) 자체 에너지 + 압력 보조 밀봉(Combination Self Energised & Pressure Assisted Seating)

백킹 스프링이 있는 자체 구동식 '플로팅' 좌석 리테이너가 장착된 고유한 표준 2방향 좌석 리테이너 설계이다. (쉽게 말해 압력 + 스프링 백업)

• 특징:
  • 자체 에너지 방식과 압력 보조 방식이 결합된 시스템
  • 기본적으로 스프링을 활용한 즉시 밀봉과 라인 압력을 활용한 추가 밀봉 기능 제공
  • 이중 차단 & 배출(Double Block & Bleed) 가능
• 예시 밸브:
  • 트러니언(Trunnion) 볼 밸브 (스프링 백업 및 압력 작용 시트 사용)

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5) 윤활 밀봉(Lubricated Valves)

윤활식 플러그 밸브, Lubricant 관련 부품이 많다.

• 특징:
  • 금속-금속 접촉을 보완하기 위해 윤활제를 활용하여 씰링
  • 일부 밸브는 긴급 밀봉(Emergency Sealant Injection) 기능도 포함
• 예시 밸브:
  • API 6D 윤활식 플러그 밸브
  • 일부 윤활식 API 6A 게이트 밸브

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6) 위치 기반 밀봉(Positioning Seating)

위치에 따른 시트 포지션이 달라 기밀성이 변화한다.

• 특징:
  • 특정한 위치에서만 최적의 밀봉 성능을 제공
  • 과도한 조작(Over Closing) 시 손상이 발생할 수 있음
• 주의점:
  • 기어박스(기어 스톱) 등을 이용하여 과도한 조작을 방지
  • 정확한 포지셔닝이 중요

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밸브 시트 선택 시 운영 환경, 유지보수 방식, 비용 등을 종합적으로 고려해야 합니다.

사양을 놓치지 않고 꼼꼼히 검토만 한다면 결코 어려운 내용은 아닙니다.

• 밀봉 성능이 중요한 경우 → 소프트 시트(Soft Seat)
• 고온·고압 환경에서는 → 메탈 시트(Metal Seat)
• 부식성 유체가 있는 경우 → 소프트 시트(PTFE 등)
• 입자가 포함된 유체에는 → 메탈 시트 적용
• 저압에서도 밀봉이 필요한 경우 → 자체 에너지(Self Energised) 방식 선택
• 고압에서 밀봉 성능이 향상되는 방식이 필요한 경우 → 압력 보조(Pressure Assisted) 방식 선택

적절한 시트 타입과 작동 방식을 선택하여 밸브의 성능을 최적화하고, 운영 효율성을 극대화하는 전략을 수립하는 것이 중요합니다.

 

사실 최근 시트 선택 때문에 킹받는 일이 있어서 작성했는데 나중에 자세히 다뤄보겠습니다.