게이트 밸브(Gate Valve)에 대하여

안녕하세요? 오늘은 게이트 밸브(Gate Valve)에 대해서 말씀드리겠습니다. 밸브의 종류는 정말 많지만 가장 기초적이고, 가장 흔해서 눈에 띄는 밸브이며, 가장 많이 사용하는 밸브이기 때문에, 게이트 밸브부터 설명을 시작하고자 합니다. 

1. 게이트 밸브의 역할

게이트 밸브는 말 그대로 Gate(문)를 의미합니다. 우리가 문을 닫으면 들어가지 못하고 문을 열어야 들어가듯이, 유체가 흐르는 관로에서 수문의 역할을 하는 것이 게이트 밸브입니다. 게이트 밸브 안에 Gate가 들어 있어 관로를 막거나 여는 역할을 합니다. 이 게이트 밸브는 On/Off의 기능을 하지만, 유량제어를 하지는 않습니다.

2. 게이트 밸브의 종류(Stem에 따른 분류)

출처: HardHat Engineer

게이트 밸브의 종류는 Stem의 움직임에 따라 크게 OS&Y Type과 NRS Type으로 나눌수 있습니다. OS&Y Type은 Outside Stem & Yoke의 약자로 밸브의 Stem이 상부로 튀어 오르는 Type입니다. Stem이 보이지 않을 경우는 관로를 폐로한 것이고 스템이 상부로 튀어 올라 있을 경우는 관로를 개로한 것입니다. 눈으로 쉽게 개폐를 확인할 수 있는 장점이 있기 때문에 가장 많이 사용되는 게이트 밸브입니다. 

NRS Type은 Non-Rising Stem의 약자로 Stem이 상부로 튀어 오르지 않는 Type입니다. 이것은 Stem과 Gate가 나사산으로 연결되어 있어서 밸브 내부에서 Gate만 오르락내리락 합니다. 상기 OS&Y Type의 단점은 Stem이 튀어 오르면서 공간을 잡아먹는 것인데, 공간이 좁아서 OS&Y Type 밸브를 설치할 수 없는 경우에 NRS Type을 설치해서 사용합니다. 하지만 이것의 최대 단점은 눈으로 밸브의 개폐 여부를 확인할 수 없는 것입니다. 

3. 게이트 밸브의 종류(Gate에 따른 분류)

출처: 중화학공업기술교재

게이트 밸브 내부에 들어가는 게이트의 모양은 위의 3가지 종류가 있습니다. 

먼저 가장 많이 쓰이는 Solid Wedge Gate는 어떤 부속도 없이 단순한 철판 한 개로 되어 있습니다. 이것의 단점은 온도변화가 심한 관로에서 게이트가 압력을 받아 끼이게 될 수도 있다는 것입니다. 온도가 낮은 상태에서 높아지게 되면 밸브와 관로는 팽창합니다. 게이트가 닫혀있는 상태에서 게이트의 양쪽에서 압력을 받으면 게이트는 꽉 끼이게 됩니다. 

상기의 문제가 발생하는 곳에서 사용할 수 있는 밸브는 Parallel Disc and Wedge Gate입니다. 이 밸브는 게이트를 닫으면 수평 방향의 힘이 양쪽으로 생겨서 양쪽으로 밀어주기 때문에 Solid Wedge Gate보다 기밀성이 좋습니다. 또한 Solid Wedge Gate는 한쪽이 마모되면 기밀이 안 되는 반면 Parallel Disc and Wedge Gate는 수평방향의 미는 힘 때문에 Gate의 마모가 있더라도 완전한 기밀이 됩니다. 다만 이 Gate의 단점은 유체에 이물질이 많은 곳에서나 밸브를 수직으로 설치해야 할 경우에는 고장 나기 쉽습니다. 

Split Gate는 게이트의 중간에 틈이 있기 때문에 양쪽에서 압력을 가해도 압력을 유연하게 받아줄 수 있습니다. Solid Wedge Gate의 단점을 보완한 게이트라고 생각하시면 됩니다. 

4. 게이트 밸브의 누출(Leak)방지

출처: 중화학공업기술교재

위에서 보시는 바와 같이 게이트 밸브를 관로에 조립할 때에 누출을 막기 위해 개스킷을 사용하고, 보닛과 몸체를 연결할 때도 누출을 막기 위해 개스킷을 사용하고, 게이트 밸브의 축과 보닛의 사이에서 누출을 막기 위해 패킹을 사용합니다. 

이런 부위에서 누출이 발생할 경우는 플랜지에 채워져 있는 볼트를 더 조여보고 그래도 누출이 멈추지 않으면 개스킷을 교체해야 합니다. 패킹의 경우는 패킹 상부에 볼트가 있는데(파란색 원) 이것을 조이고 그래도 누출이 멈추지 않으면 해체해서 패킹을 교체해야 합니다. 

오늘은 게이트밸브(Gate Valve)에 대해서 알아보았습니다. 단순한 것 같지만 이 밸브에도 이렇게 많은 지식과 원리가 있습니다. 시설관리 입문자 분들이나 Engineer분들에게 도움이 되셨으면 좋겠습니다. 오늘도 긴 글 읽어주셔서 감사합니다.