GAS VALVE

밸브(VALVE)는 업계에서 가장 중요한 파츠(Parts)중 하나이다. 기체와 액체를 다루기 위해서 흐름을 열고 닫는 수도꼭지 역할을 하는 밸브를 사람의 개입 없이 자동으로 열고 닫는 일이 가장 중요한 역할인 것이다.

설비에서는 가스의 흐름을 제어하기 위하여 각종 밸브를 사용한다. 공정에 사용하는 가스의 흐름을 제어하고 구동 시 파티클(Particle), 오염(Contamination), 부식(Corrosion) 등을 최소화하기 위하여 다이아프램(Diaphragm)으로 구성된 공압 밸브(Pneumatic valve)를 사용한다.

공압밸브(Pneumatic valve)

공압 밸브(Pneumatic valve)는 압축된 공기를 이용하여 구동하는 air operated valve 방식이다. 솔레노이드(Solenoid)가 내장된 전자식 밸브(Electric Control Valve)를 사용하여 공압을 제어하고 이 공압을 이용하여 공압 밸브(Pneumatic valve)를 제어하는 방식이다. 

아래의 솔레노이드(Solenoid) 자체도 밸브 역할을 한다. 후공정에서는 솔레노이드 밸브만으로도 기체나 액체의 흐름을 제어한다. 하지만 전공정에서는 위에서 설명한 이유 등으로 공압 밸브를 사용하기 위한 공압 조절용으로 사용한다. 

공정 개스 제어를 위한 공압밸브 구성예

 

가스(gas) 흐름을 제어하기 위하여 open/close의 기능을 가진 공압 밸브를 사용한다. 스프링이 내장된 밸브에 압축된 공기를 공급하면 압축된 공기가 스프링을 밀어 올리고 함께 올라간 엑추에이터의 빈 공간으로 기체가 흐르게 된다.

이 밸브의 특징은 공압이나 솔레노이드에 전원이 끊기게 되면 밸브는 스프링에 의해 자동으로 닫히게 된다. 이러한 기능을 N.C.(Normal Close)라고 한다. 이렇게 되면 설비에 중대한 문제가 발생하는 경우 밸브는 닫히게 되어 또 다른 문제를 방지할 수 있다. 반대로 필요에 따라 N.O. 타입의 밸브를 사용할 수도 있다.

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위에 설명한 밸브는 단동 밸브(Single acting valve)이다. 단순히 공압과 스프링을 이용하여 open/close의 기능을 가진다. 이와는 다르게 복동 밸브(Double acting valve)도 많이 사용된다. 유사한 구조를 가지면 스프링 대신에 해당 위치에 에어(Air)를 공급하여 스프링 역할을 하게 된다.

복동밸브 (Double acting valve)

이러한 밸브는 전기나 에어가 차단되더라도 현 상태를 유지하고자 할 때 사용된다. 설비에서는 TMP 밑에 달리는 Foreline valve와 Module 간의 격리를 위한 gate valve에 사용된다. 그리고 보통의 경우에 엑추에이터의 상태를 알 수 있는 센서를 가지게 된다. 

복동 밸브는 두 개의 출력을 이용하여 솔레노이드를 제어하고 다시 두 개의 공압으로 밸브를 제어한다. 위 그림에서 보면 왼쪽에 공압이 공급되면 밸브는 open을 하게 되고 오른쪽에 공압이 공급되면 밸브는 close를 하게 된다. 하지만 여기서 양쪽 모두 공급이 안되거나 양쪽 모두 공급이 되는 현상이 발생할 수 있다. 

두 개의 출력 신호(open, close) 이용하여 밸브를 움직이게 되는데 두 개의 센서를 이용하여 각각의 동작이 정상적 인지를 확인하게 된다. open 출력을 내보내고 open 센서를 확인하게 된다. open 출력 중 일정 시간 동안 open 센서가 동작하지 않는 경우 반드시 알람 발생해야 한다. 

두개의 출력 신호를 사용하지만 4개의 상태를 가질수 있다

출력은 위한 같이 두 개 모두 없거나 하나씩만 나가게 된다. 출력이 2개 이므로 00이나 01 혹은 10만 있으면 된다. 11은 있어서는 안 되는 출력이다. 

센서 입력 신호는 open/close 두 개를 가지고 있으나 동작 중이거나 오류가 생기면 00, 11이 나타나는 경우도 있다. 이러한 경우에는 반드시 화면에 표시를 하여 사용자가 알 수 있게 하여 조치를 취할 수 있어야 한다.

	OPEN SENSOR	CLOSE SENSOR	표시상태	증상
상태 1	0	0	UNKNOWN	구동중 이거나 알수없음 상태
상태 2	0	1	CLOSE	닫힌 상태
상태 3	1	0	OPEN	열린 상태
상태 4	1	1	ERROR	고장 상태

*아니 왜 셀의 크기 조절이 안 되는 거야?

상태 1은 open/close 두 개 신호가 모두 없는 경우 None 혹은 unknown으로 표시해야 한다. 두 개의 신호가 없는 경우는 none상태가 맞겠지만 현재 공압이 제대로 출력이 되는 상황에서 액추에이터가 움직이는 경우 두 개의 센서 사이를 지나가는 동안 어느 센서에도 인식하지 못하는 잠깐 동안 발생하는 상황이 있고 이물 등으로 인하여 구동이 더뎌진 경우에 발생할 수도 있다. 아니면 밸브 고장으로 센서 모두가 인식하지 못하는 경우가 있다. 

상태 2는 close 신호를 정상적으로 수행한 상태이고, 상태 3 역시 open 신호를 정상적으로 수행한 상태이다. 상태 4는 신호 이상으로 open과 close 신호가 동시에 나타나는 경우인데 드물기는 하지만 나타나는 현상이다.  

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이러한 경우를 가지는 밸브를 화면에 표시하는 경우 어떻게 해야 하는가?

화면에 밸브를 표시한다. 밸브의 센서 상태도 같이 표시한다. 클릭하면 OPEN, CLOSE를 선택할 수 있는 팝업창을 표시하고 밸브 위쪽에 센서를 나타내는 상태 표시를 둔다.

상태 표시에는 색깔로 open 센서만 인식하면 녹색을, close 센서만 인식하면 검정을, 두개의 센서를 모두 인식하지 못하는 경우에는 unknown 상태인 노란색을 두 개의 센서 모두 인식하면 error 의미로 빨간색을 표시한다.

이렇게 하면 현재 출력 상태와 센서 입력 상태를 한 번에 확인할 수 있다.

이 표시는 지인이 사용하던 방식이고 아래 그림도 지인이 그린 이미지이다.