현장 서비스 엔지니어로서 고객의 설치 현장을 점검하다 보면, 유량계와 유량 컨트롤러에 사용된 엘라스토머 씰의 화학적 내성(Chemical Resistance) 과 관련된 문제를 자주 접하게 됩니다.
유량계 또는 유량 컨트롤러를 선택할 때는 측정 유체에 적합한 엘라스토머 씰의 종류뿐만 아니라, 본체(body) 및 센서(sensor) 재질의 화학적 적합성도 반드시 고려해야 합니다. 그렇다면 어떻게 올바른 재질을 선택할 수 있을까요?
현재 브롱호스트의 가스 유량계 및 가스 유량 컨트롤러 제품들은 방대한 가스 데이터베이스를 내장하고 있습니다. 이를 통해 사용자는 사실상 거의 모든 종류의 가스를 선택하여 제어할 수 있으며, 브롱호스트의 가스 유량 컨트롤러(Gas flow controller) 를 이용해 다양한 가스 응용 분야에 적용할 수 있습니다.
유량계 선택
유량계를 선택하기 전에 용도에 따른 내화학성을 고려하는 것이 중요합니다. 유량계가 한 가지 가스만 측정하는 전용 기기인 경우에는 비교적 쉽지만, 다양한 가스를 측정하는 데 유량계를 사용하는 경우에는 더 어려울 수 있습니다. 후자의 경우 각 가스의 호환성을 개별적으로 확인해야 합니다.
질량 유량계 및 질량 유량 컨트롤러에 대해 자세히 알아보려면 기술 자료 페이지Thermal mass flow measurement"을 확인하세요.
엘라스토머 씰(Elastomeric Seals) 선택
유량계의 엘라스토머 씰링 재료 선택은 작동 조건에서의 내화학성을 기준으로 하는 것이 가장 좋습니다. 당사는 수년 동안 다양한 화합물의 호환성에 대한 많은 정보를 수집해 왔으며, 이에 따라 조언을 드릴 수 있습니다.
FKM 또는 FPM(Viton®)
많은 응용 분야에서는 FKM 또는 FPM(Fluoroelastomer) 씰이 사용됩니다. 이 재질은 일반적으로 **Viton®**이라는 이름으로도 잘 알려져 있습니다.
심층 정보: FKM은 미국 ASTM 규격에서 사용하는 플루오로엘라스토머(Fluoroelastomer)의 약칭입니다. FPM은 DIN/ISO 규격에서 사용하는 국제 표기이며, Viton®은 DuPont Performance Elastomers의 등록 상표입니다.
이 유형의 엘라스토머 씰은 대부분의 경우 화학적 호환성 문제가 크지 않습니다. 그러나 사용되는 엘라스토머의 화학적 내성이 고객의 공정에서 사용하는 가스와 항상 호환되는 것은 아닙니다. 따라서 유량계를 선택하기 전에 반드시 해당 가스와의 적합성을 확인하는 것이 중요합니다.
앞서 언급한 것처럼 FKM과 FPM은 다양한 산업 분야에서 널리 사용되고 있습니다. 이 외에도 다음과 같은 씰 재질을 선택할 수 있습니다.
- FFKM 또는 FFPM (Kalrez®)
- EPDM
심층 정보: FFKM은 미국 ASTM 1418 규격에 따른 용어이며, FFPM은 ISO/DIN 1629 규격에서 사용하는 동등한 명칭입니다. 두 재질 모두 퍼플루오로엘라스토머(Perfluoroelastomer) 계열의 화합물입니다. 이러한 재질은 일반적인 플루오로엘라스토머(FKM/FPM)보다 더 높은 수준의 불소(Fluorine)를 함유하고 있어 더욱 뛰어난 화학적 내성을 제공합니다. EPDM은 Ethylene Propylene Diene Monomer(에틸렌 프로필렌 디엔 모노머) 의 약자입니다.
플런저(Plunger) 팽창 현상
질량 유량 컨트롤러(Mass Flow Controller)의 경우, 엘라스토머 재질의 팽창(Swelling) 이 문제가 될 수 있습니다.
질량 유량 컨트롤러는 본질적으로 제어 밸브(Control Valve)가 장착된 질량 유량계(Mass Flow Meter) 입니다. 유량계에 연결된 밸브의 플런저(Plunger) 는 엘라스토머 재질로 만들어져 있습니다.
밸브가 작동할 때 플런저의 이동 거리(lift)는 매우 작습니다. 실제로 육안으로는 거의 확인할 수 없을 정도이며, 수 마이크로미터(μm) 수준에 불과합니다.
따라서 플런저의 엘라스토머 재질이 공정 유체와의 화학 반응으로 팽창하게 되면, 밸브의 움직임에 영향을 미쳐 정상적인 동작이 어려워질 수 있습니다. 결과적으로 유량 제어 성능이 저하되거나, 밸브가 정확하게 개폐되지 않는 문제가 발생할 수 있습니다.
유량계의 본체 및 센서 재질 선택
씰(Seal) 재질 선택뿐만 아니라, 유량계의 본체(Body)와 센서(Sensor) 재질 또한 고려해야 합니다.
스테인리스강(Stainless Steel)은 유량계 본체와 센서에 가장 일반적으로 사용되는 재질입니다. 그러나 부식성이 강한 화학물질(Aggressive Chemicals) 을 사용하는 응용 분야에서는 더 높은 내화학성을 제공하기 위해 하스텔로이(Hastelloy) 센서 또는 특수 코팅된 센서가 필요할 수 있습니다.
엘라스토머 씰이 없는 유량계
모든 유량계에 엘라스토머 씰이 포함되어 있는 것은 아닙니다. 브롱호스트 제품 포트폴리오에는 코리올리스 기반 제품 라인도 있습니다. 이러한 유량계에는 엘라스토머 씰이 포함되어 있지 않습니다. 이는 반드시 센서의 구조 때문만은 아닙니다.
