클로즈 루프(Closed Loop) 샘플링 시스템: 누출을 줄이는 방법
샘플링 중 비산 누출을 어떻게 줄일 수 있습니까? 클로즈 루프 시스템을 고려해 보십시오
Matt Dixon, Swagelok 글로벌 기술 책임자
의도치 않게 정제 기구나 화학 플랜트에 걸쳐 여러 위치에서 배출물이 대기로 방출되는 일이 일어날 수 있습니다. 또한 전세계적으로 규제 조치가 엄중해짐에 따라 플랜트 운영자들에게 이러한 비산 배출물을 (완전한 제거가 아니더라도) 줄여야 한다는 압력이 더 강해졌습니다.
넷제로(Net-zero) 누출을 달성하는 것은 만만치 않은 일입니다. 애플리케이션에 따라 주요 공정 인프라를 대대적으로 재작업해야 할 수 있습니다. 하지만, 다른 경우에는 더 달성하기 쉬운 솔루션도 있습니다. 예를 들어, 주요 시설 전반에 수십 곳의 그랩 샘플링(또는 스팟 샘플링) 지점이 존재한다고 생각해 봅시다. 샘플링 절차, 샘플링 시스템 설계 품질, 조작 기술자의 기술 수준에 따라 각 지점이 잠재적인 누설 지점이 될 수 있습니다. 이러한 잠재성은 샘플 컨테이너가 열렸을 때 누출, 또는 샘플링 시스템이 최적이 아니거나 조악한 부품으로 구성된 경우 누설의 형태로 발현됩니다.
좋은 소식은 샘플링 시스템에서 누설과 비산 누출을 막는 것이 비교적 간단하고 비용 효율적이라는 점입니다.
클로즈 루프 샘플링 시스템이란?
모든 화학 및 탄화수소 공정에서 누출을 줄이는 일은 근본적으로 시스템 내에 유체와 가스를 밀폐 상태로 유지하는 것과 관련이 있습니다. 올바르게 설계되고 구성된 클로즈 루프 샘플링 시스템이 바로 그러한 일을 합니다.
클로즈 루프 시스템은 공정 유체를 끌어들인 다음 그 일부(샘플)가 밀폐된 컨테이너(실린더 또는 병)에 모이는 곳인 샘플링 포인트를 통해 흐르도록 합니다. 그 후 시스템은 유체를 메인 프로세스로 되돌려 보냅니다. 어떤 지점에서도 작업자나 대기에 유체를 노출시키지 않고 이를 실행할 수 있습니다.
클로즈 루프 시스템은 일반적으로 사업자가 누출을 줄이고 안전성을 개선하는 데 최적의 방법입니다.
이에 비해, 일부 샘플링 방식은 공정 유체를 끌어들이고 샘플 지점을 통과하도록 만든 후 분출 또는 다른 방법으로 잉여량을 폐기할 수 있습니다. 다른 방식으로는 간단히 메인 공정의 일부에 꼭지를 달고 작업자가 수동으로 열린 컨테이너에 유체를 담는 경우도 있습니다. 이러한 대안은 분출 또는 공정 노출로 인해 불필요한 비산 누출이 발생할 가능성을 높일 뿐 아니라, 작업자에게 심각한 안전 위협을 야기할 수도 있습니다. 클로즈 루프 시스템은 유체를 메인 공정으로 돌려보냄으로써 낭비를 줄이고, 유체 노출로부터 작업자와 환경을 보호할 수 있습니다. 따라서, 클로즈 루프 시스템은 일반적으로 사업자가 누출을 줄이고 안전한 작업 환경을 유지하는 데 최선의 방법입니다.
누설 없는 클로즈 루프 샘플링 시스템의 품질
시설 전반의 샘플링 지점에서 누설을 최소화하려면 클로즈 루프 시스템을 올바르게 설계하고 구축해야 합니다. 클로즈 루프 시스템을 선택할 때 고려해야 할 몇 가지 특징이 있습니다.
샘플링 시스템이 누설 없는 부품으로 구성되어야 합니다. 샘플링 시스템의 품질은 부품 품질에 따라 결정됩니다. 예를 들어, API 표준에 따른 엄격한 테스트를 통해 성능이 검증된 누출 저감(low-E) 밸브를 샘플링 시스템 설계에 통합하면 불필요한 누설 가능성을 최소화할 수 있습니다. 누출 규제가 점점 엄격해짐에 따라, 업계 전체와 다양한 유체 시스템 애플리케이션에서 인증된 누출 저감(low-E) 밸브와 기타 부품이 더욱 흔해지고 있습니다. 누출 저감(low-E) 밸브 교체 투입 및 기타 비산 누출을 막는 방법에 대한 자세한 내용은 이 기사를 참조하십시오.
샘플링 시스템은 잠재적 누설 지점을 최소화하도록 설계되고 조립되어야 합니다. 가장 좋은 품질의 밸브나 피팅도 특정 조건 하에서는 누설 가능성이 있습니다. 하지만, 최대한 적은 연결 지점으로 시스템을 설계하면 불필요한 누설과 비산 누출을 줄일 수 있습니다. 고품질 부품을 사용한 곳에 누설이 일어난다면, 일반적으로 부적절한 설치 실무의 결과입니다. 이러한 문제를 방지하려면, 숙련된 전문가가 그랩 샘플링 시스템을 조립하고 테스트해야 합니다.
샘플링 시스템에 최적의 샘플 인출 기술이 적용되어 있어야 합니다. 기술자가 병이나 실린더 컨테이너 안으로 샘플을 인출하는 지점이 또 다른 누설 지점이 될 수 있습니다. 이를 해소할 수 있는 몇 가지 기술이 있습니다.
샘플이 병에 수집되는 액체 클로즈 루프 시스템에서는 일반적으로 고무 격막(septum)을 관통하는 바늘을 통해 유체가 전달됩니다. 원칙적으로는 바늘을 뒤로 뺄 때 고무 격막(septum)이 다시 완전한 밀폐 상태를 형성해야 합니다. 랜싯(lancet) 포인트 니들이 이 애플리케이션에 흔히 사용되지만, 이는 격막(septum)을 우발적으로 자르거나 ‘천공하여’ 유체가 누출되도록 만들 수 있습니다. 더 나은 바늘 구조로는 펜슬(pencil) 포인트 니들이 있으며, 이는 바늘 측면의 구멍을 통해 샘플을 방출하는 고유한 구조이므로 격막(septum)이 잘릴 가능성이 적습니다. 액체 샘플링을 최적화할 수 있는 이러한 기술에 대한 자세한 내용은 이 기사를 참조하십시오.
실린더를 사용하는 가스나 휘발성 액체 샘플링 시스템에서는 손쉽게 조작 가능한 퀵 커넥트가 있는 실린더를 사용하면 샘플링 지점을 안전하고 효율적으로 연결하고 분리할 수 있습니다.
샘플링 시스템에서 비산 누출 줄이기
잘 설계된 클로즈 루프 샘플링 시스템은 공정 유체의 환경 노출을 방지함으로써 비산 누출을 제한할 수 있습니다. 또한 공정 유체가 완전히 밀폐된 상태를 유지하므로 샘플링 시스템 기술자에 대한 위험도 줄어듭니다. 적절한 공급업체는 고객 시설 전반에서 복제할 수 있는 사용하기 쉽고 관리하기 쉬운 그랩 샘플링 패널을 제공함으로써, 비산 누출과 위험을 최소화할 뿐 아니라 작업자 교육과 오류 발생 가능성도 최소화할 수 있습니다.
샘플링 지점에서 누설과 그에 따른 비산 누출을 줄이는 방법에 대해 더 자세히 알아보고 싶으십니까? 다음과 같은 옵션이 있습니다. 현지 전문가에게 연락하여 필요한 클로즈 루프 그랩 샘플링 패널, 샘플링 시스템 설계 교육 또는 문제 해결 지원을 찾을 수 있습니다.
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