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산업·일반기계

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고효율 유압 밸브 제어 시스템
* 발행 년도 : 2017년
1. 기술로드맵

고효율 유압 밸브 제어 시스템 기술로드맵

2. 개요
가. 정의 및 범위
  • 정의 : 고효율 유압 밸브 제어 시스템은 발전용 플랜트, Oil & Gas 플랜트 및 산업용 플랜트에 사용되어지는 프로세스 제어용 밸브 중 유압 액츄에이터를 사용하는 밸브와 그 밸브를 구동하는 드라이버를 의미하며, 기존의 프로세스 제어용 밸브의 액츄에이터를 개선하여 원격 조작 및 상태 모니터링이 가능하도록 한 제품을 포함
  • 범위 : 따라서 고효율 유압 밸브 제어 시스템 개발 범위는 플랜트에 사용되는 밸브 재질의 선정 및 특수 조건에서의 밸브 구동, 밸브 자체의 효율 향상, 원격 조작을 위한 밸브 유압 액츄에이터 또는 이에 상응하는 액츄에이터 및 드라이버, 상태 모니터링을 위한 통신시스템으로 한정함
나. 주요 제품

[ 제품분류 관점 기술범위 ]

주요제품 분류표
기술개발 테마제품분류 관점세부기술
고효율 유압 밸브 제어 시스템
(유압식 프로세스 밸브)
Gate
  • 밸브 디스크가 유체의 통로를 수직으로 개폐
  • 유체 저항이 적어 압력 손실이 적고, 면간 거리가 짧은 특징
  • Lift가 길어 높은 공간을 차지하며, 유속이 빠를 경우 디스크의 진동과 소음현상이 발생
  • 작동 유체의 완전 개폐용
Globe
  • 포펫 형상의 글로브 디스크가 유체의 통로를 수직으로 개폐
  • 유량의 미세 조정이 가능하며, 고압에 용이하고, 디스크의 개폐거리가 게이트 밸브에 비해 짧음
  • 유체의 압력손실이 크고 와류 현상이 발생
  • 큰 압력손실로 인하여 저압에서는 사용이 부적합하며, 동일 규격의 게이트 밸브에 비해 무겁고 비쌈
Check
  • 유체의 역류를 방지하는 기능의 밸브
  • 스프링 또는 자중에 의한 힘을 이용하거나, down stream의 유체를 통해 디스크를 닫음
Ball
  • 공 모양의 밸브 디스크를 90° 회전하여 유체의 통로를 개폐
  • 글로브 밸브에 비해 가볍고, 유량 조절 범위가 큼
  • 밸브 구동에 소요되는 토크가 작음
  • 볼 회전 각도에 따라 유량 변화가 심해 미세 유량 및 미세 압력 제어에는 부적합하며, 타 밸브에 비해 비쌈
Butterfly
  • 나비 모양과 비슷한 원판 모양의 디스크가 90° 회전하여 유체의 통로를 개폐
  • 밸브를 구동하기 위한 토크가 작으며, 작동시간이 작고, 설치 공간이 작음
  • 실링이 우수하고 밸브가 가벼움
  • 유체 통로에 디스크가 있어 압력 손실이 발생

[ 공급망 관점 기술범위 ]

주요제품 분류표
기술개발 테마공급망 관점세부기술
고효율 유압 밸브 제어 시스템 밸브 바디
  • Up stream에서 전달되는 작동 유체의 흐름을 제어하는 기술
  • 배관에 흐르는 작동 유체의 압력, 유량 조건에 따라 적절한 형태의 밸브를 선정할 필요가 있음
유압식 액츄에이터
  • 밸브 디스크를 직접 구동하기 위한 토크를 생성하는 기술
  • 수요처의 요구 수명만큼 구동할 수 있는 품질 및 성능을 가지고 있어야 함
  • 해당 액츄에이터를 구성하기 위해서는 펌프를 구동할 전기 모터, 유압 펌프,
    밸브 블록, 유압 모터 및 탱크를 비롯한 부속품이 필요
기타 액츄에이터
  • 밸브 디스크를 직접 구동하기 위한 토크를 생성하는 기술
  • 필요한 토크 및 안정성에 대한 성능을 가지고 있는 공압식, 전기식 액츄에이터
밸브 드라이버
  • 유압식 액츄에이터를 제어하고 밸브의 상태를 진단하는 기술
  • 밸브의 상태를 모니터링하고, 외부와의 통신을 통한 밸브 원격 제어기술
3. 시장현황 및 전망분석
가. 세계시장

2018년 이후 EPC(Engineering, Procurement & Construction)시장은 회복을 할 것으로 전망

  • Plant supply chain에 있어 EPC는 수요자가 원하는 플랜트를 설계하고, 부품을 조달하고, 조달된 부품으로 플랜트를 건설하는 업체를 의미
  • 2017년 EPC 시장의 다운 사이클의 종료를 확인하였으며, 유가의 안정 및 오일 메이저의 실적이 크게 개선
  • 역사적으로 석유/화학 기업의 이익 개선 1년~2년 뒤 플랜트에 대한 투자 증가
  • 플랜트 투자의 정점은 2008년과 2013년이었으며, 이는 2005년~2007년, 2010년~2012년의 실적 개선의 영향이었으며, 2016년부터 유가 안정에 따른 실적이 개선되었지만, 오일 메이저의 투자는 2005년 이래 최저 상태
  • 매년 글로벌 유전의 자연 감소량은 561만 배럴인 반면 원유 소비량은 115만 배럴이 늘어날 것으로 예상되며 연간 총 676만 배럴을 생산하기 위한 투자가 필요
나. 국내시장
  • 국내 유압 밸브 시장규모는 연평균 29.5%씩 성장해 2018년 27,563억 원을 달성할 것으로 예상되며, 2021년 59,859억 원 이상을 초과할 것으로 전망
  • 그러나 2018년 SOC예산(안)이 전년대비 20% 축소 편성되었으며, 플랜트 투자 둔화로 인하여 해당 분야의 국내 시장 둔화가 전망
4.기술분석
가. 기술동향 분석

(1) 세계동향

Oil & Gas 플랜트용 프로세스 밸브를 제조하는 세계 상위 업체는 다음과 같음

  • Fisher Valves & Instruments(Emerson)의 경우 PlantwebTM Digital Ecosystem을 통해 플랜트 내 존재하는 모든 상태를 관리하고, 분석 전문 어플리케이션을 통해 플랜트 운전 상태진단을 쉽게 구현
  • Dresser(GE Oil & Gas)의 경우 Oil & Gas 플랜트의 설계, 제작, 조달, 데이터 기반 운영을 비롯한 플랜트에 필요한 모든 자원을 공급 가능
  • Tyco Valves and Controls의 경우 화재 확인 및 진압, 모니터링 및 보안에 관련된 업체이며, 플랜트 내 화재 안전 관련 밸브 제품과 플랜트 모니터링 관련 솔루션을 제공
  • Valvitalia의 경우 on-shore 및 off-shore, 담수화 설비, 화학 플랜트, LNG 터미널 및 발전 플랜트에 들어가는 다양한 밸브들을 공급
  • JC Valves의 경우 전동적인 볼 밸브, 게이트 밸브, 글로브 밸브 및 체크 밸브를 공급하고 있으며, 완전히 독립된 형태의 전기-유압 액츄에이터를 개발하고 판매
  • Val-tronics 전통적인 플랜트용 프로세스 밸브 업체로 볼 밸브, 게이트 밸브, 체크 밸브를 공급하고 있으며, 공압 액츄에이터와 전기 액츄에이터, 솔레노드 밸브 등을 납품
  • BEL Valves 심해 플랜트용 프로세스 밸브와 일반 프로세스 밸브를 제작하는 업체로 볼 밸브, 게이트 밸브, 글로브 밸브 및 체크 밸브를 공압 액츄에이터와 전기 액츄에이터, 유압 액츄에이터 및 기어박스, ROV를 공급하는 업체
  • Walworth의 경우 볼, 게이트, 글로브, 체크 밸브 이외에도 릴리프 밸브 및 버터플라이 밸브를 생산

(2) 국내동향

국내 프로세스 밸브를 제조 업체의 동향은 다음과 같음

  • 5년 코마린을 통해 피케이밸브는 LNG 플랜트에 적합한 88인치 게이트 밸브를 제작하였으며, 2015년 05월 보령 LNG 터미널에 48인치 대형 초저온 버터플라이 밸브를 납품
  • 삼신밸브의 경우 발전 플랜트용 주조, 단조 밸브를 주력으로 하는 밸브 제조업체
  • 하이록코리아의 경우 정제 플랜트를 중심으로 배관용 피팅과 튜브, 볼 밸브를 납품
5.핵심요소기술 선정

확정된 요소기술을 대상으로 중소기업에 적합한 핵심요소기술 선정

[ 고효율 유압 밸브 제어 시스템 핵심요소기술 도출 ]

고효율 유압 밸브 제어 시스템 핵심요소기술 도출
분류요소기술개요
대유량 제어 기술 압력 제어 기술 글로브 밸브와 같이 대유량을 가지는 작동 유체의 압력를 제어하는 기술
유량 제어 기술 볼 밸브와 같이 고압 작동 유체의 유량을 제어하는 기술
방향 제어 기술 게이트 밸브, 버터플라이 밸브와 같이 대유량 작동 유체의 흐름을 제어하는 기술
밸브 액츄에이터 기술 유압 액츄에이터 기술 펌프와 모터, 탱크, 밸브 블록 및 액츄에이터가 집적된 독립된 구조를 가지는 유압식 밸브 액츄에이터 기술
전동 및 공압 액츄에이터 기술 유압 액츄에이터와 동등한 출력을 가지는 독립된 형태의 전동식 또는 공압식 밸브 액츄에이터 기술
상태 모니터링 기술 밸브 상태 측정 기술 밸브 자체의 고장 상태를 진단하고, 상태 진단 결과와 압력, 유량 정보를 상위 제어기로 전송하는 기술
원격 제어 기술 무선 또는 유선을 통해 밸브를 원격으로 제어하는 기술