소화 시스템 F-TYPE 밸브의 진동자 설계에 따른 시트 이탈 특성 연구 = Seat Separation Characteristics of F-TYPE Fire-Suppression Valve According to Oscillator Design

국문 초록 (Abstract)

본 연구는 청정 소화 시스템용 F-TYPE 밸브에서 소화약제의 물성 다양화와 충전 압 력 증가에 따라 새롭게 발생한 시트 이탈 문제를 해결하기 위해 수행되었다.시트–진 동자 접촉부의 거동을 분석한 결과, 시트 이탈의 직접적인 원인은 시트 열팽창에 따 른 클램핑 압입력 감소가 아니라, 방사 과정에서 진동자의 클램핑 압입력보다 미세 유로를 통해 유입된 압력이 더 크게 작용하면서 발생하는 현상임을 확인하였다.
클램핑 압입력을 상향시키기 위해 클램핑 깊이와 각도를 다르게하여 총 16개 클램 핑 조건에 대하여 충전압력 100 bar에서 방사시험을 진행하였으며, 시험 결과 클램핑 깊이 5.0 mm 및 각도 6 °이상에서 충분한 클램핑 압입력이 확보되었고, 이때, 모든 시료에서 시트 이탈이 발생하지 않았다. 해당 조건을 적용한 시제품은 기밀시험, 내압 시험, 방사시험 및 양산용 기밀시험에서도 이상이 확인되지 않았으며, 반복 충·방사 내 구성 평가에서도 기밀성과 구조 안정성을 유지하였다. 이를 통해 클램핑 압입력 확보 가 시트 이탈 방지에 결정적인 요소임을 규명하였으며, 고압 충전 환경에서도 적용 가능한 진동자의 클램핑 조건을 제시하였다.

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

This study was conducted to address the newly emerging issue of seat breakout in F-TYPE valves used in clean agent fire-suppression systems, caused by the introduction of new charging agents and increased charging pressures. Analysis of the mechanical interaction at the seat–oscillator interface revealed that seat breakout is not driven by a reduction in clamping force due to seat thermal expansion. Instead, the direct cause was identified as the condition in which, during discharge, the pressure transmitted through micro-leakage channels exceeds the oscillator’s clamping force.
To increase the clamping retention force, a total of 16 clamping conditions were evaluated through discharge testing at a charging pressure of 100 bar. The results showed that sufficient clamping force was secured at a clamping depth of 5.0 ㎜ and an angle of 6 ° or greater, under which no seat breakout occurred in any specimen.
Applying this optimized condition to prototype products, the valves successfully passed airtightness, hydrostatic pressure, discharge, and feasibility leak tests, and further maintained sealing performance and structural stability during repeated charge –discharge durability cycling.
5In overall, this study confirms that securing adequate clamping force is the decisive factor in preventing seat breakout and presents an optimal and practically applicable design guideline suitable for high-pressure charging environments.

목차 (Table of Contents)

• 제 1장 서론 2
• 1.1 연구 배경 5
• 1.2 연구 목적 6
• 제 2장 F-TYPE 소화기 밸브 구조 및 작동원리 7
• 2.1 밸브 TYPE 11
• 2.2 F-TYPE 소화기 밸브 구조 13
• 2.3 F-TYPE 소화기 밸브 주요 부품 19
• 2.4 F-TYPE 소화기 밸브 진동자의 종류 21
• 2.5 F-TYPE 소화기 밸브 작동원리 23
• 제 3장 시험 방법 24
• 3.1 시트 및 진동자 표면 조도 측정 26
• 3.2 방사시험 방법 28
• 3.3 내구성 시험 방법 34
• 제 4장 시트이탈 메커니즘 및 진동자 설계 35
• 4.1 PA66 특성 및 팽창량 분석 37
• 4.2 시트 및 진동자 표면 조도 특성 40
• 4.3 시트이탈 메커니즘 45
• 4.4 진동자 설계 50
• 제 5장 시험 결과 및 고찰 51
• 5.1 방사 시험 54
• 5.2 내구성 시험 55
• 5.3 고찰 57
• 제 6장 결론 57
• 참고문헌 59
• ABSTRACT 61