컨트롤 밸브와 온오프 밸브 구조와 기능 차이

 

석유화학 플랜트와 같은 산업 설비에서는 유체 흐름을 제어하는 밸브가 필수적이다. 이때 밸브는 크게 컨트롤 밸브와 온오프 밸브로 구분할 수 있다. 두 밸브는 기능, 제어 방식, 적용 분야 등에서 분명한 차이가 있다.

 

1. 컨트롤 밸브란 무엇인가?

가. 개념

컨트롤 밸브(Control Valve)는 유량, 압력, 온도, 레벨 등의 프로세스 변수를 연속적으로 제어하는 밸브이다. 주로 DCS(Distributed Control System)나 PLC(Programmable Logic Controller)와 연동하여 사용한다.

나. 구조

1) 액추에이터(Actuator)

• • 외부에서 입력되는 제어 신호를 받아 밸브를 열거나 닫는 구동 장치이다.

2) 포지셔너(Positioner)

• • 제어 신호와 실제 밸브 위치를 비교하여 정확하게 목표 개도를 맞추는 역할을 한다.

다. 특징

• 유량, 압력 등 프로세스 변수를 세밀하게 조정할 수 있다.
• 제어 신호(4-20mA 등)에 따라 밸브 개도를 연속적으로 변경한다.
• PID 제어 루프의 핵심 요소로 사용된다.

 

2. 온오프 밸브란 무엇인가?

가. 개념

온오프 밸브(On/Off Valve)는 이름처럼 완전히 열리거나 완전히 닫히는 두 가지 상태만을 가진 밸브이다. 중간 개방 상태 없이 0% 또는 100% 상태만 가능하다.

나. 구조

1)액추에이터

• • 전기, 공압, 유압 등의 신호를 받아 밸브를 열거나 닫는다.

2)리미트 스위치(Limit Switch)

• • 밸브가 완전히 열리거나 닫혔을 때 그 상태를 감지하여 신호를 전달하는 장치이다.

다. 특징

• 단순한 열림/닫힘 제어가 가능하다.
• 디지털 신호(0 또는 1)로 제어된다.
•  

3. 컨트롤 밸브 vs 온오프 밸브 차이점

 

항목	컨트롤 밸브	온오프 밸브
주 기능	유량·압력·온도 등의 연속 제어	열림/닫힘 제어
제어 신호	아날로그 신호 (4-20mA)	디지털 신호 (0 또는 1)
제어 방식	세밀한 개도 조절	완전 개방 또는 완전 차단
적용 공정	정밀 제어가 필요한 프로세스	단순 차단 또는 긴급 차단 공정

컨트롤 밸브는 정밀한 제어가 필요한 공정에서 필수적이다. 반면 온오프 밸브는 유체의 흐름을 단순히 차단하거나 연결하는 용도로 사용된다.

 

4. 적용 사례 비교

가. 컨트롤 밸브 적용 사례

1. 1. 정유 플랜트 증류탑(Column) 유량 제어
   2. 석유화학 플랜트 반응기(reactor) 냉각수 조절
   3. LNG 터미널에서의 압력 제어

나. 온오프 밸브 적용 사례

1. 1. 긴급 차단 밸브(ESD Valve)
   2. 이송 배관 라인의 제품 스위칭 밸브
   3. 보일러 급수라인의 주밸브

5. 선택 시 고려해야 할 사항

가. 제어 정확성 필요 여부

• • 유량이나 압력 조절이 필요한 경우 컨트롤 밸브를 선택한다.

나. 제어 신호 타입

• • 시스템이 아날로그 신호(4-20mA)를 지원한다면 컨트롤 밸브를, 디지털 신호만 지원한다면 온오프 밸브를 고려한다.

다. 운용 및 유지보수

• • 복잡한 제어가 필요 없는 단순 공정에서는 구조가 간단한 온오프 밸브가 유리하다.

 

6. 결론

컨트롤 밸브와 온오프 밸브는 사용 목적에 따라 명확히 구분되어야 한다. 연속적인 유량이나 압력 조절이 필요한 경우에는 컨트롤 밸브를 사용하고, 단순한 개폐 제어가 필요한 경우에는 온오프 밸브를 선택한다.

플랜트 엔지니어는 공정의 특성과 제어 요구사항을 충분히 분석하여 적절한 밸브를 선정해야 한다. 올바른 밸브 선택은 공정의 안정성과 생산성을 크게 좌우하기 때문이다.