Extended Bonnet이란? 극한 온도용 밸브 구조 해설

Extended Bonnet이란? 극한 온도용 밸브 구조 해설

 

 

 

 1.Extended Bonnet의 정의
Extended Bonnet은 밸브의 본체와 스템(Stem)을 연결하는 보닛(Bonnet)을 수직 방향으로 길게 연장한 구조를 말합니다.

이는 고온 또는 극저온 유체를 다루는 공정에서, 밸브의 스템 씰(패킹)과 작동부를 온도 변화로부터 보호하기 위한 설계입니다.

특히 -46℃ 이하의 극저온 조건이나 400℃ 이상의 고온 환경에서 밸브의 정상 작동과 밀봉 성능을 확보하기 위해 필수적으로 적용됩니다.

 

 

 

 

2.Extended Bonnet의 필요성

2-1 극저온 환경
* LNG(액화천연가스), 액화질소, 액화산소 등 극저온 유체가 흐를 경우 밸브 내부 온도는 -196℃까지 떨어질 수 있습니다.
* 이때 스템 패킹이나 씰이 냉각되면 경화되거나 취성 파괴가 발생할 수 있습니다.
* Extended Bonnet은 패킹을 유체 접촉부에서 떨어뜨려 비교적 온도가 높은 위치에 배치하여 이를 방지합니다.

2-2 고온 환경
* 고온 증기나 열매체유 등 고온 유체는 밸브 작동부에 영향을 주어 성능 저하나 손상을 유발할 수 있습니다.
* 보닛을 연장함으로써 열 전달을 줄이고, 작동부 및 패킹의 열화 방지에 기여합니다.

2-3 단열층 확보
* 연장된 보닛 공간은 공기층 혹은 단열재로 채워질 수 있어, 열 차단 성능을 강화합니다.

 

 

 

 

3.Extended Bonnet의 구조적 특징
* 스템 씰 및 패킹을 밸브 본체로부터 위로 이격
* 일반적으로 연장 길이는 200mm~500mm 이상 (ASME, API 기준에 따라 상이)
* 내부 공기 공간 또는 단열재 삽입 가능
* Cryogenic Valve(극저온 밸브)의 경우, 연장 보닛은 거의 필수 사항으로 적용됨
* Linear Valve (게이트, 글로브 등)에 많이 사용되며, 일부 로터리 밸브에도 적용 가능

 

 

 

 

4.주요 적용 분야
* LNG 액화 및 기화설비
* 액화산소(LOX), 액화질소(LIN), 액화아르곤(LAR) 설비
* 초저온 저장탱크와 이송배관
* 고온 스팀 배관 및 보일러 시스템
* 석유화학 및 반도체용 특수 유체 라인
* 극한 환경의 밸브 제어 시스템

 

 

 

 

5.설계 및 규격 기준
* Cryogenic Valve는 일반적으로 -196℃ 기준으로 보닛 연장 설계가 필요함
* API 600, BS 6364 등에서 Extended Bonnet의 길이 및 구조 기준을 제시함
* 보닛 길이는 단열 효과뿐만 아니라, 밸브 조작 시 안전거리 확보 목적도 포함됨

 

 

 

 

6.결론
Extended Bonnet은 밸브가 극한 온도 환경에서도 안정적으로 작동할 수 있도록 설계된 구조적 보완 장치입니다. 

극저온에서는 패킹의 동결을 방지하고, 고온에서는 작동부의 열화를 방지하여 장비 수명과 신뢰성을 향상시킵니다. 

특히 LNG와 같이 엄격한 온도 관리가 필요한 공정에서, Extended Bonnet은 단순한 옵션이 아니라 필수 사양에 해당합니다. 

설계 시에는 온도 조건, 밸브 형식, 보닛 길이, 단열 성능 등을 종합적으로 고려해야 합니다.