플랜트 현장에서 제어밸브를 운전하다 보면 단순히 “유량이 얼마나 흐르는가”보다 어느 지점에서 유동 거동이 급격히 달라지는가가 더 중요해지는 경우가 있습니다. 특히 고차압 감압, 고속 유동, 고밀도 유체, 임계점 근방 운전 조건에서는 일반적인 기체·액체 유량관계식만으로 실제 현상을 충분히 설명하기 어렵습니다. 이때 반드시 이해해야 하는 개념이 임계유체(critical fluid)와 초임계유체(supercritical fluid)입니다. 실무적으로 이 개념은 단순한 열역학 이론이 아니라, 다음과 같은 문제와 직접 연결됩니다. 예상보다 유량이 증가하지 않는 현상밸브 내부 고주파 소음진동과 불안정 운전트림(trim) 침식압력 회복 구간에서의 유동 구조 변화이번 글에서는 임계유체와 초임계유체의 개념, 제어밸브 내..

1. 우리는 정말 ‘기체’를 제대로 이해하고 있을까?우리는 일상적으로 “기체”라는 표현을 사용합니다. 그러나 산업 현장, 특히 플랜트·가스·반도체·에너지 분야에서는 단순히 “기체”라는 말로 모든 상태를 설명할 수 없습니다. Gas, Vapor, Critical Fluid, Supercritical Fluid, Plasma는 모두 기체와 관련된 개념이지만, 열역학적 정의·상변화 조건·물성 거동·설계 기준이 서로 다릅니다. 예를 들어, 배관 설계에서 Vapor를 Gas로 잘못 해석하면 응축 문제로 수격현상이 발생할 수 있으며, 임계영역 근처에서는 밀도 변화가 급격해 압력 계산이 크게 달라질 수 있습니다. 또한 초임계 영역에서는 기존의 액체·기체 개념이 더 이상 통하지 않습니다. 본 글에서는 각 상태를 열역학..

1. 왜 초임계유체를 고찰해야 하는가공정 설계 실무에서 유체는 통상적으로 액상(Liquid) 또는 기상(Vapor)으로 명확히 구분하여 취급합니다. 그러나 임계점 근처 또는 초임계 조건에서는 이 구분 자체가 성립하지 않으며, 이로 인해 설계 기준 선택에 대한 판단 오류가 발생할 수 있습니다. 특히 PSV(Pressure Safety Valve) 분출량(Relieving Rate) 설계에서는 “이 유체를 액상으로 볼 것인가, 기상으로 볼 것인가?”라는 질문이 안전 설계의 핵심 쟁점이 됩니다. 본 글에서는 초임계유체의 개념을 복기한 뒤, PSV 분출량 산정이라는 실무 사례를 통해 초임계유체의 상 가정을 고찰해보고자 합니다. 2. 임계점과 초임계유체의 물성적 의미2.1 임계점에서 발생하는 변화임계점(Crit..