압력용기 재료 및 구조

수중 압력용기 재료 및 구조

재료
  • 알루미늄

    알루미늄은 가장 널리 사용되는 해양압력용기 재료 입니다. 가볍고 가공성이 좋아 정밀가공이 용이합니다. 또한 열전도가 우수하여 압력용기 내부장치의 열을 수중에서 쉽게 식힐 수 있습니다. 하지만 알루미늄은 장기간(수개월~수년) 수중에 고정하는 장비에는 적합하지 않습니다. 또한 부식방지를 위해 표면처리가 필요합니다.

    Aluminium 6061

    Density: 0.098lb/cu in
    Yield Strength: 35Ksi
    Young's Modules: 9.9Mpsi
    Poisson's Ratio: 0.33

  • 티타늄

    티타늄은 알루미늄 대비 3배 정도 강한 재료로 수천미터의 수압에서도 견딜 수 있습니다. 또한 해양환경에서 부식이 되지 않으며 장시간 수중에 고정하는 용도로 적합니다. 하지만 비용이 알루미늄보다 높고 조금 더 무겁습니다. 또한 열전도성이 낮아 내부의 열을 배출하는 능력이 떨어집니다.

    TITANIUM, Ti-6Al

    Density: 0.16lb/cu in
    Yield Strength: 119Ksi
    Young's Modules: 16Mpsi
    Poisson's Ratio: 0.31

  • 스테인레스

    스테인레스는 강하고 장시간 수중 사용에 적합한 재료 입니다. 하지만 매우 무겁고 가공성이 좋지 않다는 것이 단점이 있습니다.

    Stainless Steel, 316

    Density: 0.286lb/cu in
    Yield Strength: 26Ksi
    Young's Modules: 29Mpsi
    Poisson's Ratio: 0.27

  • 아크릴

    아크릴은 재작비용이 저렴하며, 전기가 통하지 않으며, 매우 가겹다는 장점이 있습니다. 하지만 강도가 약하여 얕은 수심에서만 사용을 추천하며 전문적 활용에는 적합하지 않습니다.

    Acrylic

    Density: 0.0417lb/cu in
    Ultimate Strength: 8Ksi
    Young's Modules: 0.35Msi
    Poisson's Ratio: 0.35

구조
  • Face Seal
    압력용기 실린더 단면에 O-ring을 배치한 후 이를 면으로 눌러 수밀처리를 하는 방식입니다. 이 구조는 면이 누르는 힘에 의해 효과를 발휘하는데 깊은 수심에서는 수압에 의해 강하게 채결되나 얕은 수심에서는 기계적 채결력에만 의존하므로 유의해야 합니다. Piston Seal에 비해 정밀가공이 요구되지 않아 비용이 저렴하며 자주 여닫기 쉽습니다.

  • Piston Seal
    Endcap을 피스톤 형태로 제작하여 압력용기 실린더 내부로 일부 삽입되게 하고 그 측면에 O-ring을 배치하여 Sealing합니다. 실린더 내경과 피스톤간의 간격이 좁기 때문에 수심에 관계없이 일정한 Sealing능력을 가집니다. 하지만 한번 채결하면 여닫기가 어렵고 적용 수심별로 요구되는 내경과 피스톤간 간격이 있어 정밀가공이 필요합니다.