CNG버스 일상 점검 메뉴얼 2010. 9. 17(금) 한국가스안전공사

목 차 1. 작성배경 --------------------------------------------- 2 목 차 1. 작성배경 --------------------------------------------- 2 2. CNG버스 내부구조도 ------------------------------------- 3 3. CNG공급배관 개략도 ------------------------------- 4 4. CNG공급배관 주요가스누출 부위 -------------------- 5 5. CNG버스 가스누출점검순서 -------------------------- 6 6. CNG용기 외관점검 -------------------------- 8 7. CNG버스 일상점검표 “예시” ------------------------- 14 8. CNG버스 일상점검시 주의사항 ------------------------- 15 9. CNG버스 일상점검 장비목록 ------------------------- 16 <참고자료> CNG버스 연료장치 설명

1. 작성배경 가. 목 적 ‘10.8.9일 행당동 CNG용기 파열 사고와 관련, 운수회사에서 활용할 CNG버스 일상점검 매뉴얼을 작성·활용토록하여 CNG용기 파열사고 를 예방하고자 함 ※ ‘10.9.10일 국무조정실 회의실 국무조정 2실장 지시사항 나. 기본방침 운수회사 CNG버스 정비사가 활용 가능토록 알기 쉽게 작성 가스누출 부위 등 주요 일상 점검 항목에 집중하여 작성 다. 참고기준 KGS FU 213 : 압축천연가스용 자동차 연료장치의 시설·기술 ·검사기준 ISO 19078 : 압축천연가스 연기용 재검사 기준 CNG Fuel System Inspection Study Guide (미국 ATT)

2. CNG버스 내부 구조도

3. CNG 공급배관 개략도 = 고압 가스 라인 : 2.0 ㎫ ~ 20.7 ㎫ = 저압 가스 라인 : 0.6 ㎫ ~ 1.0 ㎫ 가스탱크 가스압력조정기 (레큘레이터) 가스필터 수동차단밸브 고압차단밸브 전자밸브 또는 수동밸브 가스 열 교환기 가스온도조절기 (써모스태트) 연료 미터링 밸브 믹서 = 고압 가스 라인 : 2.0 ㎫ ~ 20.7 ㎫ = 저압 가스 라인 : 0.6 ㎫ ~ 1.0 ㎫ 외부공기 흡입구

4. CNG 공급배관 주요 가스누출 부위 10. 압력조정장치 3. 체크밸브 1. 가스충진밸브(가스주입구) 2. 가스압력계 8. 가스필터 7. 수동차단밸브 9. 고압차단밸브 11. 가스 열교환기 6. PRD밸브 4. 가스용기(가스탱크) 5. 전자밸브 또는 수동밸브 12. 키 스위치 가스라인 가스배출라인 냉각수라인 전기배선라인 주요 가스 누출 부위

5. CNG버스 가스누출 점검 순서 CNG 연료장치부를 구성하는 부품 및 연결부위 배관에 대하여 아래의 순서로 누출점검 가스충전구 압력계 연결피팅 체크밸브 배관연결부위 고압차단밸브 가스필터

가스열교환기 고압차단밸브 압력조정기 안전밸브 방출배관 CNG와 공기혼합

6. CNG 용기 외관점검 가. CNG용기 종류 구분 형태 재질 분담하중 라이너(%) 복합재(%) TYPE 1 탄소강 100 TYPE 2 탄소강 + 유리섬유 55 45 TYPE 3 강재라이너+탄소섬유 20 80 TYPE 4 PE + 탄소섬유,

나. 결함 종류 등 결함내용 점검기준 (CNG버스 완성검사기준) 점검방법 컷,긁힘, 흠 컷, 긁힘, 또는 홈의 깊이가 1.25㎜이하이고 복합재료 용기는 깊이에 관계없이 섬유의 끊어짐이 없어야 함. ㅇ금속부 또는 복합재에 찍힘 등 이 있는 경우 깊이게이지를 사 용하여 깊이를 측정, ㅇ깊이에 관계없이 복합재의 수지층을 관통하여 섬유의 끊어짐이 있는지 확인

결함내용 점검기준 (CNG버스 완성검사기준) 점검방법 마모 마모된 용기 표면의 깊이가 1.25㎜이하이거나 마모로 인하여 섬유가 노출되지 않아야 함. ㅇ마모된 금속부 또는 복합재 표면의 깊이를 측정한다, ㅇ마모된 면적이 넓을 경우 직각자, 확대경 및 버어니어 켈리퍼스로 측정함 ㅇ확대경을 사용하여 섬유가 노출되었는지 확인함

결함내용 점검기준 (ISO 19078의 6.4항) 점검방법 응력부식, 틈새부식 ㅇ국부적으로 집중된 부식 (또는 복합재 균열)이 없어야 함. ㅇ복합재료와 라이너의 틈새에서 부식이 없어야 함. ㅇ복합재에 발생한 길이방향의 균열을 확인함. ㅇ복합재와 라이너 사이의 틈새 또는 복합재 몸통부의 섬유 갈라진곳 에서 부식물이 보이는지 확인함.

결함내용 점검기준 (CNG버스 완성검사기준) 점검방법 일반부식 부식이 균질하고 부식넓이가 외부 표면적의 25% 이하이거나, 부식물이 박리현상에 의해 떨어지지 않아야 함. ㅇ부식된 부위의 색상이 균일한지 확인함. ㅇ부식면적이 노출된 금속외부 표면적의 25%를 초과하는지 확인함 ㅇ금속 부식물이 박리되어 떨어 지는지 확인함.

결함내용 점검기준 (CNG버스 완성검사기준) 점검방법 점상부식 점상 부식의 깊이는 1.25 mm 이하이어야 함. ㅇ1.25 mm를 초과하는 원형 형태의 부식이 있는지 확인함 ㅇ깊이게이지를 사용하여 깊이를 측정함. 선상부식 선상 부식의 깊이는 0.25 mm이하이거나 부식 길이가 용기 외경의 50%를 이하이어야 함 ㅇ 부식 형태가 선형인지 확인함. ㅇ 깊이게이지 또는 버니어켈리 퍼스로 깊이, 길이를 측정함.

7. CNG버스 일상점검표 “예시” 점 검 내 용 점검결과 비 고 적 부 용 기 ▪ 검사품 일 것 ▪ 가스누출이 없을 것 ▪ 외관손상(찍힘 등)이 없을 것 ※ 노출되어 육안검사가 가능한 부위 용기 부속품 ▪ 가스누출 및 손상이 없을 것 ▪ 정상 작동할 것 가스 충전구 배관 연결부 압력계,체크밸브, 가스필터 등 브라켓 고정상태 점검자 의견

8. CNG버스 일상점검시 주의사항 일상점검중 가스누출 등 부적합 사항 발견시 점검을 중단하고, 용기밸브를 잠그는 등 사고예방 조치를 한 후, 자동차 제조사 또는 용기제조사에 연락을 함 작업장에서 주의사항 화기가 없고 통풍이 양호할 것 충분한 환기, 건물 상부에 가스누출 경보장치 설치(권고) 일상점검시 주의사항 저압 배관 등의 가스누출검사 외에는 엔진 정지후 점검 실시 교환, 수선 등이 필요할 경우 가스배관 내의 가스 제거 전기배선 분리시 불꽃 발생 방지, 가스 체류 유무 확인 가스 누출 발견시 착화원 제거 및 조작 금지 ※ 비눗물 등 가스누출 검지액을 사용하여 누출부위를 반듯이 표기함. 배관 및 기기의 교환후 가스누출 유무 확인

9. CNG버스 일상점검장비 목록 ㅇ 안전모 등 개인보호장비 ㅇ 방폭 등 ㅇ 가스누출 검지기, 비눗물 ㅇ 버니어캘리퍼스 ㅇ 깊이측정게이지

<참고자료>. CNG 버스 연료장치 설명 가. 가스 충전 밸브(가스 주입구) 차량 좌측 앞 타이어 뒤쪽 장착 충전시에만 캡을 열고 충전후에는 캡을 막아 이물질에 의한 밸브 손상 방지 충전 밸브에는 체크밸브가 연결됨(고압가스 충진시 역류 방지 기능) 나. 가스 압력계 CNG 가스 탱크내의 연료량을 압력으로 표시 탱크잔류압력 1 ㎫ 이하에서는 엔진출력부족현상 발생, 3.0 ㎫이하에서는 재충전 실시 CNG 가스 탱크 완충 압력 : 207bar(= 3,000psi = 210kg·f/㎠=20.7 ㎫) 연료가 기체 상태인 관계로 가스탱크의 온도에 따라 압력이 변화됩니다. 다. 체크 밸브 가스 충전 밸브 연결부 뒤쪽 장착 고압가스 충전시 역류 방지 기능

바. PRD(Pressure Relief Device) 밸브 라. GFI 솔레노이드 밸브(용기밸브) PRD 밸브 시동 KEY ON/OFF 상태에 따라 가스용기에서 엔진으로 공급되는 가스를 공급/차단 시동 KEY “ON” 상태로 5초내에 RPM 신호(시동 크랭킹 신호)가 ECM에 입력되지 않으면 자동으로 밸브가 닫힘 마. 기계식수동밸브(용기밸브) < GFI 솔레노이드 밸브 > 가스용기에서 엔진으로 공급되는 가스를 공급, 차단하는 밸브로 각각의 용기에 설치되고, 수동으로 밸브를 열고 닫는다. 바. PRD(Pressure Relief Device) 밸브 화재로 인해 용기의 파열이 발생할 우려가 있는 경우 PRD 밸브의 가용전(연납)이 녹으면서 가스를 방출하여 용기의 파열을 예방함

사. 수동차단밸브 아. 가스 필터 엔진 정비시 엔진 배관에 남아있는 가스를 제거할 때 사용 가스 필터 하우징 엔진 정비시 엔진 배관에 남아있는 가스를 제거할 때 사용 수동차단밸브를 잠그고 엔진 시동을 걸어 엔진측 배관내의 잔류 가스가 제거되면 엔진은 자동으로 정지됩니다. 아. 가스 필터 < 수동 차단 밸브 > 수동차단밸브의 파이프 라인에 설치 가스내의 불순물을 여과하여 불순물이 엔진에 공급되는 것을 방지 ※ 가스용기내에 불순물은 가스 충진시 충전소 콤프레셔 오일이 가스용기내에 충전되는 것으로 가스충전소의 특성에 따라 결정되며,가스필터의 교환 주기도 가스 충전소에 따라 결정됩니다. 가스 필터 권장 관리 주기 : 점검 : 매 5,000Km 마다, 교환 : 매20,000Km 마다 ※ 가스 필터 점검 또는 교환시에는 반드시 수동차단밸브를 잠그고 엔진이 자동으로 정지된후 작업하십시오.

자. 고압차단밸브(HIGH PRESSURE LOCK-OFF VALVE) 가스필터와 가스압력조정기 사이에 설치 가스탱크에서 엔진에 공급되는 압축천연가스를 과다한 압력 및 누기 발생시 차량과 엔진을 보호하기 위하여 고압가스라인을 차단하는 안전밸브 입니다. 시동키 “ON/OFF” 시 동시에 열리고 닫힙니다. (전원 공급시 플랜져가 상향운동으로 밸브 개방 및 폐쇄) 밸브가 열리면 가스탱크로부터 고압의 가스가 연료라인을 따라 가스압력조절기로 공급됩니다. 연료공급 압력은 3.0 ㎫~20.7 ㎫로 매우 높은 압력이며, 연료라인의 연결부위는 주기적인 누기점검이 필요합니다. 가스 압력이 3.0 ㎫ 이하에서는 밸브가 열리지 않아 시동이 어려우며 운행 중일 때는 1.0 ㎫ 까지 운행이 가능합니다. (3.0 ㎫ 에서 계기판 가스 충진 경고등 점등) PRD 밸브 < 고압 차단 밸브 >

차. 가스압력조정기(GAS PRESSURE REGULATOR) 고압차단밸브로부터 공급되는 고압의 가스를 0.62 ㎫로 감압시키며, 감압시 압력 팽창에 의한 온도저하 및 동파 방지를 위해서 엔진의 냉각수가 유입됩니다. 가스압력조정기 바디에 가스탱크압력센서가 장착되어 있어 가스탱크의 가스압력 검출이 가능하며, 이 검출된 값이 계기판의 연료게이지에 표시됩니다. 가스압력조정기의 가스 출구측에는 과도압력조절장치(PRD)가 장착되어있어 가스출구압력이 1.1 ㎫ 이상일 경우에는 가스를 대기로 방출시킵니다. 또한 가스압력조정기에는 흡기관 압력보상장치가 있어 흡기압력에 따라 가스의 토출압력이 변하게 되어 있습니다. 가스 연료 라인의 연결부위는 주기적인 누기점검이 필요합니다. 가스탱크 압력센서 < 가스압력조정기 >

카. 가스 열교환기(HEAT EXCHANGER) 가스압력조정기 와 가스온도조절기 사이 프레임 상단에 설치 가스탱크에 압축된 가스는 가스압력조정기를 통과하면서 압력이 팽창하여 가스 온도 저하 및 동파 방지를 위하여 상대적으로 따뜻한 냉각수를 공급하여 가스의 온도를 상승시키는 역할을 합니다. (냉각수와의 열전도에 의한 열교환) 정확한 연료량 제어를 위하여 적정한 가스온도로 유지하는 기능 (-40℃ ~ 45 ℃) 가스의 온도가 과냉/과열되면 연료 유동 상태가 낮아집니다. 가스 라인의 연결부위는 주기적인 누기 점검이 필요합니다. 가스와 냉각수의 흐름 방향은 반드시 서로 반대 방향으로 조립해야 합니다. < 가스 열 교환기 >

타. 가스 온도조절기(GAS THERMOSTAT) 열교환기에서 나온 가스는 플렉시블 호스를 통해 고압차단밸브 우측에 설치된 온도조절기로 공급 엔진 냉각수의 유입을 자동적으로 조절하여 가스의 과냉/과열 방지 최적의 작동 온도로 유지하기 위해 일정온도에서 냉각수의 흐름을 제어 개방온도 : 10℃ ~ 16℃(시동시 완전 개방) 닫힘온도 : 40℃ ~ 49℃ 가스 라인의 연결부위는 주기적인 누기 점검이 필요합니다. 가스와 냉각수의 흐름 방향은 반드시 서로 반대 방향으로 조립해야 합니다. < 가스 온도조절기 >

파. 연료 미터링 밸브(FUEL METERING VALVE) 가스온도조절기을 거친 가스는 플렉시블 호스를 통해 엔진의 좌측면에 설치된 연료 미터링 밸브로 공급 연료 미터링 밸브의 기능 :(디젤엔진 인젝션펌프와 유사) - 8개의 인젝터가 개별적/간헐적으로 유로를 개폐해 연료의 압력을 조정해서 엔진에 필요한 연료가스를 공급 - 가속페달의 밟힘량 및 엔진회전수 신호등을 ECM에서 펄스 신호로 제어하여 인젝터 개방 (인젝터의 개방시간으로 연료량 제어) 연료 미터링 밸브의 구성품 : - 저압차단밸브, 가스압력/온도 센서, 인젝터(8개) < 연료 미터링 밸브 >

거. 드로틀 밸브(THROTTLE VALVE) 하. 가스 혼합기(GAS MIXER) 연료 미터링 밸브에서 공급된 천연가스가 압축공기와 혼합 (벤튜리 효과 이용) 가스는 공기 유동 방향과 수직으로 위치한 28개의 φ 3 홀로 유입되어 강제 대류에 의해 혼합됩니다. (공급 압력 : 약 0.2 ㎫) 공급될 가스는 연료 미터링 밸브의 인젝터에서 조절되어 균질한 혼합이 이루어 집니다. 가스 혼합기 거. 드로틀 밸브(THROTTLE VALVE) 엔진 흡기 매니홀드 파이프에 장착 가스 혼합기를 통과한 혼합가스가 엔진 실린더로 들어가는 양을 조절합니다. 드로틀 밸브는 ECM에 의해 구동되는 모터와 트로틀 밸브의 위치를 파악하기 위한 트로틀 밸브 위치 센서가 일체로 구성됨 < 드로틀 밸브 >