제약 플랜트에서 사용하는 밸브 종류 – Diaphragm Valve 중심 정리

제약 플랜트에서 위생 설계를 위해 사용되는 Diaphragm Valve의 구조, 수동식/자동식 차이, TC 피팅 연결방식, 센서 연동 구조까지 상세히 정리합니다.

---

1. 제약 플랜트에서 밸브가 중요한 이유

GMP 설계에서 밸브는 단순한 개폐 장치가 아니라,
배관 위생성과 오염 방지를 좌우하는 핵심 위생 부품입니다.
특히 CIP/SIP 시스템과의 연동, Dead-leg 최소화, 세정성 확보가 중요합니다.

주요 기능 요약

• 유체 차단 / 분기 / 혼합
• 자동 세정(CIP/SIP) 대응
• 정밀 제어 (온도, 유량, 압력)
• 오염 없는 완전 배수 구조 유지

---

2. 제약 플랜트 주요 밸브 종류

종류	설명	특징
Diaphragm Valve	위생 설비의 표준 밸브	막(Diaphragm)으로 유체 차단
TC 밸브 (Clamp)	TC 피팅으로 연결되는 소형 밸브	탈착 용이, 용기 탱크 하단 사용
Ball Valve	회전구 조형 개폐 밸브	위생성 낮아 제약에는 제한적
Butterfly Valve	얇은 원판 개폐 밸브	CIP 라인 등에 한정 사용
Pneumatic Valve	공압 구동 오토밸브	센서/PLC 제어 연동 가능
Control Valve	유량, 압력 제어용	PID 제어 시스템과 연동

>> 대부분의 제약 설비는 Diaphragm Valve 기반입니다. 이후 내용은 이 밸브를 중심으로 다룹니다.

---

3. Diaphragm Valve란?

Diaphragm Valve 구조 단면도 (Clean zone 구조와 완전 차단막)

유체와 접촉되는 금속 부위 없이, Diaphragm 막으로 유체를 완전히 차단하는 위생용 밸브입니다.
배관 내부와 밸브 작동부를 완전히 분리해 오염·누출을 원천 차단합니다.

구조 구성

• Body (SS316L, EP)
• Diaphragm (EPDM, PTFE)
• Bonnet (Actuator 또는 핸들 부위)
• TC Ferrule (Tri-Clamp 피팅)

---

4. 수동식 vs 자동식 Diaphragm Valve 비교

Manual diaphragm valve with handwheel vs automatic pneumatic valve – commonly used configurations in GMP piping systems.

항목	수동식 Diaphragm Valve	자동식 Diaphragm Valve
조작 방식	핸들 수동 회전	공압(Pneumatic) or 전기식 구동
제어 연동	불가	센서, PLC 연동 가능
설치 위치	접근 가능한 구간	고위험구역, 천장 매립구역
가격	상대적으로 저렴	고가 (밸브 + 컨트롤러 포함)
유지보수	단순	센서/구동부 유지 필수

 

---

5. 센서 연동 – 정전용량식 센서 + 오토밸브 구성

Capacitive sensor and controller connected to a diaphragm valve enable precise monitoring and automation in pharmaceutical piping systems

자동식 Diaphragm Valve는 정전용량식 센서(capacitive sensor) 또는 근접센서를 사용해
밸브 오픈/클로즈 상태를 PLC(DCS)로 신호 전송합니다.

구성 요소

• Pneumatic Actuator
• Solenoid Valve (전기식 방향 전환)
• Sensor Unit (개폐 감지)
• Fieldbus or hardwire 신호 연결

---

6. 용접 vs TC 피팅 연결

TC connections allow tool-free disassembly, while welded connections provide seamless flow and hygiene — both common in GMP piping systems.

연결 방식	설명	특징
TC (Tri-Clamp)	도구 없이 설치/탈착 가능한 위생 연결 방식	세척/교체 용이, 주로 탱크 하단
용접식 (Welded)	Orbital 용접 적용 (BPE 기준)	이물질 없음, CIP/SIP 대응

설비의 세정 빈도, 교체 주기, 구조 복잡도에 따라 선택됩니다.

---

7. 실무 TIP – 밸브 선정 기준

• CIP/SIP 적용 여부 (내열성, 세정 흐름)
• 자력 배수 가능 구조 확보 여부
• 용접 위치 Dead Leg 방지 구조
• 가스 차단 밸브에는 Diaphragm만 사용
• 자동식은 반드시 센서 오류 감지 기능 포함

---

결론 – 제약용 밸브는 위생·세정·자동제어까지 고려해야

Diaphragm Valve는 제약 플랜트 위생 설계의 핵심입니다.
단순한 개폐를 넘어서, 세정성, 오염 방지, 자동화 제어 연동까지 고려한 설계가 요구되며,
설비 도입 초기부터 센서 연동, CIP/SIP 구조까지 통합적으로 계획하는 것이 중요합니다.

---

관련 콘텐츠 추천

WFI(주사용수) & PW(정제수) 시스템 설계 – 루핑 배관 및 스키드 구성 실무 가이드

 

GMP 시설 설계 기준 – HVAC, 배관, 계기 설비 체크리스트 총정리

 

ASME BPE란? – 제약 및 바이오 공정 배관 규격 완전 정리