가스산업용 테프론 종류별 선정 가이드 | PTFE·FEP·PFA·ETFE 완벽 비교
1줄 요약:
고압가스·특수가스·LNG 산업에서 사용되는 테프론(PTFE, FEP, PFA, ETFE) 4종의 내화학성·내압성·저온특성을 비교하고, 가스 종류별 최적 재질 선정 기준을 제시합니다.
안녕하세요 WITTGUY 입니다.
가스산업 현장에서 염소가스(Cl₂), 불화수소(HF), 암모니아(NH₃) 등 부식성 가스를 취급하는 배관과 밸브, 그리고 LNG와 같은 극저온 가스 시스템에서 재질 선정은 안전과 직결됩니다. 일반 금속 재질로는 내식성과 내압성을 동시에 만족하기 어려워 테프론(Teflon) 계열 불소수지가 널리 사용되지만, PTFE·FEP·PFA·ETFE 중 어떤 재질을 선택해야 할지 혼란스러운 경우가 많습니다. 본 포스팅에서는 가스산업 관점에서 테프론 종류별 특성을 비교하고, 가스 종류·압력·온도 조건에 따른 최적 재질 선정 기준과 KGS 안전기준을 실무 중심으로 정리하였습니다.
목차
- 가스산업에서 테프론이 필요한 이유
- 테프론 종류별 가스 적용 특성
- 가스 종류별 테프론 재질 선정
- 가스설비별 테프론 적용 사례
- 가스산업 테프론 선정 체크포인트
- KGS 기준 및 안전 유의사항
1. 가스산업에서 테프론이 필요한 이유
1.1 가스산업의 재질 선정 과제
가스산업에서는 일반 금속 재질로 해결하기 어려운 다음과 같은 문제에 직면합니다.
가스산업 재질 선정 3대 과제
- 부식성 가스에 대한 내화학성
- 고압(150~200bar) 조건의 내압성
- 극저온(-196℃) 또는 고온(400℃) 내열성
[표 1] 금속 재질 vs 테프론 재질 비교
| 항목 | SUS316 | 하스텔로이C | PTFE | PFA |
| 염소가스(Cl₂) 내성 | △ | ○ | ◎ | ◎ |
| 불화수소(HF) 내성 | × | △ | △ | ○ |
| 암모니아(NH₃) 내성 | ○ | ◎ | ◎ | ◎ |
| 산소(O₂) 발화위험 | 고 | 중 | 저 | 저 |
| 극저온(-196℃) | ○ | ○ | ◎ | ◎ |
| 가격지수 | 100 | 800 | 150 | 250 |
◎: 우수, ○: 양호, △: 제한적, ×: 부적합
1.2 가스설비에서 테프론 적용 부위
[표 2] 가스설비별 테프론 적용 위치
| 설비 | 적용 부위 | 테프론 역할 | 주요 재질 |
| 고압가스 실린더 | 밸브 시트, 패킹 | 기밀성, 내화학성 | PTFE |
| 가스 배관 | 내부 라이닝 | 부식 방지 | PFA, PTFE |
| 압력조정기 | 다이어프램, 씰 | 기밀성, 유연성 | FEP, PFA |
| 가스 분석기 | 샘플 라인, 센서부 | 순도 유지, 내화학성 | PFA |
| MFC/MFM | 내부 유로, O링 | 정밀도, 내화학성 | PFA |
| 가스 믹서 | 믹싱 챔버 라이닝 | 비반응성, 세척성 | PTFE, PFA |
| 특수가스 캐비닛 | 배관 연결부 | 누설 방지 | PTFE, PFA |
| LNG 기화기 | 저온 씰, 가스켓 | 극저온 내성 | PTFE |
1.3 테프론의 가스산업 적용 장점
핵심 장점 4가지
- 광범위한 가스 호환성
- 산화성 가스: O₂, Cl₂, F₂
- 산성 가스: HCl, HF, SO₂, H₂S
- 부식성 가스: NH₃, NO₂, SiH₄
- 불활성 가스: Ar, N₂, He
- 극저온 특성
- 액체질소(-196℃), LNG(-162℃)에서도 유연성 유지
- 저온 취성 없음
- 비반응성
- 촉매 독성 없음
- 가스 순도 유지
- 파티클 발생 최소
- 낮은 투과율
- 수소, 헬륨 등 소형 분자 가스에 대한 낮은 투과성
- 장기 기밀성 유지
2. 테프론 종류별 가스 적용 특성
2.1 PTFE (Polytetrafluoroethylene)
가스산업 적용 핵심 특성
- 사용온도: -270℃ ~ +260℃
- 최대압력: 150bar (두께 및 설계에 따름)
- 가스 투과율: 극저 (H₂: 1.5×10⁻¹⁰ cm³·cm/cm²·s·Pa)
- 내화학성: 거의 모든 가스에 내성
가스산업 장점
- 가장 넓은 온도 범위
- 염소, 불소 등 강부식성 가스 대응
- 극저온 LNG 적용 가능
- 경제적 가격
가스산업 단점
- 크리프로 인한 체결력 감소 → 가스 누설 위험
- 소결성형만 가능 → 복잡한 형상 제작 어려움
- 정전기 축적 → 가연성 가스 취급 시 주의
[표 3] PTFE 가스별 내성 데이터
| 가스 | 온도 | 압력 | 내성 | 비고 |
| 산소(O₂) | 상온 | 200bar | ◎ | 탈지 필수 |
| 염소(Cl₂) | 80℃ | 10bar | ◎ | 건조 조건 |
| 불소(F₂) | 상온 | 5bar | ○ | 표면 불소화 |
| 불화수소(HF) | 상온 | 10bar | △ | 무수 조건 양호 |
| 암모니아(NH₃) | 상온 | 20bar | ◎ | - |
| 수소(H₂) | 상온 | 300bar | ◎ | 고압 OK |
| 황화수소(H₂S) | 80℃ | 50bar | ◎ | - |
| 실란(SiH₄) | 상온 | 10bar | ◎ | - |
2.2 FEP (Fluorinated Ethylene Propylene)
가스산업 적용 핵심 특성
- 사용온도: -270℃ ~ +200℃
- 최대압력: 100bar
- 투명성: 우수 (가스 유동 육안 확인 가능)
- 용융가공: 가능
가스산업 장점
- 투명 배관 → 가스 흐름 시각적 확인
- 표면 매끄러움 → 파티클 적음
- 유연성 우수 → 튜브 배관 적합
- 반도체용 초고순도 가스 라인
가스산업 단점
- PTFE보다 낮은 내열온도
- 고압 적용 제한적
- PTFE 대비 고가
적용 사례
- 반도체 특수가스(WF₆, SiH₄, B₂H₆) 공급 라인
- 가스 분석기 샘플 라인
- 고순도 산소·질소 배관
- 가스 크로마토그래피 튜브
2.3 PFA (Perfluoroalkoxy)
가스산업 적용 핵심 특성
- 사용온도: -270℃ ~ +260℃
- 최대압력: 150bar
- 크리프 저항: PTFE의 3배
- 순도: Virgin Grade 가능
가스산업 장점
- PTFE급 내열성 + 용융가공성
- 크리프 저항 우수 → 가스 누설 방지
- 초고순도 → 반도체 특수가스용
- 표면 평활성 → 파티클 프리
가스산업 단점
- 최고가 불소수지
- 가공업체 제한적
[표 4] PFA 특수가스 호환성
| 특수가스 | 순도 요구 | 압력 | PFA 적용성 | 금속이온 관리 |
| WF₆ | 99.999% | 5bar | ◎ | Fe<1ppb |
| SiH₄ | 99.9999% | 10bar | ◎ | Fe<0.5ppb |
| B₂H₆ | 99.99% | 3bar | ◎ | - |
| GeH₄ | 99.999% | 5bar | ◎ | - |
| NF₃ | 99.99% | 20bar | ◎ | - |
| ClF₃ | 99.5% | 10bar | ○ | 부식성 강함 |
적용 사례
- 반도체 CVD/ALD 특수가스 라인
- 초고순도 수소 공급 시스템
- 부식성 가스(ClF₃, F₂) 배관
- 가스 믹싱 시스템
2.4 ETFE (Ethylene Tetrafluoroethylene)
가스산업 적용 핵심 특성
- 사용온도: -270℃ ~ +150℃
- 최대압력: 200bar
- 인장강도: 40~50 MPa (불소수지 중 최고)
- 내방사선성: 우수
가스산업 장점
- 높은 기계적 강도 → 고압 가스 대응
- 내마모성 → 동적 씰 적용
- 경제적 가격 (PTFE 대비 70%)
- 내열 노화성 우수
가스산업 단점
- 낮은 연속사용온도 (150℃)
- 일부 유기용제 팽윤
- 강산 고온 조건 제한적
적용 사례
- LPG·LNG 고압 배관 라이닝
- 압축천연가스(CNG) 씰
- 산소 압축기 부품
- 질소·아르곤 고압 배관
[표 5] 테프론 4종 가스산업 종합 비교
| 항목 | PTFE | FEP | PFA | ETFE |
| 내열온도 | 260℃ (최고) | 200℃ | 260℃ (최고) | 150℃ |
| 극저온 | -270℃ ◎ | -270℃ ◎ | -270℃ ◎ | -270℃ ◎ |
| 고압 내성 | 150bar | 100bar | 150bar | 200bar (최고) |
| 크리프 저항 | 낮음 | 낮음 | 높음 | 높음 |
| 투명성 | × | ◎ | ◎ | △ |
| 가공성 | 소결만 | 용융가공 | 용융가공 | 용융가공 |
| 가격지수 | 100 | 150 | 200 | 70 |
| 가스 순도 유지 | ◎ | ◎ | ◎ (최고) | ○ |
| 부식성 가스 | ◎ | ◎ | ◎ | ○ |
| 정전기 대책 | 필요 | 필요 | 필요 | 필요 |
3. 가스 종류별 테프론 재질 선정
3.1 부식성 가스
염소 가스 (Cl₂)
염소는 강한 산화성으로 대부분의 금속을 부식시킵니다.
[표 6] 염소가스 조건별 재질 선정
| 조건 | 온도 | 습도 | 권장 재질 | 비권장 재질 | 비고 |
| 건조 염소 | 상온 | 무수 | PTFE, PFA | - | 일반적 조건 |
| 습윤 염소 | 상온 | 포화 | PFA | PTFE | HCl 생성 주의 |
| 고온 염소 | 80~150℃ | 건조 | PTFE, PFA | FEP | - |
| 액화 염소 | -34℃ | - | PTFE, PFA, ETFE | - | 극저온 OK |
실무 적용 팁
- 염소 배관은 반드시 탈지(degreasing) 실시
- 배관 내부 수분 완전 제거 (질소 퍼지)
- 전용 염소용 가스켓 사용 (PTFE + 금속 보강)
불화수소 (HF)
불화수소는 무수 조건과 수용액에서 특성이 크게 다릅니다.
[표 7] 불화수소 조건별 재질 선정
| HF 형태 | 농도 | 온도 | 1순위 | 2순위 | 주의사항 |
| 무수 HF | 100% | 상온 | PFA | PTFE | 건조 유지 필수 |
| HF 수용액 | 10~70% | 상온 | PFA | - | PTFE 부식 가능 |
| HF 증기 | - | 80℃ | PFA | - | 응축수 관리 |
특별 주의사항
- 무수 HF: PFA 최적, PTFE는 미세 침식 가능
- HF 수용액: PTFE 표면 거칠어짐, PFA 사용 권장
- HF + 황산 혼합: PFA만 적용 가능
암모니아 (NH₃)
암모니아는 테프론에 대한 내성이 우수합니다.
재질 선정
- 상온~80℃: PTFE, FEP, PFA, ETFE 모두 적용 가능
- 고압(~20bar): PTFE, PFA 권장
- 액화 암모니아(-33℃): PTFE, ETFE 권장
- 경제성 고려: ETFE가 최적
3.2 반도체 특수가스
반도체 공정용 특수가스는 초고순도와 안전성이 동시에 요구됩니다.
[표 8] 반도체 특수가스별 재질 선정
| 가스 | 위험성 | 순도 | 압력 권장 | 재질 | 배관 기준 |
| WF₆ | 부식성, 독성 | 5N | 5bar | PFA | VCR 이음 |
| SiH₄ | 자연발화성 | 6N | 10bar | PFA | 자동 차단 |
| B₂H₆ | 가연성, 독성 | 4N | 3bar | PFA, FEP | 감지기 설치 |
| GeH₄ | 가연성 | 5N | 5bar | PFA | - |
| NF₃ | 산화성 | 4N | 20bar | PFA, PTFE | 산소 대응 |
| AsH₃ | 극독성 | 5N | 5bar | PFA | 스크러버 |
| PH₃ | 가연성, 독성 | 4N | 5bar | PFA | 감지기 |
반도체 특수가스 배관 요구사항
- 재질: Virgin Grade PFA (금속이온 <1ppb)
- 이음: VCR, Swagelok 초고순도 이음
- 세척: 산세척 + 불산 패시베이션
- 표면조도: Ra 0.4㎛ 이하
- 누설률: <1×10⁻⁹ Pa·m³/s
3.3 산업용 가스
산소 (O₂)
산소는 산화성이 강해 유기물과 접촉 시 발화 위험이 있습니다.
[표 9] 산소 압력별 재질 선정
| 압력 | 용도 | 권장 재질 | 탈지 요구 | 비고 |
| <10bar | 의료용, 일반 | PTFE, PFA, FEP | 필수 | 표준 조건 |
| 10~50bar | 산업용 | PTFE, PFA | 필수 | 오일프리 |
| 50~150bar | 고압 실린더 | PTFE | 필수 | 금속 보강 |
| 150~200bar | 초고압 | ETFE+PTFE | 필수 | 이중 구조 |
산소 적용 필수 안전수칙
- 완전 탈지: 아세톤 → 에탄올 → 질소 건조
- 오일프리 공구 사용
- 충격 방지: 급격한 가압 금지
- 분진 관리: 클린룸 조립
- 정전기 방지: 접지, 대전방지복
수소 (H₂)
수소는 분자가 작아 투과 위험이 있으나 테프론은 우수한 차단성을 보입니다.
재질 선정
- 일반 수소(~50bar): PTFE, PFA
- 고압 수소(200~350bar): PTFE, ETFE
- 초고순도 수소(7N): PFA
- 액체 수소(-253℃): PTFE
수소 취급 주의사항
- 누설 감지: 수소 센서 설치
- 환기: 밀폐 공간 강제 환기
- 정전기: 접지 철저
아르곤·질소 (Ar, N₂)
불활성 가스로 테프론 적용이 가장 용이합니다.
재질 선정
- 상온: PTFE, FEP, PFA, ETFE 전부 가능
- 액화 아르곤(-186℃): PTFE, PFA 권장
- 액화 질소(-196℃): PTFE, PFA, ETFE
- 고압(~200bar): ETFE, PTFE
3.4 LPG·LNG
LPG (액화석유가스)
재질 선정
- 프로판·부탄 상온: ETFE, PTFE (경제적)
- 저온(-42℃): PTFE, ETFE
- 고압(~20bar): ETFE 최적
- 계량기 다이어프램: FEP, PFA
LNG (액화천연가스)
[표 10] LNG 설비별 재질 선정
| 설비 | 온도 | 압력 | 권장 재질 | 적용 부품 |
| 저장탱크 | -162℃ | 상압 | PTFE | 씰, 가스켓 |
| 기화기 | -162~0℃ | 5bar | PTFE, PFA | 저온 씰 |
| 펌프 | -162℃ | 10bar | PTFE | 메카니컬 씰 |
| 배관 | -162℃ | 5~10bar | PTFE | 플랜지 가스켓 |
| 압력조정기 | -162~상온 | 50bar | PTFE, ETFE | 다이어프램 |
4. 가스설비별 테프론 적용 사례
4.1 가스 실린더 밸브
고압가스 실린더 밸브는 수천 회 개폐와 고압을 견뎌야 합니다.
[표 11] 실린더 밸브 부품별 재질
| 부품 | 기능 | 재질 | 선정 이유 |
| 밸브 시트 | 1차 차단 | PTFE | 내화학성, 밀봉성 |
| 스템 패킹 | 스템 씰 | PTFE+충진재 | 내압, 내마모 |
| O링 | 2차 씰 | FEP, PFA | 유연성, 내구성 |
| 가스켓 | 출구 씰 | PTFE | 범용성 |
| 다이어프램 | 압력 센싱 | FEP | 유연성 |
실린더 가스별 밸브 재질
[표 12] 가스별 밸브 씰 재질 선정
| 가스 | 압력 | 1순위 | 2순위 | 특이사항 |
| 산소(O₂) | 150bar | PTFE | - | 완전 탈지 |
| 질소(N₂) | 200bar | PTFE, ETFE | - | 범용 |
| 수소(H₂) | 200bar | PTFE | ETFE | 고압 대응 |
| 헬륨(He) | 200bar | PTFE | PFA | 저투과율 |
| 아르곤(Ar) | 200bar | PTFE, ETFE | - | 경제성 |
| 이산화탄소(CO₂) | 50bar | PTFE | ETFE | 액화 대응 |
| 염소(Cl₂) | 15bar | PTFE, PFA | - | 건조 필수 |
| 암모니아(NH₃) | 20bar | PTFE, ETFE | - | 범용 |
4.2 압력조정기 (레귤레이터)
압력조정기는 고압을 저압으로 감압하는 핵심 설비입니다.
[표 13] 레귤레이터 부품별 테프론 적용
| 부품 | 압력 | 재질 | 두께/규격 | 교체 주기 |
| 1차 다이어프램 | 고압측 | PFA | 0.5~1mm | 5년 |
| 2차 다이어프램 | 저압측 | FEP | 0.3~0.5mm | 5년 |
| 밸브 시트 | - | PTFE | - | 3년 |
| 스템 O링 | - | FEP | P-5~P-10 | 3년 |
| 본체 가스켓 | - | PTFE | 1~2mm | 정비 시 |
다이어프램 재질 선정 기준
- 부식성 가스: PFA (내화학성)
- 고압(~200bar): PFA (크리프 저항)
- 저압(~10bar): FEP (경제성, 유연성)
- 극저온: PTFE (저온 특성)
- 고온(~200℃): PFA (내열성)
4.3 가스 배관 시스템
배관 라이닝
부식성 가스 배관은 내부를 테프론으로 라이닝합니다.
[표 14] 배관 라이닝 공법별 비교
| 공법 | 재질 | 두께 | 최대압력 | 최대직경 | 장점 | 단점 |
| 인서트 라이닝 | PTFE | 1~3mm | 40bar | DN200 | 교체 용이 | 압력 제한 |
| 회전 라이닝 | PTFE, PFA | 2~5mm | 100bar | DN500 | 고압 대응 | 고가 |
| 압출 라이닝 | FEP, PFA | 0.5~2mm | 20bar | DN150 | 표면 매끄러움 | 저압용 |
배관 조인트
[표 15] 테프론 배관 조인트 방식
| 조인트 | 적용 압력 | 재질 | 장점 | 단점 | 용도 |
| 플랜지 + PTFE 가스켓 | ~100bar | PTFE | 범용성 | 크리프 | 일반 배관 |
| VCR | ~200bar | PFA 가스켓 | 고압, 누설 저 | 고가 | 특수가스 |
| Swagelok | ~400bar | PTFE 페룰 | 고압 | 체결 기술 필요 | 계장 배관 |
| 용접 + 라이닝 | ~150bar | PTFE 라이닝 | 영구 접합 | 분해 불가 | 주배관 |
4.4 가스 분석기
가스 분석기는 샘플 가스의 순도와 정확도가 핵심입니다.
[표 16] 가스 분석기 부품별 재질
| 부품 | 재질 | 선정 이유 | 규격 |
| 샘플 라인 | FEP, PFA | 투명성, 순도 | 1/4" OD |
| 센서 하우징 | PTFE | 비반응성 | - |
| 필터 하우징 | PFA | 내화학성 | - |
| 유량조절 밸브 | PFA | 정밀 제어 | - |
| O링 | FEP | 유연성 | AS568 |
분석가스별 라인 재질
- 부식성 가스(Cl₂, HCl): PFA
- 고순도 가스(N₂, Ar): PFA
- 일반 가스: FEP (경제적)
- 고온 가스(~200℃): PFA
4.5 매스 플로우 컨트롤러 (MFC)
MFC는 특수가스 공급의 핵심 장치입니다.
MFC 내부 테프론 부품
- 가스 유로: PFA (순도, 정밀도)
- O링: FEP (기밀성)
- 센서부 씰: PFA (반응성 제로)
- 밸브 시트: PFA (내마모성)
[표 17] MFC 가스별 재질 요구사항
| 가스 | 유량 범위 | 내부 재질 | 순도 요구 | 특이사항 |
| SiH₄ | 10~1000 sccm | PFA | 6N | 자연발화 대책 |
| WF₆ | 10~500 sccm | PFA | 5N | 부식성 |
NF₃ | 100~5000 sccm | PFA | 4N | 산화성 |
| NH₃ | 100~10000 sccm | PFA | 5N | - |
| B₂H₆ | 1~100 sccm | PFA | 4N | 독성 |
5. 가스산업 테프론 선정 체크포인트
5.1 가스 조건 분석
필수 확인 항목
[표 18] 가스 조건 체크리스트
| 항목 | 확인 내용 | 영향 | 대응 |
| 가스 종류 | 화학식, 성상 | 내화학성 | 가스별 호환표 확인 |
| 가스 순도 | 3N~7N | 파티클, 금속이온 | PFA 선정 |
| 압력 | 상용·최고·최저 | 내압성, 크리프 | PFA, ETFE 선정 |
| 온도 | 상용·최고·최저 | 내열성 | 온도별 재질 선정 |
| 습도 | 건조·습윤 | 부식 형태 | 무수 조건 유지 |
| 농도 | 희석·고농도 | 부식성 | 농도별 검증 |
| 유속 | 층류·난류 | 마모 | 충진재 검토 |
| 혼합 가스 | 단일·혼합 | 복합 반응 | 혼합 조건 시험 |
5.2 압력 조건 선정
[표 19] 압력대별 재질 선정 가이드
| 압력 범위 | 1순위 | 2순위 | 3순위 | 설계 고려사항 |
| ~10bar | PTFE | FEP | PFA | 범용 적용 |
| 10~50bar | PTFE | PFA | ETFE | 크리프 관리 |
| 50~100bar | PFA | PTFE+보강 | ETFE | 금속 보강 검토 |
| 100~150bar | PFA | PTFE+보강 | - | 이중 씰 |
| 150~200bar | ETFE+PTFE | - | - | 복합 구조 |
| 200bar 초과 | 금속+PTFE | - | - | 금속 주재질 |
고압 적용 시 주의사항
- 안전율: 상용압력의 1.5배 이상 설계
- 리토크: 48시간 내 재체결
- 백업링: 고압 O링에 필수
- 금속 보강: 100bar 이상 권장
5.3 온도 조건 선정
극저온 적용
[표 20] 극저온 가스별 재질 선정
| 극저온 가스 | 온도 | 1순위 | 2순위 | 주의사항 |
| 액체 헬륨 | -269℃ | PTFE | PFA | 최극저온 |
| 액체 수소 | -253℃ | PTFE | PFA | 폭발 위험 |
| 액체 질소 | -196℃ | PTFE | PFA, ETFE | 범용 |
| 액체 아르곤 | -186℃ | PTFE | PFA, ETFE | - |
| 액체 산소 | -183℃ | PTFE | PFA | 발화 주의 |
| LNG | -162℃ | PTFE | ETFE | - |
| 액체 CO₂ | -57℃ | PTFE | FEP, ETFE | - |
| 액화 암모니아 | -33℃ | PTFE | ETFE | - |
극저온 설계 포인트
- 열수축: PTFE 2% 수축 고려
- 유연성: 저온에서도 유지
- 열응력: 금속과의 열팽창 차이
- 단열: 결로 방지
고온 적용
[표 21] 고온 조건별 재질 선정
| 온도 범위 | 1순위 | 2순위 | 3순위 | 적용 사례 |
| 상온~100℃ | ETFE | FEP | PTFE | 일반 조건 |
| 100~150℃ | FEP | PFA | PTFE | 가열 배관 |
| 150~200℃ | PFA | PTFE | - | 고온 공정 |
| 200~260℃ | PFA | PTFE | - | 소각로 가스 |
| 260℃ 이상 | PTFE | - | - | 극한 조건 |
5.4 설비 타입별 선정
[표 22] 가스설비 타입별 최적 재질
| 설비 | 동적/정적 | 압력 | 온도 | 1순위 | 2순위 |
| 실린더 밸브 | 동적 | 고압 | 상온 | PTFE | PFA |
| 배관 라이닝 | 정적 | 중압 | 상온~고온 | PFA | PTFE |
| 플랜지 가스켓 | 정적 | 고압 | 상온~고온 | PTFE | PFA |
| 레귤레이터 | 동적 | 고압→저압 | 상온 | PFA | FEP |
| MFC/MFM | 동적 | 저압 | 상온 | PFA | - |
| 분석기 라인 | 정적 | 저압 | 상온 | FEP | PFA |
| 펌프 씰 | 동적 | 고압 | 저온~상온 | PTFE+충진 | PFA |
| 압축기 부품 | 동적 | 고압 | 고온 | PTFE+충진 | ETFE |
5.5 경제성 분석
[표 23] 재질별 Total Cost of Ownership
| 항목 | PTFE | FEP | PFA | ETFE |
| 초기 재료비 | 100 | 150 | 200 | 70 |
| 가공비 | 120 | 100 | 110 | 100 |
| 설치비 | 100 | 100 | 100 | 100 |
| 유지보수(5년) | 150 | 120 | 80 | 100 |
| 교체 주기(년) | 3~5 | 5~7 | 7~10 | 5~7 |
| 총비용(10년) | 450 | 470 | 490 | 370 |
| 신뢰성 점수 | 8 | 8 | 10 | 7 |
경제성 최적화 전략
- 비부식 구간: ETFE 적용 (30% 절감)
- 고압·부식 구간: PFA 적용 (장기 신뢰성)
- 일반 구간: PTFE 적용 (범용성)
- 투명성 필요: FEP 적용 (관찰 용이)
6. KGS 기준 및 안전 유의사항
6.1 한국가스안전공사(KGS) 기준
KGS 불소수지 관련 기준
[표 24] KGS 기준 테프론 적용 규정
| KGS 코드 | 대상 설비 | 테프론 관련 내용 | 핵심 요구사항 |
| KGS AA111 | 일반고압가스 | 밸브 씰 재질 | 가스별 적합성 확인 |
| KGS FP111 | 독성가스 | 배관 라이닝 재질 | 내화학성 시험 성적서 |
| KGS AC111 | 산소 | 탈지 및 재질 | 오일프리, 발화 방지 |
| KGS FU551 | 특수고압가스 | 재질 적합성 | 제조사 인증서 |
| KGS GC203 | 가스시설 재료 | 불소수지 사용 기준 | 온도·압력 범위 |
KGS 재질 시험 요구사항
- 내화학성 시험 (KS M 3006)
- 기계적 강도 시험 (KS M ISO 527)
- 압축영구변형률 (KS M 6518)
- 내압 시험 (수압 시험)
- 저온 충격 시험 (극저온 적용 시)
6.2 가스별 안전기준
부식성 가스
[표 25] 부식성 가스 테프론 적용 기준
| 가스 | KGS 분류 | 재질 | 기준 시험 항목 | 검사 주기 |
| Cl₂ | 독성 | PTFE, PFA | 내부식성, 기밀성 | 1년 |
| HCl | 독성 | PTFE, PFA | 내부식성 | 1년 |
| HF | 독성 | PFA | 내부식성, 균열 | 1년 |
| NH₃ | 독성 | PTFE, ETFE | 기밀성 | 1년 |
| H₂S | 독성 | PTFE, PFA | 내부식성, 황 침투 | 1년 |
| SO₂ | 독성 | PTFE, PFA | 내부식성 | 1년 |
가연성 가스
[표 26] 가연성 가스 정전기 대책
| 가스 | 폭발범위 | 최소점화에너지 | 테프론 대책 | 추가 안전장치 |
| H₂ | 4~75% | 0.02 mJ | 접지, 도전성 충진 | 수소 센서 |
| CH₄ | 5~15% | 0.28 mJ | 접지 | 가스 감지기 |
| C₃H₈ | 2.1~9.5% | 0.25 mJ | 접지 | - |
| C₂H₄ | 2.7~36% | 0.09 mJ | 도전성 PTFE | 방폭 구조 |
| SiH₄ | 1.4~96% | 0.01 mJ | 도전성 PFA | 자동 차단 |
6.3 열분해 안전관리
PTFE 열분해 가스 위험성
[표 27] PTFE 열분해 생성물 및 유해성
| 온도 | 생성물 | 화학식 | 독성 | TLV | 증상 |
| 300~400℃ | 테트라플루오로에틸렌 | C₂F₄ | 중간 | 2 ppm | 자극 |
| 400~500℃ | 플루오로카본 | - | 높음 | - | Polymer fume fever |
| 500℃ 이상 | 카르보닐플루오라이드 | COF₂ | 매우높음 | 2 ppm | 폐수종 |
| 500℃ 이상 | 불화수소 | HF | 매우높음 | 3 ppm | 화상, 골 손상 |
Polymer Fume Fever (고분자 흄 열)
- 증상: 발열, 오한, 두통, 근육통
- 발생: PTFE 가열 흄 흡입 시
- 잠복기: 4~8시간
- 치료: 대증 요법, 24~48시간 회복
안전 대책
- 온도 감시: 260℃ 이하 유지
- 환기: 국소배기장치 설치
- 보호구: 방진마스크, 흡수관식 방독마스크
- 금연: 작업장 전면 금연
- 응급조치: 신선한 공기, 의사 진료
6.4 정전기 안전관리
테프론은 절연체로 정전기가 축적되어 가연성 가스와 함께 사용 시 폭발 위험이 있습니다.
[표 28] 가스별 정전기 대책
| 가스 위험도 | 최소점화에너지 | 표면저항 | 요구 대책 |
| 매우 높음 (H₂, SiH₄) | <0.02 mJ | <10⁵ Ω | 도전성 충진재 15% |
| 높음 (C₂H₄, C₃H₆) | 0.1~0.3 mJ | <10⁷ Ω | 도전성 충진재 5% |
| 중간 (CH₄, C₃H₈) | >0.25 mJ | <10⁹ Ω | 접지, 이온화 |
| 낮음 (N₂, Ar) | - | - | 기본 접지 |
정전기 방지 설계
- 재질 선정: 카본블랙 충진 PTFE/PFA
- 접지: 모든 금속 부품 접지 (<10Ω)
- 이온화: 공기 이온화 장치
- 습도: 상대습도 50% 이상
- 유속 관리: 2 m/s 이하
- 대전방지복: 작업자 착용
6.5 작업 안전수칙
테프론 부품 조립 안전수칙
[표 29] 작업별 안전 체크리스트
| 작업 | 위험 요소 | 안전 대책 | 점검 항목 |
| 가스켓 교체 | 가스 누출 | 가스 차단, 치환 | 잔압 확인 |
| 밸브 분해 | 잔압, 독성 가스 | 질소 퍼지, 보호구 | 0 psi 확인 |
| 배관 조립 | 누설, 오염 | 청정 환경, 탈지 | 파티클 검사 |
| 가열 작업 | 열분해 가스 | 환기, 온도 관리 | <260℃ |
| 고압 체결 | 파열, 비산 | 토크렌치, 보호구 | 토크값 기록 |
개인 보호구(PPE)
- 호흡기: 공기호흡기 (독성가스), 방진마스크 (일반)
- 눈: 보안경, 안면보호구
- 손: 내화학 장갑 (니트릴, 바이톤)
- 몸: 대전방지복, 화학 방호복
- 발: 안전화, 정전기 방지화
응급조치
[표 30] 사고 유형별 응급조치
| 사고 | 증상 | 응급조치 | 비고 |
| 가스 누출 | 질식, 중독 | 신선한 공기, 119 | 즉시 대피 |
| 열분해 가스 흡입 | 발열, 오한 | 환기, 의사 진료 | 24시간 관찰 |
| 피부 접촉 | 화학화상 | 다량 물 세척 | 15분 이상 |
| 눈 접촉 | 자극, 화상 | 흐르는 물 세척 | 15분 이상 |
| 누설 화재 | 화상, 폭발 | 소화, 119 | 안전거리 확보 |
FAQ
Q1. 염소가스 배관에 PTFE를 사용했는데 누설이 발생합니다. 원인이 무엇인가요?
염소가스는 건조 조건에서는 PTFE에 안정하지만, 미량의 수분이 있으면 HCl이 생성되어 PTFE를 침식할 수 있습니다. 주요 원인은 (1) 배관 내 잔류 수분, (2) 가스 자체의 수분 함량, (3) PTFE 크리프에 의한 체결력 감소입니다. 대책으로는 배관 설치 전 완전 건조(질소 퍼지 48시간), 가스 중 수분 제거(드라이어 설치), 습윤 조건에서는 PFA로 교체, 48시간 후 리토크 실시가 필요합니다. 염소용 전용 가스켓(PTFE+스테인리스 보강링) 사용도 권장됩니다.
Q2. 고압 수소(200bar) 저장용기 밸브에 어떤 테프론을 사용해야 하나요?
200bar 고압 수소에는 크리프 저항성이 우수한 PTFE 또는 ETFE를 권장합니다. PTFE는 수소 투과율이 낮고(1.5×10⁻¹⁰ cm³·cm/cm²·s·Pa) 내압성이 우수하나 크리프 발생 가능하므로 금속 백업링과 함께 사용하거나, 48시간 후 리토크를 실시해야 합니다. ETFE는 기계적 강도가 높아(인장강도 40~50 MPa) 크리프가 적으나 내열온도(150℃)가 낮아 상온 적용에 적합합니다. 최적 조합은 PTFE 주씰 + ETFE 백업링 + 스프링 와셔입니다. 또한 완전 탈지와 정전기 접지가 필수입니다.
Q3. LNG 배관(-162℃)에 사용할 테프론 가스켓의 두께는 어떻게 결정하나요?
LNG 극저온 조건에서는 PTFE가 최적이며, 가스켓 두께는 플랜지 규격과 압력에 따라 결정됩니다. KS 10K 플랜지 기준으로 25A~50A는 1.5mm, 80A~150A는 2mm, 200A 이상은 3mm가 표준입니다. 극저온에서는 약 2%의 열수축이 발생하므로 체결 시 이를 고려해야 합니다. 플랜지 표면 거칠기는 6.3㎛ 이하로 가공하고, 볼트 체결은 대각선 방향으로 3~4회 나누어 균등하게 조여야 합니다. 초기 체결 후 LNG 충진 시 온도 하강에 따라 체결력이 증가하므로 재체결은 불필요하나, 첫 운전 후 상온 복귀 시 점검이 필요합니다.
Q4. 반도체 특수가스(SiH₄) 배관에 일반 PTFE를 사용하면 안 되나요?
반도체 특수가스에는 일반 Industrial Grade PTFE가 아닌 Virgin Grade PFA를 사용해야 합니다. 이유는 (1) 순도: 일반 PTFE는 금속이온(Fe, Cr, Ni)이 수십~수백 ppb 포함되어 웨이퍼 오염 유발, Virgin PFA는 각 1ppb 이하, (2) 파티클: PTFE는 표면 거칠어 파티클 발생, PFA는 Ra 0.4㎛ 이하 초평활, (3) 크리프: PTFE는 크리프로 누설 가능성, PFA는 크리프 저항 3배 우수, (4) 가공성: PTFE는 소결만 가능해 복잡한 MFC 부품 제작 어려움, PFA는 정밀 사출 가능입니다. SiH₄는 자연발화성이 있어 미량 누설도 화재로 이어지므로 반드시 PFA를 사용해야 합니다.
Q5. 산소 배관에 테프론을 사용할 때 탈지는 왜 필요하고 어떻게 하나요?
산소는 강한 산화제로 유기물(오일, 그리스)과 접촉 시 발화·폭발할 수 있습니다. 테프론 자체는 불연성이나 표면에 미량의 오일이 묻어 있으면 고압 산소 투입 시 단열 압축으로 국부 온도가 상승해 발화 가능합니다. 탈지 절차는 (1) 아세톤 또는 IPA로 1차 세척, (2) 에탄올로 2차 세척, (3) 탈이온수로 헹굼, (4) 질소 고압 건조, (5) 클린룸에서 포장입니다. 조립 시에는 오일프리 공구 사용, 무분진 장갑 착용, 클린룸 작업이 필요합니다. 10bar 이하는 일반 탈지, 10~50bar는 정밀 탈지, 50bar 이상은 초정밀 탈지(클래스 1000 이하)가 요구됩니다. KGS AC111 기준을 참고하세요.
출처
한국가스안전공사. (2022). 가스시설 불소수지 재료 적용 기준. KGS GC203.
한국가스안전공사. (2021). 고압가스 안전관리법 시행규칙 해설서. KGS AA111.
한국가스안전공사. (2020). 독성가스 시설 기준. KGS FP111.
한국산업안전보건공단. (2019). 불소수지(PTFE) 취급 안전보건 가이드. KOSHA GUIDE.
이승철, 김동현. (2021). 고압 수소 저장용기용 불소수지 밸브 씰 특성. 가스기술, 25(3), 45-52.
박준영. (2020). 반도체 특수가스 배관 시스템용 PFA 적용 사례. 가스안전, 34(2), 28-35.
최재훈, 강민수. (2022). LNG 극저온 배관 테프론 가스켓 설계 가이드. 에너지공학, 31(1), 67-74.
Daikin Industries. (2023). Fluoropolymer for Gas Industry Applications. Daikin Technical Report.
DuPont. (2022). Teflon™ in High Pressure Gas Systems. DuPont Performance Polymers.
Swagelok. (2023). Material Selection Guide for Gas Systems. Swagelok Technical Bulletin.
Ebnesajjad, S. (2021). Introduction to Fluoropolymers: Materials, Technology and Applications (2nd ed.). William Andrew Publishing.
CGA (Compressed Gas Association). (2020). Handbook of Compressed Gases (5th ed.). Springer.
※ 본 블로그의 모든 내용은 신뢰할 수 있는 출처에 기반하고 있으나, 실제 적용 시에는 반드시 전문가와 상의하시기 바랍니다.
더 많은 정보가 필요하신가요?
www.wittguy.kr 을 방문해 주세요. 20년 가스산업 경험을 바탕으로 최적의 안전 솔루션을 제안해 드리겠습니다.
One Platform, Every Source
로고1.png
www.wittguy.kr
연관 태그
'00_기술자료' 카테고리의 다른 글
| 가스별 재질 적합도 완벽 가이드 (1) | 2025.10.27 |
|---|---|
| 재질규격 JIS/KS/ASTM 국가별 표기법 완벽 가이드 (0) | 2025.09.17 |
| 산업용 가스 장비 유량표 읽는 법: 압력-유량 관계 분석 (0) | 2025.09.08 |
| 진공압력 단위 완전 정리: 산업별 국가별 압력 단위 비교 분석 (0) | 2025.07.16 |
| [기술자료] - 압력의 정의부터 제품별 단위 체계까지 (0) | 2025.07.15 |