차량용-FID 대체장비로 운행속도 빨라 지하배관 최적

휴대용-작업자 접근 어렵고 위험한 곳 누출점검 용이

우리나라는 전국 32개 도시가스사를 통해 지난해 말 기준으로 1천510만여 가구에 도시가스를 보급하고 있다. 도시가스를 보급하기 위해 지하에 매설되거나 지상에 설치된 공급관도 3만4400km에 달한다. 따라서 땅속이나 지상의 가스배관은 언제 어디에서 가스누출로 대형 가스사고로 발전할 수 있다. 결국 중요한 것은 첨단의 다양한 안전장비를 통한 규칙적인 안전점검을 통해서 가스안전을 확보하는 것이다. 가스배관의 안전점검에 필수적인 첨단장비인 광학메탄검지기의 종류와 원리, 장점 등을 소개하고자 한다.

◆광학메탄검지기의 종류 및 원리

광학메탄검지기는 △차량용 광학메탄검지기 △원격 레이저메탄검지기 △휴대용 원격 레이저메탄검지기 △휴대용 레이저메탄검지기로 나눌 수 있다.

차량용 광학메탄검지기는 적외선 흡광법을 기초로 제작된 제품으로 메탄이 흡수하는 적외선 파장을 사용하여 메탄이 흡수된 만큼 빛의 도달률이 떨어지는 것을 수광부 센서가 측정하여 메탄량을 측정하는 방식이다. 차량용 광학메탄검지기는 차량용 FID 대체장비로 등장한 장비로 운행속도가 빠르고 업무효율이 높은 것이 특징이다. 좀 더 세부적으로 설명하자면 차량용 광학메탄검지기 장비의 센서는 적외선을 방출하는 광원과 특수한 광학 필터를 채용한 수신기로 구성되어 있어서 메탄가스가 존재하지 않을 때는 파장의 변화가 거의 없으며 일정한 출력신호를 내보내게 된다. 검사차량이 가스가 존재하는 지점을 통과할 때 함유되어 있는 메탄가스는 수신기에 도달하는 광원의 파장 일부를 흡수하게 된다. 이러한 수신기 내부에서의 변화는 차량 내부에 설치되어 있는 모니터를 통하여 운전자가 운전석에서 가스누출 여부를 알 수 있다. 누출된 메탄가스의 농도는 차량용 광학메탄검지기 내부에서 메탄의 광도를 PPM으로 변화하여 계산되며 아날로그 형태인 그래프와 디지털 방식의 농도수치로 표시되고 일정 농도 이상 누출 시 경보도 발생한다.

차량용 광학메탄검지기는 약 -29℃에서 42℃의 건조한 날씨, 비, 눈, 얼음 및 0∼15MPH와 25MPH의 풍속 등 다양한 환경에서도 사용할 수 있다. 또한 기기의 민감도, 농도 및 반응도 등은 광선의 먼지, 물, 눈 등 불순물의 양과 무관하게 작동된다. 내부에 농도 테스트 셀이 있어서 조작자는 차량의 내부에서 누출검사 전·후 언제라도 제대로 작동하는지를 검사할 수 있다.

원격 레이저메탄검지기는 태양광 중의 메탄 파장을 활용하여 검사하는 방식이다. 원격으로 고정시설을 검사하는데 필요한 장비로 검사할 수 있는 거리는 100m정도이다.

휴대용 원격 레이저메탄검지기는 메탄흡수 파장을 보내서 산란된 빛의 파장의 변화를 측정하여 메탄량을 측정하는 방식이다. 원격으로 입상관 등 노출관 검사에 효과적이다. 측정 단위(분해능)는 ppm*m. 이 장비의 장점은 30m 정도 떨어진 곳에서도 안전하고 효과적으로 검지가 가능하기 때문에 평소 검지가 어려웠던 높은 곳이나 위험한 곳의 안전점검에 용이하다. 메탄가스를 측정하기 위한 조건으로는 검사하기 충분한 양의 메탄가스가 있어야 하고 레이저가 반사될 만한 충분한 백그라운드가 필요하다. 그리고 레이저는 반드시 가스층을 통과해야만 한다.

휴대용 레이저메탄검지기는 휴대용 FID 대체 장비로 매몰배관 검사에 효과적이다. 측정단위(분해능)는 ppm이다.

◆FID와 광학메탄검지기의 차이점은

FID는 수소를 연료로 사용하여 가연성 가스를 측정하기 때문에 다소 위험 부담이 뒤따른다. 컬럼(Column)이 있는 경우 성분분석이 가능하며, 측정 단위는 ppm이다. 원격 레이저메탄검지기는 이동이 가능한 고정식으로 원격에서 검지가 가능하다. 개발 초기 단계의 제품군이다. 휴대용 원격 레이저메탄검지기는 원격에서 최대 30m이내 측정이 가능하다. 낮은 농도보다는 높은 농도 검사에 적합하다. 누출지점에서 가스층이 있어야 검사가 된다. 단위는 ppm*m.

휴대용 레이저메탄검지기는 수소연료를 사용하지 않고 펌프로 흡입하여 가스를 측정하므로 FID에 비해 관리적 측면에서 사용이 용이하다. 메탄만 측정이 가능하여 성분분석이 불가하며 다른 종류의 센서를 병렬로 사용하고 컬럼(Column)이 있을 시 성분분석이 가능하다.

◆국내 도입은 언제부터

국내 도시가스배관은 차량용 광학메탄검지기가 도입되기 전에는 FID를 주로 사용했다. 하지만 FID는 수소를 사용하므로 사용상의 불편함은 물론 안전에 문제가 있다는 지적에 따라 2000년 초부터 국내 도시가스사들은 도시가스안전연구회와 가스안전공사를 중심으로 차량용 광학메탄검지기도입을 검토하기 시작했다. 차량용 광학메탄검지기는 수소불꽃을 사용하여 검사하는 FID보다 반응속도가 0.5초로 매우 빠르며 주행속도도 15km/h인 FID보다 3배 이상 빠른 50km/h로 혼합한 도심지의 교통정체를 유발하지 않아 국내 실정에 맞는 안전장비로 적합하다는 평을 얻었다. 특히 차량용 광학메탄검지기는 연료가스, 필터, 펌프 등의 소모품도 필요 없어 유지관리가 용이하다.

이러한 검토를 거쳐 2001년부터 2년간 현장시험을 거쳐 도시가스사 중에서 서울도시가스가 최초로 도입하여 실무에 투입하고 있으며 현재 전국적으로 한국가스안전공사와 도시가스사(삼천리, 서울, 예스코, 코원, 강남, 인천, 중부, 충청, 충남, 부산, 경동, 경남, 해양, 전북도시, 전북에너지서비스 등)에서 30대를 운영하고 있다.

휴대용 원격레이저메탄검지기는 2006년부터 한국가스안전공사와 도시가스사에서 도입, 현재 전국의 많은 도시가스사와 산업체에서 구입해 입상 배관의 가스안전점검 및 CNG차량의 안전점검에 활용되고 있다.

광학메탄검지기를 사용하는 국가는 미국과 일본, 중국 등으로 미국은 차량용 광학메탄검지기와 휴대용 원격메탄검지기, 레이저메탄검지를 사용하며 일본은 휴대용 원격메탄검지기를, 중국은 차량용 광학메탄검지기와 휴대용 원격메탄검지기를 사용하는 것으로 알려졌다. 한국은 차량용과 휴대용을 많이 사용하나 대부분 미국과 일본, 독일에서 수입된 제품이다. 지난해 국내의 한 업체에서 휴대용 원격레이저메탄검지기를 개발, 한국가스안전공사에 납품하는 등 품질확보를 통해 세계시장으로 진출한다는 계획도 갖고 있다. 또한 일부 도시가스는 기존의 차량용 광학메탄검지기에 흡입 기능이 추가된 새로운 장비도 올해 구입, 도로에 매설된 가스배관의 안전점검에 나서고 있다.

◆기대효과는

이상에서 보듯이 광학메탄검지기는 차량용과 휴대용이 많이 사용 중이다. 차량용은 운행속도가 빨라 정해진 시간에 많은 구간을 점검할 수 있어 업무효율의 향상을 가져왔다. 특히 차량용은 기상조건의 제한이 없어 1년 내내 운행이 가능함으로써 가스안전지킴이 역할을 톡톡히 하고 있다. 휴대용도 역시 높은 곳이나 위험한 곳 등 작업자의 접근이 어려운 곳의 안전점검에 매우 효과적인 장비로 인식되면서 사용처가 늘어나고 있다. 특히 휴대용은 노후된 아파트나 건물의 입상 가스관의 안전점검과 도로를 횡단하는 지하배관의 안전점검용으로 매우 효과적인 장비로 인정받고 있다.

하지만 이러한 첨단의 광학메탄검지기는 너무 고가라는 점에서 구매자들에게는 부담이 되지 않을 수 없다. 따라서 중장기적으로는 국산화를 통한 제품가격 인하가 중요하겠지만 정부 차원에서도 재정적으로 다소 어려운 가스공급사의 첨단장비 구입을 위한 예산지원을 확대할 필요성도 제기되고 있다. 가스안전은 사후 약방문보다 사전 예방이 중요하다는 사실을 망각해서는 안되기 때문이다.