소형LPG저장탱크 안전 위해서는 원변형 안전밸브가 최적
프로텍터 밖으로 설치된 안전밸브는 위험
안전밸브 기능 외부에서 차단되는 것 막아야
1. 서론
세월호 사고를 계기로 우리사회의 안전에 대한 인식이 변화되어 가고 있다. 그동안 사건사고가 개인의 과실이며 인재로 인식하는 경향이 많았으나 이제는 시스템에 대한 오류에 대해 생각하는 방향으로 전환 되고 있다.
이러한 안전시스템은 그에 따른 기술적 뒷받침이 있어야 하고 이러한 기술은 인간의 오류를 방지할 수 있도록 도와주도록 한다. 원변형 안전밸브는 국내에서 양산 장착된 첫 사례로 소형저장탱크의 안전과 가스손실이라는 두 마리 토끼를 모두 잡을 수 있는 시대 흐름의 필연적 선택품목이다.
2. 안전밸브의 역할
모든 압력용기가 그러하겠지만, 소형저장탱크도 내부 압력 상승으로부터 탱크를 보호하기 위해 안전밸브를 장착하게 되어있다.
소형저장탱크는 특별히 외부로부터 급격한 열 침입이 없다면 압력상승은 매우 완만하게 진행되며 자연 기화된 가스를 사용하고 있는 중이라면 더욱이 압력 상승은 거의 없을 것이다.
하지만 액을 완충한 상태 (85%)에서 LPG의 온도를 58도까지 올리게 되면 탱크 내부의 압력은 1.76MPa까지 올라가게 되고, 이 때 안전밸브가 작동하여 내부의 압력을 떨어뜨려 파괴 또는 폭발로부터 탱크를 보호하는 역할을 한다. 이러한 온도상승을 방지하기 위해 액화석유가스 저장탱크는 상부에 살수장치를 설치하여 탱크내부의 온도가 상승하면 탱크 상면의 살수 장치를 통해 외면에 물을 뿌려 온도 상승을 방지하여 액화석유가스의 내부온도를 40℃ 이하로 유지하도록 한다. 하지만 소형저장탱크와 같이 살수 장치가 없는 시설에서 액화석유가스의 온도상승이 이뤄질 수 있는 극한 상황(화재)이오면 안전밸브는 반드시 동작해야한다.
3. 적용규정
탱크를 위해 꼭 부착해야 하는 안전밸브, 우리의 적용규정을 확인해 볼 필요가 있다.
• KGS CODE AC114 액화석유가스용 소형저장탱크 제조의 시설. 기술. 검사 기준 3.10.1 안전밸브에 따르면 안전밸브는 스프링식으로 한다로 되어 있다.
• 고압가스 안전관리법 시행규칙 별표5
1. 시설기준
아. 안전장치 등
(3) 안전밸브
압축기에는 그 최종단에, 그 밖의 고압가스설비에는 압력이 상용압력을 초과한 경우에 그 압력을 직접 받는 부분마다 각각 산업자원부장관이 정하여 고시하는 압력에서 작동되는 안전밸브를 설치할 것.
우리가 사용하는 안전밸브의 설치, 동작방법에 대한 규정만 있을 뿐 다른 것은 규제되어 있지 않다. 때문에 소형저장탱크를 제조 또는 수입 판매하는 회사는 그 형태와 조립방법을 탱크 설계자 또는 소비자의 요구에 따라 적용하게 된다.
안전밸브의 형태는 여러 가지로 나뉠 수 있지만 탱크 안팎으로 설치하는 것에 따라 내장형 안전밸브와 외장형 안전밸브로 구분한다.
외장형 안전밸브는 돌출되어 부착되지만 고장 시 손쉽게 탈거하여 부착 할 수 있는 장점이 있다.내장형 안전밸브는 탱크의 노즐 안쪽으로 삽입되어 들어간 형태로 외부충격으로 파손되는 것을 방지할 수 있는 장점이 있다.
4. 안전밸브의 선택과 문제점
국내에 설치되어 있는 많은 소형저장탱크는 외장형 안전밸브를 사용하고 있다. 그 이유는 탱크의 재검사 시 안전밸브 작동검사를 위해 밸브를 탈거하여 가압 방출 테스트를 하기 때문이다. 이 때, 안전밸브를 탱크로부터 분리하기 위해 안전밸브 하단에 밸브동작을 차단 할 수 있는 밸브를 설치한다.
만약, 내장형 안전밸브를 재검사 한다면 안전밸브 하단에 차단밸브를 장착 할 수 없기 때문에 탱크속의 LPG를 모두 소진하거나 대기 방출시켜 압력을 제거 한 뒤에 밸브를 분리하여야 하는 번거로움과 가스손실이 발생한다.
이러한 이유로 대다수의 소형저장탱크가 안전밸브 하단에 검사를 위한 차단밸브를 장착하여 사용하고 있으며, 차단밸브의 손쉬운 조작 때문에 안전밸브의 기능을 상실할 수 있는 위험에 놓일 수 있게 된다. 특히 소형저장탱크의 프로텍터 안쪽에 설치된 안전밸브가 아닌 프로텍터 밖에 설치된 안전밸브는 외부에서 손쉽게 차단밸브를 조작할 수 있어 더욱 위험하게 된다.
5. 원변형 안전밸브
선진국에서는 안전을 위해 내장형 안전밸브를 선호하고 있으나, 국내와 같이 재검사를 위해 안전밸브를 분리하는 경우 차단밸브를 설치하지 않고, 원변을 사용하고 있다.
원변이라는 용어는 일본에서 통용되는 말로 국내에서는 따로 정의된 명칭이 없다. 기능적인 부분을 통해 설명하자면, 흐름방향이 반대이고 상대물의 체결유무에 따라 기능이 변하는 체크밸브라 할 수 있다.
• 기능과 구조
안전밸브 하단의 체결부가 보통의 안전밸브와 달리 원변을 눌러 밸브를 개방할 수 있도록 길게 뻗어 나와 있는 형태로 원변과 안전밸브가 체결된 상태에서는 가스가 안전밸브 스프링 시트까지 도달하여 설정압력이 되면 가스를 방출할 수 있는 준비상태가 되며, 분리하였을 때는 내부의 가스가 밖으로 나오지 못하도록 원변 하단의 시트가 밸브를 닫아주는 구조로 되어 있다.
이 원변의 가장 중요한 기능은 체결 시 안전밸브의 필요 분출량을 충족 할 수 있는 공간을 가지고 있어야 하는 것과, 분리 시 가스차단이 확실해야 한다는 것이다.
6. 결론
500리터 미만의 소형저장탱크의 보급이 가속화 되고 있는 요즘 소형저장탱크는 우리 주변에서 쉽게 찾아볼 수 있는 시설물이 되어 있다. 소형저장탱크가 용기 집합시설을 대체해 나가고 있는 상황에서 저장탱크의 안전을 위협할 수 있는 차단밸브의 기능 상실에 대비하여야 한다.
예를 들어 소형저장탱크를 많이 사용하는 제1종 보호시설에서 취객에 의해 안전밸브 하단의 차단밸브가 닫히고, 우연히 인근에서 화재가 발생할 경우, 우리는 상상할 수 없는 큰 사고를 접할 수 있다. 이러한 가능성을 줄이기 위해서 우리는 소형저장탱크 안전밸브의 기능이 외부에서 아무런 도구 없이 차단되는 것을 막아야 하며 그 수단으로 내장형 안전밸브나 원변형 안전밸브가 적용되어야 한다.
하지만 재검사에서 가스손실이라는 또 하나의 기능을 보완하기 위해 우리에게는 원변형 안전밸브 사용이 가장 바람직하다고 할 수 있다.