PE관은 부식 없고 가요성, 시공 편리성 등
장점 많아 세계적으로 사용

융착 보조장치에 대한 규정마련 서둘러야
유지관리비 불필요한 PE관 사용 판단할 시기

폴리에틸렌배관(PE)은 부식이 되지 않는다는 장점뿐만 아니라 지진에 잘 견디는 가요성(可撓性) 그리고 시공의 편리성 등의 장점을 갖고 있기 때문에 가스를 운송하기 위한 재료로 전 세계적으로 활용하고 있다. 특히 원자력안전법의 피폭 방사선량 규제가 시행된 이후로 폴리에틸렌 사용에 대한 관심이 고조되고 있다.

이러한 추세에 부합하기 위하여 한국가스안전공사에서는 폴리에틸렌 배관 사용범위 확대를 위하여 지난해 도시가스사를 대상으로 1차 의견을 조사하고 2차로 도시가스사를 포함하여 원료사, 배관 제조사, 융착기 제조사 및 융착보조장치 제조사 등을 대상으로 설명회를 개최하였다. 그 내용을 소개하도록 하겠다.

먼저 도시가스사들이 폴리에틸렌을 가스배관으로 사용하기 위하여 검토가 필요하다고 생각하는 문제들은 다음과 같다.

① 배관과 배관을 연결하는 융착부의 건전성을 확인해야 한다.

② 타공사 등에 의해 굴삭기 등이 가스배관을 타격하는 경우에 가스가 누설될 만큼 배관이 손상되어서는 안된다.

③ 현재 중밀도 폴리에틸렌배관의 사용압력이 최대 4bar인데 이를 5bar 내지 6bar로 상향이 필요하다.

④ 융착기에 대한 사용기준이 강화되어야 한다.

⑤ 융착기 경량화를 위한 개발이 필요하다.

⑥ 스퀴즈오프 방법에 대한 표준화된 지침이 필요하다.

⑦ 융착원에 대한 관리강화가 필요하다.

⑧ 지중 전력선의 단락 또는 합선에 의한 스파크 발생시 배관 손상의 우려가 있다.

⑨ 가스공사로부터 직수입하는 도시가스사들은 약 8.5bar 이하의 압력으로 가스를 공급하는데 이들 배관에 적용이 될 수 있어야 한다.

⑩ 중압배관에는 적색 컴파운드로 배관을 제조해야 하는데 적색 컴파운드가 생산되지 않는다.

위의 검토 대상 중에서 가스압력 체계에 대한 부분을 자세히 설명하면 다음과 같다. 국내 가스압력 체계는 일본과 마찬가지로 고압, 중압, 저압으로 구분하고 있어서 실제 사용하는 재질에 따라 사용압력을 구분하고 있는 유럽의 경우와 다른 사용체계를 갖고 있다.

영국 도시가스배관은 7bar

유럽은 인수기지로부터 20∼80bar의 압력으로 가스를 공급하다가 1차로 도시 외곽에서 감압을 하고 2차로 1.5∼8bar의 압력으로 감압한 다음 도심지역 밖의 준주거지역에서는 0.4∼1bar의 압력으로 가스를 공급한다. 그리고 도심지역 내의 주거지역에는 40∼200mbar 이하의 압력으로 가스를 공급하고 있어 크게 저밀도 폴리에틸렌으로 1bar 이하, 중밀도 폴리에틸렌으로 1∼4bar 그리고 고밀도 폴리에틸렌으로 4∼8bar의 가스압력 체계를 갖고 있다.

참고로 영국의 경우에는 도시가스배관 대부분이 고밀도 폴리에틸렌이며 최대사용압력은 7bar이다.

국내는 중압 및 저압 가스배관에 폴리에틸렌을 피복한 강관과 폴리에틸렌 배관을 혼용하여 사용하고 있으며 고밀도 폴리에틸렌의 경우 최대 사용가능한 압력이 8bar 이하이기 때문에 8∼10bar 사이의 압력에는 부득이하게 강관으로 시공을 해야 하는 실정이다. 따라서 유럽의 가스체계와 같이 실제 사용가능한 재질을 기준으로 가스압력 체계를 구분할 필요가 있다고 판단된다.

그리고 두 번째로 사용범위를 확대하기 위해서는 융착 품질이 확보되어야 하는데 융착 품질 확보를 위하여 융착 보조장치에 대한 규정 마련이 필요할 것으로 판단된다. 즉 융착기, 스크래핑기기, 전기융착 클램핑, 스퀴즈오프 장치 등에 대한 규정이 마련되어야 할 것이다. 융착기에 대한 검토는 1차로 지난해 7월 KGS 코드가 개정되었는데 융착 품질을 확보할 수 있는 융착성능을 갖는 융착기가 현장에서 사용될 수 있도록 해야 할 것이다. 두 번째로 스크래핑 기기의 경우 현장에서 융착원이 수동으로 스크래핑 작업을 실시하는데 자동 스크래핑 기기를 사용하여 정량화해야 할 필요가 있다. 세 번째로 전기융착의 경우에 클램핑을 하지 않고 융착을 실시하는데 대구경 배관의 경우 소켓 무게와 합해져서 융착시에 큰 하중이 융착부에 걸릴 수 있다. 따라서 이를 보완하기 위하여 전기융착시에도 반드시 클램핑 사용이 필요할 것으로 판단된다. 그리고 스퀴즈오프 장치의 경우 ASTM F1734, 스퀴즈오프 장치, 배관 및 작업 절차 그리고 ASTM F1563, 스퀴즈오프 장치에 대한 표준을 규정하고 있다. 이와 같이 배관의 손상을 방지하고 효율적으로 스퀴즈오프 작업이 실시될 수 있도록 관련 규정 마련이 필요할 것으로 판단된다. 그리고 마지막으로 융착부에 대한 직접적인 검사방법 즉 비파괴검사방법은 현재 국가표준(KS) 및 KGS 코드에 규정이 마련되어 있으며 또한 국제표준 등록이 예정되어 있다.

이러한 융착보조장치 외에도 폴리에틸렌배관의 진원도에 관한 규정이 국가표준에 반영이 되어야 할 것으로 판단된다. 현재 진원도에 관한 규정은 국제표준(ISO)에는 기술되어 있다.

융착원 교육과정 개발 필요

그리고 마지막으로 융착원의 자격을 강화하기 위한 새로운 교육과정이 개발되어야 할 것이다. 참고로 영국에서는 융착원의 자격을 전기융착, 버트융착, 서비스 배관, 분기 배관, 직선 배관, 코일 배관 등의 10 과정으로 구분하여 각각의 과정에서 배관의 관경별로 융착원 자격을 구분했다. 예를 들어 전기융착 융착원의 자격은 1단계로 20mm∼180mm, 2단계로 200mm∼315mm 그리고 3단계로는 355mm∼710mm까지로 구분하였으며 전기융착 2단계 자격을 갖은 융착원은 반드시 1단계의 자격을 취득한 후에 2단계 자격을 받을 수 있도록 하였다. 시험은 이론시험과 실기시험으로 구분하며 1시간 이내에 최소 20개의 문제를 풀어야 한다. 문제는 객관식이며 4지 선다형이다. 실기시험에서 최소 80% 이상 점수를 얻어야 이론시험의 응시 기회를 제공받을 수 있으며 이론시험에서는 핵심적인 질문에 틀린 답변을 한 경우에는 불합격 처리를 받게 된다.

실기시험은 현장에서 파이프를 정확하게 융착하는 지를 평가하며 과정에 대해 정확하게 이해를 하고 있는지를 평가하는 것이 목적이다. 실기시험은 반드시 외부에서 실시해야 하는 것은 아니지만 실제로 땅을 굴착한 트랜치 모양의 공간 속에서 평가를 실시해야 하며 실제 상황을 모사할 수 있도록 평가 과정을 만들어야 한다.융착자가 최적의 융착 장소를 선정하고 안전 및 위생규정을 어떻게 준수하면서 융착 작업을 진행하는지를 평가한다. 직선으로 긴 배관을 어떻게 취급하여 융착 하는지 그리고 융착 품질을 높이기 위하여 융착기와 융착 보조장치를 모두 다룰 수 있는지를 평가한다.

평가자는 시험자가 융착 작업을 실시하는 전 과정을 관찰하면서 평가하고 융착 작업 후에는 융착부의 육안 검사를 실시하고 규정에서 제시하는 시험방법을 이용하여 파괴시험을 실시한다. 이론 및 실기시험을 통과하면 자격이 주어지며 자격유지 기간은 3년이다. 그러나 자격 유지기간 동안 지속적으로 융착 작업을 수행해야 하고 1년 이상 경험이 없으면 자격이 취소된다. 그리고 융착원의 실습 능력 및 융착 공정에 대한 융착원 지식이 논란이 되는 경우에는 자격을 제한한다.

위에서 언급한 사항들이 제도화될 경우 국내 폴리에틸렌의 사용범위는 현재보다 크게 확대될 것으로 판단된다.

100년 사용 목표로 개발 중

마지막으로 폴리에틸렌은 지금까지 50년 사용수명으로 제조 및 시험되었으나 현재에는 100년 사용수명을 목표로 시험방법에 대한 국제표준이 개발되고 있다.

유럽 및 북미에서 50년 이상 사용한 폴리에틸렌 가스배관을 굴착하여 배관의 건전성을 평가한 결과 배관의 사용수명을 연장할 필요가 있다는 판단에서부터 시작된 목표이다. 향후에는 100년을 사용할 수 있는 폴리에틸렌배관이 생산될 예정이다.

따라서 도시가스사에서는 전기방식 등의 유지관리 비용이 매년 소요되는 폴리에틸렌 피복 강관을 사용해야 하는지 아니면 부식으로부터 자유로운 폴리에틸렌 배관의 사용을 검토해야 하는지를 신중하게 판단할 시기가 온 것 같다.