가스배관 사고의 대표적인 원인 중 하나는 기계적 충격(타공사 등)으로 인한 사고이다. 이는 국내 주요 산업단지에 매설되어 있는 고압가스배관의 대다수가 매설 시기가 20년 이상인 노후 배관이기 때문에 사고 발생 시 별도의 검사 및 보강 시간 없이 대형 사고로 이어질 가능성이 높다. 본 연구에서는 타공사(굴착공사) 실험을 통해 기계적 충격 시 배관에 미치는 결함 정도에 대해 연구하였다. 실제 산업단지에서 굴착공사 시 사용되고 있는 21 ton 굴착기와 ASTM A106 Grade.B와 ASTM A53 Grade.B 배관을 이용해 타격실험을 진행하였다. 그 결과 굴착기 작업에 이용되는 버켓 중 톱니 버켓 일 때 결함의 정도가 더 컷으며, 매설되어 있는 배관의 관경이 작을수록 결함의 깊이 및 길이가 큰 것을 확인하였다. 굴착기 작업 중 타격 높이는 매설 배관의 결함에 아무런 영향을 미치지 않는 것을 확인하였다.
가스배관 사고의 대표적인 원인 중 하나는 기계적 충격(타공사 등)으로 인한 사고이다. 이는 국내 주요 산업단지에 매설되어 있는 고압가스배관의 대다수가 매설 시기가 20년 이상인 노후 배관이기 때문에 사고 발생 시 별도의 검사 및 보강 시간 없이 대형 사고로 이어질 가능성이 높다. 본 연구에서는 타공사(굴착공사) 실험을 통해 기계적 충격 시 배관에 미치는 결함 정도에 대해 연구하였다. 실제 산업단지에서 굴착공사 시 사용되고 있는 21 ton 굴착기와 ASTM A106 Grade.B와 ASTM A53 Grade.B 배관을 이용해 타격실험을 진행하였다. 그 결과 굴착기 작업에 이용되는 버켓 중 톱니 버켓 일 때 결함의 정도가 더 컷으며, 매설되어 있는 배관의 관경이 작을수록 결함의 깊이 및 길이가 큰 것을 확인하였다. 굴착기 작업 중 타격 높이는 매설 배관의 결함에 아무런 영향을 미치지 않는 것을 확인하였다.
One of the main causes of gas pipeline accidents is mechanical impact(third party damage). The majority of high pressure gas pipelines buried in major domestic industrial complexes are old pipes which have being operated over 20 years. Therefore, if an accident occurs, there will be a full scale acc...
One of the main causes of gas pipeline accidents is mechanical impact(third party damage). The majority of high pressure gas pipelines buried in major domestic industrial complexes are old pipes which have being operated over 20 years. Therefore, if an accident occurs, there will be a full scale accident because there is no additional inspection and reinforcement time. In this study, the defects on the piping during the mechanical impact were studied through the third party damage(excavation) experiments. Experiments were carried out using the 21 ton excavator which is operated in the actual excavation work and the type of pipe to be struck are ASTM A106 Grade.B and ASTM A53 Grade.B. As a result, when the bucket used during excavator operation is a sawtooth bucket, the defect is more bigger. And the smaller the diameter of the pipe, the smaller the depth and length of the defect. Also, it was confirmed that the impact height had no effect on the defects on the buried pipe, during the excavation work.
One of the main causes of gas pipeline accidents is mechanical impact(third party damage). The majority of high pressure gas pipelines buried in major domestic industrial complexes are old pipes which have being operated over 20 years. Therefore, if an accident occurs, there will be a full scale accident because there is no additional inspection and reinforcement time. In this study, the defects on the piping during the mechanical impact were studied through the third party damage(excavation) experiments. Experiments were carried out using the 21 ton excavator which is operated in the actual excavation work and the type of pipe to be struck are ASTM A106 Grade.B and ASTM A53 Grade.B. As a result, when the bucket used during excavator operation is a sawtooth bucket, the defect is more bigger. And the smaller the diameter of the pipe, the smaller the depth and length of the defect. Also, it was confirmed that the impact height had no effect on the defects on the buried pipe, during the excavation work.
본 연구에서는 이와 같이 가스 배관 사고에 원인이 되는 외부충격으로 인한 원인들 중 타공사(굴착공사)의 기계적 충격 실험을 통해 배관에 영향을 미치는 정도에 대해 연구하였다. 국내 대표 산업단지인 울산, 여수, 대산 산업단지에서 운영 중인 매설 고압가스 배관 중 가장 많이 사용되는 ASTMA106 Grade.
제안 방법
본 실험은 매설 고압가스 배관 신뢰도기반 설계 및 평가시스템 개발을 위해 매설 배관 사고 중 주요 원인이 되는 타공사 작업환경을 주어 배관 타격을 통해 결함을 분석하는 실험이다. 실험 진행 시 시편 배관들을 공터에 배열하여 굴착 환경을 조성하였으며, 실제 공사에 사용되는 굴착기 중 매설 깊이가 깊은데서 많이 사용되는 21 ton 굴착기를 이용하여 타격실험을 진행 하였다. Fig.
실험 시 공터에 배경된 배관 시편과 버켓 하단부분의 거리를 기준으로 동일하게 100cm로 고정시켜 천공기의 암의 움직임을 일정하게 수직으로 타격을 가하는 실험을 진행 하였다. 한 개의 시편에2~3번의 타격을 진행하여 타격을 통해 dent, gouge, buckle 현상을 배관에서 확인 할 수 있었다.
한 개의 시편에2~3번의 타격을 진행하여 타격을 통해 dent, gouge, buckle 현상을 배관에서 확인 할 수 있었다. 실험 시 사용된 버켓 2가지(일자버켓과 톱니 버켓)의 영향을 같은 높이 100cm 로 비교하였으며, 추가로 톱니 버켓을 고정 시킨 후 시편 배관 상단 부분과 톱니 버켓의 하단 부분의 거리를 180 cm로 두어 추가로 인위적 결함을 주어 실험 하였다. ;
대상 데이터
따라서 본 연구에서는 산업단지 현장 모사 굴착기타격 실험을 하기 위해 울산 및 여수 산업단지에서 가장 많이 사용되고 있는 고압배관용 탄소강관인 ASTM A53 Grade.B와 ASTM A106 Grade.B를 각각의 다른 관경(100A, 150A, 200A)에 따라 1 m씩 절단해 실험을 진행 하였다. ;
성능/효과
6는 동일 조건 하에서 톱니버켓을 이용했을 때 얻은 결함의 깊이이다. 두 버켓 사용 시 결함 크기 모두 배관 외경이 크면 클수록 결함 깊이 크기가 줄어드는 것을 확인 할 수 있으며, 특히 ASTM A106 Grade.B 배관의 외경 100A일 때의 경우 결함 크기가 동일 외경 크기 ASTM A53Grade. B일 때 보다 훨씬 더 큰 크기의 결함이 측정되는 것을 확인 할 수 있었다. Fig.
(2) 버켓의 타격 높이에 따라 결함 크기를 비교하는 실험을 진행하였으나, 높이는 각각 100cm, 180cm로 거의 2배의 값을 두어 실험을 하였지만 결함 크기 및 깊이의 차이를 보이지 않았다.
(3) 굴삭기 작업을 많이 하는 일자버켓과 톱니버켓을 사용하여 실험한 결과 톱니버켓을 통해 얻은 결함의 길이 및 깊이가 더 큰 것을 알 수 있었다.
후속연구
B 배관을 가지고 실제 굴착기가 굴착 공사하는 환경에서 기계적 충격을 가하는 실험을 진행하였다. 상기 두 종류의 배관이 굴착기가 부여한 기계적 충격에 의해 어떠한 영향을 받게 되는지 결함을 측정 및 분석한 데이터를 통해 추후 매설 고압가스배관 신뢰도기반설계 및 평가시스템 개발에 유용하게 활용될 것으로 기대한다.
국내 산업군에서 많이 사용되는 굴착기는 본 연구에서 사용된 21ton 뿐만 아니라 5ton, 15ton 등도건축물 공사 및 도로공사에서 많이 사용된다고 한다. 유압에 따라 결함 크기가 동일함을 보였다는 결과를 다시 확인함과 동시에 각각 ton수에 따라 미치는 영향이 얼마만큼 되는지에 관한 추가 실험을 진행할 예정이다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
가스 배관 사고에 원인이 되는 타공사의 기계적 충격 실험을 통해 배관에 영향을 미치는 연구가 필요한 이유는?
가스 배관 사고 원인 중, 본 연구에서는 외부 충격에서 타공사(굴착공사)에 의한 사고를 연구하였다. EGIG(European Gas Pipeline Incident data Group)에서 발표된 국외 사고 원인 조사 자료에 의하면1970년부터 2010년까지 발생한 가스 사고는 타공사로 인한 사고가 전체의 48.4%로 높은 비율을 차지하고 있으며[3], 지난 5년간 국내의 타공사(굴착공사 등)에 의한 사고 발생 현황 자료를 보면, 2012년3건, 2013년 2건, 2014년 6건, 2015년 4건, 2016년 8건으로 2015년 대비 2016년에는 증감률이 100% 증가하였으며, 최근 5년간 연평균 27.8% 증가 추세를 보이고 있다[4].
굴착공사 정보지원시스템(EOCS)를 통해 굴착공사 전 신고로 매설된 가스배관의 정보를 확인하는 시스템이 구축되어 있음에도 불구하고 매년 굴착공사로 인한 사고가 증가되고 있기 때문에 사고 발생 시 대처할 수 있는 방안을 모색하기 위해서는 굴착공사로 인해 산업단지에 매설되어 있는 배관에 어떠한 영향을 미치는지 데이터가 필요하다.
굴착공사 정보지원시스템은 어떤 시스템인가?
굴착공사 정보지원시스템(EOCS)를 통해 굴착공사 전 신고로 매설된 가스배관의 정보를 확인하는 시스템이 구축되어 있음에도 불구하고 매년 굴착공사로 인한 사고가 증가되고 있기 때문에 사고 발생 시 대처할 수 있는 방안을 모색하기 위해서는 굴착공사로 인해 산업단지에 매설되어 있는 배관에 어떠한 영향을 미치는지 데이터가 필요하다.
가스배관 사고의 원인은?
가스배관 사고의 원인으로는 배관재료의 결함, 용접, 시공 시 결함 등의 배관 자체적 문제로 인한 부식이 있는데, 이 원인들은 사고로 이어지기까지 시간이 비교적 길어서 그 사이 다양한 검사를 통해 결함 발견 가능성이 높다. 하지만 타공사(굴착공사),지반이동 등의 외부충격 원인으로 인한 배관 손상[1]은 내부 가스 누출 사고 발생 시 바로 대형 사고로 이어져 별도의 검사 및 보강 시간 없이 사고로이어질 가능성이 높다.
참고문헌 (8)
Seung-Hoon Han., Ji-Woo Seol., Byong-Tae Yoo., Chan-Ho Tae., and Jae Wook Ko., "A Study for Comparison of Consequence Analysis for Buried Pipeline Considering the Depth Factor", KIGAS, 32(5), 9-16,(2016)
Chae, C. G., "Standard explanation of the town gas", Mirae Energy-Code Research Institute, 209-218(2014)
Kin, J.J., Seo, M.S., Lee, J.H., and Ryou, Y.D., "Development of solid reference electrode and testing system for cathodic protecting of underground pipelines based on IoT", KOSEE. 17-17,(2013)
한국가스안전공사, "2016 가스사고연감", KGS 2017-065, 248(2017)
김경수, 국정감사 보도자료 55, "국가산업단지, 20년 이상 노후가스 배관 전체 30%", 산업통상자원위원회(2016)
정연숙, 지구환출판사, "미니 굴착기 퍼펙트 매뉴얼", 한솔스쿨, 36(2017)
American piping products., "A 106 PIPE SPECIFICATIONS", American piping products Inc.(2017)
American piping products., "A 53 PIPE SPECIFICATIONS", American piping products Inc.(2017)
AI-Helper
※ AI-Helper는 부적절한 답변을 할 수 있습니다.