천연가스는 폭발성 유체로 고압의 매설 배관 파손시 심각한 인적/물적 손해를 야기할 수 있으며, 최근에도 실제 매설 배관의 파손으로 상당한 인명피해가 발생한 사례가 보고되고 있다. 국내의 경우, 급속한 성장 및 보급에도 불구하고 천연가스 배관의 운영 길이와 운영기간이 짧아 가스배관의 사고원인 등에 대한 유효한 사고데이터의 확립이 부족한 실정이다. 국내에서 사고 사례에 대한 데이터베이스를 체계적으로 구축하기 위하여 국내보다 천연가스 배관의 운용 역사가 길고, 긴 배관망을 갖고 있는 해외 주요국에서 발생한 최근의 천연가스 배관관련 사고의 원인과 빈도를 분석하는 것이 필요하다. 따라서 본 연구에서는 해외 주요국에서 가스배관의 사고원인별 발생 빈도의 추이를 파악한 후 이를 비교 분석하여 국내 고압가스 운송 배관망의 안정성 확보의 토대를 구축하고자 하였다.
천연가스는 폭발성 유체로 고압의 매설 배관 파손시 심각한 인적/물적 손해를 야기할 수 있으며, 최근에도 실제 매설 배관의 파손으로 상당한 인명피해가 발생한 사례가 보고되고 있다. 국내의 경우, 급속한 성장 및 보급에도 불구하고 천연가스 배관의 운영 길이와 운영기간이 짧아 가스배관의 사고원인 등에 대한 유효한 사고데이터의 확립이 부족한 실정이다. 국내에서 사고 사례에 대한 데이터베이스를 체계적으로 구축하기 위하여 국내보다 천연가스 배관의 운용 역사가 길고, 긴 배관망을 갖고 있는 해외 주요국에서 발생한 최근의 천연가스 배관관련 사고의 원인과 빈도를 분석하는 것이 필요하다. 따라서 본 연구에서는 해외 주요국에서 가스배관의 사고원인별 발생 빈도의 추이를 파악한 후 이를 비교 분석하여 국내 고압가스 운송 배관망의 안정성 확보의 토대를 구축하고자 하였다.
Natural gas is an explosive fluid and can cause severe human/material damage when buried high-pressure pipeline is failure, and there have been reported cases of considerable human life damage to actual buried pipeline failure. In domestic cases, the length and duration of pipeline operating are sho...
Natural gas is an explosive fluid and can cause severe human/material damage when buried high-pressure pipeline is failure, and there have been reported cases of considerable human life damage to actual buried pipeline failure. In domestic cases, the length and duration of pipeline operating are short due to rapid growth. Therefore, it is a fact that the establishment of effective accident data is insufficient for the cause of the accident. In order to systematically construct an accident database, the operation history of natural gas pipeline is longer than domestic, and the cause and frequency analysis of recent natural gas pipeline related accidents occurred in overseas major countries with a long pipeline network was conducted. Then, after grasping the trend of occurrence frequency by incident cause, we tried to establish the foundation for securing the stability of the domestic high-pressure gas transport pipeline network.
Natural gas is an explosive fluid and can cause severe human/material damage when buried high-pressure pipeline is failure, and there have been reported cases of considerable human life damage to actual buried pipeline failure. In domestic cases, the length and duration of pipeline operating are short due to rapid growth. Therefore, it is a fact that the establishment of effective accident data is insufficient for the cause of the accident. In order to systematically construct an accident database, the operation history of natural gas pipeline is longer than domestic, and the cause and frequency analysis of recent natural gas pipeline related accidents occurred in overseas major countries with a long pipeline network was conducted. Then, after grasping the trend of occurrence frequency by incident cause, we tried to establish the foundation for securing the stability of the domestic high-pressure gas transport pipeline network.
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문제 정의
UKOPA에서 DB화의 목적으로는 총 4가지가 있는데, 첫째는 영국의 주된 위험 배관의 파손에 대한 데이터 정리 및 보관이며, 둘째는 현재까지의 파손을 기반으로 배관의 파열과 파손빈도를 평가하며, 셋째는 손상데이터를 해석하고 이를 통한 위험평가 제안 및 파손빈도 평가를 의미있게 제공하기 위해서이다. 마지막 넷째의 경우, 배관의 두께나 누출 깊이, 직경, 방호 측정, 조사법, 빈도, 설계요소 등 변수를 변화시킬 경우의 영향을 결정하고 실험 설계 목적을 위한 의미를 제공하기 위해서이다 [13].
천연가스 배관망의 구조적 안정성을 확보하기 위해, 전체 시스템의 손상 및 파손 원인 파악과 더불어 위험요소의 효과적 평가가 필요하다 [6, 7]. 이들을 효율적으로 수행하기 위해, 천연가스 배관망 운용의 역사가 길고, 긴 배관망을 갖고 있는 미국, 캐나다, 유럽 그리고 영국에서의 가스배관 관련 사고보고서의 분석을 통해, 최근 천연가스 배관 관련 손상 및 파손원인과 원인별 빈도 추이를 파악하여 국내 고압가스 운송 배관망의 안정성 확보의 토대를 구축하고자 하였다 [8]. 이러한 법적 규제나 안전을 확인하는 절차가 있음에도 불구하고 위험요소 수준의 평가를 통하여, 운영 고압 가스배관의 안전성 향상 방안에 적용하는 노력은 중요하다 [7, 9].
해외 주요국가에서 천연가스 배관의 손상 및 파손사례에 대한 벤치마킹을 통한 배관 파손 원인분석은 예상되는 손상 및 파손 위험요소 극복을 위한 대책의 효율적 수립을 가능케 하여 시간적, 경제적 측면에서 대단히 유리하다. 이를 통해 가스배관 관련 설비의 경년열화 등에 대한 적절한 설계 개선 및 안전 관련 투자 촉구로 가스안전 향상 관련 보완책을 마련하고, 가스관련 종사자의 기술 및 기능 향상, 소비자의 의식 수준 및 관심저하에 따른 사고 증가의 예방에 기여하고자 한다.
제안 방법
2차 파손빈도의 원인은 배관 운용 압력, 배관 직경, 배관 매설 깊이, 기타 등의 6가지 변수로 조사되었다.
관찰 기간의 경우, 미국(PHMSA)에서 최근 20년 (1996년~2005년), 유럽(EGIG)는 제9차 보고서가 출간되어 1970년~2013년 혹은 5년간(2009년~2013년)에 대하여 작성되어 있다. 그리고 영국(UKOPA)은 1962년~2014년을 기반으로 작성되었으며, EGIG와 UKOPA의 공통된 변수 데이터를 각각 인용하여 사용된 배관의 변수에 따른 파손빈도를 비교 및 분석하였다. 캐나다의 경우, 2008년부터 2016년까지 사고데이터를 2017년 1월17일에 업데이트가 되었는데, 다른 해외주요국과 달리 업데이트 주기가 분기마다 실시하기 때문에 최근 사고동향을 평가하는데 참고하기 용이하였다.
대상 데이터
본 논문은 해외 주요국인 미국, 캐나다, 유럽, 그리고 영국의 가스배관 손상 데이터를 대상으로 하였다. 사고 정의는 미국(PHMSA)과 캐나다(NEB)의 경우, 사망자나 부상자가 발생한 경우와 배관시설에서 직접적으로 화재나 폭발이 발생한 경우이다.
이론/모형
유럽은 EGIG (European Gas pipeline Incident data Group)라는 유럽연합국의 가스 배관사고 데이터를 수집하는 기관에 현재 총 17개의 천연가스 운송시스템의 다양한 기관이 참여하고 있으며, 1970년대 이후 배관의 사고 데이터에 대해서 광범위한 데이터베이스로 구성되어져 있다. 본 논문은 제9차 EGIG Report 내용을 기반으로 작성하였다 [12].
성능/효과
(2)항에서 언급한 내용과 관련지을 경우, OBDL 초과 운전을 하여 예상치 못하게 배관이 파손되었고, 이에 따른 영향으로 가스누출이 발생하고 화재와 폭발로 이어져 부상자나 사망자가 속출한 것으로 추측이 가능하다.
35보다 낮은 수치이다. 또한, 최근 5년 동안 1차 파손빈도는 1,000 km-yr 당 0.16으로 최근 설치한 배관의 성능 및 안전성이 크게 향상되었음을 입증한다.
후속연구
그 이유는 배관의 직경이 클수록 배관의 두께도 두껍게 설계 및 제작되어 채용되기 때문이다. 그러나 최근에 채용되는 배관의 재질이 API X70, X80 등으로 향상되면서 배관의 두께가 얇아지기 때문에 향후 이에 대한 추가적인 조사가 필요하다.
끝으로 해외 주요국의 천연가스 배관의 손상 및 파손사례에 대한 배관 파손원인 사례분석 결과는 국내 배관망에서 예상되는 손상 및 파손 위험요소 극복을 위한 효율적인 사전 대책수립 및 체계적인 사고사례 데이터베이스 구축 등 다양한 측면에서 가스 관련 안전기술 향상에 크게 도움되리라 생각한다.
차후에도 급작스런 배관파손을 예방하기 위해서는 배관설계 전문가가 배관 운전 표준 안내서를 작성하고, 운전자는 안내서를 숙지할 수 있도록 분기마다 안전교육을 실시해야 한다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
천연가스의 위험성은?
천연가스는 폭발성 유체로 고압의 매설 배관 파손시 심각한 인적/물적 손해를 야기할 수 있으며, 최근에도 실제 매설 배관의 파손으로 상당한 인명피해가 발생한 사례가 보고되고 있다. 국내의 경우, 급속한 성장 및 보급에도 불구하고 천연가스 배관의 운영 길이와 운영기간이 짧아 가스배관의 사고원인 등에 대한 유효한 사고데이터의 확립이 부족한 실정이다.
화석에너지에서 신재생에너지 전환과정에서의 천연가스의 의의는?
6 %의 수요 증가에 따라 화석연료 사용량을 증가할 것으로 예상하고 있다 [3]. 이미 몇몇 천연가스 업계에서는 화석에너지에서 신재생에너지로 전환과정에서 중간다리 역할을 수행하는 에너지원이 천연가스임을 강조하고 있다 [4].
천연가스 수요 증가가 예상되는 이유는?
최근, 새 정부 출범과 동시에 국내의 대기 환경 중 NOx, SOx, CO2 및 미세먼지의 감축 정책에 따라 노후 석탄 화력발전소를 우선 정지시키고, 석탄발전 부분을 점진적 감축 또는 폐쇄하는 추세이며, 이에 따른 전기 수급의 안정성 확보를 위해 액화천연가스(LNG) 발전으로 전환이 추진될 예정이다. 이에 따라 천연가스 수요 증가가 예상된다 [1, 2].
참고문헌 (13)
Kim, Y. C. and Kim, W. U., "A Study on Natural Gas Demand Management and Efficiency Enhancement of Foreign Major Countries", Proc. Summer Meeting Society of Air-conditioning and Refrigeration Eng. Korea (SAREK), 360-363, (2013).
BP. "BP Energy Outlook 2017 edition", https://www.bp.com/content/dam/bp/pdf/energy-economics/energy-outlook-2017/bp-energyoutlook-2017.pdf, (2017.05.02.).
De Stefani, V., Zoe, W. and Micheal, A., "A Model to Evaluate Pipeline Failure Frequencies Based on Design and Operating Conditions," In 2009 Spring Meeting & 5th Global Congress on Process Safety, Center for Chemical Process Safety (CCPS) 24th International Conference, (2009)
Oh, S. K., "A Study on Failure Frequency Model for Risk Analysis of Natural Gas Pipeline with Comparison of Overseas Failure Data", Journal of the Korean Institute of Gas, 18(3), 60-66, (2014)
Kim, D. W., Bae, K. O., Shin, H. S. and Kim, W. S., "Comparative Analysis on Causes and Frequency from Recent Abroad Gas Pipeline Accidents", Proc. Spring Meeting of Kor Inst. Gas., 205, (2016).
Cunha, S. B., "Comparison and analysis of pipeline failure statistics", In 2012 9th International Pipeline Conference, American Society of Mechanical Engineers, 521-530 (2012, September)
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