[논문]산업단지 고압매설배관의 점검 관리 운영 모델 개발

최지헌; 김진준; 이광원; 김태훈

doi:10.7842/kigas.2019.23.1.62

산업단지 고압매설배관의 점검 관리 운영 모델 개발
A Development Inspection Management Operation Model of High Pressure Underground Pipeline in Industrial estate 원문보기

한국가스학회지 = Journal of the Korean institute of gas, v.23 no.1, 2019년, pp.62 - 69

최지헌 (호서대학교 안전보건학과) , 김진준 (호서대학교 수소에너지안전기술공학과) , 이광원 (호서대학교 안전보건학과) , 김태훈 (호서대학교 수소에너지안전기술공학과)

초록
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울산, 여수 등 산업단지의 고압매설배관은 주변의 석유화학사의 원료 물질 및 스팀 등 유틸리티 지원을 위해 많은 배관이 매설되어 있음은 물론 독성, 가연성 불활성 가스 등이 고압으로 거미줄처럼 복잡하게 매설되어 공급되고 있다. 이에 산업단지배관과 도시가스 매설배관의 안전 관리 현황을 심층 비교 분석한 것을 바탕으로 타 공사에 의한 배관손상 영향인자인 굴착빈도, 굴착 깊이, 순찰 주기 등을 분석하고, 타 공사 위험감소 전략에 따른 위험변화 및 상관관계를 비교하여 산업단지 고압 매설배관에 대한 안전 점검 운영 모델을 제시한다.

Abstract ▼ AI-Helper

The high pressure underground pipelines of industrial states such as Ulsan, Yeosu consist with not only the pipelines for the utility support such as Raw material of petrochemical industry and steam, but also high pressure pipelines of toxic, flammable gas intricately like a web. Therefore, in this study, based on in-depth comparison analysis of industrial estate pipelines, and underground city gas pipelines' safety management status, excavation frequency, excavation depth, patrol period which are pipe damage impact factor by the other construction are analyzed. And, as a result, risk changes and correlations due to risk reduction strategy of the other construction are compared to be presented the safety inspection operation model for the high pressure underground pipelines of industrial estates.

주제어

표/그림 (16)

표 Table 1. Comparison of major laws for underground pipeline
표 Table 2. Kinds of gases at industrial estate
그림 Fig. 1. Damage range.
그림 Fig. 2. Annual graph for the accidents by the other construction.
그림 Fig. 3. Usage graph for the kinds of underground pipeline in Ulsan and Yeosu industrial estate.
표 Table 3. Population density in Ulsan
표 Table 4. Population density in Yeosu
표 Table 5. Status of piping circumference (Ulsan industrial estate)
그림 Fig. 4. Perforation frequency for pipe size and thickness.
그림 Fig. 5. FT diagram of physical damage of pipe.
표 Table 6. Status of piping circumference (City gas)
표 Table 7. Perforation frequency for pipe size and thickness
표 Table 8. Reliability data of the each cases’ basic events, Frequency of top event
표 Table 9. Common & Major Cause of minimal cut set[10]
표 Table 10. Frequency of minimal cut set for the case study[10]
표 Table 11. Risk of the other construction

AI 본문요약
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* AI 자동 식별 결과로 적합하지 않은 문장이 있을 수 있으니, 이용에 유의하시기 바랍니다.

제안 방법

도시가스 및 산업단지 고압가스배관에서 발생한 타 공사 사고는 2005년부터 2016년 까지 총 55건으로 굴착기, 천공기, 기타에 의하여 발생하였다. 2016년 기준으로 고압가스 배관 916km와 도시가스 배관 42,711km를 관찰 길이를 같이 하여 타 공사 사고 빈도를 구하였다.
Q.Chen과 M. Nessim의 “배관의 물리적 손상에 대한 신뢰도 기반의 예방(Reliability- bas ed prevention of Mechanical Damage to Pipe lines)연구에서 FT도를 차용하고, 분석에 사용되어지는 여러 데이터를 국내의 실정에 맞게 수정하여 Fig. 5 와 같이 FT도를 도출하였다.
지난 해 9월 울산 산업단지 내 지하 스팀 배관이 폭발하면서 인접한 암모니아 배관이 휘인 사고를 경험했듯이 사고 시 인접한 매설 배관에 더 큰 위험성을 초래할 가능성이 있다. 각 물질의 특성에 따라 사고 형태 및 위험성을 파악하고 주요 인자를 이용하여 Fig. 1과 같이 피해영향범위를 분석하였다.[2]
각 지역 시청의 “2017년 인구 현황”자료를 통하여 울산과 여수에 위치한 도시가스 사용지역 및 산업 단지지역의 인구 밀집도를 비교해보았다.
도시가스(NG), 암모니아(독성), 에틸렌(가연성) 3가지 물질에 대하여 피해범위에 따른 위험도 순위를 정하여 가중치를 부여하였다.
독성 : 도시가스 : 가연성의 피해범위를 도출하였다.
독성가스와 가연성 가스에 대한 위험성의 직접 비교 기준이 없어 인명 손상 가능 기준을 적용하여 피해 기준을 비교하였다.
따라서 고압가스 배관점검원은 독성 가스의 경우 15km/인, 가연성 가스는 30km/인, 조연성 가스를 포함한 불연성 가스는 45km/인으로 제안한다.
또한 도시가스 매설배관보다는 상대적으로 고압임은 물론 2001년 7월 법적 검사원에 의한 상주시공감리가 도입되기 전에 설치된 15년 이상 배관이 67%를 차지하고 있어 그 위험성을 배가하고 있다. 따라서 타 공사에 의한 사고의 위험성을 FTA 기법을 통해 분석하고 배관손상영향인자의 중요도 및 민감도를 도시가스 매설 배관의 안전관 리 방식과 비교, 분석하여 산업단지 고압 매설 배관의 안전관리를 제고한다.
인구 밀집도는 인구수를 연면적(km²)으로 나누어 산출하였다. 울산 지역의 산업단지 지역과 도시가스 공급 지역의 인구 밀집도는 Table 3과 같으며 여수 지역의 산업단지 지역과 도시가스 공급 지역의 인구 밀집도는 Table 4와 같다.
타 공사로 인해 배관 손상에 영향을 미치는 주요 요소에 대한 관찰 및 빈도를 분석하고, FTA기법을 활용하여 기초사건의 논리적 연결(Fault Tree) 및 타 공사에 의한 배관 타격빈도를 계산 후 타격에 의한 배관 손상 유형 및 빈도를 고려하고, Risk를 산출하고자 한다.

이론/모형

Fault Tree는 Q.Chen의 연구[10]에서 제시된 것을 사용하였으며, 12개의 기초사건의 빈도 값은 현실에 맞게 Table 8과 같이 조정하였다.[8]

성능/효과

1일 1회 이상 순찰의 경우 Risk가 도시가스에 비하여 독성가스의 경우 조금 높게 나타났으며, 가연성 가스 중 에틸렌, 프로필렌 등은 1/2이하의 수준을 나타냈다.
각 지역 시청의 “2017년 인구 현황”자료를 통하여 울산과 여수에 위치한 도시가스 사용지역 및 산업 단지지역의 인구 밀집도를 비교해보았다. 도시가스를 주로 사용하는 지역은 인구가 많이 밀집되어 있는 경우가 많으며, 산업단지 고압가스를 사용하는 지역의 경우 비교적 인구밀집도가 낮게 나타났다.
45%로 순찰자가 있는 경우 비중이 50% 감소함을 알 수 있다. 또한 5번째 cutset(적정표시배관에서의 우발적 타격)은 안전관리가 아무리 잘되더 라도 피할 수 없는 우발적 사고임을 보여주는데 case 1, 2, 3, 4을 비교하여보면 어쩔 수 없는 우발 사고의 비중이 26.44%, 53.15%, 71.42%, 11.32%로 도시가스의 안전관리가 제일 잘되고, 순찰자가 있는 경우의 비중이 없는 경우에 비하여 배이상 높아 순찰하는 경우 많은 효과가 있음을 알 수 있다.
배관 타격 시 천공빈도는 산업단지 배관이 약 1/5 값을 나타내고, 굴착빈도는 울산지역의 경우 산업 단지 배관이 km*year당 1.80건으로 도시가스(3.58건) 대비 1/2이다.
산업단지에서 가장 많이 사용 중인 API 5L Grade B [100~150A]를 도시가스지역에서 많이 사용 중인 SPPG 210[50~100A]와 비교하면 산업단지 배관이 대체로 크고 두꺼우며, 배관타격 시 천공확률은 도시가스배관이 약 3~5배 높게 나타났다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	고압가서 배관에서 타 공사 사고빈도는 얼마나 높은가?	고압가스 배관에서 타 공사 사고빈도가 1000kmyear 당 0.455(도시가스 0.097)로 도시가스 대비 약 5배 높은 것으로 나타났다*
	고압 매설 배관의 지상 표시 방법에 대한 실태는 어떠한지 설명하시오.	도시가스 매설배관은 95년 대구 도시가스의 타 공사 사고 이후 배관점검원에 의한 배관 순찰 의무화를 시발로 하여 정밀 안전 진단, 안전관리 수준 평가(QMA), 배관 건전성 평가(IMP) 등이 Table 1 과 같이 차례로 제도화됨은 물론 매설 배관에 대한 지상 표시 방법으로 도시가스 배관은 매설 배관직 상부에 50m마다 라인 마크를 설치하고 있는데 반해, 고압 매설 배관은 동일 도로상의 다수의 배관 소유자가 500m마다 1개씩 공동표지판으로 표시할 수 있도록 하는 등 상대적으로 안전관리가 미흡하다고 볼 수 있다.[1][4]
	현재의 산업단지의 고압가스매설배관이 왜 위험한가?	산업단지의 고압가스매설배관은 산업단지 특성상 정유사, 석유화학사, 유틸리티사들이 서로 유기적으로 원료물질 등 으로 연결되다보니 같은 도로상에 복잡하게 매설되어있다. 또한 도시가스 매설배관보다는 상대적으로 고압임은 물론 2001년 7월 법적 검사원에 의한 상주시공감리가 도입되기 전에 설치된 15년 이상 배관이 67%를 차지하고 있어 그 위험성을 배가하고 있다. 따라서 타 공사에 의한 사고의 위험성을 FTA 기법을 통해 분석하고 배관손상영향인자의 중요도 및 민감도를 도시가스 매설 배관의 안전관 리 방식과 비교, 분석하여 산업단지 고압 매설 배관의 안전관리를 제고한다.

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표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

용어 설명 출처 목록 (6)

용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

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