정압기 사고예방설비

왜 배우는가: 정압기는 도시가스 공급 배관에서 압력을 낮추는 설비이므로 압력 이상과 가스 누출이 곧바로 폭발, 화재, 중독 사고로 이어질 수 있다. 사고예방설비는 이런 사고를 설비 단계에서 막는 기준이므로 설계와 점검의 기본 항목이다. 시험에서는 설비의 종류, 설치 기준, 설정압력이 함께 묻고 여러 교시에 걸쳐 출제된다.

출제 이력: 제132회 4교시 6번, 제126회 2교시 5번, 제108회 2교시 6번, 제101회 3교시 5번

1. 한 줄 정의와 핵심 키워드

정압기 사고예방설비는 정압기에서 과압, 압력 이상, 가스 누출 등의 사고를 막거나 조기에 차단하기 위해 설치하는 안전장치와 경보설비의 총칭이다. 이 정의는 답안 첫 줄로 그대로 쓸 수 있다. 정의의 핵심은 사고가 난 뒤의 대응이 아니라 사고를 설비 단계에서 막는다는 점이다.

답안에 반드시 쓸 핵심 키워드는 다음과 같다.

• 정압기: 공급 압력을 설정한 2차 압력으로 낮추어 일정하게 유지하는 설비
• 과압안전장치: 설정 압력을 넘는 가스를 밖으로 배출하는 장치
• 긴급차단장치: 이상 신호가 발생하면 가스 공급을 차단하는 장치
• 이상압력 통보설비: 압력이 상한 또는 하한을 벗어나면 경보를 울리는 설비
• 가스누출경보기: 누출된 가스를 검지하여 경보를 울리는 설비
• 정압기지: 정압설비와 방산탑 등이 설치된 기지
• 방산탑: 가스를 안전한 곳으로 대기 중에 배출하는 설비

2. 개념 풀이

정압기(Governor)는 가스의 공급압력을 고압에서 중압으로, 중압에서 저압으로 감압하여 사용처에 맞는 압력으로 공급하는 설비이다. 가스가 흐르는 배관의 적당한 위치에 설치되며, 1차 압력과 부하 유량이 변해도 2차 압력을 일정하게 유지하는 기능이 있다. 정압기는 도시가스 공급 체계에서 감압을 담당하는 핵심 설비이다.

정압기는 압력을 조절하는 밸브와 그 밸브를 움직이는 압력 검지부로 구성된다. 2차 압력이 설정값보다 낮아지면 밸브가 열리고 높아지면 닫혀 2차 압력을 유지한다. 정상 제어가 실패하면 2차 측 압력이 설계 압력을 넘을 수 있으므로 별도의 사고예방설비가 필요하다. 정압기 사고예방설비의 핵심은 정상 제어가 실패해도 하류 설비가 설계 압력을 넘지 않도록 막는 것이다.

과압은 설비의 설계 압력이나 설정 압력을 넘는 상태이다. 과압안전장치는 이 상태에서 가스를 밖으로 배출하여 설비를 보호하며, 안전밸브와 릴리프밸브가 대표적이다.

긴급차단은 이상 신호가 감지되었을 때 긴급차단밸브를 닫아 가스 흐름을 멈추는 조치이다. 긴급차단밸브, 조작반, 신호선으로 구성되는 장치를 긴급차단장치라고 한다.

이상압력 통보는 압력 검지기가 상한과 하한을 벗어난 값을 감지하여 경보 또는 차단 신호를 보내는 기능이다. 제어용 압력 검지기와 차단용 압력 검지기를 별도 회로로 구성하는 방식은 공통 원인 고장을 줄여 차단 기능의 신뢰성을 높인다. 차단 기능은 제어 기능과 독립된 검지 경로로 작동하는 구조가 바람직하다.

가스누출경보기는 누출된 가스의 농도를 검지하여 경보하는 설비이다. 검지기, 수신기, 중계기, 경보장치 등으로 구성되며, 검지기의 설치 높이는 가스의 비중에 따라 달라진다. 공기보다 무거운 가스는 바닥면에서 30cm 이내에, 공기보다 가벼운 가스는 천장면에서 30cm 이내에 설치한다.

이상의 설비는 목적에 따라 과압 방지, 공급 차단, 압력 감시, 누출 감지의 네 범주로 나눌 수 있다. 과압 방지와 공급 차단은 설비를 직접 보호하는 기능이고, 압력 감시와 누출 감지는 이상을 빨리 알리는 기능이다. 두 기능은 서로 대신하지 못하므로 함께 설계에 반영한다.

3. 등장 배경과 필요성

도시가스는 제조 사업소에서 수요처까지 배관을 통해 공급된다. 공급거리가 멀거나 수송량이 많은 경우에는 압송 압력을 높여 배관 매설 비용을 줄이는 고압 공급 방식을 쓴다. 이렇게 높아진 압력은 수요처에서 쓸 수 있도록 단계적으로 낮춰야 한다.

배관 압력은 저압(1㎏/㎠ 미만), 중압(1㎏/㎠ 이상 10㎏/㎠ 미만), 고압(10㎏/㎠ 이상)으로 구분된다. 고압에서 중압으로, 중압에서 저압으로 낮추는 설비가 정압기이며, 정압기는 감압 과정의 중심에 놓인다. 중압 공급 방식은 가스홀더에서 중압으로 압축하여 중압관으로 송출한 뒤 저압으로 정압해 수요자에게 공급하는 방식이다.

정압설비, 계량설비, 가열설비, 불순물제거장치, 방산탑 등이 설치된 장소를 정압기지라고 한다. 도시가스사업법 시행규칙 제2조는 정압기지를 도시가스의 압력을 조정하기 위한 시설로 정의한다. 고압 가스가 감압되는 정압기지는 압력 이상과 가스 누출이 발생할 수 있는 장소이므로 사고예방설비를 갖추어야 하는 장소이다.

가스가 누출되면 설치 장소의 구조에 따라 체류 위험이 달라진다. 지하 공간은 가스가 외부로 확산되기 어려워 체류하기 쉽고, 밀폐된 구조여서 폭발 압력이 빠져나갈 곳이 적다. 따라서 지하에 설치하는 설비일수록 누출 감지와 긴급 차단의 필요성이 커진다.