배관 안전성평가

왜 배우는가: 배관 안전성평가는 장기 사용 배관을 계속 써도 되는지, 보수가 필요한지, 교체해야 하는지를 가리는 판단 도구이다. 검사주기와 교체 시기가 모두 이 평가 결과에 따라 정해지므로 실무에서 가장 무거운 결정의 근거가 된다. 시험에서는 평가 기법의 원리와 평가 절차 및 응용 범위를 묻는 문제로 자주 나온다.

출제 이력: 제110회 2교시 2번, 제90회 2교시 4번

1. 한 줄 정의와 핵심 키워드

배관 안전성평가는 장기 사용 배관의 결함과 위험요소를 평가하여 잔존강도와 안전등급을 정하고, 그 결과로 보수·보강 방법을 결정하는 절차이다.

핵심 키워드는 다음 여덟 가지이다.

• 배관 안전성평가
• 정밀안전진단
• 종합평가
• 잔존강도
• 토마스 모델
• 스코어링 시스템
• 안전등급
• 보수·보강

2. 개념 풀이

배관 안전성평가의 정식 정의는 도시가스 중압배관 정밀안전진단 고시의 용어 정의를 따른다. 고시는 정밀안전진단을 가스배관에 의한 가스사고를 예방하기 위해 장비와 기술을 이용하여 장기 사용 배관의 잠재된 위험요소와 원인을 찾아내고 적절한 조치방안을 제시하는 것으로 규정한다. 안전성평가는 이 진단 과정에서 자료수집 및 분석 결과와 현장조사 결과를 종합하여 배관의 안전상태를 등급으로 나타내는 핵심 판단 단계이다.

원리는 배관의 강도 저하에서 출발한다. 배관은 매설된 기간이 길어질수록 부식과 굴착공사, 지반 이동으로 결함이 쌓여 강도가 낮아진다. 안전성평가는 결함이 있는 배관이 최고사용압력을 견딜 수 있는지, 결함이 더 커졌을 때 파괴나 가스 누출로 이어질 가능성이 얼마나 되는지를 판단하는 작업이다.

평가 기법은 판단 방식에 따라 크게 둘로 나뉜다. 결함의 치수로 강도를 계산하는 방식과 위험 요인을 점수로 환산하는 방식이 대표적이며, 이 두 방식을 대표하는 것이 토마스 모델과 스코어링 시스템이다. 토마스 모델은 결함 치수로 강도를 계산하는 정량 모델이고, 스코어링 시스템은 위험요인을 점수화하는 반정량 모델이다.

• 잔존강도: 결함이 있는 배관이 아직 견딜 수 있는 강도이다. 결함 크기가 커질수록 줄어들므로 운전압력과 비교하여 사용 가능 여부를 가르는 기준이 된다.
• 토마스 모델: 부식 결함의 깊이와 길이, 배관의 치수와 재질 값을 넣어 파괴 압력을 계산하는 정량 평가 모델이다. 계산된 파괴 압력을 운전압력과 비교하여 위험 여부를 판단한다.
• 스코어링 시스템: 제3자 손상, 부식, 설계, 운영 등 위험 요인마다 점수를 매기고 합산하여 구간별 위험 순위를 정하는 방법이다. 합계가 높은 구간일수록 먼저 조치 대상이 된다.
• 안전등급: 종합평가의 결과로 구간마다 지정하는 배관 안전상태의 등급이다. 등급은 보수·보강 방법을 정하는 근거가 된다.

두 방법은 대체 관계가 아니라 보완 관계이다. 정량 모델은 개별 결함의 강도를 계산하는 데 쓰고, 스코어링 시스템은 많은 구간의 조치 순서를 정하는 데 쓴다. 중압배관처럼 대상 구간이 넓은 경우에는 두 방법을 함께 쓰면 정밀도와 효율을 모두 확보할 수 있다.

3. 등장 배경과 필요성

국내 도시가스 매설배관은 길이가 4만여km에 이르며, 대부분 지하에 묻혀 있어 육안으로 상태를 확인하기 어렵다. 매설배관은 묻힌 시간만큼 노후화가 진행되고, 수명은 주로 내부부식과 외부부식에 좌우된다. 굴착공사나 지반 이동으로 생긴 결함과 응력도 수명을 줄이는 요인이다.

정기검사와 정밀안전진단은 결함을 직접 찾아내는 방법이어서, 배관이 앞으로 얼마나 더 쓸 수 있는지를 객관적으로 예측하는 수명 예측과는 구분된다. 직접검사인 인텔리전트 피그와 간접검사인 DCVG, ACVG, CIPS 측정 자료는 수명을 짐작하는 데 쓰이지만, 이를 하나의 절차로 묶어 판정하는 체계가 필요하다. 그래서 안전성평가는 현장 결함 자료와 이력 자료를 함께 쓰는 종합 판정 절차로 필요해졌다.

정밀안전진단의 법적 근거는 도시가스사업법 제17조의2제2항이다. 고시는 도심지에 설치된 최고사용압력 0.1MPa 이상 1MPa 미만인 본관 및 공급관(사용자공급관은 제외한다)으로서 최초 시공감리증명서를 받은 날부터 20년이 지난 배관에 적용한다.

정밀안전진단은 최초 시공감리증명서를 받은 날을 기준으로 20년이 지난 날이 속하는 해 및 그 이후 매 5년이 지난 날이 속하는 해의 1년 이내에 실시한다. 이 주기는 배관의 노후 정도에 따라 안전 관리를 반복하도록 만든 장치이다.

평가 결과는 검사주기 조정과 합리적인 교체 시기 결정에 직접 쓰인다. 사업자는 구간별 안전등급을 근거로 투자 우선순위를 정할 수 있고, 규제기관은 검사주기를 효율적으로 조정할 수 있다. 가스누출과 폭발은 인명과 재산 피해로 이어지므로, 사고가 나기 전에 상태를 판정하는 안전성평가가 필요하다.