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산업분야에서 보온의 유지보수 Fireproofing & Construction


산업분야에서 보온의 유지보수



1. 산업 부문에서의 보온재

○ 보온․단열에 사용하는 재료로서, 로크웰, 유리섬유와 같은 섬유질 재료, 규산칼슘보온재 등 무기다공질 보온재, 우레탄폼 등 발포플라스틱 보온재 등 다종다양한 보온재가 출시되고 있으며, 이것들이 주택의 단열, 발전소나 공장설비의 단열, 냉장고, 에어컨, 급탕기 등에 사용되며, 에너지의 절감은 물론 시스템의 기능향상에도 공헌하고 있다.

○ 보온재는 단열재라고도 하는데, 일반적으로 주택이나 빌딩 등 건축물의 벽면이나 천장에 사용되는 것을 단열재라고 하며, 플랜트나 일반 공장 등 산업분야에서 사용되는 것을 보온재라고 한다. 보온재는 배관이나 기기에 부착함으로써 주변과의 온도차에 의한 열에너지 손실을 억제하는 재료이다.

○ 산업분야에 사용하는 주요 보온재로 로크웰과 유리섬유는 산업분야, 건축분야 등 모든 분야에 사용되며, 규산칼슘보온재, 펄라이트 보온재는 대부분이 산업분야에서 쓰인다. 또한 발포 플라스틱 보온재 등 현장에서는 용도에 따라 다종다양한 보온재가 사용되고 있다.


2. 기존 설비의 에너지 절약에 유효한 보온 제품

○ 기존의 공장이나 플랜트에 있어서 열화 또는 파손된 보온재를 갱신하는 것은 당연한 일이지만, 보수 공법이나 제품을 공부함으로써 에너지 절약을 도모할 수 있는데, 여기서는 기존 설비의 갱신, 개보수 등에 사용할 수 있는 에너지 절약 제품이나 공법에 대해 알아본다.

○ 간이 착탈식 보온 커버 : 밸브나 플랜지 등 대상물의 형상에 맞추어 제작된 유연성이 있는 보온 커버이고, 매직테이프나 밴드 등으로 고정하기 때

문에, 전문업자에 의뢰하는 일 없이 간단하게 착탈할 수 있는 보온재이다.

○ 저열전도율 보온재 : 기존 제품과 비교하여 열전도율이 낮은 고성능 보온재가 개발되어 시판되고 있는데, 제품으로는 보온재 내부의 세밀한 공극을 나노단위까지 미세하게 한 것과 보온재의 재질 자체를 개량한 것 등이 있다.

○ 추가 보온 : 기존의 보온을 해체하지 않고 그 위에 보온재와 외장판을 추가로 부착하는 공법으로, 해체 공사비가 절감되고 에너지 절약 효과도 얻을 수 있는 장점이 있다.


3. 보온 시스템의 열화와 CUI

○ 플랜트 설비 등에 사용되는 보온재나 외장재 등으로 구성된 보온 시스템에서는 설비의 열화라고 하는 문제가 발생하며, 이러한 보온 시스템의 열화에 의해 열에너지의 방사량이 상승하여 연료비 증가는 물론 설비의 성능에 지장을 초래하기도 한다.

○ 또 다른 문제로서 보온재 아래 배관외면 부식문제(Corrosion Under Insulation : CUI)가 있는데, CUI는 보온재가 시공된 배관에 발생하는 부식이다.

일본에서는 2012년 2월에 “석유정제업 및 석유화학공업에서의 보온재 아래 배관외면 부식(CUI)에 관한 유지관리 가이드라인”이 발행되었다.

CUI 발생의 메커니즘이나 관리방법은 본 가이드라인에 상세하게 기술되어 있다.

○ CUI의 특징으로는 부식 속도가 빠르고 국지적으로 발생하는 것이며, 보온재가 시공되어 있기 때문에 배관 표면을 직접 점검하는 것은 불가능하다.

장래에는 CUI가 염려되는 배관․기기에 대해 신설공사의 시점에서 설계상의 배려를 실시함으로써 CUI 리스크의 저감을 도모하는 것이 바람직하다.


4. 보온 시스템의 열화와 열화 진단

○ 보온 시스템은 열화에 의해,

1) 보온재로의 빗물 침입에 의한 열전도율의 저하,

2) 보온재 사이의 격간으로부터의 누설,

3) 보온재 자체의 열화 등의

현상이 발생한다.

○ 보온재로의 빗물 침입에 의한 열전도율의 저하 : 보온재는 내부에 상세한 공기층이 있음으로 인해 열전도를 억제하고 있지만, 이 공기층을 수분이 가득 차게 해버리면 열전도율이 저하한다.

○ 보온재 사이의 간격으로부터의 누설 : 다년간 열팽창, 수축이나 진동, 외력 등에 의해 배관․기기와 보온재 사이 혹은 인접하는 보온재 사이에 간격이 발생하여 내부의 열이 보온재를 개의치 않고 직접 외부에 도달한다.

○ 보온재 자체의 열화 : 섬유질 보온재는 소량이지만 유기 바인더를 사용하며, 장기적으로 바인더의 열화가 발생하여 사용 상황에 따라서는 주저앉음 등이 발생한다.

○ 보온 시스템의 열화 상황은 서모그래피 등의 기기를 사용하여 진단할 수 있는데, 중성자 수분계를 사용하여 보온재의 함수 상황을 비파괴로 검사하는 것도 가능하고, 서모그래피를 병용하여 보다 정밀도가 높은 진단을 할 수 있다.


5. 맺음말

○ 발전소나 석유정제, 석유화학 플랜트 등 기존 설비에 있어서 보온재는 에너지 절약에 아주 큰 공헌을 하고 있으며, 보온재 사용범위의 증대나 갱신에 의해 더욱 더 에너지 절감이 가능하다.

○ 또한 반대로, 보온 시스템의 유지보수를 실시하지 않으면 에너지의 낭비가 발생함과 동시에, CUI 등에 의해 설비 전체의 성능저하나 재해 리스크가 증대한다.

출처 : 服部幸夫, "産業分野における保温のメンテナンス", 「省エネルギー」, 65(3), 2013, pp.33~37



◃전문가 제언▹

○ 플랜트 설비 등 보온 시스템에서는 설비의 열화가 발생하는데, 이러한 보온 시스템의 열화에 의해 열에너지의 방사량이 상승하고 연료비 증가는 물론 설비의 성능에 지장을 초래하므로, 열화 또는 파손된 보온재는 갱신 또는 개보수 공사를 통하여 에너지 절약을 도모해야 한다.

○ 기존의 공장이나 플랜트에 있어서 열화 또는 파손된 보온재를 갱신하는 보수 공법이나 관련 제품을 공부하는 것에 의해서도 에너지 절약을 도모할 수 있는데, 이 분야 관계자들은 기존 설비의 갱신이나 개보수 등에 사용할 수 있는 새로운 제품이나 공법에 대해 항상 살펴야 한다.

○ 또 다른 문제로서, 보온재가 시공된 배관의 보온재 아래 배관외면 부식문제(Corrosion Under Insulation : CUI)가 발생하는데, 보온재가 시공되어 있어서 배관 표면을 직접 점검하는 것은 불가능하므로 CUI가 염려되는 배관․기기에 대해 초기 공사의 시점에서 설계상의 배려를 하여 CUI 리스크의 저감을 도모하는 것이 바람직하다.

○ 우리나라의 한국가스안전공사에서는 압력용기와 배관 등 산업설비의 손상사례와 장치분야의 기술발전을 논의하는 석유화학설비보존연구회 및 석유화학 안전기술 정보교류 및 신기술 전파를 위한 석유화학플랜트 안전기술향상연구회를 개최하고 있다.

○ 특히 지난 1996년에 발족하여 17년째 장치관련 기술세미나를 지속적으로 개최해오고 있는 석유화학설비보존연구회는, 작년 5월에 개최한 연구회에서 '보온재․Fireproofing 하부부식 예방활동'을 포함하여, '장치 진단 기술 소개', 'RBI 진단사례 및 성과' 및 'AE 기술을 이용한 밸브내부 누설 진단' 등 최근 진단기술 내용을 소개한 바 있다.

○ 우리나라에서도 석유화학 플랜트의 고경년화에 의해 플랜트에서의 누설사고가 증가하고 있는데, 사고가 설비기기․배관의 손상에 기인하고 있으며 그 대부분이 CUI에 의한 것으로, 선진국에서는 우리나라보다 10~20년 일찍 이 문제에 직면하여 지속적으로 연구해오고 있다.


한국과학기술정보연구원 / 전 문 연 구 위 원 배 영 문 / (
ymbay@reseat.re.kr)


Source
: KISTI

 

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