유체 시스템 안전을 위한 7가지 팁

보다 안전한 산업용 유체 시스템 구축을 위한 7가지 팁

북미 지역 필드 엔지니어 Ken Backus

산업 플랜트나 정유 공장에서는 안전 관련 사고가 언제든지 발생할 수 있습니다. 플랜트 매니저의 가장 중요한 임무는 이러한 위험 요인을 줄여 안전성을 확보할 뿐만 아니라, 시설의 가동시간을 유지하고 꾸준한 수익을 보장하는 일입니다.

특히 산업용 유체 시스템은 매우 주의해야 하는 곳입니다. 유체 시스템들은 잘못 다루면 건강, 안전, 환경 문제를 야기할 수 있는 고압 및 고온 유체와 가스를 이송하기 때문입니다. 유체 시스템의 고장은 예기치 않게 발생하지만, 설계 단계에서 엔지니어와 기술자가 다양한 전략을 적용하면, 유체 시스템의 안전을 확보할 수 있습니다.

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1. 다른 제조업체의 부품 혼합 사용 금지

산업용 부품들은 동일하게 제조되지 않습니다. 기존의 부품을 다른 제조업체의 부품으로 교체하거나 혼합해서 사용하면, 전체 시스템 성능이 저하될 수 있으며 환경이나 안전 문제가 발생하고 비용이 증가할 수 있습니다. 이를테면, 각기 다른 제조업체가 제조한 1/2인치 피팅은 공차가 서로 다를 수 있습니다. 두 가지를 혼합하여 사용하는 경우, 누설 가능성을 높이거나 위험한 파열(blowout) 상황이 발생할 수도 있습니다.

고압, 진동, 진공, 온도변화를 견디는 누설 없는 밀폐는 정확한 공차, 면밀한 품질 제어, 오랜 사용에 따른 보장된 설계 원칙이 뒤따라야 가능합니다. 가장 안전하고 확실한 방법은 일관되고 안정적이며, 좋은 품질의 제품을 엄격한 기준으로 제조하는 부품 공급업체를 선정하는 것입니다. 전체 시스템을 가동할 때, 모든 부품을 동일한 제조업체의 제품으로 사용하면 호환성을 확보할 수 있습니다.

2. 인적과실 최소화

고도로 훈련된 팀에서도 실수는 발생합니다. 하지만 안전 우선의 설계 원칙을 따르면 잠재적인 인적과실을 최소화할 수 있습니다. 시간을 들여 부품에 일관된 라벨링을 적용하는 것부터 시행할 수 있습니다. 해당 시스템의 상세 작업 내용을 태그에 기재하여 장비와 호스 등에 부착하면, 작업자는 이에 유의하여 작업을 진행할 수 있습니다. 또한 플랜트 전체의 핸들, 튜브, 파이프를 색깔 코드로 구분하면, 작업자는 즉각적으로 해당 부품을 통과하는 유체 또는 가스의 종류를 알 수 있어 오류를 줄일 수 있습니다.

또 다른 방법은 움직이는 물체 또는 사람과 부딪치지 않도록 추가 부품을 설치하는 것입니다. 공정 밸브에 잠금장치를 추가하면 돌발 상황을 예방하는 동시에 안전사고 문제도 방지할 수 있습니다.

3. 올바른 부품 사용

플랜트 안전성을 최우선으로 고려한다면, 유체 시스템 부품 구매 시 가격을 중심으로 결정하는 것은 현명하지 않습니다. 저가 부품을 구매하여 비용을 절약하였을지라도, 그 부품 때문에 중대한 안전 문제가 발생한다면 해결하는 데 드는 비용은 훨씬 클 것입니다.

따라서 뛰어난 평판과 실적을 가진 업체를 선정하는 것이 중요합니다. 올바른 부품을 선택하려면 공정 조건을 완전하게 이해해야 합니다. 예를 들어, 정전기가 발생하는 유체 시스템에서는 정전기를 호스 코어를 통과시켜 배출하기보다, 전도성의 금속 코어 또는 탄소 블랙을 사용한 PTFE 코어를 사용해야 합니다. 재질을 올바르게 선택하면 장차 발생할 수 있는 누설을 예방할 수 있습니다. 반드시 믿을만한 업체와 공식적인 경로를 통해 부품을 구매하십시오. 모조품 및 저품질의 부품을 사용하면 시스템 운영과 전반적인 플랜트 안전에 해를 끼칠 수 있습니다.

4. 가능할 때마다 시스템 간소화

유체 시스템을 덜 복잡하게 만드는 것만으로도 문제 발생 가능성을 최소화할 수 있습니다. 시스템을 간소화하면 문제가 발생했을 때, 더 적은 부품만 분석하면 되므로 유지보수가 효율적으로 시행할 수 있습니다. 이를테면, 잠재적인 누설 지점을 줄이기 위해 파이프 배관을 구부릴 수 있는 튜빙으로 교체할 수 있습니다.

위에 있는 그림에는 파이프 조립체의 피팅 7개와 잠재적 누설 지점 17곳을 표시했습니다.
밑에 있는 그림에는 튜빙의 피팅 2개와 잠재적 누설 지점 4곳을 표시했습니다.

시스템 작동 시 복잡성을 한 번에 줄이려면 맞춤형 유체 시스템 조립체를 구축해줄 수 있는 공급업체를 찾는 것도 한 방법입니다. 조립체가 몇 안 되는 부품, 판넬, 엔클로저로 구성되어 있어도, 다 함께 조립하는 과정에서 오류가 발생할 수 있습니다. 따라서 고품질의 조립체를 구축한 경험이 많고 품질 보증까지 제공하는 공급업체를 선정하면, 귀하의 작업을 보완하고 누설 없는 조립체를 만들 수 있어 항상 안심하실 수 있습니다.

5. 제조업체의 지침 엄수

제조업체에서 제공하는 유체 시스템 조립 및 분해 설명서를 따르지 않는 것은 사소해 보여도 매우 심각한 결과를 초래할 수 있습니다. 제조업체가 권장한 설치 단계를 엄수해야만 다음과 같은 일반적인 오류를 가장 많이 줄일 수 있습니다.

• 제대로 조이지 않은 피팅으로 인한 누설 및 이탈(blowout)
• 조이기 전에 튜브 피팅 몸체의 턱에 튜빙이 완전히 닿았는지 확인하지 않는 것
• 튜브가 타원도(ovality), 결함, 긁힘 등의 이유로 완전 밀폐되지 않는지 확인하지 않는 것
• 피팅 제조업체가 권장하는 벽두께 제한을 확인하지 않는 것
• 충분한 피팅 조립을 확보하는 올바른 간격 측정 검사기를 사용하지 않는 것

6. 설계의 진동 및 흔들림 요인

전원이 차단된 상태의 산업용 유체 시스템 조립을 조립할 때, 기계 진동에 의한 영향을 간과하기 쉽습니다. 시스템을 설계할 때 이 문제를 주의해야 튜빙이나 피팅이 손상되면서 부품 누설이 생기는 일을 방지할 수 있습니다. 고압을 사용하는 동안 튜브와 피팅에 피로(fatigue)가 가해지지 않도록 적절한 지지대를 추가하십시오. 또한 부품 연결 부위에 움직임이 가해지면 응력(strain)이 발생하므로, 부품이 움직여도 문제가 없도록 대비해야 합니다.

강렬한 진동이 발생하는 경우에는 진동을 더 잘 흡수할 수 있는 호스로 튜빙을 교체하는 것도 고려해볼 수 있습니다. 움직임이 있는 애플리케이션에서 호스를 사용할 땐, 호스의 최소 굽힘 반경보다 작게 구부러지지 않도록 충분한 길이의 호스를 사용하여 움직임을 분산해야 합니다. 굽힘 반경이 너무 작으면 호스에 조기 손상이 발생할 수 있습니다. 호스는 때가 되면 교체해야 하는 소모품이므로 설계 시 부품의 수명 또한 고려하십시오.

7. 튜브 경도 및 재질 호환성 고려

피팅을 누설 없이 연결하기 위해서는 유체 시스템 튜빙 재질끼리 서로 호환 가능해야 하고 적절한 경도(hardness)를 갖춰야 합니다. 피팅이 금속 튜빙을 효율적으로 잡아 줘야 하므로 튜빙은 피팅보다 더 연질(softer)이어야 합니다. 스텐레스강 튜빙에는 황동 피팅을 사용하지 말아야 하는데, 이는 피팅 재질이 튜브를 지탱하지 못할 만큼 너무 연할 수 있기 때문입니다.

위의 내용이 단순해 보여도 대부분의 시설에서 종종 간과되고 있습니다. 귀하의 팀이 최고의 시스템 설계와 설치 실행을 가장 중요하게 생각한다면, 플랜트를 원활히 운영할 수 있을 것입니다. 또한 팀에 교육 기회 및 단기 교육 과정을 제공하는 것도 좋은 방법입니다. 적합한 예방책과 제대로 된 유체 시스템 설계 원칙을 따르는 것이 장기적으로 높은 비용이 발생하는 사고를 예방하고 플랜트의 안정성을 강화하는 방법입니다.

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