고압가스용기의 글로벌 표준화
고압가스용기의 글로벌 표준화
  • 승인 2007.01.29
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국제표준 선점 통한 세계 시장 확대
▲ 김준호 산업자원부 기술표준원 신산업기술표준부 에너지물류표준팀 연구사
고압용기는 소화기 등 가정용에서부터 특수용기 등 산업용에 이르기까지 거의 모든 곳에서 이용되며 다양한 구조와 크기를 가지고 있다.

특히 산업용가스의 공급은 많은 산업에서 매우 중요하며 이러한 산업은 세계 어디에서나 사용될 수 있도록 안전에 대한 통일화된 가이드라인과 단일화된 표준을 정하는 것은 전 세계적으로 매우 중요하다.

그리고 세계적으로 표준의 환경변화도 급변하였다. 각국은 국제표준이 있는 경우 이를 무시하고 자국에 필요한 표준을 함부로 만들어서 쓸 수 없게 되어 있다. 1995년 WTO체제가 출범하면서 부터 과거에 자국 시장보호를 위해 활용하였던 각종 표준을 함부로 만들지 못하게 하고 국제표준을 따르도록 한 것이다. ‘One Standard, One Test, Accepted Everywhere’의 원칙준수를 요구하고 있는 것이다.

국제표준에 대한 중요성이 전 산업분야로 확산되는 계기를 만든 WTO/TBT협정(세계무역기구/무역상 기술장벽에 관한 협정)이란 1979년 4월에 국제협정으로서 합의된 GATT스탠더드코드가 1994년 5월에 TBT협정으로 개정 합의되어 1995년 1월에 WTO협정에 포함된 것으로 각국의 기술기준이나 표준이 서로 상이하여 상품의 자유로운 유통이 필요 이상으로 방해받는 것(무역상의 기술적 장벽 : Technical Barriers to Trade)을 가능한 없애려 하는 것이 목적이다.

그래서 국제표준화기구의 고압용기분야 기술위원회(ISO/TC58)에서 각국 대표들은 전 세계적으로 사용될 수 있는 표준설정을 위한 협력을 하고 있으며 또한 자국의 기술을 국제표준에 반영하여 표준선점을 통한 세계시장을 확대하고자 치열한 표준전쟁도 하고 있다.

내수용·수출용 품질·생산체계 일원화
가격경쟁보단 소비자 안전이 최우선

우리나라에서도 가스용기분야 국제표준의 중요성을 인식하여 국제표준화 위원회에 정회원으로 가입하고 우리나라 전문가들이 꾸준히 국제회의에 참가하여 왔다. 그 결과 우리나라의 기술을 국제표준에 제안하고 반영하였으며 국제표준화 총회도 유치하는 등 적극적 참여에 의한 성과도 이룩하게 되었다.

그런데 그간 국내에서는 고압용기에 대한 사고사례와 함께 안전성 강화를 위한 제도개선의 요구가 꾸준히 제기되어 왔으며 특히 올해는 국내 고압용기의 품질, 생산 및 검사체계의 개선이 그 어느 때 보다 거세게 요구되었다.

지난해초 실시한 KS인증제품에 대한 시판품 조사 결과에 따라 고압용기의 품질개선을 위해 4개 고압용기 생산업체를 비롯한 가스안전공사, 한국표준협회, 한국기기유화시험연구원 등이 참석한 가운데 여러 가지 개선방안에 대해 지난해 7월부터 심도 있게 검토하였다.

그 결과 품질을 개선하기 위한 코스트 증가로 용기의 가격인상요소가 발생되더라도 국산 용기업체의 가격경쟁력도 중요하지만 소비자의 안전이 최우선이고 앞서 얘기한 WTO/TBT협정에 따른 국제표준 부합화 요구를 해결하기 위해 기존의 검사방법 체계를 국제표준에서 요구하는 방법과 동일하게 전면 개편하는 결론을 도출하게 되었다.

그래서 현재의 이음매 없는 강제 고압가스용기 규격인 KS B 6210와 6217(소형용기)에서 규정한 종전의 설계, 시험 및 검사 방법 등을 폐지하고 국제표준규격인 KS B ISO 9809의 국제규격에서 규정하는 설계 및 시험방법 등으로 일치화하여 기존에는 내수용과 수출용의 품질 및 생산체제가 달랐던 것을 일원화하여 국내 제품도 국제수준의 품질을 갖는 제품 생산이 가능하도록 하였다.

이번에 변경되는 주요내용을 살펴보면 첫째 제조자의 공정오류가 발생되었을때 불량제품 유통을 제도적으로 차단할 수 있도록 자체 품질관리요원이 용기의 품질을 검사하고 제3자가 검사 후 안전한 용기를 시장에 유통시킬 수 있도록 제3자 검사기관제도를 도입하였다.

둘째 재료부분은 화학성분 및 기계적 성질에 있어 재료의 공식적인 인증, 제조자의 설계능력에 따라 용기재료에 대한 제조자의 선택이 다양하되 재료에 대한 요구사항은 더욱더 강화하였으며 용기불량 및 품질관리 검사를 위한 경도시험 및 비파괴검사방법인 초음파검사를 도입하였다.

셋째 안전한 제품생산을 위해 공정상에서 작업자의 실수 등 각종 오류를 방지하고 불량 발생시 원인 및 사후분석 가능하도록 검사에 대한 자동기록장치 의무화하여 종전의 육안검사 등 임의적인 검사에서 탈피하여 자동제어방식의 검사설비로 변경하게 되었다.

사실 가스기기분야의 KS인증에서 국제표준에서 요구하는 시험 항목과 방법들을 적용하여 전면 개정하는 것은 고압용기가 최초다.

이같은 움직임은 최근 잇따른 소형고압용기 파열사고로 용기의 품질에 대한 신뢰성이 무너진데서 비롯된 인증업계의 자기반성도 있지만 글로벌 무한경쟁의 체제에서 우리나라 고압가스용기 산업이 국내외 시장에서 살아남기 하기 위한 마지막 선택이었다.

앞으로 이렇게 변경되는 새로운 품질과 검사시스템이 성공적으로 국내에 정착될 수 있도록 관련 업계 및 기관 등의 지속적인 노력을 부탁드리며 그동안 많은 관심을 갖고 좋은 의견들을 제시해준 전문가들에게 감사의 말을 전한다.

[고압가스용기]

◆ 개요

고압가스용기란 고압가스를 충전하기 위한 것으로 이동할 수 있는 것을 말한다. 종류로는 용접용기, 이음매 없는 용기, 접합 및 납붙임용기, 초저(저온)온용기 등으로 구분한다.

고압가스용기는 제조법에 따라 이음매 없는 용기(무계목용기)와 용접용기(계목용기)로 구분되며 재료에 따라서는 탄소강용기, 합금강용기, 비철합금강용기 등으로 분류된다. 또한 고압가스 용기는 널리 일반적으로 사용되고 취급회수가 많고 아울러 장시간 사용하므로 안전성이 요구된다. 따라서 용기에 사용되는 재료, 제조법, 검사기준에 관해서는 일정한 기준이 정해져 있다.

◆ 용기종류

1)이음매 없는 용기

일반적으로 산소, 질소, 알곤, 수소 등 고압의 압축가스 또는 탄산가스 등 고압의 액화가스를 충전하는데 사용된다. 알루미늄 경량용기는 항공기용, 고압산소용, 선박용, 등산용 등의 특수한 용도에 사용되기도 한다.

이음매 없는 용기의 장점으로는 고압에 견디기 쉽다는 점이다. 즉 내압에 대한 응력분포가 균일하고 이음매의 누설이나 균열이 없다.

단점으로는 제작비가 많이 들고 용접용기에 비해 용기의 형태, 치수 등을 자유롭게하기 어렵다.

2)용접용기

강관을 사용한 용접에 의해 제작되므로 LPG용기, 아세틸렌용기 등 비교적 저압용의 용기로 사용된다.

장점으로는 저렴한 강관을 사용하므로 이음매 없는 용기와 비교해 값이 싸고 제작비가 적게들며 재료가 강관제이므로 용기의 형태 및 치수의 선택이 자유롭다. 또한 동일한 강판제를 사용해 제작하므로 용기 두께공차가 이음매 없는 용기에 비해 적다.

3)용기제조법

고압용기의 제조방법으로 널리 알려진 것은 이음매 없는 관을 이용해 용기를 형성하는 ‘만네스만 방식’과 강괴를 뽑아내 만드는 ‘에르하르트방식’의 두가지가 있다.

그러나 이러한 방식으로 제조한 고압용기는 세계적으로 생산할 수 있는 곳이 한정돼 전량수입에 의존해야 하는데다 정밀한 조도의 가공이나 균일한 제품의 생산이 사실상 어렵다는 점이 문제로 지적됐다.

만네스만식(이음매 없는 강관을 재료로 하는 방법)은 용기와 같은 지름과 두께를 가진 이음매 없는 강관을 절단해 그 중 한면을 적당한 제조온도(900∼1,200℃)로 가열해 이부분을 특수금형을 사용 햄머링하고 적당하게 교축해 결합한 후 금형으로 조직을 치밀하게 단련시켜 하부를 만든다. 상부는 성형하고 열처리 한 다음 캡장치용 와사를 장착하고 최종입구에 나사를 만들어(밸브부) 용기제작을 완료하는 방법이다.

에르하르트식(각재 강관을 재료로 하는 방법)은 백열상태로 가열된 사각의 강관을 대각선 길이와 같은 내경의 둥근형에 넣고 회전축으로 누르면 둥근 바닥면을 갖는 중공소재가 된다.

이 소재를 동관 이발과 같은 방법으로 점차 외경을 축소해 규정치수로 다듬질하고 그 후로는 만네스만식과 같이 다른면을 제조해 두부(상부)를 만들어 용기제작을 완료하는 방법이다.

코핑식(강관을 재료로 제조하는 방법)은 강관을 펀치로 둥글게 잘라내고 이 원판형을 가열한 그대로 수압프레스에 걸어 컵모양의 소재를 만들고 다시 수압프레스에 걸어 바닥면이 있는 원통을 만들고 다시 두부를 제조해 용기형태로 만들어 용기제작을 완료하는 방법이다.

DDI방식은 강관을 프레스와 소둔 과정을 반복해 형상을 가공한 후 에르하르트식과 동일한 방식으로 봉합해 용기를 제조하는 방식이다.

심교축용기법(용접용기)은 2개의 압연 강재원판을 소재로 하고 원판을 프레스에 걸어 컵 모양으로 다듬질한다.

교축이 끝난 컵은 모따기를 한 다음 컵에 네크링을 용접하고 하부 컵에 스컷트를 부착해 상하부를 맞춰 용접, 용기제작을 완료하는 방법이다.

종이음형용기법(용접용기)은 상하 경판과 동체로 용접하는 방법으로서 동체는 압연강판을 소정의 치수로 절단하고 로울러기로 가공해 종형방향으로 용접을 해 제작한다.

경판은 원형강판을 프레스가공해 컵모양으로 다듬질해 제작한 후 심교축용기와 같이 상부경판에 네크링을 용접한다. 그리고 하부경판에 스컷트를 용접한 후 상하부 경판과동체부를 용접해 용기제작을 완료하는 방법이다.

◆ 초저온 용기란

초저온용기는 1892년 영국의 Dewar가 액화기체를 담아 오래 보관할 수 있는 단열이 좋은 용기를 개발한 것이 시초로 알려져 있다.

이 용기는 내벽과 외벽사이를 진공으로 만들어 열전도를 차단하고 안쪽벽은 은으로 칠해 단열이 좋게 만들었다. 이 용기에 의해 액화기체의 보관시간이 30배이상 증가돼 보다 낮은 끊는 점을 가진 수소, 헬륨의 액화시도도 가속화됐다.

마침내 1898년 Dewar는 이 용기를 사용하여 20cc의 수소를 생성하는데 성공했다.

Dewar의 액화기체 저장에 대한 공로를 기리기 위해 현재 액화기체를 저장하는 특수 단열 TANK를 드와 (Dewar)라 부르게 됐다.

‘초저온용기’라 함은 섭씨 영하 50도 이하의 액화가스를 충전하기 위한 용기로서 단열재로 피복해 용기내의 가스 온도가 상용의 온도를 초과하지 않도록 한 것이다.

초저온 액화가스인 액체산소, 액체질소, 액체알곤, 액체탄산가스, 액체 아산화질소 가스 등을 액체상태로 운반, 저장해 내장의 기화기나 별도로 설치되는 기화기로 기화시켜 기체상태의 가스를 소정의 압력, 온도, 유량으로 공급하기 위해 사용하기 위한 것이다. 간단히 말하면 보온병과 같은 이중의 원통으로 설계돼 저온의 액화 가스가 저장된다.

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