[연재] (26) 석유에너지산업의 안전 및 건전성 확보 방안
[연재] (26) 석유에너지산업의 안전 및 건전성 확보 방안
  • 승인 2007.08.27
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설비 건전성, 예방이 최선책
▲ 쉘 장치안전팀장 김동섭 박사
가끔 일반인들로부터 “하는 일이 무엇이냐”는 질문을 받을 때가 있다. 그때마다 나도 “잘 몰라요”하고 웃고 넘기곤 한다. 한마디로 설명하기 쉽지 않고 또 사실 내가 하는 일들을 쉽게 설명할 자신도 없기 때문이다.

요즘 내가 많은 노력을 쏟고 있는 오일샌드, 오일쉘 등 신에너지 개발연구에 대해 말하면 “앞으로 사우디에서 생산하는 기름보다 양질의 기름을 더 많이 미국과 캐나다에서 생산하게 될 것이다”라고 말하면 모두들 고개를 갸우뚱 한다. 그리고 “내가 하는 또 다른 분야의 일은 장치설비의 건전성과 안전성을 평가하는 것이다”고 말하면 모두들 두 가지 상반된 일에 대해 혼란스러워 한다. 이같은 이유로 나는 내가 하는 일에 대해서 남들이 물어오면 “잘 몰라요”라고 얼버무리는 편이다.

그러면서도 내가 무엇을 하는지를 남에게 설명하려고 생각해낸 비유가 의사(Doctor)라는 말이다. 영어로 내가하는 일을 닥터라고 해도 틀린 말은 아니니까 말이다.

나는 내과의사다. 그런데 대상이 인간이나 동물이 아니고 바로 장치설비란 점이 다를 뿐이다. 내가 하는 일을 의사에 비유해 봤다.

먼저 방사선과에서 검사 결과(압력용기의 비파괴 검사나 육안 검사)를 가져오면 이 자료를 근거로 체온측정(사용온도), 맥박(사용압력) 등을 측정하고 이 장치설비가 건강해서 그냥 사용해도 될지 아니면 치료(보수)를 해야할 지, 심장이나 팔다리를 이식(교체)해야 할지 그것도 아니면 몇달 간을 심한 달리기(운전 조건 변경)를 금지할지 등의 결정을 내려준다.

그나마 다행인 것은 장치설비는 감정이 없기 때문에 진단과 치료에 대한 불평이 없다는 것이다. 하지만 만일 오진으로 인해 사고가 발생하면 그 결과는 엄청난 것이므로 모든 기술을 동원해 바른진단과 판정을 내리도록 애써야 한다.

스테인리스 강재의 콜로라이드 균열
성장 속도 빨라 발견 즉시 보수 필요

의사는 많은 병명과 그에 따르는 증세, 효과적인 검진방법, 그리고 치료법을 잘 알아야 한다. 다시 말하면 장치설비의 건전성 평가 전문가도 병의 원인, 증세 등에 대한 많은 자료와 경험이 필요하다. 그래서 지금부터는 장치설비에 흔히 발생할 수도 있는 병들의 종류들을 살펴보고 이 병들의 특징, 검사법, 사전 예방법 등을 살펴보고자 한다. 우리의 건강도 사전 점검과 예방이 가장 효과적인 건강 유지법인 것과 같이 장치설비도 병의 종류와 원인을 잘 알아 예방(preventive maintenance)하는 것이 가장 효과적이다.

이번 주는 장치설비와 관련된 많은 문제점들 중에서 클로라이드에 의한 균열을 살펴보기로 하겠다. 클로라이드에 의한 균열(흔히 Cl SCC라고 함)은 300 계열의 스테인리스 스틸이 전해 클로라이드, 적절한 온도조건, 산소환경, 그리고 잔류응력과 같은 응력이 존재하는 지역에 미세하면서도 나무뿌리처럼 번져있는 균열이 발생하는 현상을 말한다. 일반적으로 온도가 60℃ 이상인 환경조건에서 발생하지만 예외적인 경우도 있다.

그리고 용해액에 산소가 많이 녹아 있거나 산성도가 높을 경우에도 더욱 쉽게 발생하며 재료는 가공 경화가 많은 즉 벨로우즈나 thermo-couple sheath, 특히 인스트루먼트 파이프에서 자주 발생한다. 일반정유, 화학공장에서는 습기를 건조 또 액화를 반복하는 온도 조건을 가진 설비인 스팀 트레이싱 주위와 보온재 내부, 수냉식 열교환기 주변, 외부 stiffner ring 주위에 많이 발생한다.

이 균열의 성장 속도는 대체로 빨라 발견했을 때는 이미 보수나 교체를 고려하는 것이 바람직하다. 특히 주의할 점은 화재가 발생했을 때 진화를 소방수나 해수, 수도물을 사용했을 경우는 주위 300 계열의 강재가 있다면 반드시 Cl-SCC가 발생했는지의 여부를 조사해봐야 한다는 점이다. 검사방법으로는 균열이 미세함으로 육안검사나 dye검사로 부족할 수가 있으므로 eddy current에 의한 검사가 가장 효과적이다.

효과적인 예방책으로는 이 균열에 대한 내성이 강한 니켈 합금강과 같은 재료를 사용하는 것이 바람직하나 비용이 많이 발생함으로 적절한 코팅이나 잔류응력을 없애주는 후열처리(annealing) 등이 널리 사용된다. 최근에는 알루미늄 박제를 입히거나 알루미늄 thermal spray, 제산소제 등을 사용하는 방법도 많이 제시되고 있다.

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