1. 서 론
지금까지의 연재에서 매설배관의 부식과 방식이라는 관점에서 부식특성, 관련방식기술뿐만 아니라 현장에서 접하는 전기적인 간섭문제에 대해서 살펴보았다. 이번에는 이를 정리하는 관점에서 이 분야와 관련한 국내외의 기술코드(code) 및 법규 사항들에 어떠한 것들이 있는지에 대해 살펴보고 몇 가지 쟁점사항들에 대하여 정리하고자 한다.
엄격한 의미에서 코드(Code)는 법(Act), 령(Regulation)에 대해서 하위 개념이기는 하나 일반적으로는 강제력을 가지며, 따라서 반드시 지켜야만 하는 수준의 효력을 갖는다.
그러나 특별히 본 고찰에서는 의무준수 사항의 상위법규보다 구속력이 적은 의미로 사용하고 있음을 일러두겠다. 즉 강제력이 없는 표준(Standard) 정도와 동일한 의미로 취급하고자 한다.
2. 전기방식관련 기술코드
국가코드중 국제적으로 통용되고 있는 대표적인 기술코드로서는 미국의 NACE (National Association of Corrosion Engineers)가 있다. NACE-0169는 매설배관에 대한 전기방식 적용시 필요한 사항들에 대한 기술표준을 제시하고 있다. 이와 비슷한 각국의 기술코드는 다음의 표 1과 같이 요약할 수 있다. 이러한 국가코드들은 배관관리를 위한 별도의 법규에서 혹은 기업의 사내표준 등에서 실무적으로 직접 인용되고 있는 경향이 있다.
3. 피복관련 기술코드
방식피복의 경우 미국의 수도협회인 AWWA (American Water Works Association)의 규정들은 수도용 강관에 대해 적용하는 피복들에 대한 표준규격들로 이미 오래 전부터 제정되어 사용되어 왔다. ASTM에는 본 규격의 목적이 그러하듯이 피복재가 일반적으로 갖추어야할 물성에 대한 시험에 관해서 풍부한 내용의 표준규격들을 갖고 있지만, 요구되어 지는 물성의 최소기준값들은 제시하지 않고 있다.
특히 DIN 규정은 배관피복분야에서 공장피복, 현장피복, 피팅류 피복 등의 분명한 적용상의 구분과 함께 최소요구 물성값을 규정하고 있기 때문에 비교적 피복관련 기술코드로서 짜임새가 있으며, 곧잘 인용되는 표준이기도 하다. 표 2에 인용된 표준코드에는 현재 국내에서 주로 사용되는 있는 폴리에틸렌뿐만 아니라 아스팔트 및 FBE (fusion-bonded epoxy)와 같은 피복소재에 관한 규정을 포함하고 있다. 우리 나라의 경우 직관피복으로 KS D 3607 및 3589를 사용하고 있는데, 1층의 분말용착식이(KS D 3607) 곡관만이 아닌 직관에도 사용되고 있는 것이 특이하다.
4. 관련법규
국내에서 특별히 천연가스배관 관련법은 흔히 가스 3법 중 도시가스사업법이 있으며, 본 법에서 따로 규정하는 각종의 기술기준에 대한 일반 고시가 실제 강제력을 갖는 형태로 운영되어 왔다. 관련고시들은 이제 통합고시의 형태로 변화하는 추세이며, 최근에 몇 가지의 기술적 기준에 관한 변경사항이 입법예고 되기도 하였다.
아직까지 매설배관운영 역사가 일천한 국내에서는 대표적인 관련 법규라면 바로 도시가스사업법을 지목할 수 있다.
그러나 아직까지 가스공급배관에 대한 설계, 시공 및 유지관리 등과 관련한 제반 기술기준을 포함한 수준 높은 법구조를 갖는다고 하기에는 부족한 감이 없지 않으며, 앞으로의 중요한 과제라고 생각된다.
다행인 것은 가스안전공사에서 이미 몇 해전부터 법규적인 사항보다 하위 개념의 각종 기술분야에 대한 지침서의 제정을 구상하고 이의 추진을 다양한 형태로 진행하고 있는 바, 본 활동에 대한 향후 귀추가 주목된다.
한편 이미 선진국들에서는 이들 가스공급배관의 설계, 자재, 시공, 검사 및 유지보수관리 등과 관련하여 필요한 경우 법규화 및 규격화하여 안전성을 크게 확보하고 있거나, 더욱 과학적이고 기술개발된 검사방법으로 더욱 많은 안전 코드 개발에 많은 노력을 기울이고 있다.
넓게 보아 가스공급배관에 관한 법으로는 미국의 경우 US DOT (Department of Transportation)의 ‘Pipeline Safety Regulation, Natural Gas Parts 191-192’와 ASME의 ‘Gas Transmission and Distribution Piping Systems’등을 운영하면서 이들을 모체로한 각 업체들의 자율적인 조치를 유도하고 있다. 또 일본의 경우에는 가스공급배관에 관한 기술기준으로는 ‘가스사업법’, ‘가스공작물기술기준’ 및 가스협회등의 ‘본지관 지침’ 등의 가스배관 기술기준을 보유, 운영하고 있다.
영국에는 NIHHS Regulation중 ‘Notification of Installation Handling Hazardous Substances Regulation’, ‘산업안전보건법’, ‘중대산업사고 예방규칙’, ‘유해 위험물 관리규칙’ 등이 있으며, 가스공급배관에 직접적인 법으로는 British Gas가 적용하고 있는 IGE(The Institution of Gas Engineers)의 ‘Steel Pipelines for High Pressure Gas Transmission’의 규정을 운영하고 있다.
이들 각종 법규가운데 미국의 ASME/ANSI B31.8, US DOT의 Pipeline Safety Regulation, Natural Gas Parts 191-192, 일본의 가스공작물 기술기준 및 국내의 배관관련 법령 및 고시들을 종합적으로 분석하여 해당항목별로 비교하는 연구가 있었으며, 표 3은 이러한 비교결과의 일예를 보여주고 있다. 자세한 내용이 필요한 독자의 경우 본 서를 참고하길 바란다.
5. 코드 적용상 주의사항 및 쟁점사항
5.1. 방식기준
앞의 연재에서도 이미 언급한 바 있으나 전기방식법의 적용시 방식의 유무를 판단하는 방식기준은 크게 전위기준과 전류기준으로 구분할 수 있다.
일반적으로 측정의 용이성 때문에 전위기준이 널리 사용되고 있으나, 필요한 경우 약 5가지의 서로 다른 기준들을 병행하여 사용할 수 있다. 이 기준들을 적용함에 있어서 유의하여야 할 점은 이 기준들은 최소한의 방식조건을 설명하는 것이며, 다시 언급하지만 방식되고 있는 구조물이 여러 가지의 기준을 동시에 만족해야 하는 것이 아니라 여러 가지 기준들 중의 하나를 만족하면 된다는 점이다 (alternate minimum criteria).
결론적으로 말해 중요한 것은 시설물이 방식되고 있다는 사실을 어떠한 기준으로든 확인하면 된다는 것이다. NACE-0169에서도 어느 한가지의 기준이 모든 경우의 판단기준은 될 수 없고 두 가지 이상의 기준을 적용하여 방식여부를 판단하는 것이 좋다고 기술하고 있는데 이 말은 반드시 두 가지 이상의 방법으로 확인하라는 의미라기보다 어떠한 방법이라도 분명한 방식상황을 확인해야 한다는 의미이다.
5.2. 전위의 측정
방식전위의 측정은 구조물의 방식상황을 유지관리에 있어서 흔히 수행하게 되는 작업이다. 배관의 전기방식 전위는 통상적으로 관대지전위 (P/S 전위: 통상적으로 측정하는 방식전위)를 측정하게 되는데, 이 전위는 앞에서도 설명한 바 있지만 거의 IR drop을 포함한다. 실제 현장에서 실험결과에 의하면 (그림 1) 전위 측정시 IR drop이 개입되어 배관의 전위가 오히려 더 음의 값을 나타내고 있는 것을 알 수 있으며 대부분 IR drop은 무시 못할 정도로 크다는 것을 알 수 있다.
On-potential이 관대지전위라면 off-potential과의 차이가 순간전류차단시 회복되는 IR drop양이며, -1.5 V의 관대지전위에서 약 500∼600 mV이상 IR drop 기여도가 있는 것을 알 수 있다.
이러한 IR drop 현상은 토양의 비저항뿐만 아니라 배관피복의 절연저항성질 때문에 유기되는 것으로 이러한 IR drop은 과전압이 클수록 거의 대부분을 차지한다. 이러한 사실은 지하철 차량기지로부터 전기적 간섭 영향을 받는 지역에서의 시험측정 결과로부터 쉽게 이해할 수 있다 (그림 2).
지하철 미주전류로 인한 관대지전위가 약 +3.0∼-5.8V의 변화가 기록될 때 IR-drop의 영향이 없는 매설 probe를 이용하여 분극전위를 측정하면 평균 전위가 약 -1.0V정도로서 대부분이 IR-drop에 의한 값임을 알 수 있다.
따라서 통전시의 전위측정은 항상 이러한 IR-drop의 기여분을 고려하여 설비의 상황을 판단할 필요가 있다. 이렇게 피방식구조물의 전위를 측정관리하기 위해서는 저변에 기술적 어려움이 있음에도 불구하고 대개 그대로 관대지전위를 측정하는 것이 일반적으로 추천되고 있으며, NACE에서도 이러한 전위의 통상적인 측정과 관련하여 측정요령을 제안하고 있는데 IR drop을 고려하여 “기준전극을 가능한 한 지상에서 구조물에 근접시키기”를 추천하고 있으며 IR drop의 크기를 알아야 하는 경우 off 전위 혹은 실제 분극전위의 측정을 수행하도록 하고 있다.
5.3. 과방식기준
외국의 국가산업표준의 경우 대부분 과방식의 우려를 지적하고 있으나 과방식 기준값을 규정하여 제시하고 있지는 않으며, 과방식 크기를 규정한 경우의 대부분은 배관운영회사나 엔지니어링회사에서 자체실무메뉴얼 혹은 설계서 등에 반영하고 있는 것들로서 이들은 방식설비의 적정시공이나 관리측면에서 과방식 조건을 고려하고 있는 자율적인 내부 지침에 지나지 않는다.
이는 외국에서 과방식의 문제점을 인지하지 못해서가 아니라 충분히 인식하고 있음에도 불구하고 코드로서 규정하기에는 기술적으로 무리가 있고 배관재질, 피복종류 및 토양특성에 따라 과방식에 대한 상황이 몹시 달라지기 때문에 국가적 규격으로 채택하기에는 불가능한 측면이 있기 때문이다.
NACE-0169에서는 전기방식조건을 판단하는 전위기준으로 “철 및 강배관의 방식전위는, 특별한 조건이 명시되지 않는 한, 황산동전극을 기준으로 -850mV 이하로 유지하여야 한다”고 명시하고 있다. 반면에 과방식과 관련하여 그 위해 가능성을 경고하고는 있으나, 분명히 어떠한 수치적 규제기준을 제시하지 않고 있다.
또한 영국의 산업규격인 BSI-7361에서도 방식전위 -850 mV는 최소 요구조건으로 명시하고 있다.
그러나 과방식의 경우 피복의 박리를 우려하여 적정 방식을 하여야 한다고 언급하면서 이러한 과방식조건은 “사용되는 피복재의 종류 및 두께 등에 매우 의존하므로 피복재의 경우에 따라 잘 고려하기”를 제안하고 있다. 구체적으로 인용하면 “두꺼운 피복의 경우 -3.0 V 이하가 되어도 무방할 수 있으며 얇은 피복의 경우에는 -2.0 V이하에서도 박리가 일어날 수 있다”고 하고 있다. 혹자의 경우에는 여기에서의 이 문구를 문제삼아 BSI에 과방식기준이 있다고 주장하고 있으나 -2.0 혹은 -3.0이란 숫자가 엄밀한 의미에서 과방식기준치를 제시한 것이라고 볼 수 없다. 왜냐하면 위의 BSI규정에서 말하는 취지는 예를 들어 -3 V보다 낮은 -10 V에서도 박리에 무관한 우수한 피복이라면 과방식기준전위는 매우 낮게 잡을 수 있다는 것을 의미하고 있기 때문이다. 따라서 과방식규제기준을 하나의 수치로써 설정한다는 것은 기술적으로 매우 무의미할 뿐만 아니라 무모한 문제접근방법이라고 판단된다.
이상 과방식기준의 관점에서 종합하면 외국의 경우 국가표준기술규격에서는 공통적으로 과방식기준은 갖고있지 않다고 할 수 있으며, 과방식기준이 있다고 알려진 근원을 살펴보면 몇 개의 실제 배관을 운영하는 (가스, 정유 등)회사 및 협회 등의 자체적인 운영지침이거나 적정설계를 위한 엔지니어링 회사의 설계지침서에 국한되고 있으며, 가까운 일본의 경우에도 일본도시가스협회에서 발행하는 일종의 전기방식 실무가이드 혹은 핸드북 정도에서 다루고 있을 뿐이다.
따라서 단순한 on-potential의 어떤 수치로서 과방식한계를 규정한다면 매설현장의 실제 상황을 잘 이해하지 못하는 데에서 오는 기술적 무지를 범하게 되는 셈이다. 이러한 기술적인 배경하에서 과방식문제는 실무적인 차원에서 다루어야 할 문제이며, 강제적 법규사항으로 억제될 내용이 아니다.
5.4. 전기부식방지협의회 규정
매설배관류를 관리하기 위해 전기방식 시설물을 운영하는 주체들은 주변 시설물과의 간섭영향 등을 잘 고려하여야 할뿐만 아니라 신규설비의 도입을 추진할 때에도 기존설비의 균형된 운전 양상을 크게 훼손하지 않는 범위에서 사전에 적극적인 검토와 주변설비관리주체와 협의가 선행될 필요가 있다. 이러한 활동은 가스선진국에선 이미 오래 전부터 이루어져 온 내용이다. 국내에서도 1995년에 도시가스사업법내에 배관의 부식방지협의라는 조항을 도입함으로써 전기부식방지대책위원회가 활동할 수 있는 법적 근거가 마련되기도 하였다.
그러나 이러한 제도의 기술적 의미를 제대로 이해하지 못한 데에서 실무담당자들의 능동적인 참여가 부족했을 뿐만 아니라 규제 성격으로 오인되어 급기야 최근 정부의 행정개혁 정책기조에 맞추어 본 조항이 폐지되기에 이르렀다. 법조항의 삽입 유무에 관계없이 법적 규제가 아닌 자율적 상태에서라도 반드시 유지해야만 하는 것이 본 협의 기구이다. 이미 경인지역에서는 1989년경부터 자칭「전기방식실무자 협의회」가 구성되어 활동해온 바 있으며, 법적 기구가 폐지된 지금에 와서는 이러한 협의회의 적극적인 활동이 다시 요구된다고 할 수 있다.