제4장 도시가스 설비(도시가스 공급설비) (2)

 안녕하세요. 여러분, 미루고 미뤄왔던 가스기사에 대한 포스팅을 시작하려고 합니다. 이제 긴 호흡으로 주욱 달려볼 텐데요. 가스기사를 공부하며 수험서만 가지고는 부족함을 느꼈습니다. 그래서 수험서에  고법, 도법, 액법의 3가지 법령과 특히, KGS Code를 곁들이는 방법을 추천드립니다.

 먼저, 가스기사 필기 5과목 중 '가스설비'  과목을 알아보겠는데요.  '가스설비'는 실기시험에서도 그 출제 비중이 높아 60점만 넘는다는 생각은 지양하고, 가능한 최고 득점을 목표로 공부하는 것을 추천드립니다.(그래도 고득점은 힘들건데, 고득점일수록 실기통과 확률도 따라 올라갈겁니다.)

 아울러 가스기사 시험 자체가 암기량이 아주 많은 시험이라 자주 보고 또 보고 해야하는데, 잠깐 잠깐 시간이 되실 때 가볍게 활용하기 좋은 포스팅을 해보는 것이 목표가 되겠습니다. 꼭 암기해야 하는 부분과 제가 만든 암기법이나 재야에 떠돌고 있는 필살 암기법을 종종 넣을 예정이니, 합격하시는데 조금이나마 보탬이 되었으면 좋겠습니다. 자! 시작하겠습니다.

 

 

2. 도시가스 공급설비

(1) 공급설비의 분류

• 저압 공급방식: 공급압력이 0.1MPa 미만으로 공급량이 적고, 공급구역이 좁은 소규모 사업소에 적합하다.
• 중압 공급방식: 공급압력이 0.1~1MPa 미만으로 공급량이 많거나 공급거리가 길어 저압 공급으로는 배관비용이 많을 때 적합하다
• 고압 공급방식: 공급압력이 1MPa 이상으로 공급구역이 넓고, 대량의 가스를 먼 거리에 공급할 경우에 적합하다.

 

(2) LNG 기화장치 (필수암기 ★★★)

  : LNG기화장치란 액화천연가스(LNG)를 다시 가스로 기화시키는 장치입니다.

• 오픈랙 기화장치(ORV, Open rack vaporizer): 베이스로드용으로 수직 병렬로 연결된 알루미늄 합금제의 핀튜브 내부에 LNG가, 외부에 바닷물을 스프레이하여 기화시키는 구조이다. 바닷물을 열원으로 사용하므로 초기 시설비가 많으나 운전비용이 저렴하다.
• 중간매체법: 베이스로드용으로 프로판(C3H8), 펜탄(C5H12) 등을 사용한다.
• 서브머지드(Submerged) 법: 피크로드용으로 액 중 버너를 사용한다. 초기시설비가 적으나 운전비용이 많이 소요된다. SMV(submerged vaporizer)식이라 한다.

오픈랙 기화장치(ORV)	중간매체법	서브머지드법

(3) 가스홀더(Gas holder)

• 기능 (필수암기 ★★★)
  • 가스 수요의 시간적 변동에 대하여 공급가스량을 확보
  • 공급설비의 일시적 중단에 대하여 어느 정도 공급량을 확보
  • 공급가스의 성분, 열량, 연소성 등의 성징을 균일화
  • 소비지역 근처에 설치하여 피크 시의 공급, 수송효과를 얻는다.
• 종류 및 특징
  • 유수식
  • 무수식
  • 구형 가스홀더

 

(4) 정압기(Governor) (중요도 ★★★★★, 전부 암기)

• 정압기란? 도시가스 압력을 사용처에 맞게 낮추는 감압기능, 2차 측의 압력을 허용범위 내의 압력으로 유지하는 정압기능 및 가스의 흐름이 없을 때는 밸브를 완전히 폐쇄하여 압력상승을 방지하는 폐쇄기능을 가진 기기로서, “정압기용 압력조정기(regulator)"와 그 부속설비를 말한다. 
• 정압기 부속설비(KGS Code FS552): 정압기실 내부의 1차 측(Inlet) 최초 밸브(밸브가 없는 경우 플랜지 또는 절연조인트)로부터 2차측(Outlet) 말단 밸브(밸브가 없느 경우 플랜지 또는 절연조인트) 사이에 설치된 배관, "가스차단장치(Valve)", "정압기용 필터(Gas filter)", "긴급차단장치(Slam Shut Valve)", "안전밸브(Safety Valve)", 압력기록장치(Pressure Recorder)", 각종 통보 설비 및 이들과 연결된 배관과 전선을 말한다.
• 가스공급계통도

정압기실(내부)

· 흡입구는 보통 낮은 위치에 설치되며, 빗물이 들어가지 않도록 입구가 아래를 향해 180 º 꺽어져 있습니다. · 배기구는 안전상의 이유로 지면으로부터 5m 떨어지게 되어있습니다.	· 안전밸브 방출구의 경우 흡입구 배기구(100A 이상) 보다 관경이 작습니다.

자연배기의 경우	강제배기의 경우
· 흡입구의 경우 지면으로부터 30cm 이내에 설치 · 배기구의 경우 천장면으로부터 30cm 이내에 설치	· 흡입구의 경우 지면으로부터 30cm 이내에 설치

•  기능
  • 도시가스 압력을 사용처에 맞게 낮추는 감압기능
  • 2차 측의 압력을 허용범위 내의 압력으로 유지하는 정압기능
  • 가스의 흐름이 없을 때는 밸브를 안전히 폐쇄하여 압력상승을 방지하는 폐쇄기능
• 분류(KGS CODE FS552 참조)
  • 지구정압기(City gate governor): 일반도시가스 사업자의 소유 시설로서 가스 도매 사업자로부터 공급받은 도시가스의 압력을 1차적으로 낮추기 위해 설치하는 정압기 (지구>지역)
  • 지역정압기(District governor): 일반도시가스 사업자의 소유 시설로서 지구정압기 또는 가스 도매 사업자로부터 공급받은 도시가스의 압력을 낮추어 다수의 사용자에게 가스를 공급하기 위해 설치하는 정압기
• 직동식 정압기의 작동원리(그림 참조)
  • 2차압력이 설정압력인 경우: 다이어프램에 걸리는 2차압력과 스프링의 힘이 평형상태를 유지하기 때문에 main valve를 움직이지 않아 일정량의 가스가 main valve를 통하여 2차측으로 흐른다.
  • 2차측 압력이 설정압력보다 높을 때: 2차측의 가스 사용량이 감소하여 2차 압력의 설정압력을 넘을 경우에는 다이어프램을 밀어 올리는 힘이 증가하여 스프링의 힘을 이기고, 다이어프램에 직결된 main valve를 위로 움직여 가스릐 유량을 제한하여 2차측 압력을 낮아지게 한다.
  • 2차측 압력이 설정압력보다 낮은 때(스프링 힘 > 2차 압력): 2차측의 가스 사용량이 증가하여 2차압력이 설정압력 보다 낮아지는 경우에는 다이어프램을 밀어 올리는 힘이 감소하여 스프링의 힘이 더 커져서 다이어프램에 연결된 main valve를 아래로 눌러 밸브의 열림을 크게 만들고 가스의 유량을 증가시켜 2차압력을 높아지게 하여 설정압력이 유지되도록 한다.

• 정압기의 특성  (필수암기 ★★★)
  • 정특성: 정상 상태에 있어서 유량과 2차 압력의 관계
    • 로크업(Lock uo): 유량이 0으로 되었을 때 2차 압력과 기준압력(Ps)과의 관계
    • 오프셋(Off set): 유량이 변화했을 때 2차 압력과 기준압력(Ps)과의 관계
    • 시프트(Shift): 1차 압력의 변화에 의하여 정압곡선이 전체적으로 어긋나는 것

정압곡선	부하변동에 대한 2차 압력의 응답 예

• 동특성: 부하변화가 큰 곳에 사용되는 정압기에 대하여 중요한 특성으로 부하변에 대한 응답의 신속성과 안정성이 요구됨
  • 응답속도가 빠르나 안정성은 떨어진다.
  • 응답속도가 늦으나 안정성은 좋다.
• 유량특성: 메인 밸브의 열림과 유량의 관계
  • 직선형: 메인 밸브의 개구부 모양이 장방향의 슬릿(Slit)으로 되어 있으며 열림으로부터 유량을 파악하는데 편리하다.
  • 2차 형: 개구부의 모양이 삼걱형(V자형)의 메인 밸브로 되어 있으며 천천히 유량을 증가하는 형식으로 안정적이다.
  • 평방근형: 접시형의 메인 밸브로 신속하게 열 필요가 있을 경우에 사용하며 다른 것에 비해 안정성이 떨어진다.
   

• 사용 최대차압: 메인 밸브에 1차와 2차 압력이 작용하여 최대로 되었을 때의 차압
• 작동 최소차압: 정압기가 작동할 수 있는 최소차압

 

• 도시가스 정압기 구조에 따른 분류 및 특징  (필수암기 ★★★) 

형식	종류	특징
로딩형	피셔(Fisher)식	· 정특성, 동특성이 양호하다. · 비교적 콤팩트하다.
언로딩형	레이놀즈(Reynolds)식	· 정특성은 극히 좋으나 안정성이 부족하다. · 대형정압기에 사용 · 정압기 기능이 가장 우수한 정압기
	액시얼-플로(Axial-flow)식  = AFV식	· 변칙 언로딩(Unloading)형이다. · 정특성, 동특성이 양호하다. · 고차압이 될수록 특성이 양호하다. · 극히 콤팩트하다.(주다이어프램과 메인 밸브를 고무슬리브 1개로 대체) ※ 스토리텔링 암기법:  "아파서 변한언니 정동진 다녀와서 고쳤다."   - 아파서: AFV식   - 변한언니: 변칙언로딩   - 정동진: 정특성, 동특성 양호   - 고쳐: 고차압 특성 양호

• 정압기 설치기준
  • 정압기는 그 정압기의 유지관리에 지장이 없고, 그 정압기 및 배관에 위해가 없도록 설치하되, 원칙저긍로 건축물의 내부 또는 기초 밑에 설치하지 않는다. 단, 아래의 경우 건축물의 내부에 설치 가능
    • 단독 사용자에게 가스를 공급하기 위한 정압기를 부득이하게 건축물 외부에 설치할 수 없는 경우로서 외부와 환기가 잘 되는 지상층에 설치하거나 외부와 환기가 잘되고 기계환기 설비를 갖춘 지하층에 설치하는 경우
  • 정압기 입구 및 출구에는 가스 차단장치를 설치할 것
  • 감시장치 설치
    • 이상 압력 통보장치(PT): 정압기 출구 압력이 이상 상승 및 이상 저하 시 작동
    • 출입문 개폐 통보장치
    • 긴급차단장치 개폐 여부 확인
  • 출구에는 가스의 압력을 측정, 기록할 수 있는 장치를 설치할 것: 자기압력 기록계(PR)
  • 입구에는 수분 및 불순물 제거 장치를 설치할 것: 필터
  • 예비정압기 설치: 이상 압력 발생 시 자동으로 기능이 전환되는 구조
  • 정압기 안전밸브 설치: 방출관은 지면에서 5m 이상(단. 전기시설물의 접촉 우려가 있는 경우 3m 이상)
  • 전기설비는 방폭형으로 하고, 조명도는 150lux 이상으로 할 것
  • 자연환기설비 설치
    • 공기보다 비중이 무거운 가스인 경우 환기구의 위치는 바닥면에 접하도록 설치
    • 공기보다 비중이 무거울 경우 다음 중 어느 하나의 위치에 환기구를 설치
      1. 천장 또는 벽면 상부에서 0.3m 이내
      2. 한쪽의 벽면 상부에서 0.3m 이내와 그 맞은편 벽의 바닥면에서 0.3m이내로 하되, 그림처럼 4면에 설치. 이 경우 상부 환기구의 크기는 하부 환기구의 크기 이상으로 한다.

• • 분해점검
    • 정압기: 2년에 1회 이상
    • 필터: 가스공급 개시 후 1월 이내 및 이후 매년 1회 이상
    • 가스 사용시설의 정압기 및 필터: 설치 후 3년까지는 1회 이상, 그 이후에는 4년에 1회 이상
  • 가스누출경보기
    • 가스 누출을 검지하여 그 농도를 지시함과 동시에 경보가 울리는 것으로 한다.
    • 미리 설정된 가스 농도(폭발하한계의 4분의 1 이하)에서 60초 이내에 경보가 울리는 것으로 한다.
    • 경보가 울린 후에는 주위의 가스 농도가 변화되어도 계속 경보가 울리며, 그 확인 또는 대책을 강구함에 따라 경보가 정지 되도록 한다.
    • 담배연기 등 잡가승 경보가 울리지 않는 것으로 한다.
    • 검지부는 바닥면 둘레 20m에 대하여 1개 이상의 비율로 설치
  • 정압기실 주위에는 높이 1.5m 이상의 철책 또는 철망 등의 경계책을 설치한다.