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[기획] 혐오시설 전락한 방산탑, 해결방안 없나?
공급관리소 방산은 필수…매년 10개소 건설
소음저감형 텔레스코픽 방산탑 시제품 개발 주목
2018년 02월 26일 (월) 11:13:02 최인수 기자 ischoi@ienews.co.kr
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▲ 경남 창녕군 남지 Vent Stack

[에너지신문] 천연가스 산업의 대동맥으로 불리는 전국 천연가스 주배관. 현재 전국 곳곳에 안정적으로 천연가스를 공급하기 위한 주배관망은 4790㎞에 이른다. 이러한 주배관을 통해 생산기지에서 생산한 고압의 천연가스가 수급지점을 거쳐 전국에 발전용과 도시가스용 천연가스로 공급되고 있는 것이다. 주배관은 최고사용압력 6.87~0.98MPa[70~10kg/cm²]기준, 직경 36~20인치의 배관으로 구성돼 있다.

이같은 천연가스배관과 함께 안전하고 안정적으로 가스를 공급하기 위한 필수 설비가 바로 공급관리소다. 현재 가스공사는 차단, 방산, 정압, 계량 기능을 가진 정압관리소(GS: Governor Station)와 차단, 방산 기능을 가진 차단관리소 (VS: Valve Station), 단순 차단 기능을 가진 블록밸브(BV: Block Valve)로 그 기능에 따라 3개 유형의 관리소를 설치, 운영하고 있다.

가스공사가 운영하고 있는 공급관리소는 현재 397개소. 차단밸브의 설치간격은 지역별로 가급 8km, 나급 16km, 다급 24km간격으로 설치 운영 중이며, 차단 목적 외 방산기능을 갖춘 공급관리소는 282개소이다. 현재 건설 중인 공급관리소를 포함해 향후 2019년까지 72개소의 공급관리소가 더 건설될 예정이다. 이러한 공급관리소에서 안전을 위해 필수적으로 설치해야 하는 장치가 방산탑(VENT STACK)이다.

방산탑(VENT STACK)은 사전에 수립된 관로 정비계획에 따라 생산, 설비, 보수나 테러 공격이나 누출사고의 폭발로 인한 2차사고 등 비상상황 발생시 가스를 차단하고 배관내에 있는 가스를 대기 중으로 방출하는 안전 설비다.

방산탑의 높이는 25m, 40m가 표준이지만 설치 환경이 열악한 경우에는 방출된 가스의 착지농도가 폭발 하한계 값 미만이 되도록 그 높이가 결정된다.

방출소요시간은 가스방출시작 압력에서부터 대기압까지 60분 이내다. 또한 방산탑에는 정전기 및 낙뢰 등에 의해 착화하지 않도록 정전기 및 낙뢰방지 설비를 갖추고 있으며, 불꽃감지장치에 의해 감시, 운영되고 있다. 또한 방산탑은 소음기가 방산탑 상부에 설치되는 것과 하부에 설치되는 두 가지 형태로 운용되고 있다.

도시 미관을 고려해 방산탑 외부 마감을 조형물 형태로도 설치 운영하고 있다. 노후된 방산탑은 시설점검 및 공급 압력조정을 위해 연 10~30회 잔여가스를 배출하는 경우가 있다. 계획방산 시에도 소음 및 악취 발생으로 주변 환경 공해의 요인이 되고 있는 실정이다.

방산탑이 천연가스의 안전한 공급을 위한 시설물인데도 불구하고 지역 주민들에게는 혐오시설로 받아들여진다.

천연가스의 안정적이고 안전한 공급을 위해 건설하는 공급관리소의 부지 확보에 어려움을 겪고 있는 것은 어제 오늘의 일이 아니다. 이는 대부분의 공급관리소가 위험성 및 도심미관 저해요인 등을 이유로 지역주민들에게 혐오시설로 받아들여져 반발이 거세기 때문이다.

특히 블록밸브를 제외한 정압관리소와 차단관리소의 경우 방산기능이 필수적이기 때문에 도심 속 한 가운데 지상으로 높게 방산탑을 고정 설치함으로써 지역주민들이 위험하다고 인식하는데다 혐오성 및 도심 미관저해 요인 등으로 받아들이고 있는 실정이다. 심지어 이로 인해 주변 주거지의 부동산 등 사유재산 거래가격 하락을 가져온다고 주장하는 경우도 있어 공급관리소 건립에 어려움을 겪고 있다.

이같은 님비(Not In My Back Yard)현상에 따른 공급관리소 건립 어려움을 완화하고 종래의 기술적 문제점 등을 동시에 해결하기 위한 아이디어로 개발된 방산탑이 일명 ‘접이식 방산탑’이다.

   
▲ 소음저감형 텔레스코픽 방산탑 시제품 상승 모습.

최근 삼현엔지니어링(주)은 이같은 접이식 방산탑인 ‘소음저감형 텔레스코빅 방산탑’을 자체 개발하는데 성공했다. 방산시에는 지상으로 펼쳐지고, 평상시에는 지하로 접혀지는 형태의 텔레스코픽형 방산탑이다. 접힌 상태의 높이는 지상으로부터 2m내외에 불과해 비가시적인 형태의 환경친화형 방산탑으로서의 대표적인 특징을 갖고 있다.

삼현엔지니어링이 개발한 이 방산탑은 3년간의 기술 및 설계 검토를 거쳐 특허를 취득하고, 약 1년여간의 제작 및 공인테스트를 통과하면서 실증제품 설계에 착수할 수 있는 토대를 마련했다. 현재 1/5모형 방산탑을 자체 제작했으며, 소음저감형 방산탑의 안정성을 위해 지난 1월 10일 한국산 기술시험원(KTL)으로부터 실린더 상승 속도, 기밀테스트, 방산 능력테스트 및 소음테스트의 공인테스트를 완료하고 시험성적서를 받았다.

삼현엔지니어링에 따르면 텔레스코픽 형태의 방산탑은 기존 소음기를 지하 원형프레임 내부에 둠으로써 소음레벨을 낮출 수 있다.

소음기의 설계기준에 따라 방산탑과 연결되는14인치 노즐 인입부에서 가스압력은 최대 6.9MPa이기 때문에 소음의 압력레벨은 186dB이 된다. 기존 소음기의 감쇠량은 50dB이므로 소음기 배출구에서는 약 136dB의 가청음압레벨이 될 수 있다. 소음기가 지하 원형 프레임 속에 위치할 때 밀폐구조 효과로 인해 약 10dB 이상 소음을 더 저감할 수 있다.

방산탑 상부1단의 분출구는 가스입자의 속도를 감소시키기 위해 디퓨져(Diffuser) 형태로 할 수도 있다. 상부1단에 스테인레스 울(Stainless wool) 같은 내구성 흡음재(Acoustic)를 시공 할 경우 가청거리를 약 30m로 가정하면 고용노동부 기준으로 소음노출시간 1시간, 105dB 이내로 검토됐다.

또한 방산탑 상부1단에서의 분출음의 고유진동수와 구조물의 고유진동수에 의한 공진파괴현상 등도 함께 검토했다. 텔레스코픽 방산탑의 구조적인 안정성을 평가하기 위해 적재하중, 풍하중 및 지진하중을 고려해 벡터모드에 의한 구조해석을 수행한 결과 폰미세스응력(Von mises stress)값 이내였으며. 이에 대한 안전성을 우선적으로 분석 평가했다.

구조적 성능을 검증하기 위해 유한요소해석 전문 소프트웨어인 MIDAS NFX 2015 R1 (MIDAS Information Technology. Co., Ltd. Korea)을 이용해 분석 평가했다.

개발된 방산탑은 기술적으로 기존 방산탑용 소음기를 활용해 시공방법을 개선함으로써 소음 저감형 방산탑을 보급할 수 있고, 소음기 상부형 또는 하부형의 별도 구분없이 소음기 하부형으로 제품을 일원화할 수 있다. 방산탑 교체 또는 이설시 해체 및 설치가 용이한 시공성을 확보했으며, 방산시간을 단축시킬 수 있어 운영적인 측면에서의 효율성이 우수하다.

또한 방산탑 상부 고공에서 작업자의 안전 확인작업이 불필요하고, 방산탑 설치구간 확대 시 공급관리소 운영계획에 탄력적으로 대응 가능하다.

경제적인 측면에서는 공기단축에 의한 사업비 절감효과에 따른 가스공급사업의 수익성 및 유지보수비 절감에 따른 운영사업의 기대효과와 기타 돌발적인 사고에 의한 비용 감소, 국내의 가스공급관리소와 유사한 일본 등 해외 가스플랜트기술 수출 효과가 기대된다.

산업환경적인 측면에서는 건설 전후 민원발생으로 인한 님비현상 해소가 가능하고 환경 친화형 비가시적 방산탑으로 환경적 이익이 기대되고, 소음을 저감할 수 있다. 특히 현재 건설예정지역인 제주도와 같은 천혜의 환경지역에서 그 진가를 발휘할 수 있을 것이라 예상된다.

매년 공급관리소를 추가로 설치, 운영하고 있는 한국가스공사가 이같은 환경친화적인 소음저감형 텔레스코픽 방산탑을 적용할 지 여부는 아직 불투명하다. 그러나 새로운 형태의 방산탑이 개발된 만큼, 천연가스의 안정적인 공급을 위해 가스공사의 관심과 검토는 반드시 필요하다고 할 것이다.

 

녹색성장 글로벌 리더 ‘삼현엔지니어링(주)’
접이식 방산탑 개발로 가스시장 진출

   
▲ 소음저감형 텔레스코픽 방산탑 시제품 하강 모습.

에너지 설비분야의 진출을 위해 소음저감형 텔레스코픽 방산탑 개발에 나선 삼현엔지니어링(주).

삼현엔지니어링은 에너지산업에서 낯설지 않은 회사다. 풍력분야에서 풍력발전용 베어링을 전문적으로 생산 공급하는 회사로 그린에너지 생산의 힘찬 회전을 이끌고 있다. 삼현엔지니어링은 자본금 30억원으로 경남 함안군 칠서공단에 2007년 11월 설립한 이후 매년 꾸준한 성장을 보여주고 있다. 세계적인 글로벌 기업 미국 GE사에 2010년 풍력발전용 베어링을 공급한 이후 2012년 일천만불, 2015년 이천만불, 2016년 삼천만불 ‘수출의 탑’을 수상했다.

현재 종업원 수 105명으로 2012년 경상남도 고용우수기업 선정 및 2014년 취업하고 싶은 경남 우수기업으로 선정되기도 했다. 현재 종업원 수 107명으로 매년 100억원대의 매출 향상으로 지난해에는 503억원의 매출을 달성했다.

2014년부터는 에너지 설비분야의 진출을 모색해 왔다. 이 회사가 선택한 아이디어가 소음저감형 텔레스코픽 방산탑 개발이다. 2014년 설계 및 기술개발에 착수해 2016년 소음저감형 텔레스코픽 방산탑 특허를 출원했고, 약 1년여의 제작기간을 거쳐 올해 초 소음저감형 텔레스코픽 방산탑 1/5 축소 모형을 완성했다.

지난달 9~10일에는 한국산업기술시험원(KTL)으로부터 이 방산탑에 대한 실린더 상승 속도, 기밀테스트, 방산 능력테스트 및 소음테스트의 공인테스트를 성공적으로 수행하고, 1월 10일 마침내 시험성적서를 받았다.

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