김홍성 전무 "저장탱크 제작시 얇은 두께로 원가 절감 우수"

▲ MS이엔지의 김홍성 전무이사.

[에너지신문] 초저온 기자재 및 열교환 전문기업인 (주)MS이엔지가 최근 국내 최초로 한국가스안전공사로부터 콜드스트레칭(냉간연신, Cold-Stretching)을 이용한 압력용기 등의 제작 인증을 받았다.

이로써 MS이엔지는 대형 탱크 제작시 원가경쟁력을 확보할 수 있을 뿐만 아니라 콜드스트레칭(냉간연신) 가공기술 확보를 통해 시장경쟁력을 강화할 수 있을 것으로 기대된다.

이번 가스안전공사의 콜드스트레칭(냉간연신)을 이용한 압력용기 제작 인증의 일등공신은 초저온 저장시설 전문가인 MS이엔지의 김홍성 전무이사다.

김 전무는 한국비료에서 플랜트 기기 제작 설계부터 시작해 대우건설, 삼성물산 등에서 석유화학 및 LNG 관련 플랜트 설계관리, 현장 소장, 사업관리 PM, 기술영업 업무 등을 수행하며 30년 이상 플랜트 EPC건설분야에서 종사해 왔다. MS이엔지로 자리를 옮기기 전까지 삼성물산에서 말레이시아 LNG 터미널의 현지 주재 임원 및 PD로 근무하기도 했다.

초저온 기자재 시장의 강자인 MS이엔지의 김홍성 전무를 만나 콜드스트레칭(냉간연신) 공법에 대해 들었다.

▲ Cold Stretching(냉간연신) 가압설비.

◆ 최근 한국가스안전공사로부터 콜드스트레칭(냉간연신)을 이용한 압력용기 등의 제작 인증을 받았는데, 콜드스트레칭 공법은 무엇인가?

콜드스트레칭(냉간연신)공법은 오스테나이트계 스테인리스강(Austenitic Stainless Steel) 재료를 항복점 이상으로 압력을 가한 후 제거하면 소성변형이 발생하고 다시 압력을 가하면 더 높은 응력의 새로운 항복점 및 허용응력 값을 생성시켜 철판의 두께를 줄여 제작하는 공법을 말한다.

콜드스트레칭(냉간연신) 공법을 통해 제작된 초저온 저장탱크는 기존의 저장탱크에 비해 소성변형에 의한 허용응력값이 높으므로 더 얇은 두께로 제작이 가능해 원가 절감적인 측면이 우수하다.

◆ 콜드스트레칭(냉간연신) 공법과 관련 국내외 기준에 대해 설명해 달라.

국내에서는 한국가스안전공사의 KGS AC111 고압가스용 저장탱크 및 압력용기 제조의 시설, 검사기준을 적용받는다.

그동안 콜드스트레칭(냉간연신) 공법 도입을 위해 2016년 7월부터 KGS AC111 기준 개정을 위해 노력해 왔다.

지난 2016년 7월 11일 냉간연신 도입을 위한 KGS AC111 내 용어정의 및 부록 K를 신설했다. 이후 같은 해 11월 23일 용접이음매 분류 명확화를 위한 부록 K7.1을 개정했다.

2017년 12월 14일에는 가압설비 성능기준 합리화를 위한 KGS AC111 2.1.(6)을 개정해 가압설비의 가압압력 유지 범위를 ±0.05%에서 ±1.5%로 완화했다.

특히 올해 1월 31일에는 세부검사 기준이 수립됨으로써 콜드스트레칭(냉간연신) 공법 적용에 대한 기준이 모두 마련됐다.

해외에서는 2002년 BS EN13458-2(Cryogenic Vessels Static Vaccum Insulated Vessels)이 제정됐고, 2008년 ISO 21009-1(Cryogenic Vessels Static Vaccum Insulated Vessels)이 적용됐다.

2010년에는 AS 1210 Appendix L이 제정됐고, 2013년 ASME SEC VIII Div.1. Appendix 44가 만들어져 콜드스트레칭(냉간연신) 공법을 적용한 고압가스용 저장탱크 및 압력용기 제조 시설 검사기준으로 사용하고 있다.

◆ 일반 공법과 콜드스트레칭(냉간연신) 공법을 적용한 저장탱크의 차이점은?

200㎥(ID 3500㎜ 1.8Mpa기준의 초저온 저장탱크를 기준으로 시험했을때 일반 저장탱크보다 콜드스트레칭(냉간연신)공법을 적용한 저장탱크의 내조 플레이트 (plate) 두께가 Shell 13㎜, Head 16㎜ 감소한 것으로 나타났다. 이는 일반저장탱크에 비해 약 절반가량의 두께가 줄어든 것이다.

내부 플레이트의 무게는 일반탱크가 57,247kg인데 비해 냉간연신 저장탱크는 30,253kg으로 26,994kg이 감소했다. 내부 플레이트의 가격 단가를 kg당 3000원이라고 가정했을때 1기당 약 8000만원의 절감 효과가 있는 것이다.

외조 플레이트의 경우에는 내조탱크의 원주방향 변형(3~5%)에 따라 150여만원의 자재비 상승이 발생하지만 내조 플레이트에서 약 1/2 두께 감소에 따라 전체 자재비는 콜드스트레칭(냉간연신) 공법을 적용했을 때 약 7900여만원의 원가절감 효과가 있다.

콜드스트레칭(냉간연신) 공법을 적용한 저장탱크는 기존 9% 니켈강이나 고망간강 사용을 검토중인 LNG저장탱크 등 신규 시장 진입시 조선산업 기자재의 원가 개선에 크게 기여할 것으로 기대하고 있다.

▲ Cold Stretching(냉간연신)을 적용한 시험 탱크.
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