가스배관의 방식방법

 가스배관의 방식 방법

■  가스배관의 방식 이란

   지중에 매설된 가스 배관의 부식을 방지하는 가장 직접적인 방법은 배관의 표면을 전기저항이 높은 절연물질로 감싸는 것이다.

1.  빙식 피복방법

    매설된 가스배관에 피복이 완벽하게 처리되어 있으면 이론적으로는 부식이 전혀 진 행되지 않는다. 피복의 종류는 아스팔트계 

    열, 폴리에틸렌(Polyethelene, PE)계열, 비 투멘계열의 물질들이 있으며,  최근 부식의 우려가 큰 해저 배관 등에는 내열, 내식

   성 및 기계적 강도가 우수하고 피복성능이 좋은 3-Layer(3층 피복) Coating이 사용되기 도 한다.

 

2.  전기방식방법

    지중에 설치된 가스배관의 부식을 억제하기 위해서는 외부에서 일정한 전원을 인가 하여 배관 자체 전위가 (-)수천 mV가 유지되

    도록 만들어야 한다. 보통 전원을 인가하는 방법에 따라 희생양극법, 외부전원법, 배류법 등으로 전기 방식방법을 분류한다. 

    전기방식법은 피복상태가 100% 완벽하지 않다는 전제하에 피복이 불량한 부분이 부식 되는 것을 방지하기 위한 2차 보호설비

    이다. 

    지하 매설 가스 배관의 운영경험이 많은 외국의 경우를 보면 피복상태가 양호하고 적정한 방식방법으로 배관을 방식할 경우 배

    관의 사용연한은 반영구적이라고 알려져 있다.  그러나 땅속에는 수많은 지하구조 물과 토양, 습기, 부식성 박테리아 등 고려해

    야 할 인자가 너무나 많기 때문에 방식분야에  투입하는 자원이 날로 증가하는 추세이다.

 

  (1) 희생양극법

   희생양극법은 철(Fe의 자연전위는 대략 -400∼-500mV정도)의 자연전위보다 더 낮은 물질(Mg의 자연전위는 -1,600mV)을

    도선으로 연결하면 양극에서 전류가 유출되어 음극인 배관 쪽으로 유입됨으로써 양극을 희생시켜 점점 부식되어 소모되고

    가스 배관은 반대로 방식이 되는 방법이다.  유지보수비용이 적다는 장점은 있으나 방식면적이 작고 양극이 소모되면 미

    방식이 발생할 우려가 높다.

   

    이때 양극으로는 토양의 경우 마그네슘(Mg)을 주로 사용하며, 담수의 경우 아연 (Zn)을 해수의 경우 알루미늄(Al)을 주로

    사용한다

 

 

   (2)  외부전원법

     외부전원법은 관리소 내에 있는 정류기와 Deep-Well anode로 구성된다. 정류기에서는 한전에서 들어오는 상용 교류 전원을

      직류로 변환하고 이 전류는 Deep-Well anode를 통해서 지중으로 유출되어 가스배관으로 유입되고 다시 정류기의 (-)극으로

      회귀한다. Deep-Well anode에서는 전류가 유출되어 부식이 진행되는 반면, 배관으로는 방식 전류가 유입되어 부식이 억제되

      는 것이다.

     

      Deep-Well anode는 통상 지하 60∼80m 정도 Hole을 뚫어 그 속에 anode을 설치하고 anode는 전류 유출은 잘 되면서 부식

      은 잘 되지 않는 재료가 사용되는데 대표적으로 가장 많이 사용되는 것은 고규소주철(HSCI High Silicon Cast Iron)이며, 그밖

      에 그라파이트(Graphite), 규소-크롬 강(Silicon Chromium Iron), Platinized Titanium & Niobium, Mixed Metal Oxide 등이

      있다.

 

  (3)  배류법

     배류법은 강제배류법 및 선택배류법이 있는데 여기서는 선택배류법을 살펴보겠다. 직류전원을 사용하는 대부분의 지하철은

     가공선을 (+)극으로, 레일을 (-)극으로 사용하는 전력공급시스템을 가지고 있다. 그런데 지하철이 기동할 때 필요한 최대전류는

     약 1,500A 정도로 매우 높기 때문에 (+)에서 나오는 전류가 모두 레일을 통해 귀로하지 않고 일부는 레일을 통해 지중으로 유출

     된다. 이것이 이른바 누출전류(Stray Current, 누설전류 또는 미주전류라고도 함)이다.

     이 누출전류가 많은 지역에 가스배관이 인접해 있다면 이 누출전류는 가스 배관으로 유입되어 유입부에서는 방식이 진행되지만

     문제는 배관에 유입 된 전류가 지하철 변전소 인근에서는 변전소(-)극으로 회귀하려는 성질을 지고 있어 만약 이 부분의 피복이

     불량하면 전류가 유출되고 따라서 유출부위는 부식이 급격하게 진행된다.

     이러한 부식을 막기 위해서는 지하철 변전소 인근 배관에서 배관과 레일을 전기적으로 접속시켜 유입전류를 피복불량부가 아닌

     도선에 의하여 레일 측으로 회귀하게 만들어 주어야 한다. 레일과 배관을 전기도선으로 연결할 때는 레일 측에서 배관으로 직접

     유입되는 전류를 차단하기 위해 순방향 Diode를 설치한다. 이러한 방식법이 선택 배류법이다.

 

 

     지중에 매설된 강제구조물들은 앞에서 언급한 방식법 중 한 가지 또는 두 가지 이상을 병용하면 철의 자연전위(-400mV 정도)

     보다 더 (-)쪽으로 낮게 유지시킬 수 있다. 일반적으로 가스 배관은 기준전극(포화황산동 기준전극을 많이 사용함)을 이용해서

     관대지 전위(가스배관과 토양과의 전압)를 측정하였을 경우 -850∼-2,500mV를 유지시키면 부식이 억제된고 알려져 있고 이것

     을 방식기준으로 삼고있다.

 

 

      상기 그림에서 T/B는 Test Box로 매설된 배관의 전위를 지상에서 쉽게 측정할 수 있도록 만든 설비이다.

                       

     정류기는 교류를 직류로 변환시키는 단순한 장비이지만 방식시스템에서는 매우 중요한 장비이다. 때때로 정류기의 출력전류,

      전압 값이 변화하는 경우가 있는데 정류기의 출력 값에 영향을 주는 인자는 계절적 원인, 강수량 등 환경적인 요인이 대부분

      이다. 따라서, 출력 값을 점검할 때는 전회 점검 시와 비교하여 급격하게 변화(예를 들면 출력전압이 20V 이상 차이가 날 때,

      또는 출력전류가 5A이상 차이가 날 때 등)하면 원인조사가 필요하다. 또한 출력전압은 법적으로 60V를 최고치로 제한하고

      있으므로 60V를 초과하는지도 점검해야 한다.