[공학저널 전찬민 기자] 지난 2018년 고양시 백석역 부근에서 열수송관 파열 사고로 인해 인명피해와 주변 아파트의 난방 공급이 중단되는 등 크고 작은 열수송관 파열 사고가 발생하고 있어 국민들이 안전사고 위험에 노출돼 있다. 특히, 가장 많은 비중의 사고 원인인 노후화된 열수송관은 앞으로도 늘어날 것으로 예상되고 있어 체계적인 안전관리가 필요하다는 목소리가 높아지고 있다.
그간 열수송관은 사용 전과 정기검사에서 ‘열공급시설의 검사기준’에 따라 누설 검사 항목 등에 대한 합격 여부를 판정하고 있다. 운영 중에는 열수송관의 설치상태, 누설, 보온재 손상 여부 등을 열배관 감시시스템과 열화상점검 등을 이용해 정기점검을 해 왔다.
또한, 온수관 보온재 내부에 감지선을 설치해 누수 여부(사고 징후)를 감지하지만, 노후화에 따라 감지선이 끊기는 등의 이유로 누수 감지가 어려워 사고 후 조치를 하는 상황이었다.
이에 정부는 노후화된 열수송관에 대해 체계적인 안전 관리를 통한 국민 생활의 안전을 확보하기 위해 열수송관 안전관리 강화를 위한 종합대책(2019년, 산업통상자원부), 집단에너지사업법 개정(2020년), 시행(2020년)을 통해 열수송관 안전진단제도를 신설했으며, 20년이상 장기 사용 지역냉난방 열수송관 안전진단을 의무화했다.
열수송관 안전진단은 열수송관의 손상을 실시간으로 감지할 수 있는 여러 가지 센싱 기술을 이용해 장기사용 열수송관의 물리적/기능적 결함을 조사하고, 구조적 안전성을 진단해 열수송관의 종합적인 상태와 안전성 평가를 하게 된다. 이를 통해 객관적인 현재 상태와 미래의 성능 변화를 예측하고, 더 나아가 열공급사업자가 보수·개량·교체 등의 최적시기를 결정하는데 도움을 준다는 것에서 의의가 있다.
안전진단 방법은 크게 네 가지 단계별로 수행되며, 현장 여건상 작업순서의 변경이 있을 수는 있으나 통상적으로 매설배관의 위치탐사, 토양비저항과 PH 측정, 피복손상탐지, 누수탐사 등 네 가지 절차에 따라 진단을 수행하게 된다.
첫 번째 단계인 매설배관의 위치탐사는 진단작업에서 가장 기본적인 작업으로 매설배관의 정확한 경로를 파악함으로써 효율적인 진단수행을 가능케 한다. 특히, 정확한 매설배관의 경로확인을 통해 피복손상부 탐측신호의 정확한 구분이 가능하고, 근접간격전위조사(CIPS) 수행 시 토양저항 등에 의한 IR Drop(전압강하)을 줄일 수 있어 매설배관의 방식상태를 정확히 확인할 수 있다는 것이 특징이다.
두 번째로는 매설 토양의 여러 인자들 중에서 부식에 가장 큰 영향을 미치는 토양비저항과 PH가 높은 지역에서는 전기화학적 부식의 위험이 상대적으로 낮아진다고 볼 수 있다. 이에 따라 4전극법과 PH측정기로 토양 환경을 측정하게 된다.
세 번째 피복손상탐지의 경우는 DCVG탐지법을 이용해 매설배관의 피복손상부를 정확히 찾아내는 단계로 볼 수 있다. 매설배관의 외면부식발생은 토양의 부식성, 코팅손상 수준에 따라 영향을 받게 되는데, 매설배관의 피복손상부는 부식성 환경에 금속재료가 노출됨을 의미함에 따라 외면부식의 위험이 상대적으로 높을 수 있다. 따라서 확인된 모든 피복손상부는 CIPS 측정을 통해 피복손상부 지점의 정확한 방식상태를 확인함으로써 매설배관의 부식우려가 상대적으로 높은 지점을 파악할 수 있다.
현재 가스배관과 상수도배관에서도 이러한 비굴착 간접검사기법을 적용하고 있지만, 현재까지 개발된 기술 중 매설배관에 적용 가능한 완벽한 간접검사기법은 존재하지 않으며 각각의 적용조건에 따라 한계가 있는 것은 사실이다. 이로 인해 각각의 적용조건에 따라 여러 간접검사기법을 병행해 신뢰도를 높이는 방식을 사용하고 있는 상황이다.
마지막으로 열수송관, 각종 밸브, 신축이음관등에서 누수를 탐사하는 수송관의 누수탐사 방법은 열화상카메라를 활용한 지열온도차 측정, 상관식 누수탐사 등이 있으며 보다 신뢰성 있는 결과를 얻기 위해 여러 가지 방법을 병행해 적용하고 있다.
하지만, 열수송관이 매설돼 있는 환경은 인구와 교통이 밀집돼 있는 대도심이 대부분으로 지하철, 가로등에서 발생하는 각종 누설전류로 인해 측정시기에 따라 결과에 간섭이 발생할 수 있다는 것이 문제다. 이 경우 여러 번 측정해 측정결과의 신뢰도를 향상시킬 필요가 있다.
이에 따라 한국건설기술연구원은 매설 열수송관의 종류, 용도, 설비이력에 따라 보수, 사고이력을 수집 분석해 통계학적 상관관계 도출을 통해 위험 예상 구간을 선별할 수 있는 건전성 평가 알고리즘 Tool을 개발했다. 현재 열수송관 안전진단기관인 한국지역난방기술(주)은 이 건전성 평가 알고리즘 Tool을 활용해 열수송관 안전진단을 수행하고 있다.
한국지역난방기술 노재익 단장(사진)은 “건전성 평가 알고리즘 Tool을 활용하면 안전진단 업무를 수행하는 한정된 인력자원과 시간 속에서 보다 더 집중적으로 현장 진단을 해야 할 기준을 설정할 수 있게 된다”며 “더 나아가 지역난방사업자는 효율적이고 합리적인 진단과 신속한 보수로 이어질 수 있도록 공신력 있는 의사결정모델을 제공받을 수 있다”고 말했다.
올해로 창립 32주년을 맞이한 한국지역난방기술은 지난 1991년 설립부터 다양한 열수송관망 해석과 그에 따른 설계, 그리고 지역난방사업자로부터 운영실적을 피드백 받아 국내 최고의 전문가 집단이 최적의 열수송관망을 설계해 온 에너지 엔지니어링 기업이다. 현재 지역난방사업자가 운영하는 열수송관 설계에서 95% 이상을 한국지역난방기술이 수행했으며, 특히, 열수송관 구조해석분야에도 특화돼 있다는 것이 강점이다.
열수송관 안전진단은 현장조사에서 시설물의 현황과 상태를 충분히 파악하는 것도 중요하지만 이를 통해 제반 문제점을 도출하고 구조검토, 해석 등을 수행해 문제점에 대한 원인을 규명하고 안전성여부를 판단하는 것이 더욱 중요하다. 이에 한국지역난방기술은 특화된 구조해석 기술력을 인정받아 2022년 4월에 산업부로부터 안전진단전문기관으로 지정받았으며, 현재 한국지역난방공사, 서울에너지공사에서 발주한 4개 사업장에서 안전진단업무를 수행하고 있다.
노 단장은 “한국지역난방기술은 열수송관 안전진단 분야 진출과 더불어, 연구개발전담부서도 설립해 열수송관에 최적화된 첨단 진단기법을 조사하고 실용화 가능성을 검토하고 있다”며 “Intelligent Pigging과 같은 관내부 직접검사 기법뿐만 아니라 열수송관 손상을 실시간으로 감지할 수 있는 첨단 기법도 도입해 차별화된 기술력을 가진 안전진단기관으로써 열수송관 안전유지, 사고예방, 공공안전 확보에 기여하고자 최선을 다할 예정”이라고 말했다.
