도시가스 배관 건전성 유지를 위한 외부전원방식의 최적화

Abstract

국내 도시가스 산업은 1987년 수도권에 최초로 공급을 시작한 이래 지속적인 성장을 통하여 2014년 말 1688만 사용자에게 23,026백만㎥의 도시가스를 공급함으로써 우리나라의 에너지산업에서 없어서는 안될 큰 역할을 하고 있다고 할 수 있다. 도시가스 산업은 도시가스 또는 스스로 제조한 석유가스, 나프타부생가스, 바이오가스를 일반의 수요에 따라 배관을 통하여 수요자에게 공급하는 시스템으로 그 설비의 대부분은 PIPE LINE으로 구성되어 있다. 도시가스 산업의 PIPE LINE은 사용자가 증가함에 따라 사용량이 증대됨에 따라 공급을 위하여 지속적으로 투자되고 있으며 2014년 기준으로 전국 33개 도시가스사업자의 사업자자산분만 39,696㎞에 이르고 이는 서울에서 부산을 43번 왕복할 수 있는 거리로서 국가 기간산업으로서의 자리를 확고히 다지고 있다고 할 수 있다. 도시가스 산업의 특성상 PIPE LINE은 지속적인 안전관를 통하여 건전성을 확보하고, 안전성을 향상시키는데 최선의 노력을 할 수 밖에 없고, 그것이 사업영역의 안정을 꾀하는 최우선 과제라 할 수 있다. 도시가스 배관은 크게 폴리에틸렌 피복강관(PLP)과 폴리에틸렌관(PE)으로 구성되며 대부분이 지하에 매설되어 안정적으로 사용자에게 도시가스를 공급하고 있다. 그 중 폴리에틸렌 피복강관은 그 길이가 22,381㎞로서 사업자 자산분의 약 56%를 차지하며 안전성에 대한 높은 신뢰도를 바탕으로 지속적으로 증가하고 있다. 이런 폴리에틸렌 피복강관의 부식을 억제하고, 수명을 연장시켜 지속적인 사용을 하는 것이 기존 배관에 대한 재투자보다 경제성이 우수하고, 자원절약 부분에서도 바람직하다고 할 수 있다. 본 연구에서는 폴리에틸렌 피복강관의 부식을 억제하기 위한 전기방식방법 중 외부전원방식에 대한 설계분석 및 매설환경에 따른 배관의 전류밀도와 코팅손상율의 변화가 설계에 미치는 영향을 분석하여 전기방식의 합리적인 기초자료가 될 수 있을 것으로 판단한다. 또한 외부전원방식은 전기설비가 없는 장소나 외부로부터 전기를 공급받을 수 없는 경우 전기방식을 할 수가 없는 가장 큰 단점을 가지고 있다. 기존 설계방식에 의하면 SOLAR CELL을 이용한 정류기의 이용은 과한설계로 인하여 넓은 면적과 증가되는 시공비로 불가능할 것 같아 보였다. 그러나 합리적인 설계제시로 인하여 직접 생산하고 저장하여 방식을 할 수 있는 SOLAR CELL 정류기의 운영 가능성을 판단하여 제시하고자 한다. 본 연구의 진행을 위해 부식과 전기방식 이론, 도시가스 배관현황 및 외부전원방식의 설계와 관련된 사항을 이론적 고찰하였다. 본 연구에서는 배관의 전류밀도와 코팅손상율을 재정립하여 외부전원방식의 설계를 최적화하고, 신재생에너지 중 SOLAR CELL을 도입하여 전기방식에 있어서 효율적인 방식관리를 제시하는데 그 목적을 두었다.