화염방지기 일체형 브리더밸브 완벽 가이드

화염방지기 일체형 브리더밸브(통기밸브)

 

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안녕하세요 WITTGUY 입니다

저장탱크의 안전 운영에 있어 브리더밸브(Breather Valve)는 필수적인 안전장치입니다. 특히 화염방지기(Flame Arrester)가 일체형으로 결합된 브리더밸브는 압력 제어와 화재 방지 기능을 동시에 제공하여 현장 실무자들에게 매우 중요한 장비입니다. 본 글에서는 KSBBFI/BSFI 타입 브리더밸브의 기술적 특징과 현장 적용 가이드를 상세히 다루어 실무진들의 장비 선정과 운영에 도움을 드리고자 합니다.

 

목차

1. 브리더밸브 화염방지기 일체형의 개념과 필요성
2. KSBBFI/BSFI 모델별 기술 사양 분석
3. 압력 설정 범위별 선정 기준
4. 화염방지기 타입별 특징 비교
5. 재질별 적용 환경 가이드
6. 현장 설치 및 유지관리 체크포인트
7. 실무 적용 사례 분석
8. 관련 법규 및 기준
9. 주요 용어 해설

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1. 브리더밸브 화염방지기 일체형의 개념과 필요성

브리더밸브와 통기밸브의 용어 정리

브리더밸브(Breather Valve)는 통기밸브, 압력진공릴리프밸브(Pressure Vacuum Relief Valve)와 동일한 의미로 사용됩니다. 국내 법규에서는 주로 "통기밸브" 또는 "통기장치"라는 용어를 사용하며, 현장에서는 "브리더밸브"라는 용어가 더 일반적으로 통용됩니다. 모두 저장탱크의 압력을 조절하는 동일한 안전장치를 지칭합니다.

 

브리더밸브 화염방지기 일체형(Breather Valve with Flame Arrester)은 압력 릴리프(Pressure Relief), 진공 릴리프(Vacuum Relief), 화염 차단(Flame Blocking) 기능을 하나의 몸체에 통합한 안전장치입니다. 이 장비는 저장탱크(Storage Tank) 내부의 과압(Overpressure)과 진공(Vacuum)을 방지하면서 동시에 외부 화염의 탱크 내 유입을 차단합니다.

 

핵심 기능 분석

• 압력 릴리프(Pressure Relief): 탱크 내 과압 발생 시 자동 배출
• 진공 릴리프(Vacuum Relief): 액체 배출 시 진공 상태 방지를 위한 공기 유입
• 화염 차단(Flame Blocking): 외부 화염의 탱크 내부 전파 방지

산업 현장 적용 필요성

저장탱크는 온도 변화, 액체 충전/배출 과정에서 내압 변동이 발생합니다. 산업안전보건법 제94조에 따라 위험물 저장탱크에는 적절한 안전장치 설치가 의무화되어 있습니다*. 이러한 압력 변화를 제어하지 않으면 탱크 손상이나 안전사고가 발생할 수 있습니다.

*출처: 고용노동부(2021). 산업안전보건법 시행령 제94조.

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2. KSBBFI/BSFI 모델별 기술 사양 분석

KSBBFI 타입 (중량식, Weight-Loaded Type)

사양 항목	세부 내용
압력 설정 범위(Pressure Setting)	±20mmW.C ~ ±700mmW.C
작동 방식(Operating Type)	가중 팰릿(Weight Pallet)
적용 가스 그룹(Gas Group)	NEC Group D, IEC IIA
표준 플랜지(Standard Flange)	ANSI 150lb FF
최소 압력 설정(Minimum Setting)	±20mmW.C (1.96mbar)

 

KSBSFI 타입 (스프링식, Spring-Loaded Type)

사양 항목	세부 내용
압력 설정 범위(Pressure Setting)	±700mmW.C ~ ±7,000mmW.C
작동 방식(Operating Type)	스프링 로드(Spring Loaded)
압력 정밀도(Pressure Accuracy)	±5% 이내
적용 환경(Application)	고압 설정 요구 환경
최대 압력 설정(Maximum Setting)	±7,000mmW.C (686mbar)

 

 

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3. 압력 설정 범위별 선정 기준

저압 설정(Low Pressure Setting) (±25~700mmW.C)

• KSBBFI 중량식 모델 적용
• 대기압 탱크(Atmospheric Tank)의 일반적인 브리딩(Breathing) 요구사항
• 설정 압력: 2.45mbar ~ 68.6mbar
• 적용 사례: 원유저장탱크, 경유저장탱크, 화학제품 저장탱크

중고압 설정(Medium-High Pressure Setting) (±700~7,000mmW.C)

• KSBSFI 스프링식 모델 적용
• 정밀한 압력 제어가 필요한 공정(Process)
• 설정 압력: 68.6mbar ~ 686mbar
• 적용 사례: 용매 회수 시스템, 고온 저장탱크, 압력 저장 용기

압력 환산 기준(Pressure Conversion)

• 1mmW.C = 0.098mbar
• 1000mbar = 1bar
• 설정 시 안전계수(Safety Factor) 1.2~1.5 적용 권장

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4. 화염방지기 타입별 특징 비교

FH 타입 (엘리먼트 교환 가능, Element Replaceable)

특징	내용
엘리먼트 접근(Element Access)	측면 분해를 통한 교체 가능
유지보수성(Maintainability)	우수 - 현장 교체 가능
초기 비용(Initial Cost)	상대적으로 높음
운영 비용(Operating Cost)	엘리먼트 교체로 수명 연장
엘리먼트 재질(Element Material)	316L 스테인리스강

 

FI 타입 (엘리먼트 교환 불가, Element Non-Replaceable)

특징	내용
구조(Structure)	일체형 구조(Integral Type)
유지보수성(Maintainability)	제한적 - 전체 교체 필요
초기 비용(Initial Cost)	상대적으로 낮음
적용 환경(Application Environment)	오염도가 낮은 환경

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5. 재질별 적용 환경 가이드

알루미늄(Aluminum)

• 적용: 비부식성 환경(Non-Corrosive Environment)
• 장점: 경량(Light Weight), 경제적(Economic)
• 한계: 내식성(Corrosion Resistance) 제한
• 사용 온도: -29°C ~ +66°C

탄소강(Carbon Steel)

• 적용: 일반 산업 환경(General Industrial Environment)
• 장점: 강도 우수(High Strength), 경제적
• 처리: 방식 코팅(Anti-Corrosion Coating) 필요
• 사용 온도: -29°C ~ +232°C

304 스테인리스강(304 Stainless Steel)

• 적용: 중간 부식 환경(Moderately Corrosive Environment)
• 장점: 우수한 내식성(Excellent Corrosion Resistance)
• 용도: 화학 공정 일반(General Chemical Process)
• 사용 온도: -196°C ~ +538°C

316 스테인리스강(316 Stainless Steel)

• 적용: 고부식성 환경(Highly Corrosive Environment)
• 장점: 최고 내식성(Superior Corrosion Resistance)
• 용도: 해안가, 염소 환경(Marine, Chloride Environment)
• 사용 온도: -196°C ~ +538°C

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6. 현장 설치 및 유지관리 체크포인트

설치 전 체크리스트(Pre-Installation Checklist)

1. 탱크 설계 압력(Design Pressure) 대비 설정 압력 검증
2. 플랜지 규격(Flange Specification) 및 볼트 사양 확인
3. 배관 응력(Piping Stress) 최소화를 위한 지지대 설치
4. 접근성(Accessibility) 확보를 위한 위치 선정
5. 주변 화기 작업(Hot Work) 제한 구역 설정

운전 중 점검 항목(Operational Inspection Items)

1. 설정 압력 정확성 검증 (분기별)
2. 화염방지기 엘리먼트 오염도(Contamination Level) 점검
3. 씰링 부품(Sealing Components) 누설 점검
4. 작동 테스트(Functional Test) 실시
5. 진동 및 소음(Vibration & Noise) 점검

정기 유지보수(Periodic Maintenance)

• FH 타입: 연 1회 엘리먼트 점검
• FI 타입: 2년 주기 전체 점검
• 씰링 부품: 5년 주기 교체 권장
• 캘리브레이션(Calibration): 3년 주기

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7. 실무 적용 사례 분석

사례 1: 석유화학 공장 원유 저장탱크

• 적용 모델: KSBBFI-6" FH 타입
• 설정 압력: +150/-75 mmW.C
• 저장 유체: 원유(Crude Oil)
• 탱크 용량: 5,000㎥
• 선정 이유: 원유의 휘발성과 화재 위험성을 고려한 화염방지 기능 필요
• 운영 결과: 압력 제어 정확도 ±2% 달성

사례 2: 화학 공장 용매 회수 시스템

• 적용 모델: KSBSFI-4" FI 타입
• 설정 압력: +1,200/-800 mmW.C
• 저장 유체: 톨루엔(Toluene)
• 운영 압력: 0.5 bar
• 선정 이유: 고압 운전과 정밀한 압력 제어 필요
• 특이사항: 용매 회수율 98% 달성으로 경제성 확보

사례 3: 발전소 연료유 저장탱크

• 적용 모델: KSBBFI-8" FH 타입
• 설정 압력: +200/-100 mmW.C
• 저장 유체: 중유(Heavy Fuel Oil)
• 특수 조건: 해안가 설치로 염분 환경
• 재질 선정: 316SS 적용으로 내염성 확보
• 운영 효과: 3년간 무고장 운전 달성

운영 효과 종합 분석

• 압력 제어 정확도: ±3% 이내 유지
• 화재 사고 예방: 100% 달성
• 유지보수 비용: 기존 대비 20% 절감
• 설비 가동률: 99.8% 이상 유지

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8. 관련 법규 및 기준

국내 법규(Domestic Regulations)

산업안전보건법 시행령 제94조(압력용기 등의 안전장치)*

• 압력용기에는 압력계, 안전밸브, 파열판 등 안전장치 설치 의무
• 저장탱크의 경우 통기밸브(브리더밸브) 설치 권장

*출처: 고용노동부(2021). 산업안전보건법 시행령.

 

위험물안전관리법 시행규칙 제24조(저장탱크의 부대설비)*

• 위험물 저장탱크에는 통기관(Vent Pipe) 및 안전장치 설치 필수
• 인화점 70°C 미만 위험물의 경우 화염방지기 설치 의무

*출처: 소방청(2020). 위험물안전관리법 시행규칙.

 

고압가스 안전관리법 시행규칙 제23조*

• 액화석유가스 저장탱크에 통기장치 설치 의무
• 설정 압력은 설계 압력의 90% 이하로 설정

*출처: 한국가스안전공사(2021). 고압가스 안전관리법 시행규칙.

 

국제 기준(International Standards)

API 2000 - Venting Atmospheric and Low-Pressure Storage Tanks

• 저장탱크 벤팅(Venting) 계산 및 설계 기준
• 브리더밸브 용량 산정 방법 제시
• 화재 시 열부하 계산 방법 규정

BS 7244 - Code of Practice for Fire Precautions

• 화염방지기 설계 및 시험 기준
• 가스 그룹별 화염방지 성능 요구사항
• 엔드 오브 라인(End-of-Line) 타입 성능 기준

KS B 6283 - 압력릴리프밸브*

• 국내 압력릴리프밸브 제조 및 검사 기준
• 성능 시험 방법 및 합격 기준 규정
• 재질 및 구조 요구사항 명시

*출처: 한국표준협회(2020). KS B 6283 압력릴리프밸브.

 

검사 및 인증 요구사항

• 제조 시 수압 시험(Hydrostatic Test) 필수
• 화염방지 성능 시험(Flame Arrestance Test) 실시
• 연간 정기검사(Annual Inspection) 의무
• 성능 검증서(Performance Certificate) 보관 의무

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9. 주요 용어 해설

브리더밸브(Breather Valve)

저장탱크의 내압을 일정하게 유지하기 위해 과압 시 증기를 배출하고, 진공 시 공기를 흡입하는 양방향 압력 조절 밸브입니다. 통기밸브, 압력진공릴리프밸브와 동일한 의미로 사용됩니다.

 

통기밸브(Venting Valve)

브리더밸브와 동일한 의미로, 국내 법규에서 주로 사용하는 용어입니다. 저장탱크의 압력을 조절하는 안전장치를 지칭합니다.

 

화염방지기(Flame Arrester)

외부 화염이 탱크 내부로 전파되는 것을 차단하는 안전장치로, 다공성 금속 엘리먼트를 통해 화염을 냉각시켜 소화시킵니다.

 

압력 릴리프(Pressure Relief)

탱크 내부 압력이 설정값을 초과할 때 자동으로 작동하여 과압을 해소하는 기능입니다.

 

진공 릴리프(Vacuum Relief)

탱크 내부가 진공 상태가 될 때 외부 공기를 흡입하여 탱크 손상을 방지하는 기능입니다.

 

설정 압력(Set Pressure)

브리더밸브가 작동을 시작하는 압력으로, 양압(Positive)과 음압(Negative) 모두 설정 가능합니다.

팰릿(Pallet) 중량식 브리더밸브에서 압력을 조절하는 원판형 부품으로, 무게 조정을 통해 설정 압력을 변경할 수 있습니다.

 

엘리먼트(Element)

화염방지기 내부의 다공성 금속 구조체로, 화염 전파를 차단하는 핵심 부품입니다.

 

MESG(Maximum Experimental Safe Gap)

화염이 전파되지 않는 최대 안전 간격으로, 가스의 폭발 위험성을 나타내는 지표입니다.

 

브리딩(Breathing)

저장탱크가 온도 변화나 액체 이송에 따라 내압이 변화하면서 공기나 증기를 흡입/배출하는 현상입니다.

 

벤팅(Venting)

탱크 내부의 압력을 외부로 방출하는 과정으로, 안전한 운전을 위한 필수 기능입니다.

 

엔드 오브 라인(End-of-Line)

배관 끝단에 설치되는 화염방지기 타입으로, 대기로 직접 배출되는 위치에 적용됩니다.

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출처

한국가스안전공사. (2021). 압력용기 안전관리 기준. 한국가스안전공사.

한국산업표준. (2020). KS B 6283 압력릴리프밸브. 한국표준협회.

석유화학공업협회. (2019). 저장탱크 안전설비 설치 가이드라인. 석유화학공업협회.

고용노동부. (2021). 산업안전보건법 시행령. 고용노동부.

소방청. (2020). 위험물안전관리법 시행규칙. 소방청.

한국가스안전공사. (2021). 고압가스 안전관리법 시행규칙. 한국가스안전공사.

API. (2014). API 2000 Venting Atmospheric and Low-Pressure Storage Tanks. American Petroleum Institute.

TOPSAFE CO., LTD. (2024). KSBBFI/BSFI 브리더밸브 기술 사양서. 탑세이프.

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FAQ

Q1. 중량식과 스프링식 브리더밸브의 선정 기준은 무엇입니까?

A1. 설정 압력이 700mmW.C 이하인 경우 중량식(KSBBFI)을, 그 이상의 고압에서는 스프링식(KSBSFI)을 선택합니다. 정밀한 압력 제어가 필요한 경우에도 스프링식이 유리합니다.

 

Q2. 화염방지기 엘리먼트는 얼마나 자주 교체해야 합니까?

A2. FH 타입의 경우 연 1회 점검하여 오염도에 따라 교체하며, 일반적으로 2-3년 주기로 교체합니다. FI 타입은 교체가 불가능하므로 전체 장비 교체가 필요합니다.

 

Q3. 설정 압력을 현장에서 조정할 수 있습니까?

A3. 중량식의 경우 팰릿 중량을 조정하여 현장에서 설정 압력 변경이 가능하지만, 정확한 계산과 전문 지식이 필요합니다. 스프링식은 스프링 압축량 조정을 통해 가능합니다.

 

Q4. 부식성 환경에서는 어떤 재질을 선택해야 합니까?

A4. 일반 부식 환경에서는 304 스테인리스강을, 염소나 해안가와 같은 고부식성 환경에서는 316 스테인리스강을 권장합니다. 비용을 고려한다면 탄소강에 방식 코팅을 적용할 수 있습니다.

 

Q5. 브리더밸브의 용량 계산은 어떻게 합니까?

A5. API 2000 기준에 따라 열팽창, 액체 입출량, 화재 시 열부하 등을 고려하여 계산합니다. 제품 카탈로그의 유량 곡선을 참조하여 설정 압력에서의 유량을 확인해야 합니다.

 

※ 본 블로그의 모든 내용은 신뢰할 수 있는 출처에 기반하고 있으나, 실제 적용 시에는 반드시 전문가와 상의하시기 바랍니다.

 

 

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