1줄 요약: KOSHA와 KGS 공식 기준에 따른 안전밸브의 작동방식별·구조별·용도별 분류체계와 실무 선정 체크리스트를 정리했습니다.
안녕하세요 WITTGUY 입니다.
산업현장에서 안전밸브를 선정할 때 가장 먼저 확인해야 할 것은 국내 법규에서 정의하는 안전밸브의 분류체계입니다. 같은 압력방출장치라도 KOSHA와 KGS에서 사용하는 분류기준이 다르고, 작동방식·구조·사용유체에 따라 적합한 안전밸브가 달라집니다.
잘못된 종류의 안전밸브를 선정하면 법규 부적합은 물론 안전사고로 이어질 수 있습니다. 이번 포스팅에서는 KOSHA와 KGS의 공식 기준을 바탕으로 안전밸브의 종류를 체계적으로 분류하고, 실무자분들이 정확하게 선정할 수 있도록 가이드를 제공합니다.
목차
- KOSHA 기준 안전밸브 분류체계
- KGS 기준 안전밸브 분류체계
- 작동방식에 따른 안전밸브 종류
- 구조에 따른 안전밸브 종류
- 사용유체에 따른 안전밸브 종류
- 개폐방식에 따른 안전밸브 종류
- 설치위치에 따른 안전밸브 종류
- KOSHA·KGS·ASME 분류체계 비교
- 안전밸브 선정 체크리스트
1. KOSHA 기준 안전밸브 분류체계
한국산업안전보건공단(KOSHA)의 공식 분류체계입니다.
1-1. KOSHA 압력방출장치 정의 (KOSHA GUIDE M-42-2022)
| 분류 | 공식 명칭 | KOSHA 정의 | 적용 기준 |
| 압력방출장치 | Pressure Relief Device | 압력용기 내부의 압력이 허용압력을 초과할 경우 자동적으로 내부 유체를 방출하여 압력을 낮추는 장치 | 산업안전보건기준에 관한 규칙 제257조 |
| 안전밸브 | Safety Valve | 스프링 또는 기타 기계적 장치에 의하여 자동적으로 내부압력을 방출하는 밸브 | KOSHA M-42 |
| 릴리프밸브 | Relief Valve | 주로 액체에 사용되며 설정압력 초과 시 개방되어 압력을 제어하는 밸브 | KOSHA M-42 |
| 파열판 | Rupture Disc | 설정압력에 도달하면 파열되어 압력을 방출하는 비재폐쇄형 압력방출장치 | KOSHA M-43 |
1-2. KOSHA 안전인증 대상 안전밸브 분류
| 인증구분 | 대상 | 안전밸브 법적 근거 | 인증기준 |
| 안전인증 | 보일러용 안전밸브 | 산업안전보건법 제84조 | KOSHA-S-13-2023 |
| 안전인증 | 압력용기용 안전밸브 | 산업안전보건법 제84조 | KOSHA-P-15-2023 |
| 자율안전확인 | 1종 압력용기용 안전밸브 | 산업안전보건법 제89조 | KOSHA 고시 |
2. KGS 기준 안전밸브 분류체계
한국가스안전공사(KGS)의 공식 분류체계입니다.
2-1. KGS 압력방출장치 정의 (KGS AC111 2021)
| 분류 | 공식 명칭 | KGS 정의 | 적용 기준 |
| 압력방출장치 | Pressure Relief Device | 압력용기 등의 내부압력이 허용압력을 초과하는 경우 자동적으로 유체를 방출하여 압력을 저하시키는 장치 | 고압가스 안전관리법 |
| 안전밸브 | Safety Valve | 스프링 또는 중추식에 의하여 압력이 설정압력에 도달하면 자동적으로 개방하고 압력이 저하하면 자동적으로 폐쇄하는 밸브 | KGS AC111 |
| 방출밸브 | Relief Valve | 액체용 압력방출밸브로서 설정압력 초과 시 비례적으로 개방되는 밸브 | KGS AC111 |
| 안전방출밸브 | Safety Relief Valve | 기체 및 액체 모두에 사용할 수 있는 압력방출밸브 | KGS AC111 |
| 파열판 | Rupture Disc | 설정파열압력에서 파열하여 압력을 방출하는 비재폐쇄형 안전장치 | KGS AC216 |
| 용융전 | Fusible Plug | 일정온도에서 용융되어 압력을 방출하는 온도감응형 안전장치 | KGS AC111 |
2-2. KGS 검사대상 안전밸브 분류
| 시설구분 | 안전밸브 종류 | 검사주기 | 법적 근거 |
| 고압가스 제조시설 | 압력용기용 안전밸브 | 2년 (특정설비 1년) | 고압가스안전관리법 시행규칙 제24조 |
| 고압가스 저장시설 | 저장탱크용 안전밸브 | 2년 | 고압가스안전관리법 시행규칙 제36조 |
| 액화석유가스 시설 | LPG 안전밸브 | 2년 | 액화석유가스법 시행규칙 |
| 도시가스 시설 | 정압기용 안전밸브 | 1년 | 도시가스법 시행규칙 |
3. 작동방식에 따른 안전밸브 종류
안전밸브의 기본적인 작동방식에 따른 분류입니다.
| 분류 | 한글명 | 영문명 | KOSHA 정의 | KGS 정의 | 작동원리 | 장점 | 단점 |
| 직동식 | 직동식 안전밸브 | Direct Acting Safety Valve | 유체압력이 스프링력에 직접 작용하여 개폐 | 유체의 압력에 의하여 직접 작동 | 유체압력이 스프링을 직접 압축 | 구조 간단, 신뢰성 높음 | 대용량 부적합 |
| 파일럿식 | 파일럿 작동식 안전밸브 | Pilot Operated Safety Valve | 소형 파일럿 밸브가 주밸브 개폐 제어 | 파일럿 밸브에 의하여 주밸브 작동 | 파일럿이 주밸브 제어압 조절 | 대용량, 정밀제어 가능 | 파일럿 막힘 위험 |
| 동력식 | 동력 작동식 안전밸브 | Power Actuated Safety Valve | 외부 동력원으로 밸브 작동 | 전기·공압 등 외부동력 사용 | 외부신호로 액츄에이터 작동 | 원격제어 가능 | 전원 의존성 |
3-1. 직동식 안전밸브 세부분류 (KOSHA M-42 기준)
| 세부분류 | 리프트 높이 | 작동특성 | 주요 적용 | KGS 기준 |
| 전량분출식 | 노즐 직경의 1/4 이상 | 디스크 전양정 상승, 급속 개방 | 증기, 고압가스 | 가스용 안전밸브 |
| 저양정식 | 노즐 직경의 1/24~1/4 | 중간 양정 상승 | 액체, 저압가스 | 액체용 방출밸브 |
| 미량분출식 | 노즐 직경의 1/40 이하 | 최소 양정 상승 | 액체 전용 | 액체용 방출밸브 |
4. 구조에 따른 안전밸브 종류
밸브의 구조적 특징에 따른 분류입니다.
| 분류 | 한글명 | 영문명 | 구조 특징 | KOSHA 적용 기준 |
KGS 적용 기준 |
장점 | 단점 |
| 재래식 | 재래식 안전밸브 | Conventional Safety Valve |
배압의 영향을 받는 구조 | 배압 10% 이하 | 동일 | 구조 간단, 저렴 | 배압에 민감 |
| 밸런스형 | 평형식 안전밸브 | Balanced afety Valve |
벨로우즈로 배압 영향 최소화 | 배압 10% 초과 시 필수 | 동일 | 배압 변동에 안정적 | 벨로우즈 수명 관리 필요 |
| 밀폐형 | 밀폐식 안전밸브 | Closed Bonnet Safety Valve |
분출유체가 외부 누출 방지 | 독성·가연성 가스 필수 | 독성·가연성 가스 필수 | 유해가스 적합 | 구조 복잡 |
| 개방형 | 개방식 안전밸브 | Open Bonnet Safety Valve |
대기로 직접 방출 | 무독성·불연성만 가능 | 동일 | 간단, 점검 용이 | 유해가스 부적합 |
4-1. KOSHA·KGS 구조별 적용 요구사항
| 구조형식 | KOSHA M-42 요구사항 | KGS AC111 요구사항 |
| 밸런스형 | 배압이 설정압력의 10% 초과 시 필수 적용 | 배압이 설정압력의 10% 초과 시 권장 |
| 밀폐형 | 독성가스, 가연성가스는 밀폐형 또는 회수배관 연결 필수 | 독성·가연성 가스는 밀폐형 또는 방출배관 설치 |
| 개방형 | 무독성·불연성 기체에만 사용 가능 | 무독성·불연성 기체에만 사용 가능 |
5. 사용유체에 따른 안전밸브 종류
KOSHA와 KGS 모두 사용유체 특성을 중요한 분류기준으로 제시합니다.
| 분류 | 한글명 | 영문명 | KOSHA 적용유체 | KGS 적용유체 | 작동특성 | 설정압력 기준 |
| 증기용 | 증기용 안전밸브 | Steam Safety Valve |
포화증기, 과열증기 | 포화증기, 과열증기 | 급속 전량분출형 | 최고허용압력 이하 |
| 가스용 | 가스용 안전밸브 | Gas Safety Valve | 압축성 기체 | 압축성 기체 | 급속 전량분출형 | 내압시험압력의 0.9배 이하 |
| 액체용 | 액체용 릴리프밸브 | Liquid Relief Valve |
비압축성 액체 | 비압축성 액체 | 비례개방형 | 최고허용압력의 1.1배 이하 |
| 증기·가스용 | 안전방출밸브 | Safety Relief Valve |
- | 증기·가스·액체 겸용 | 전량분출 가능 | 용도에 따라 적용 |
5-1. KGS 기준 유체별 설정압력 상세기준
| 유체분류 | 설비 종류 | 설정압력 기준 | 근거 조항 |
| 증기보일러 | 보일러 본체 | 최고사용압력 이하 | 고압가스안전관리법 시행규칙 별표 4 |
| 고압가스 | 압력용기 | 내압시험압력의 0.9배 이하 | KGS AC111 4.3.1 |
| 액체 | 압력용기 | 최고사용압력의 1.1배 이하 | KGS AC111 4.3.2 |
| LPG | 저장탱크 | 최고사용압력 이하 | KGS GC203 |
6. 개폐방식에 따른 안전밸브 종류
밸브의 개폐 특성에 따른 분류입니다.
| 분류 | 한글명 | 영문명 | KOSHA 정의 | KGS 정의 | 개폐특성 | 적용 유체 |
| 팝액션형 | 급개방식 안전밸브 |
Pop Action Type |
설정압력에서 급속 전개방 | 급속 전량분출형 | 디스크가 순간적으로 전양정 상승 | 증기, 가스 |
| 비례개방형 | 비례개방식 안전밸브 |
Proportional Type | 압력 상승에 비례하여 개방 | 비례개방형 | 압력 증가에 따라 서서히 개방 | 액체 |
| 모듈레이팅형 | 조절식 안전밸브 | Modulating Type |
압력을 일정범위로 조절 | - | 압력 변동에 따라 개도 조절 | 특수 공정 |
7. 설치위치에 따른 안전밸브 종류
KGS 기준 설치위치별 분류 및 요구사항입니다.
| 분류 | 한글명 | 영문명 | KGS 설치 기준 | 설정압력 | 비고 |
| 압력용기용 | 압력용기 안전밸브 |
Pressure Vessel Safety Valve |
압력용기 기상부 또는 최상부 | 내압시험압력의 0.9배 이하 | KGS AC111 |
| 기액분리기용 | 기액분리기 안전밸브 |
Separator Safety Valve |
기액분리기 기상부 설치 | 내압시험압력의 0.9배 이하 | KGS GC203 |
| 펌프토출용 | 펌프 릴리프밸브 | Pump Relief Valve | 펌프 토출측 설치 | 펌프 최고토출압력 이하 | 차단밸브 폐쇄 시 보호 |
| 열교환기용 | 열교환기 안전밸브 |
Heat Exchanger Safety Valve |
관측 또는 동체측 설치 | 저압측 MAWP 이하 | 열팽창 압력 보호 |
| 배관용 | 배관 릴리프밸브 | Piping Relief Valve | 차단구간 배관 설치 | 배관 설계압력 이하 | 열팽창 보호 |
| 저장탱크용 | 저장탱크 안전밸브 |
Storage Tank Safety Valve |
탱크 기상부 최상부 | 최고사용압력 이하 | KGS GC203 |
8. KOSHA·KGS·ASME 분류체계 비교
국내외 주요 규격의 안전밸브 분류체계 비교입니다.
| 분류기준 | KOSHA (한국) | KGS (한국) | ASME Section VIII (미국) |
| 기본명칭 | 압력방출장치 | 압력방출장치 | Pressure Relief Device |
| 증기·가스용 | 안전밸브 (Safety Valve) | 안전밸브 (Safety Valve) | Safety Valve |
| 액체용 | 릴리프밸브 (Relief Valve) | 방출밸브 (Relief Valve) | Relief Valve |
| 겸용 | - | 안전방출밸브 (Safety Relief Valve) | Safety Relief Valve |
| 파일럿식 | 파일럿 작동식 | 파일럿식 | Pilot Operated |
| 배압보정 | 평형식 | 밸런스형 | Balanced |
| 파열형 | 파열판 | 파열판 | Rupture Disc |
8-1. 용어 대응표
| 개념 | KOSHA 용어 | KGS 용어 | ASME 용어 | 비고 |
| 액체용 밸브 | 릴리프밸브 | 방출밸브 | Relief Valve | KGS만 다른 용어 사용 |
| 겸용 밸브 | 미사용 | 안전방출밸브 | Safety Relief Valve | KOSHA는 별도 분류 없음 |
| 배압 보정형 | 평형식 | 밸런스형 | Balanced | 동일 개념, 용어만 차이 |
| 최고압력 | 최고허용압력 | 최고사용압력 | MAWP | 개념 동일 |
9. 특수목적 안전밸브 종류
특수한 용도나 환경에 사용되는 안전밸브입니다.
| 분류 | 한글명 | 영문명 | 온도범위 | 재질 특징 | 적용분야 | KOSHA/KGS 기준 |
| 극저온용 | 극저온 안전밸브 |
Cryogenic Safety Valve | -196°C~-50°C | SS316L, 9% Ni강 |
LNG, 액체질소, 액체산소 | 저온용 재질 시험 필요 |
| 고온용 | 고온 안전밸브 | High Temperature Safety Valve |
450°C 이상 | 합금강, 인코넬 | 열매체유, 고온증기 |
고온용 스프링 필수 |
| 내식용 | 내식성 안전밸브 |
Corrosion Resistant Safety Valve |
- | 하스텔로이, 모넬 |
산·알칼리, 염소가스 |
재질 적합성 확인 |
| 초고압용 | 초고압 안전밸브 |
Ultra High Pressure Safety Valve |
300bar 이상 | 특수 고강도강 | 수소충전소, 초임계유체 |
내압시험 강화 |
| 진공용 | 진공 릴리프밸브 | Vacuum Relief Valve | 대기압~진공 | 일반강 | 저장탱크, 반응기 | 진공파괴 방지용 |
10. 안전밸브 선정 체크리스트
실무에서 안전밸브 선정 시 확인해야 할 체크리스트입니다.
| 순서 | 점검항목 | 확인내용 | KOSHA 기준 | KGS 기준 | 선정 결과 |
| 1 | 사용유체 | 증기/가스/액체 구분 | M-42 3.1 | AC111 4.1 | 증기·가스용/액체용 |
| 2 | 설정압력 | MAWP 대비 설정압력 확인 | MAWP 이하 | 내압시험압력 0.9배 이하 | _____ bar |
| 3 | 요구용량 | 필요 방출량 계산 | M-42 부록 A | AC111 부록 | _____ kg/h |
| 4 | 배압조건 | 대기압/가압 배압 확인 | 10% 초과 시 밸런스형 | 동일 | 재래식/밸런스형 |
| 5 | 유체특성 | 독성/가연성 여부 | 밀폐형 필수 | 밀폐형 또는 회수배관 | 밀폐형/개방형 |
| 6 | 온도조건 | 최저/최고 온도 확인 | 재질 선정 기준 | 동일 | _____ °C |
| 7 | 부식환경 | 부식성 유체 여부 | 내식재질 선정 | 동일 | 재질: _____ |
| 8 | 설치위치 | 수평/수직 배관 | 수직 상향 원칙 | 동일 | 수직/수평 |
| 9 | 인증여부 | KOSHA 인증 확인 | 안전인증 대상 확인 | - | 필요/불필요 |
| 10 | 검사대상 | KGS 정기검사 대상 확인 | - | 검사주기 확인 | _____ 년 |
10-1. 유체별 안전밸브 선정 플로우차트
사용유체 확인
↓
[증기/가스] → 전량분출식 안전밸브 → 배압 확인
↓
[10% 이하] → 재래식
[10% 초과] → 밸런스형
↓
[액체] → 비례개방식 릴리프밸브 → 독성/가연성 확인
↓
[독성/가연성] → 밀폐형
[무독성/불연성] → 개방형
11. KOSHA 인증 안전밸브 성능기준
KOSHA 안전인증 대상 안전밸브의 성능기준입니다.
| 항목 | KOSHA-S-13 기준 (보일러용) | KOSHA-P-15 기준 (압력용기용) | 시험방법 |
| 설정압력 정밀도 | ±3% 이내 | ±3% 이내 | 반복작동시험 |
| 기밀성 | 설정압력의 90%에서 누설 없을 것 | 설정압력의 90%에서 누설 없을 것 | 기포시험 또는 압력강하시험 |
| 블로다운 | 설정압력의 7% 이하 | 설정압력의 7% 이하 | 반복작동시험 |
| 내구성 | 500회 반복작동 후 성능유지 | 500회 반복작동 후 성능유지 | 반복작동시험 |
| 용량 | 설정압력의 110%에서 정격용량 확보 | 설정압력의 110%에서 정격용량 확보 | 용량시험 |
FAQ
Q1. 직동식과 파일럿식 안전밸브 중 어떤 것을 선택해야 하나요?
일반적으로 설정압력 10bar 이하, 구경 80A 이하의 소형 시스템에서는 직동식이 적합합니다. 직동식은 구조가 간단하고 신뢰성이 높으며 유지보수가 쉽습니다. 대용량(구경 100A 이상), 고압(20bar 이상), 정밀한 압력제어가 필요한 경우에는 파일럿식을 선택합니다. KOSHA M-42에서는 두 방식 모두 인정하지만, 파일럿식은 파일럿 배관의 막힘이나 고장 가능성을 고려하여 정기점검을 철저히 해야 합니다.
Q2. 밸런스형 안전밸브는 언제 사용해야 하나요?
KOSHA M-42와 KGS AC111 모두 배압(Back Pressure)이 설정압력의 10%를 초과하는 경우 밸런스형(평형식) 안전밸브를 사용하도록 규정하고 있습니다. 재래식 안전밸브는 배압이 증가하면 설정압력이 상승하는 문제가 있는데, 밸런스형은 벨로우즈로 배압의 영향을 차단하여 안정적인 작동을 보장합니다. 공통 배출헤더를 사용하는 경우 배압이 높아지므로 밸런스형이 필수입니다.
Q3. 액체용과 가스용 안전밸브의 구조적 차이는 무엇인가요?
가스용 안전밸브는 압축성 유체의 급격한 팽창을 처리하기 위해 전량분출식(Full Lift)으로 설정압력에서 디스크가 노즐 직경의 1/4 이상 상승합니다. 액체용 릴리프밸브는 비압축성 유체를 다루므로 미량분출식 또는 저양정식으로 압력 상승에 비례하여 서서히 개방됩니다. KGS AC111에서는 가스용은 '안전밸브', 액체용은 '방출밸브'로 명확히 구분하여 규정하고 있습니다.
Q4. KOSHA 안전인증을 받지 않은 안전밸브를 사용할 수 있나요?
산업안전보건법 제84조에 따라 보일러용 및 압력용기용 안전밸브는 KOSHA 안전인증을 받은 제품을 사용해야 합니다. 안전인증을 받지 않은 제품을 사용하면 법규 위반으로 과태료가 부과되며, 사고 발생 시 사업주가 법적 책임을 질 수 있습니다. 다만 1종 압력용기용 안전밸브는 자율안전확인신고 대상으로 인증 절차가 간소화되어 있습니다.
Q5. 안전밸브 선정 시 가장 중요한 기준은 무엇인가요?
첫째, 사용유체(증기/가스/액체)에 맞는 형식을 선택해야 합니다. 둘째, 설정압력이 KOSHA 기준으로는 최고허용압력(MAWP) 이하, KGS 기준으로는 내압시험압력의 0.9배 이하인지 확인해야 합니다. 셋째, 필요 방출량을 정확히 계산하여 적정 오리피스 크기를 선정해야 합니다. 넷째, 유체의 독성·가연성 여부에 따라 KOSHA M-42와 KGS AC111 모두 밀폐형 또는 회수배관 연결을 의무화하고 있습니다. 다섯째, KOSHA 안전인증 또는 KGS 검사 대상 여부를 확인해야 합니다.
출처
고압가스 안전관리법. (2024). 법률 제19871호.
고압가스 안전관리법 시행규칙. (2024). 산업통상자원부령 제565호.
산업안전보건법. (2024). 법률 제19865호.
산업안전보건기준에 관한 규칙. (2024). 고용노동부령 제397호.
한국산업안전보건공단. (2022). KOSHA GUIDE M-42-2022 압력용기 안전밸브 설치 및 관리에 관한 기술지침. 한국산업안전보건공단.
한국산업안전보건공단. (2022). KOSHA GUIDE M-43-2022 파열판 설치 및 관리에 관한 기술지침. 한국산업안전보건공단.
한국산업안전보건공단. (2023). KOSHA-S-13-2023 보일러용 안전밸브 안전인증 고시. 한국산업안전보건공단.
한국산업안전보건공단. (2023). KOSHA-P-15-2023 압력용기용 안전밸브 안전인증 고시. 한국산업안전보건공단.
한국가스안전공사. (2021). KGS AC111 압력방출장치 제조의 시설·기술·검사 기준. 한국가스안전공사.
한국가스안전공사. (2021). KGS AC216 파열판 제조의 시설·기술·검사 기준. 한국가스안전공사.
한국가스안전공사. (2020). KGS GC203 액화석유가스 저장시설 기준. 한국가스안전공사.
ASME. (2023). ASME BPVC Section VIII Division 1: Rules for Construction of Pressure Vessels. American Society of Mechanical Engineers.
API. (2020). API Standard 520 Part I: Sizing, Selection, and Installation of Pressure-relieving Devices (10th ed.). American Petroleum Institute.
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