플렌지 규격 마스터 시리즈 1회: 플렌지 기초 및 규격 체계 이해

플렌지는 배관 시스템에서 파이프, 밸브, 펌프 및 기타 장비를 연결하는 중요한 부품입니다. 산업 현장에서 플렌지 선택은 배관 시스템의 안전성, 효율성 및 내구성을 결정짓는 핵심 요소입니다. 본 시리즈에서는 플렌지 규격에 대한 상세 정보를 제공하여 실무자들이 정확한 플렌지를 선택하고 사용할 수 있도록 도움을 드리고자 합니다.

목차

1. 플렌지의 기본 개념과 종류
2. 플렌지 치수 용어 해설
3. 국가별 규격 체계 소개(KS, JIS, DIN, ANSI)
4. 규격 간 주요 차이점
5. 실무자를 위한 규격 선택 가이드
6. FAQ

1. 플렌지의 기본 개념과 종류

1-1 플렌지의 정의와 기능

플렌지(Flange)는 배관 시스템에서 두 구성품을 볼트로 체결하여 연결하는 디스크 또는 링 형태의 부품입니다. 플렌지의 주요 기능은 다음과 같습니다:

• 배관 시스템의 부품 간 견고한 연결 제공
• 압력, 온도, 유체 특성에 따른 밀봉성 보장
• 유지보수 및 교체가 용이한 분해 가능한 연결 방식 제공
• 다양한 재질, 크기, 압력 등급에 따른 시스템 요구사항 충족

1-2 플렌지의 주요 종류

플렌지는 연결 방식에 따라 다양한 종류로 분류됩니다. 주요 종류는 다음과 같습니다:

플렌지 종류	특징	주요 용도
웰딩넥 플렌지 (Welding Neck)	- 긴 테이퍼형 넥 부분을 배관에 용접 - 응력 분산 효과가 우수 - 높은 강도와 내구성 제공	- 고온, 고압 시스템 - 피로하중이 큰 환경 - 중요한 공정 배관
슬립온 플렌지 (Slip-on)	- 배관 외부에 설치하여 두 번 용접 - 설치 공간이 작을 때 유리 - 웰딩넥 대비 저렴	- 저압 또는 중압 시스템 - 비위험 유체 환경 - 비용 효율성 중요한 경우
소켓웰드 플렌지(Socket Weld)	- 배관 끝을 소켓에 삽입하여 용접 - 작은 크기 배관에 유리 - 누설 위험 감소	- 소구경 고압 배관 - 핵 발전소 - 화학 플랜트
나사산 플렌지 (Threaded)	- 내부에 나사산이 있어 배관에 나사 결합 - 용접 필요 없음 - 쉽게 분해 가능	- 저압 시스템 - 임시 연결 - 비금속 배관 시스템
랩조인트 플렌지 (Lap Joint)	- 스터브 엔드와 함께 사용 - 회전 가능하여 볼트 홀 정렬 용이 - 분해 및 유지보수 편리	- 빈번한 분해가 필요한 라인 - 부식성 환경(스터브 엔드만 특수 재질 사용) - 정렬이 어려운 위치
블라인드 플렌지 (Blind)	- 배관 끝단을 막는 디스크 형태 - 시스템 폐쇄 및 격리에 사용 - 압력 시험 시 활용	- 시스템 종단 폐쇄 - 장비 격리 - 압력 시험
오리피스 플렌지 (Orifice)	- 유량 측정용 오리피스 플레이트 설치 - 특수 홈이나 탭이 있는 구조 - 차압 측정 포인트 제공	- 유량 측정 - 유체 흐름 제어 - 압력 강하 생성

2. 플렌지 치수 용어 해설

플렌지 치수와 관련된 주요 용어를 이해하는 것은 정확한 규격 선택에 필수적입니다. 아래 그림과 함께 주요 치수 용어를 설명합니다.

용어	약어	설명
공칭 크기	NPS(Nominal Pipe Size) 또는 DN(Diameter Nominal)	배관 및 플렌지의 크기를 나타내는 명목상의 치수
플렌지 외경	OD(Outside Diameter)	플렌지의 바깥쪽 직경
플렌지 두께	T(Thickness)	플렌지의 두께
허브 길이	H(Hub Length)	웰딩넥 플렌지에서 넥 부분의 길이
볼트 원 지름	BCD(Bolt Circle Diameter)	볼트 홀 중심을 잇는 원의 지름
볼트 홀 직경	BD(Bolt Diameter)	볼트 통과를 위한 홀의 직경
볼트 수	-	플렌지에 필요한 볼트의 개수
접촉면 직경	RF(Raised Face) 직경	가스켓이 접촉하는 면의 직경
접촉면 높이	RH(Raised Height)	레이즈드 페이스(RF)의 높이
보어 직경	ID(Inside Diameter)	플렌지 내부 통로의 직경
면간 거리	F-F(Face to Face)	두 플렌지 접촉면 사이의 거리

3. 국가별 규격 체계 소개(KS, JIS, DIN, ANSI)

산업 현장에서는 국가별로 다양한 플렌지 규격이 사용됩니다. 주요 국가별 규격 체계는 다음과 같습니다:

KS (Korean Standards)

• 주요 규격: KS B 1503, KS B 1504
• 압력 등급: K 등급(5K, 10K, 16K, 20K 등)
• 특징:
  • JIS 규격을 기반으로 개발
  • 미터법(mm) 사용
  • 국내 산업 현장에서 널리 사용

JIS (Japanese Industrial Standards)

• 주요 규격: JIS B 2220
• 압력 등급: K 등급(5K, 10K, 16K, 20K 등)
• 특징:
  • 미터법(mm) 사용
  • 정밀도가 높고 품질 요구사항이 엄격
  • 아시아 지역에서 광범위하게 채택

DIN (Deutsches Institut für Normung)

• 주요 규격: DIN 2573, DIN 2576, DIN 2633, DIN 2634 등
• 압력 등급: PN 등급(PN6, PN10, PN16, PN25, PN40 등)
• 특징:
  • 미터법(mm) 사용
  • 엔지니어링 정밀도와 내구성이 뛰어남
  • 현재는 EN(European Norm) 규격으로 통합되는 추세
  • 유럽 지역에서 주로 사용

ANSI/ASME (American National Standards Institute/American Society of Mechanical Engineers)

• 주요 규격: ANSI/ASME B16.5, B16.47
• 압력 등급: Class 등급(150#, 300#, 600#, 900#, 1500#, 2500#)
• 특징:
  • 인치 단위 사용
  • 압력-온도 등급체계가 세분화
  • 글로벌 석유화학 산업에서 널리 사용
  • 북미 지역 및 국제 프로젝트에서 주로 지정

4. 규격 간 주요 차이점

각 국가별 규격에는 중요한 차이점이 있으며, 이를 이해하는 것은 올바른 플렌지 선택에 필수적입니다.

1) 기본 치수 단위

• KS, JIS, DIN: 미터법(mm) 사용
• ANSI/ASME: 인치(inch) 사용

이러한 기본 단위 차이는 호환성 문제의 주요 원인이 됩니다.

2) 압력 등급 표기

규격	압력	등급 표기 예시
KS, JIS	K 등급	10K(10 kgf/cm²)
DIN	PN 등급	PN16(16 bar)
ANSI	Class 등급	150#(150 psi 기준)

3) 면간 거리(Face to Face)

플렌지 간 연결 시 중요한 면간 거리는 규격마다 상이합니다:

• JIS와 KS는 유사한 면간 거리를 가짐
• DIN은 EN 규격과 통합되어 있음
• ANSI는 타 규격 대비 독특한 면간 거리 체계를 가짐

4) 볼트 홀 배치

• KS, JIS: 특정 패턴에 따른 배치
• DIN: 스트래들 방식(타이프 A, B)
• ANSI: 스트래들 방식

볼트 홀 배치의 차이는 이종 규격 간 연결 시 특히 주의해야 할 사항입니다.

5) 가스켓 접촉면 형상

접촉면 형상	특징	주요  사용 규격
RF(Raised Face)	가장 일반적인 형태, 접촉면이 약간 돌출	모든 규격
FF(Flat Face)	평평한 접촉면, 주로 주철 플렌지에 사용	모든 규격
RTJ(Ring Type Joint)	금속 링 가스켓 사용, 고압용	모든 규격
톱니형	특수 접촉면 형태	DIN
홈형	특수 접촉면 형태	ANSI

5. 실무자를 위한 규격 선택 가이드

플렌지 규격 선택 시 고려해야 할 핵심 요소와 실무 추천 사항을 알아보겠습니다.

1) 규격 선택 핵심 요소

고려 요소	설명	실무 중요도
운전 압력	시스템의 최대 운전 압력과 설계 압력	★★★★★
운전 온도	최대 및 최소 운전 온도, 온도 변화에 따른 재질 특성 변화	★★★★★
유체 특성	부식성, 독성, 가연성 등 유체 특성	★★★★☆
설치 환경	실내/실외, 해양/육상 등 환경 조건	★★★☆☆
프로젝트 사양	발주처 또는 엔지니어링 표준	★★★★★
부품 수급성	현지 또는 글로벌 시장에서의 부품 구매 용이성	★★★☆☆
기존 시스템 호환성	기존 설비와의 호환성	★★★★☆
비용	초기 설치 및 유지보수 비용	★★★☆☆

2) 산업별 권장 규격

산업분야	권장 규격	주요 이유
석유화학	ANSI/ASME	글로벌 표준, 세분화된 압력-온도 등급
발전	DIN/ANSI	고온 고압 스팀 라인에 적합
조선/해양	JIS/KS	경량화, 공간 효율성
담수/정수	DIN/KS	내식성, 저압 응용에 적합
제약/식품	DIN/ANSI	위생 요구사항, 특수 표면 처리
반도체	JIS/ANSI	고순도 요구사항, 정밀 제작

3) 규격 선택 시 실무 체크리스트

다음 체크리스트를 활용하여 최적의 플렌지 규격을 선택하세요:

• [ ] 프로젝트 사양서에 명시된 규격 확인
• [ ] 시스템 설계 압력 및 온도 확인
• [ ] 유체 특성(부식성, 독성 등) 고려
• [ ] 재질 선택 (탄소강, 스테인리스강, 합금강 등)
• [ ] 플렌지 타입 선택 (웰딩넥, 슬립온 등)
• [ ] 플렌지 면 형태 결정 (RF, FF, RTJ 등)
• [ ] 볼트/너트 규격 및 재질 확인
• [ ] 가스켓 타입 선택
• [ ] 압력-온도 관계표 검토
• [ ] 기존 시스템과의 호환성 검토
• [ ] 부품 수급 가능성 확인
• [ ] 설치 및 유지보수 용이성 평가

6. FAQ

Q1: KS와 JIS 규격의 플렌지는 서로 호환이 가능한가요?

A1: 기본적으로 KS 플렌지 규격은 JIS를 기반으로 발전했기 때문에 대부분의 경우 호환이 가능합니다. 특히 KS B 1503과 JIS B 2220의 경우 치수, 볼트 홀 패턴, 면간 거리가 매우 유사합니다. 다만, 일부 특수 규격이나 최근 개정된 내용에서는 차이가 있을 수 있으므로 실제 적용 전 도면을 확인하는 것이 안전합니다.

 

Q2: ANSI Class 150# 플렌지와 호환 가능한 다른 규격은 무엇인가요?

A2: ANSI Class 150# 플렌지는 DIN PN10/PN16 및 KS/JIS 10K 플렌지와 대략적으로 호환됩니다. 다만, 정확한 면간 거리(Face to Face)와 볼트 홀 패턴에는 차이가 있을 수 있으므로, 연결 시 어댑터나 특수 가스켓이 필요할 수 있습니다. 또한 압력-온도 관계가 각 규격마다 다르게 정의되어 있어 운전 조건에 따라 완전한 호환성이 보장되지 않을 수 있습니다.

 

Q3: 플렌지 규격 선택 시 가장 자주 하는 실수는 무엇인가요?

A3: 가장 흔한 실수는 다음과 같습니다:

1. 압력 등급만 고려하고 온도 조건을 무시하는 것 (압력-온도 관계 미고려)
2. 유체 특성에 맞지 않는 재질 선택
3. 서로 다른 규격의 플렌지를 호환성 검토 없이 사용
4. 가스켓 타입과 플렌지 면 형태의 부적절한 조합
5. 플렌지 두께와 강도 계산 없이 크기만 맞춰 선택

Q4: 중요한 연결부에 어떤 플렌지 타입을 선택해야 하나요?

A4: 중요한 연결부, 특히 고온/고압 시스템이나 위험 유체를 다루는 곳에는 웰딩넥 플렌지(Welding Neck)를 권장합니다. 웰딩넥 플렌지는 다음과 같은 이점이 있습니다:

• 응력 분산 효과가 우수하여 피로 파괴에 강함
• 배관과의 일체감이 높아 누설 위험 감소
• 넥 부분이 점진적으로 두께가 변화하여 급격한 단면 변화가 없음
• 용접부 검사가 용이함

Q5: 최근 플렌지 규격의 주요 변화 동향은 무엇인가요?

A5: 최근 플렌지 규격 동향은 다음과 같습니다:

1. DIN 규격이 EN(European Norm) 규격으로 통합되는 추세
2. 국제적으로 ASME 규격의 영향력 확대
3. 고강도, 경량화 설계 증가
4. 부식 환경용 특수 재질 및 코팅 기술 발전
5. 디지털 기술을 활용한 플렌지 연결부 설계 및 유지보수 방법 도입
6. 누설 감지 및 모니터링 기술의 통합

출처

• KS B 1503, KS B 1504 - 한국산업표준(KS) 플렌지 규격
• JIS B 2220 - 일본 산업표준 강제 파이프 플렌지
• DIN 2573, DIN 2576, DIN 2633, DIN 2634 - 독일 산업표준 플렌지 규격
• ASME B16.5 - 파이프 플렌지 및 플렌지 피팅 표준
• ASME B16.47 - 대구경 강제 플렌지 표준
• EN 1092-1 - 유럽 표준 강제 플렌지

다음 시리즈 예고

다음 포스팅에서는 "KS/JIS 규격 플렌지 상세 분석"을 주제로 KS B 1503/JIS B 2220 규격의 상세 치수표와 실무 적용 가이드를 제공해 드리겠습니다. 10K, 20K 등 각 압력 등급별 정확한 치수 데이터와 선택 가이드를 놓치지 마세요!

 

 

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