플렌지 규격 마스터 시리즈 2회: KS/JIS 규격 플렌지 상세 분석

지난 1회에서는 플렌지의 기본 개념과 규격 체계에 대해 알아보았습니다. 2회에서는 국내 산업 현장에서 가장 많이 사용되는 KS/JIS 규격 플렌지의 상세 치수 데이터와 실무 적용 방법에 대해 자세히 살펴보겠습니다. 실무자 여러분들이 정확한 플렌지 선택과 적용에 활용하실 수 있도록 상세 치수표와 함께 실제 적용 사례를 제공해 드립니다.

목차

1. KS B 1503/JIS B 2220 규격 개요
2. 5K, 10K 플렌지 상세 치수표 및 특징
3. 16K, 20K 플렌지 상세 치수표 및 특징
4. 30K, 40K 플렌지 상세 치수표 및 특징
5. KS/JIS 플렌지 종류별 특징 및 선택 기준
6. 현장 적용 사례 및 주의사항
7. FAQ

 

1. KS B 1503/JIS B 2220 규격 개요

KS B 1503과 JIS B 2220의 관계

KS B 1503(강제관 플랜지)는 일본 공업 규격인 JIS B 2220을 기반으로 제정된 한국 산업 표준입니다. 두 규격은 매우 유사하며, 대부분의 치수와 요구사항이 일치합니다. 이러한 유사성 때문에 국내 산업 현장에서는 종종 KS와 JIS 플렌지를 혼용하여 사용하기도 합니다.

규격의 주요 특징

1. 압력 등급 표기: K 등급 사용(5K, 10K, 16K, 20K, 30K, 40K)
   • 5K = 5 kgf/cm² (약 0.5 MPa)
   • 10K = 10 kgf/cm² (약 1.0 MPa)
   • 20K = 20 kgf/cm² (약 2.0 MPa)
2. 치수 단위: 미터법(mm) 사용
3. 공칭 크기 표기: A 표기법 사용
   • 예: 50A(공칭 직경 50mm 배관용)
4. 플렌지 종류:
   • FF(Flat Face): 평면형 플렌지
   • RF(Raised Face): 돌출면형 플렌지
   • RTJ(Ring Type Joint): 링타입 이음 플렌지
5. 주요 플렌지 타입:
   • 용접식 플렌지(웰딩넥, 소켓웰드 등)
   • 나사식 플렌지
   • 미끄럼형 플렌지(슬립온)
   • 블라인드 플렌지
6. 재질 규격:
   • KS D 규격 따름(KS D 4101, KS D 3752 등)
   • 일반 강재: SS400, SF440, SC/SCW
   • 스테인리스강: STS304, STS316 등

2. 5K, 10K 플렌지 상세 치수표 및 특징

5K 플렌지 (KS B 1503/JIS B 2220)

5K 플렌지는 저압 시스템에 주로 사용되며, 상대적으로 얇은 두께와 적은 수의 볼트를 특징으로 합니다.

5K 플렌지 치수표 (RF/FF 타입)

호칭	플렌지 외경(D)	플렌지 두께(t)	볼트원 지름(C)	볼트 홀 수	볼트 홀 직경(h)	볼트 사이즈	레이즈드 페이스 외경(RF)	RF 높이
10A	90	12	65	4	15	M12	35	2
15A	95	12	70	4	15	M12	42	2
20A	100	14	75	4	15	M12	48	2
25A	125	14	90	4	19	M16	60	2
32A	135	16	100	4	19	M16	70	2
40A	140	16	105	4	19	M16	78	2
50A	155	16	120	4	19	M16	89	2
65A	175	18	140	4	19	M16	108	2
80A	185	18	150	8	19	M16	114	2
100A	210	20	175	8	19	M16	140	2
125A	250	22	210	8	23	M20	168	2
150A	280	22	240	8	23	M20	194	2
200A	330	24	290	8	23	M20	242	2
250A	400	26	350	12	25	M22	298	2
300A	445	30	400	12	25	M22	346	2
350A	490	30	445	12	25	M22	396	2
400A	560	32	510	16	25	M22	442	2
450A	620	35	565	16	29	M24	494	2
500A	675	38	620	20	29	M24	544	2

10K 플렌지 (KS B 1503/JIS B 2220)

10K 플렌지는 국내 산업 현장에서 가장 많이 사용되는 압력 등급으로, 상대적으로 다양한 크기와 타입이 표준화되어 있습니다.

10K 플렌지 치수표 (RF/FF 타입)

호칭	플렌지 외경(D)	플렌지 두께(t)	볼트원 지름(C)	볼트 홀 수	볼트 홀 직경(h)	볼트 사이즈	레이즈드 페이스 외경(RF)	RF 높이
10A	90	14	65	4	15	M12	35	2
15A	95	14	70	4	15	M12	42	2
20A	100	16	75	4	15	M12	48	2
25A	125	16	90	4	19	M16	60	2
32A	135	18	100	4	19	M16	70	2
40A	140	18	105	4	19	M16	78	2
50A	155	18	120	8	19	M16	89	2
65A	175	20	140	8	19	M16	108	2
80A	200	20	160	8	19	M16	127	2
100A	225	22	185	8	19	M16	149	2
125A	270	24	225	8	23	M20	185	2
150A	305	24	260	8	23	M20	216	2
200A	370	26	320	12	23	M20	270	2
250A	430	28	380	12	25	M22	324	2
300A	485	32	430	16	25	M22	372	2
350A	540	32	480	16	25	M22	429	2
400A	605	36	540	16	29	M24	478	2
450A	675	38	605	20	29	M24	532	2
500A	730	42	660	20	29	M24	583	2

5K와 10K 플렌지의 주요 특징 및 선택 기준

1. 5K 플렌지:
   • 저압 시스템(최대 5 kgf/cm²)에 적합
   • 상대적으로 경량 및 저비용
   • 주요 용도: 상하수도, 일반 공조, 저압 공정 배관 등
   • 온도 범위: -10°C ~ 120°C (재질에 따라 다름)
2. 10K 플렌지:
   • 중압 시스템(최대 10 kgf/cm²)에 적합
   • 가장 보편적으로 사용되는 등급
   • 주요 용도: 일반 산업용 배관, 중압 스팀 라인, 석유화학 공정 등
   • 온도 범위: -20°C ~ 200°C (재질에 따라 다름)
3. 5K에서 10K로 업그레이드가 필요한 상황:
   • 시스템 압력이 5 kgf/cm²를 초과할 경우
   • 압력 변동이 심한 환경
   • 안전 마진을 높이고자 할 때
   • 향후 시스템 확장이 예상될 때

3. 16K, 20K 플렌지 상세 치수표 및 특징

16K 플렌지 (KS B 1503/JIS B 2220)

16K 플렌지는 중고압 시스템에 사용되며, 10K와 20K 사이의 압력 등급을 필요로 하는 특수 응용 분야에 적합합니다.

16K 플렌지 치수표 (RF/FF 타입)

호칭	플렌지 외경(D)	플렌지 두께(t)	볼트원 지름(C)	볼트 홀 수	볼트 홀 직경(h)	볼트 사이즈	레이즈드 페이스 외경(RF)	RF 높이
10A	90	16	65	4	15	M12	35	2
15A	95	16	70	4	15	M12	42	2
20A	105	18	75	4	15	M12	48	2
25A	130	18	90	4	19	M16	60	2
32A	140	20	100	4	19	M16	70	2
40A	145	20	105	4	19	M16	78	2
50A	165	20	125	8	19	M16	89	2
65A	185	22	145	8	19	M16	108	2
80A	210	22	165	8	19	M16	127	2
100A	250	24	200	8	23	M20	159	2
125A	295	26	240	8	23	M20	194	2
150A	330	28	280	12	23	M20	229	2
200A	400	30	345	12	25	M22	285	2
250A	465	34	405	12	29	M24	342	2
300A	530	38	460	16	29	M24	392	2

20K 플렌지 (KS B 1503/JIS B 2220)

20K 플렌지는 고압 시스템에 사용되며, 더 두꺼운 플렌지 두께와 많은 수의 볼트로 높은 압력에 견딜 수 있도록 설계되었습니다.

20K 플렌지 치수표 (RF/FF 타입)

호칭	플렌지 외경(D)	플렌지 두께(t)	볼트원 지름(C)	볼트 홀 수	볼트 홀 직경(h)	볼트 사이즈	레이즈드 페이스 외경(RF)	RF 높이
10A	90	18	65	4	15	M12	35	4
15A	100	18	70	4	15	M12	42	4
20A	110	20	75	4	19	M16	48	4
25A	135	22	90	4	19	M16	60	4
32A	145	24	100	4	19	M16	70	4
40A	155	24	110	4	23	M20	78	4
50A	175	26	130	8	23	M20	89	4
65A	205	28	150	8	23	M20	108	4
80A	230	30	180	8	23	M20	127	4
100A	270	32	210	8	25	M22	159	4
125A	320	36	250	8	29	M24	194	4
150A	350	38	285	12	29	M24	229	4
200A	430	42	350	12	33	M30	285	4
250A	495	48	410	12	33	M30	342	4
300A	560	52	470	16	33	M30	392	4

16K와 20K 플렌지의 주요 특징 및 선택 기준

1. 16K 플렌지:
   • 중고압 시스템(최대 16 kgf/cm²)에 적합
   • 주요 용도: 고압 스팀 라인, 화학 공정, 석유화학 공정 등
   • 온도 범위: -30°C ~ 300°C (재질에 따라 다름)
2. 20K 플렌지:
   • 고압 시스템(최대 20 kgf/cm²)에 적합
   • 두꺼운 두께와 강화된 구조
   • 레이즈드 페이스 높이가 4mm로 증가(5K/10K/16K는 2mm)
   • 주요 용도: 고압 공정, 발전소 배관, 특수 산업용 등
   • 온도 범위: -40°C ~ 350°C (재질에 따라 다름)
3. 16K/20K 선택 시 고려사항:
   • 정확한 시스템 설계 압력 및 온도 조건
   • 압력 스파이크나 서지 가능성
   • 배관 시스템의 피로 수명 요구사항
   • 재질의 고온/저온 특성 변화

4. 30K, 40K 플렌지 상세 치수표 및 특징

30K 플렌지 (KS B 1503/JIS B 2220)

30K 플렌지는 초고압 시스템에 사용되며, 매우 두꺼운 플렌지 본체와 대형 볼트를 특징으로 합니다.

30K 플렌지 치수표 (RF 타입)

호칭	플렌지 외경(D)	플렌지 두께(t)	볼트원 지름(C)	볼트 홀 수	볼트 홀 직경(h)	볼트 사이즈	레이즈드 페이스 외경(RF)	RF 높이
10A	95	21	65	4	19	M16	35	6
15A	105	22	75	4	19	M16	42	6
20A	120	24	85	4	23	M20	48	6
25A	140	27	100	4	23	M20	60	6
32A	155	30	110	4	25	M22	70	6
40A	170	32	120	4	29	M24	78	6
50A	185	34	135	8	29	M24	89	6
65A	220	38	160	8	33	M30	108	6
80A	250	42	190	8	33	M30	127	6
100A	295	48	230	8	33	M30	159	6
125A	355	54	280	8	39	M36	194	6
150A	395	60	320	12	39	M36	229	6
200A	485	68	390	12	45	M42	285	6
250A	555	76	450	12	45	M42	342	6
300A	630	84	515	16	45	M42	392	6

40K 플렌지 (KS B 1503/JIS B 2220)

40K 플렌지는 KS/JIS 규격에서 가장 높은 압력 등급으로, 초고압 및 중요 안전 시스템에 적용됩니다.

40K 플렌지 치수표 (RF 타입)

호칭	플렌지 외경(D)	플렌지 두께(t)	볼트원 지름(C)	볼트 홀 수	볼트 홀 직경(h)	볼트 사이즈	레이즈드 페이스 외경(RF)	RF 높이
10A	115	24	80	4	23	M20	35	6
15A	130	26	90	4	23	M20	42	6
20A	145	28	100	4	25	M22	48	6
25A	165	34	115	4	29	M24	60	6
32A	180	38	130	4	29	M24	70	6
40A	195	42	145	4	33	M30	78	6
50A	230	46	170	8	33	M30	89	6
65A	265	50	200	8	39	M36	108	6
80A	305	56	230	8	39	M36	127	6
100A	350	64	270	8	39	M36	159	6
125A	410	70	320	8	45	M42	194	6
150A	460	78	365	12	45	M42	229	6
200A	560	92	450	12	52	M48	285	6
250A	650	102	530	12	52	M48	342	6
300A	730	116	600	16	52	M48	392	6

30K와 40K 플렌지의 주요 특징 및 선택 기준

1. 30K 플렌지:
   • 초고압 시스템(최대 30 kgf/cm²)에 적합
   • 레이즈드 페이스 높이가 6mm로 증가
   • 주요 용도: 초임계압 보일러, 고압 화학 공정, 특수 응용 분야
   • 온도 범위: -45°C ~ 400°C (재질에 따라 다름)
2. 40K 플렌지:
   • 극고압 시스템(최대 40 kgf/cm²)에 적합
   • 가장 두꺼운 플렌지 두께와 대형 볼트 사용
   • 주요 용도: 초초임계압 보일러, 고압 수소 시스템, 특수 석유화학 공정
   • 온도 범위: -50°C ~ 450°C (재질에 따라 다름)
3. 30K/40K 선택 시 고려사항:
   • 극한 운전 조건의 안전성 확보
   • 정확한 재질 강도 특성 확인 필수
   • 설치 공간 및 지지 구조물 요구사항 검토
   • 특수 가스켓 및 볼트 재질 선정
   • 설치 및 유지보수 난이도 증가

5. KS/JIS 플렌지 종류별 특징 및 선택 기준

플렌지 타입별 특징

1. 웰딩넥 플렌지(WN, Welding Neck)

출처: 광진프랜지(http://kjflange.co.kr/flange.php)

• 구조:
  • 긴 테이퍼형 넥 부분이 있어 배관과 용접 연결
• 특징:
  • 응력 분산 효과가 우수하여 피로 파괴에 강함
  • 높은 압력 및 온도 조건에 적합
  • 배관과의 일체감이 높아 누설 위험 감소
  • 용접부 검사가 용이함
• 적용 압력 등급:
  • 전 등급(5K~40K)
• 주요 용도:
  • 고온/고압 시스템
  • 중요 공정 배관

2. 슬립온 플렌지(SO, Slip-on)

출처: 광진프랜지(http://kjflange.co.kr/flange.php)

• 구조:
  • 배관이 플렌지 내부로 삽입되어 내/외부 용접
• 특징:
  • 설치가 용이하고 비용이 저렴
  • 정렬 조정이 쉬움
  • 웰딩넥 대비 낮은 강도(약 2/3 수준)
  • 이중 용접 필요(내/외부)
• 적용 압력 등급:
  • 주로 5K, 10K, 16K
• 주요 용도:
  • 저압/중압 시스템
  • 비위험 유체

3. 소켓웰드 플렌지(SW, Socket Weld)

출처: 광진프랜지(http://kjflange.co.kr/flange.php)

• 구조:
  • 배관 끝을 소켓에 삽입하여 소켓과 배관이 용접됨
• 특징:
  • 소구경 배관에 적합
  • 누설 위험 감소
  • 고압 시스템에서 사용 가능
  • 내부 응력 집중 가능성 있음
• 적용 압력 등급:
  • 전 등급(5K~40K), 주로 소구경에서 사용
• 주요 용도:
  • 소구경 고압 배관
  • 정밀 장비 연결

4. 나사산 플렌지(Threaded)

출처: 광진프랜지(http://kjflange.co.kr/flange.php)

• 구조:
  • 내부에 나사산이 있어 배관과 나사 결합
• 특징:
  • 용접 필요 없음
  • 설치 및 분해가 용이
  • 고압/고온에는 적합하지 않음
  • 누설 가능성이 다른 타입보다 높음
• 적용 압력 등급:
  • 주로 5K, 10K
• 주요 용도:
  • 저압 시스템
  • 임시 연결
  • 비금속 배관

5. 블라인드 플렌지(Blind)

출처: 광진프랜지(http://kjflange.co.kr/flange.php)

• 구조:
  • 디스크 형태로 배관 끝단을 막음
• 특징:
  • 배관 시스템의 종단 폐쇄용
  • 시스템 격리 시 사용
  • 압력 시험 시 활용
  • 모든 압력 등급에서 사용 가능
• 적용 압력 등급:
  • 전 등급(5K~40K)
• 주요 용도:
  • 배관 폐쇄
  • 시스템 격리
  • 임시 밀봉

 

플렌지 면 형상(Facing)별 특징

면 형상 종류	구조	특징	적용 분야
돌출면형 (RF, Raised Face)	가스켓 접촉면이 플렌지 면에서 돌출됨	- 가장 일반적인 형태 - 압력 등급에 따라 높이 차이 (5K/10K/16K: 2mm, 20K: 4mm, 30K/40K: 6mm) - 비금속 가스켓 사용 가능	- 일반 산업용 배관 연결에 가장 널리 사용
평면형 (FF, Flat Face)	접촉면이 완전히 평 평평한 형태	- 주로 주철 플렌지와 함께 사용 - 취성 파괴 위험 감소 - 균일한 압력 분포 - 고무 또는 비금속 가스켓 사용	- 주철 배관 - 유리 배관 - 플라스틱 배관
링 타입 이음 (RTJ, Ring Type Joint)	플렌지 면에 특수 홈이 가공되어 금속 링 가스켓 사용	- 고압, 고온 시스템에 적합 - 우수한 밀봉성능 제공 - 금속 대 금속 밀봉 - 재사용이 제한적 |	- 고압 석유화학 공정 - 초고온 시스템

 

Raised Face (RF)

 

Flat Face (FF)

Ring-Type Joint (RTJ)

 

6. 현장 적용 사례 및 주의사항

사례 1: 석유화학 플랜트 배관 시스템

프로젝트 개요:

• 국내 대형 정유사 공정 배관 교체
• 운전 조건: 15 kgf/cm², 275°C
• 배관 크기: 100A~300A

선택된 플렌지:

• KS B 1503 20K RF 웰딩넥 플렌지
• 재질: STS316L (내식성 및 고온 강도 고려)

실무 적용 시 주의사항:

• 20K 등급은 RF 높이가 4mm로 10K 등급의 2mm보다 높음 → 가스켓 선택 시 주의
• 운전 온도 275°C에서는 표준 압력보다 약 15% 감소된 허용 압력 적용 필요
• 웰딩넥 플렌지 용접 시 예열 및 PWHT(Post Weld Heat Treatment) 고려

실제 문제 및 해결책:

• 문제: 기존 10K 플렌지와 새 20K 플렌지 연결 시 RF 높이 차이로 인한 가스켓 압축 불균일
• 해결책: 전용 스텝형 가스켓 적용으로 RF 높이 차이 보상

사례 2: 발전소 고압 스팀 라인

프로젝트 개요:

• 국내 화력발전소 고압 스팀 라인
• 운전 조건: 38 kgf/cm², 540°C
• 배관 크기: 200A~500A

선택된 플렌지:

• KS B 1503 40K RTJ 웰딩넥 플렌지
• 재질: SCPH21 (크롬-몰리브덴 합금강)

실무 적용 시 주의사항:

• 고온에서 열팽창 고려한 볼트 토크 값 계산
• 금속 링 가스켓(RTJ) 설치 시 표면 상태 및 경도 확인
• 크롬-몰리브덴 강 용접 시 특수 용접 절차 필요

실제 문제 및 해결책:

• 문제: 고온 운전 시 볼트 이완으로 인한 누설 발생
• 해결책: 열팽창 계수를 고려한 볼트 예비하중 적용 및 특수 볼트 소재(B16) 사용

사례 3: 화학 플랜트 부식성 유체 라인

프로젝트 개요:

• 염소 생산 공정 배관 시스템
• 운전 조건: 12 kgf/cm², 85°C, 습염소 가스
• 배관 크기: 50A~150A

선택된 플렌지:

• KS B 1503 16K RF 웰딩넥 플렌지
• 재질: STS316L (내염소 부식성)

실무 적용 시 주의사항:

• 플렌지 면 표면 조도 확인 (Ra 3.2μm 이하 유지)
• PTFE 충진 가스켓 사용으로 화학적 저항성 확보
• 동종 금속 볼트/너트 사용으로 갈바닉 부식 방지

실제 문제 및 해결책:

• 문제: 가스켓 팽창으로 인한 볼트 이완 및 미세 누설
• 해결책: 스프링 와셔 적용 및 주기적 볼트 토크 점검 시스템 도입

 

7. FAQ

Q1: KS B 1503과 JIS B 2220 플렌지는 완전히 호환되나요?

A1: 기본적으로 KS B 1503은 JIS B 2220을 기반으로 제정되어 대부분의 치수와 규격이 일치합니다. 하지만 일부 특수 크기나 최근 개정된 내용에서는 미세한 차이가 있을 수 있습니다. 실무에서는 대체로 호환 가능하지만, 중요한 연결부에서는 도면 확인이 필요합니다. 특히 2014년 이후 개정된 JIS 규격에서는 일부 치수 변경이 있으므로 유의하시기 바랍니다.

 

Q2: 플렌지 압력 등급 선정 시 안전계수는 어떻게 적용해야 하나요?

A2: 일반적으로 설계 압력의 약 1.5배 를 적용하여 상위 등급을 선택하는 것이 바람직합니다. 또한 압력-온도 관계를 반드시 확인하여 운전 온도에서의 허용 압력이 설계 요구사항을 충족하는지 검증해야 합니다.

 

Q3: 웰딩넥 플렌지와 슬립온 플렌지 중 어느 것이 더 안전한가요?

A3: 안전성 측면에서는 웰딩넥 플렌지가 슬립온 플렌지보다 우수합니다. 그 이유는 다음과 같습니다:

1. 웰딩넥 플렌지는 넥 부분이 테이퍼 형태로 되어 있어 응력 집중을 완화함
2. 배관과의 접합부가 단일 용접으로 되어 있어 누설 위험이 낮음
3. 고압, 고온, 반복 하중 환경에서 피로 저항성이 높음
4. 방사선 검사 등 용접부 검사가 용이함

따라서 중요 시스템, 고압/고온 환경, 유해 유체를 다루는 경우에는 웰딩넥 플렌지를 권장합니다. 슬립온 플렌지는 비용 절감이 필요하거나, 정렬 조정이 필요한 경우, 또는 저압 시스템에 적합합니다.

 

출처

한국표준협회. (2018). KS B 1503: 강제관 플랜지. 서울: 한국표준협회.

일본규격협회. (2019). JIS B 2220: 강 플랜지. 도쿄: 일본규격협회.

한국표준협회. (2015). KS B 1506: 파이프 플랜지용 개스킷 치수. 서울: 한국표준협회.

산업통상자원부. (2021). 공업표준화 핸드북 - 기계편. 세종: 산업통상자원부.

대한기계학회. (2020). 배관기술핸드북. 서울: 대한기계학회.

한국플랜트산업협회. (2019). 플랜지 엔지니어링 설계 가이드라인. 서울: 한국플랜트산업협회.

한국산업안전보건공단. (2018). 플랜지 안전 작업 지침서. 울산: 한국산업안전보건공단.

 

다음 시리즈 예고

다음 포스팅에서는 "KS/JIS 플렌지 표기법 이해하기"를 주제로 플렌지 표기법과 용어에 대해 자세히 알아보겠습니다. 실무에서 정확한 플렌지 선택과 발주를 위한 핵심 정보를 놓치지 마세요! 그 후 "ANSI/ASME 규격 플렌지 상세 분석"을 통해 미국 규격 플렌지의 모든 것을 다룰 예정입니다.

 

 

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