[안전밸브 완벽가이드 6]- 안전밸브 성적서(Test Report) 보는법

WITTGUY 2025. 9. 5. 16:02

안녕하세요 WITTGUY 입니다.
산업 현장에서 안전밸브의 성능을 검증하는 가장 중요한 문서가 바로 성적서(Test Report)입니다. 복잡한 기술 데이터와 시험 결과를 정확히 해석하는 것은 설비 안전성 확보의 핵심입니다. 본 기술 분석에서는 실제 성적서 샘플을 기반으로 각 항목의 기술적 의미와 검증 방법을 체계적으로 분석하겠습니다.

1. 안전밸브 성적서 기술 기준 및 법적 요구사항

1.1 기술 기준 체계

안전밸브 성적서는 다음 기술 기준을 준수해야 합니다:

국내 기준

산업안전보건기준에 관한 규칙 제261조 (안전밸브 등의 설치)
KS B 6750-3: 일반산업용 압력용기 (안전밸브 설치 및 용량 기준)
KS B 6283: 안전밸브 (안전밸브 자체 기준)
KOSHA GUIDE D-66-2020: 분출압력 및 시트기밀 시험
KOSHA GUIDE D-26-2012: 공정용 안전밸브 기술지침
KOSHA GUIDE D-18-2020: 안전밸브 등의 배출용량 산정 및 설치

국제 기준

API 526: 플랜지형 강제 안전밸브
API 527: 안전밸브 시트 밀폐성
API RP 520: 안전밸브 선정 및 설치

1.2 성적서 검증 프로세스

단계	검증 항목	기술 기준
1단계	사양 적합성	설계 요구사항 대비 공차
2단계	시험 결과	KOSHA 기준 준수
3단계	품질 평가	전체 합격 판정

2. 사양(Specification) 기술 데이터 분석

2.1 기하학적 치수 분석

호칭경 (Nominal Size)

입구: 15A (실제 내경 ≈ 15.8mm)
출구: 20A (실제 내경 ≈ 21.3mm)
출구 확대 이유: 방출 시 압력손실 최소화

목부경 (Throat Diameter)

측정값: 13.0mm
기능: 유량 제한 오리피스
용량 계산 기준값

시트경 (Seat Diameter)

측정값: 14.0mm
기능: 밀봉면 접촉 직경
기밀성 확보 핵심 치수

2.2 압력 특성 기술 분석

설정압력 (Set Pressure): 0.97 MPag
KOSHA GUIDE D-26-2012에 따른 설정압력 기준:

단일 밸브: 최고허용압력의 100%
복수 밸브: 첫 번째 100%, 나머지 105%

정지압력 (Closing Pressure): 0.87 MPag
정지압력 계산식:

정지압력 = 설정압력 - 저하압력
0.87 = 0.97 - 0.10 MPag

저하압력 (Blowdown): 0.1 MPag
저하압력 비율:

저하압력 비율 = (0.1 / 0.97) × 100% = 10.3%

KOSHA 기준: 7-15% (적합)

3. 검사결과(Inspection Result) 성능 평가

3.1 치수 검사 결과 분석

호칭경 (Nominal Size): 15A × 20A
호칭경은 안전밸브의 입구와 출구 크기를 나타내는 기준값입니다. 15A는 입구경(약 15.8mm 내경), 20A는 출구경(약 21.3mm 내경)을 의미합니다. 출구경이 입구경보다 큰 이유는 방출 시 압력손실을 최소화하여 분출 성능을 향상시키기 위함입니다. 허용공차 ±0.5mm 내에서 정확히 제작되었음을 확인합니다.

목부경 (Throat Diameter): 13.0mm
목부경은 안전밸브 내부에서 유체가 통과하는 가장 좁은 부분의 직경입니다. 이는 유량 제한 오리피스 역할을 하며, 분출용량 계산의 기준이 되는 핵심 치수입니다. 13.0mm라는 수치는 H₂ 가스 103 kg/hr, Ar 가스 484 kg/hr의 분출용량을 결정하는 중요한 설계 파라미터입니다. 허용공차 ±0.2mm 내에서 정밀 가공되었습니다.

시트경 (Seat Diameter): 14.0mm
시트경은 디스크와 시트가 접촉하는 밀봉면의 직경입니다. 이 치수는 기밀성 확보에 직접적으로 영향을 미치며, 시트 기밀시험의 성패를 좌우하는 핵심 요소입니다. 14.0mm의 정확한 가공으로 목부경(13.0mm)보다 1.0mm 큰 설계를 통해 안정적인 밀봉 성능을 확보했습니다. 허용공차 ±0.1mm의 엄격한 기준 적용으로 정밀도를 보장합니다.

밸브번호 (Valve No.): E15493
제품 고유 식별번호로 추적관리 및 품질이력 관리를 위한 필수 정보입니다.

3.2 구조 검사 결과 분석

형식 (Type): Conventional
Conventional 형식은 전통적인 스프링식 안전밸브로, 배출배관의 역압력이 분출압력에 직접 영향을 미치는 구조입니다. 역압력이 설정압력의 10% 이하인 경우에 적용되며, 구조가 단순하고 신뢰성이 높은 장점이 있습니다.

입구연결 (Inlet Connection): PT 1/2
PT(Pipe Thread) 1/2인치는 테이퍼 나사산 연결 방식으로, 15A 호칭경에 해당하는 표준 연결 규격입니다. 나사산 밀봉을 통해 안정적인 연결과 기밀성을 확보합니다.

출구연결 (Outlet Connection): PT 3/4
PT 3/4인치는 20A 호칭경에 해당하며, 입구보다 큰 출구경을 통해 방출 시 압력손실을 최소화하고 분출 성능을 향상시킵니다.

시트 구조 (Seat Structure): FLAT
FLAT 시트는 평면형 밀봉구조로, 가공이 용이하고 정밀도 확보가 쉬운 장점이 있습니다. 메탈 시트의 특성상 약간의 누설은 허용되지만, 내구성과 고온 성능이 우수합니다.

3.3 재질 검사 결과 분석

몸통 & 시트 (Body & Seat): SUS 316L + ST
SUS 316L은 몰리브덴(Mo)이 첨가된 오스테나이트계 스테인리스강으로, 내식성과 내열성이 우수합니다. 특히 L등급(저탄소)으로 용접성이 향상되어 밸브 본체 제작에 적합합니다. ST(Stellite) 하드페이싱은 시트면에 적용된 코발트 기반 합금으로, 내마모성과 고온 강도를 크게 향상시킵니다.

디스크 (Disc): SUS 316L + ST
디스크도 동일한 재질로 제작되어 몸통과의 재질 호환성을 확보했습니다. Stellite 하드페이싱을 통해 반복적인 개폐 작동에도 마모를 최소화하고 장기간 밀봉 성능을 유지합니다.

보넷 (Bonnet): SCS 16
SCS 16은 스테인리스 주강으로, SUS 316과 유사한 화학성분을 가지며 주조성이 우수하여 복잡한 형상의 보넷 제작에 적합합니다. 내식성과 기계적 강도가 우수합니다.

스프링 (Spring): SUS 316
고온 환경에서도 탄성 특성을 유지하는 SUS 316 재질의 스프링으로, 안정적인 설정압력 유지와 내구성을 보장합니다.

3.2 압력시험 성능 평가

수압시험 (Hydraulic Pressure Test)

시험압력: 4.95 MPag
시험 기준: KOSHA GUIDE D-66-2020
계산 근거: 설정압력(0.97 MPag) × 5.1 = 4.95 MPag
판정: 적합

시트기밀시험 (Seat Tightness Test)

시험압력: 0.87 MPag (설정압력의 90%)
시험조건: 1분간 유지
판정기준: 1분간 허용 기포수 이내
판정: 적합

2차측 압력 기밀시험 (Secondary Pressure Tightness)

시험압력: 0.6 MPag
목적: 배출배관 역압력 영향 확인
판정기준: 누설 없음
판정: 적합

3.3 작동시험 성능 분석

분출압력 시험 (POP Pressure Test)

설정압력: 0.97 MPag
분출압력: 0.97 MPag
허용오차: ±3% (±0.029 MPag)
실측 오차: 0%
판정: 적합

정지압력 시험 (Closing Pressure Test)

정지압력: 0.87 MPag
저하압력: 0.1 MPag
저하압력 비율: 10.3%
KOSHA 기준: 7-15%
판정: 적합

작동상태 시험 (Performance Condition)

작동상태: GOOD
평가항목: 채터링, 플루터링, 원활한 개폐
판정: 적합

종합판정 (Total Judgement): 합격 (ACCEPT)

4. KOSHA 기준 적합성 검증 방법론

4.1 KOSHA GUIDE D-66-2020 적용

분출압력 허용오차

설정압력 범위	허용오차
0.5 MPa 미만	±0.015 MPa
0.5~2.0 MPa	±3%
2.0~10.0 MPa	±2%
10.0 MPa 이상	±1.5%

샘플 적용:

설정압력: 0.97 MPag (0.5~2.0 범위)
허용오차: ±3% = ±0.029 MPag
실측 오차: 0% (적합)

저하압력 기준
증기용 안전밸브:

0.3 MPa 이하: 0.03 MPa
0.3 MPa 초과: 설정압력의 10% 이하

가스용 안전밸브:

메탈 시트: 설정압력의 15% 이하
소프트 시트: 설정압력의 25% 이하

4.2 시트 기밀성 평가 기준

메탈 시트형 기준표

설정압력 [MPa]	최대 누설속도 [기포수/분]
0.103~6.896	40
10.3	60
13.0	80
17.2	100

소프트 시트형 기준표

설정압력 [MPa]	최대 누설속도 [기포수/분]
0.103~6.896	10
10.3	15
13.0	20
17.2	25

샘플 결과: 누설 없음 (적합)

FAQ 5가지

Q1: 성적서의 분출압력이 설정압력과 정확히 일치하지 않는 경우 어떻게 판단해야 합니까?
A1: KOSHA GUIDE D-66-2020에 따라 설정압력 범위별 허용오차 기준을 적용합니다. 0.5~2.0 MPa 범위에서는 ±3% 이내가 적합 기준이며, 오차가 허용범위를 벗어나면 재조정이 필요합니다.

Q2: 정지압력이 무엇입니까? 왜 분출압력보다 낮은 건지요? 재개방 시는 분출압력에서 열리는 건지요?
A2: 정지압력은 안전밸브가 분출 후 다시 닫히는 압력입니다. 분출압력보다 낮은 이유는 저하압력(Blowdown) 때문입니다. 저하압력은 채터링 방지와 안정적 작동을 위해 필요한 현상입니다. 재개방 시에는 다시 설정압력(분출압력)에서 열립니다. 이는 안전밸브의 정상적인 작동 특성입니다.

Q3: 기밀시험을 1시간 이상 했더니 안전밸브 입구측 압력계가 미세하게 떨어졌습니다. 이건 제품 불량으로 봐야 하나요?
A3: 귀사의 조건이 아닌 KOSHA 규정의 시트 기밀시험(1분간, 설정압력의 90%, 허용기포수 관찰) 조건으로 다시 기밀시험을 해보고 허용기포수 이상 관찰된다면 부적합이 맞습니다. 이 부분은 많은 사용자들이 오해가 있는 부분입니다. 사용자 조건이 아닌 KOSHA 조건을 따라야 합니다.

Q4: 성적서 검증 시 가장 중요하게 확인해야 할 항목은 무엇입니까?
A4: ①분출압력 정확도(0.5~2.0 MPa: ±3%, 2.0~10.0 MPa: ±2%, 10.0 MPa 이상: ±1.5%), ②저하압력 비율(7-15%), ③시트 기밀성(허용기포수 이하), ④오리피스 치수 정확도, ⑤수압시험 적합성 순으로 중요도가 높습니다.

Q5: 왜 안전밸브는 설정압력의 허용공차와 시트기밀시험 시 허용누설이 있는 건지요?
A5: 안전밸브는 기계적 정밀도의 한계와 실용적 운전 요구사항 때문에 허용공차가 있습니다. ①스프링 제조 공차, ②가공 정밀도 한계, ③온도 변화에 따른 열팽창, ④시트면 마모 등이 원인입니다. 시트 기밀성도 완전 밀봉이 아닌 허용누설 기준을 두는 이유는 실제 운전 환경에서 미세한 이물질이나 열변형으로 인한 접촉면 불완전성을 고려한 현실적 기준이기 때문입니다.

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

출처

한국산업안전보건공단. (2020). KOSHA GUIDE D-66-2020: 안전밸브의 분출압력 및 시트기밀 시험. 한국산업안전보건공단.
한국산업안전보건공단. (2012). KOSHA GUIDE D-26-2012: 공정용 안전밸브 기술지침. 한국산업안전보건공단.
고용노동부. (2023). 산업안전보건기준에 관한 규칙. 고용노동부령 제361호.
American Petroleum Institute. (2017). API Standard 526: Flanged Steel Pressure Relief Valves. 8th Edition.
American Petroleum Institute. (2015). API Standard 527: Seat Tightness of Pressure Relief Valves. 3rd Edition.

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