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녹색성장의 글로벌 리더, 삼현엔지니어링㈜
이정훈 기자 | 승인 2018.02.26 11:54
텔레스코픽 방산탑은 접힌 상태의 높이가 2m에 불과한 환경친화형 방산탑이다.

문재인 정부의 강한 에너지전환 정책의 드라이브로 인해 에너지 문제에 대한 관심이 그 어느 때보다 높아지고 있다.

인류 생존과 직결되는 에너지는 사용은 편리한 반면 화석에너지 의존도가 커 신재생에너지 보급 확산이 매우 중요한 시점이다.

삼현엔지니어링(주)은 영원히 마르지 않는 에너지인 풍력에너지를 바탕으로 그린에너지 생산의 힘찬 회전을 통해 업계의 주목을 받고 있다.

세계적인 글로벌 기업 미국GE社로부터 2010년 풍력발전용 베어링 공급을 시작한 이후 2012년 일천만 불, 2015년 이천만 불, 2016년에는 삼천만 불 수출의 탑을 수상 고공행진을 지속하며, 2012년 경상남도 고용우수기업 선정 및 2014년 취업하고 싶은 경남 우수기업으로 선정되었고, 종업원 수 107명으로서 매년 100억원대 매출 향상으로 2017년도에는 503억원의 매출을 시현했다.

특히 삼현엔지니어링㈜은 2014년부터 에너지 설비분야의 진출을 위해 설계 및 기술개발에 착수, 2016년 소음저감형 텔레스코픽 방산탑의 특허를 출원했으며, 소음저감형 텔레스코픽 1/5 축소 모형 방산탑을 제작해 ‘실린더 상승속도, 기밀테스트, 방산 능력테스트 및 소음테스트’를 한국산업기술시험원(KTL)으로부터 공인테스트를 실시해 2018년 1월 제품제작 및 성능 인정을 받으면서 본격적인 제품제작 채비를 갖추었다.

▶기존 방산탑으로 인한 주민 민원과 기술적 문제점 해결 ‘눈길’

천연가스 공급을 위한 배관망에는 안전을 위해 방산탑(VENT STACK)의 설치가 필수이다.

방산탑은 사전에 수립된 관로 정비계획에 따라 생산 설비 보수나 비상상황(테러의 공격이나 누출사고의 폭발로 인한 2차사고 등) 발생시 가스를 차단하고 배관 內 가스를 대기 중으로 방출하는 안전 설비다.

국내 배관망은 2018년 현재 총 연장 4,790km가 운영 중이며, 차단밸브의 설치간격은 지역별 ‘가’급 8km, ‘나’급 16km, ‘다’급 24km 간격으로 설치 운영 되고 있다. 차단 목적 외 방산기능을 갖춘 공급관리소는 397개소에 달한다.

방산탑의 높이는 25m, 40m가 표준이지만 설치 환경이 열악한 경우에는 방출된 가스의 착지농도가 폭발 하한계 값 미만이 되도록 그 높이가 결정된다.

방출소요시간은 가스방출시작 압력에서부터 대기압까지 60분 이내이다. 또한 방산탑에는 정전기 및 낙뢰 등에 의해 착화하지 않도록 정전기 및 낙뢰방지 설비를 갖추고 있으며, 불꽃감지장치에 의해 감시 운영되고 있다.

방산탑은 소음기가 방산탑 상부에 설치되는 것과 하부에 설치되는 두 가지 형태로 운용되고 있다. 도시 미관을 고려해 방산탑 외부 마감을 조형물 형태로도 설치 운영되고 있다.

노후 된 방산탑은 시설점검 및 공급 압력조정을 위해 잔여가스 배출횟수는 년10~30회를 실시하는 경우가 있다.

그러나 계획방산 시에도 소음 및 악취 발생으로 주변 환경 공해의 요인이 되고 있어 주민 민원에는 취약한 실정이다.

이 같은 어려움으로 인해 방산탑이 위치하는 차단 및 정압 관리소를 건립하기 위해 가장 문제가 되는 것이 부지 확보다. 대부분의 방산탑 건립 예정지역에는 주변 주민들의 반발과 민원이 끊이지 않고 있기 때문이다.

기존 방산탑의 노출형과 조형물 마감형의 대표적 사례

에너지 인프라 시설 설치에 대해 주민들은 부지선정의 역차별성, 위험성 및 도심미관 저해요인 등을 이유로 반대하고 있는 실정이다.

특히 현재의 방산탑은 도심 속 한 가운데 지상으로 높게 고정 설치돼 있어 주민 민원으로부터 자유롭지 못한 상황이다.

인근 주민들은 방산 위험성 인식, 혐오성 및 도심미관저해 요인과 이로 인한 부동산 가격 하락 등을 우려하고 있는 것도 사실이다.

이 같은 님비(Not In My Back Yard)현상을 해결하고 종래의 기술적 문제점 등을 동시에 해결 할 수 있도록 삼현엔지니어링㈜은 소음저감형 텔레스코픽 방산탑(접이식 방산탑)을 개발했다.

▶접힌 상태 지상 2m, 환경친화형 방산탑 개발

삼현엔지니어링㈜에서 자체 개발한 소음저감형 텔레스코픽 방산탑은 3년간의 기술 및 설계 검토를 거쳐 특허를 취득, 약 1년여 간의 제작 및 공인테스트를 통과하면서 실증제품의 설계에 착수 할 수 있는 토대를 마련했다.

방산시에는 지상으로 펼쳐지고, 평상시에는 지하로 접히는 형태의 텔레스코픽형 방산탑이다.

접힌 상태의 높이는 지상으로부터 2m에 불과해 비가시적인 형태의 환경친화형 방산탑으로서의 기능을 갖추고 있다.

텔레스코픽 형태의 방산탑은 기존 소음기를 지하 원형프레임 내부에 둬 소음레벨도 낮출 수 있다.

소음기의 설계기준에 따라 방산탑과 연결되는 14″노즐 인입부에서 가스압력은 최대6.9㎫이기 때문에 음의 압력레벨은 186dB이 된다.

기존 소음기의 감쇠량은 50dB이므로 소음기 배출구에서는 약 136dB의 가청음압레벨이 될 수 있다.

소음기가 지하 원형 프레임 속에 위치 할 때 밀폐구조의 효과로 인해 약10dB 이상 소음을 더 저감 할 수 있는 것이다.

방산탑 상부1단의 분출구는 가스입자의 속도를 감소시키기 위해 디퓨져(Diffuser) 형태로 할 수도 있다.

상부1단에 스테인리스 울(Stainless wool) 같은 내구성 흡음재(Acoustic)를 시공 할 경우 가청거리를 약 30m로 가정하면, 고용노동부 기준으로 소음노출시간 1시간, 105dB 이내로 검토됐다.

또한, 방산탑 상부1단에서의 분출음의 고유진동수와 구조물의 고유진동수에 의한 공진파괴현상 등도 함께 검토했다.

텔레스코픽 방산탑의 구조적인 안정성을 평가하기 위해 적재하중, 풍하중 및 지진하중을 고려, 벡터모드에 의한 구조해석을 수행한 결과 폰미세스응력(Von mises stress)값 이내였으며 이에 대한 안전성을 우선적으로 분석 평가했다.

구조적 성능을 검증하기 위해 유한요소해석 전문 소프트웨어인 MIDAS NFX 2015 R1 (MIDAS Information Technology. Co., Ltd. Korea) 을 이용해 분석했다.

개발된 방산탑은 기술적으로 기존 방산탑용 소음기를 활용해 시공방법을 개선함으로써 소음 저감형 방산탑 보급할 수 있고, 소음기 상부형 또는 하부형의 별도 구분 없이 소음기 하부형으로 제품을 일원화할 수 있다.

회사 관계자는 “방산탑 교체 또는 이설 시 해체 및 설치가 용이한 시공성을 확보했고, 방산시간을 단축시킬 수 있어 운영적인 측면에서의 효율성이 우수하다”고 설명했다.

이 관계자는 “방산탑 상부 고공에서 작업자의 안전 확인 작업이 불필요하고, 방산탑 설치구간 확대 시 공급관리소 운영계획에 탄력적으로 대응이 가능하다”며 “경제적 측면에서는 공기단축에 의한 사업비 절감효과에 따른 가스공급사업의 수익성 및 유지보수비 절감에 따른 운영사업의 기대효과와 기타 돌발적인 사고에 의한 비용 감소, 국내의 가스공급관리소와 유사한 해외 일본 등에 가스플랜트기술 수출 효과가 기대된다”고 덧붙였다.

또한, 산업환경적인 측면에서는 건설 시 및 건설 후 민원발생으로 인한 NIMBY현상의 해소가 가능하고 비가시적 가스공급설비로써 환경 친화형 방산탑 시설로써 환경적 이익이 우수하고 소음을 저감할 수 있어 환경적 이익이 기대되는 설비라고 강조했다.

공급설비 증설현황, 2017.12.31, 한국가스공사 제공

특히, 현재 건설예정지역인 제주도와 같은 천해의 환경지역에서 그 진가를 발휘할 수 있을 것이라고 설명했다.

현재 방산탑은 한국가스공사의 정압관리소(GS) 및 차단관리소(VS)가 매년 각10기씩 설치하고 있어, 향후 환경친화적인 소음저감형 텔레스코픽 방산탑의 시공 및 교체·이설 공사의 수주가 기대되고 있다. 

 

이정훈 기자  lee-jh0707@hanmail.net

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