고압가스용 실린더 캐비닛의 구조 및 성능에 대하여 설명하시오. (가스기술사 129회 2교시 기준

 

KGS AA913(고압가스용 실린더 캐비닛 제조의 시설·기술·검사 기준).pdf

0.63MB

KGS FU211(특정고압가스 사용의 시설·기술·검사 기준).pdf

1.45MB

KGS FU212(특수고압가스 사용의 시설·기술·검사 기준).pdf

1.72MB

KOSHA GUIDE P-149-2016(저장캐비닛의 가스 실린더 보관에 관한 기술지침).pdf

0.15MB

 

1. 서론

 1.1 용어 및 관련 법령 설명

• 고압가스「안전관리법」 제3조, 제5호, 같은 법 시행규칙 제2조, 제5항, 제7호에 따라 "고압가스용 실린더 캐비닛"은 특정설비에 해당한다.
• KGS AA913(고압가스용 실린더 캐비닛 제조의 시설·기술·검사 기준) 1.4.1에서 "실린더 캐비닛"은 용기를 장착하여 고압가스 등을 사용하기 위한 것으로서, 배관과 안전장치 등이 일체로 구성된 설비로 규정하고 있다. 
• 특정설비를 제조하려는 자는 시장·군수 또는 구청장에게 등록(고압가스「안전관리법」 제5조 제1항)하여야 하고, 제조시설의 설치 또는 변경 공사를 완공한 때에는 완성검사를 받고 합격한 후에 이를 사용하여야 한다. (고압가스「안전관리법」 제16조 제3항)
• 특정설비를 제조·수리 또는 수입한 자(외국용기 등 제조자를 포함한다)는 그 특정설비를 판매하거나 사용하기 전에 검사를 받아야 한다. (고압가스「안전관리법」 제17조 제1항)

고압가스 실린더 캐비넷 (출처 : 세화하이테크 홈페이지)

 

 1.2 실린더 캐비닛 용도 및 장점 

• 실린더 캐비닛은 반도체 제조공장 내에서 반도체 식각, 도핑 등 공장 운영에 필요한 특정고압가스, 특수고압가스 용기와 실험실 내의 고압가스 용기를 편리하게 보관 및 사용하기 위해 설치하고 있다.
• 실린더 캐비닛은 각종 사고예방과 피해저감 설비와 제어시스템이 함께 설비되어 설비를 편리하게 운용할 수 있는 장점이 있으며, 다음과 같이 설치 기준 중 일부에 대해 완화된 기준을 적용시킬 수 있다. 
• KGS FU211(특정고압가스 사용의 시설·기술·검사 기준) 및 KGS FU212(특수고압가스 사용의 시설·기술·검사 기준) 2.3.1에서 가연성가스의 충전용기 보관실의 지붕은 가벼운 불연 또는 난연재료를 사용하도록 하고 있으나, 실린더 캐비닛을 설치하는 경우 보관실 지붕을 가벼운 재료로 사용하지 않을 수 있다. (▶ 예: 공장의 (복층)증설이 일어나는 경우 종전의 지붕이 상층의 바닥이 되고, 이는 가벼운 지붕으로 보기 어려워 용기 보관이 곤란한 문제를 실린터 캐비닛 설치로 해소 가능)
• KGS FU212(특수고압가스 사용의 시설·기술·검사 기준) 2.1.1.2에 따라 저장설비의 주의 5m 이내에는 화기(해당 설비 내의 것은 제외) 사용을 금지, 인화성 또는 발화성 물질을 두지않아야 하나, 용기의 실린더 캐비닛 및 그 내부에 수납하는 경우에는 그 거리를 유지하지 않을 수 있다.

---

2. 본론

 2.1 구조 [KGS AA913(고압가스용 실린더 캐비닛 제조의 시설·기술·검사 기준) 3.3 참조]

• 실린더 캐비닛은 그 내부의 누출된 가스를 항상 제독 설비 등으로 이송할 수 있고, 내부 압력이 외부 압력보다 항상 낮게 유지할 수 있는 구조로 한다. 
• 실린더 캐비닛 안의 설비 중 고압가스가 통하는 부분은 안전율이 4 이상으로 설계된 것으로 한다.
• 실린더 캐비닛은 그 내부의 배관 접속부 및 기기류를 용이하게 점검·확인할 수 있는 구조로 한다. 
• 실린더 캐비닛 내부의 충전 용기 또는 배관에는 외부에서 조작이 가능한 긴급차단장치가 설치된 것으로 한다.
• 실린더 캐비닛은 그 내부 충전 용기의 전도 등으로 충격 및 밸브의 손상을 방지하기 위한 체인 등의 설치가 가능한 구조로 한다.
• 실린더 캐비닛은 그 내부의 배관에 가스의 종류와 유체의 흐름방향이 표시된 것으로 한다. 
• 실린더 캐비닛은 그 내부의 밸부에 개폐 방향과 개폐 상태가 표시된 것으로 한다.
• 실린더 캐비닛에 사용하는 가스는 상호 방은에 의하여 재해가 발생할 우려가 없는 것으로 한다.
• 가연성가스 용기를 넣는 실린더 캐비닛은 당해 실린더 캐비닛에서 발생하는 정전기를 제거하는 조치가 된 것으로 한다. 

 

 2.2 성능 [KGS AA913(고압가스용 실린더 캐비닛 제조의 시설·기술·검사 기준) 3.8 참조]

실린더 캐비닛은 그 실린더 캐비닛의 안전성을 확보하기 위하여 다음 기준에 따른 성능을 가지는 것으로 한다. 

• 내압성능 : 배관계에 대하여 질소나 공기 등 기체로 상용압력의 1.1배 이상의 압력으로 내압시험을 실시하여 이상 팽창과 균열 등이 없는 것으로 한다. 
• 기밀성능 : 배관계에 대하여 배관 내부를 1Pa 이하의 진공을 유지하고, 배관 외부에서 헬륨을 분사하고, 헬륨감지기를 이용하여 배관계 내부에서 검출되는 헬륨의 양이 1.013x10-4 PamL/sec 이하가 되는 것으로 한다.
• 용접성능 : 같은 날 동일 조건으로 용접한 동일 형식의 튜브를 각각 1개씩 채취하여 당해 튜브 용접부 단면에 대해 배율 10배 이상의 확대경을 사용한 마크로시험(Macro Test)를 실시하여 3.6.4의 결함*이 없는 것으로 한다. (*결함 : 용접부의 용입 불량이나, 언더컷, 오버랩, 균열 등 사용상 지장을 주는 결함을 말한다.) 

 

 2.3 표시 [KGS AA913(고압가스용 실린더 캐비닛 제조의 시설·기술·검사 기준) 참조]

실린더 캐비닛 제조자 또는 수입자는 그 실린더 캐비닛의 몸통 부분 등의 보기 쉬운 곳에 다음 사항을 각인하거나 금속 박판에 각인하여 부착하여야 한다.  

• 제조자의 명칭 또는 약호
• 사용하는 가스의 명칭
• 제조번호 및 제조 연월
• 최고사용압력 (기호 : DP, 단위 : MPa)
• 내압시험에 합격한 연월 

---

3. 결론

본론의 기준에 따라 제조된 실린더 캐비닛은 KGS FU211(특정고압가스 사용의 시설·기술·검사 기준) 2.4.4.2의 시설 기준을 준수하여 설치하여야 하며, 관련 기준은 다음과 같다.

• 실린더 캐비닛 내의 공기를 항상 옥외로 배출하고, 내부의 압력이 외부의 압력보다 항상 낮도록 유지하고 이를 확인할 수 있는 조치를 강구한다.
• 실린더 캐비닛에 사용한 재료는 불연성인 것으로 한다.
• 실린더 캐비닛 내의 설비 중 고압가스가 통하는 부분은 상용압력의 1.5배 이상의 압력으로 행하는 내압시험 및 상용압력 이상의 압력으로 행하는 기밀시험에 합격한 것으로 한다. [※단, 같은 코드 2.4.5.1 (1)에서 법 제17조에 따라 검사에 합격한 특정설비는 내압시험을 실시하지 않을 수 있다고 규정함) 
• 실린더 캐비닛은 내부를 볼 수 있는 창이 부착된 것으로 한다.
• 실린더 캐비닛 내부의 압력계, 유량계 등의 기구류와 배관의 내면에 사용하는 재료는 가스의 종류·성상·온도 및 압력 등에 적절한 것으로 한다.
• 실린더 캐비닛 내의 배관 접속부 및 기기류는 용이하게 점검할 수 있는 구조로 한다.
• 실린더 캐비닛 내의 충전용기 또는 이들에 설치된 배관에는 캐비닛의 외부에서 조작이 가능한 긴급시 차단할 수 있는 장치를 설치한다.
• 실린더 캐비닛 내의 설비를 자동으로 제어하는 장치, 2.4.4.2(1)에 따라 설치된 배출을 위한 장치와 그 밖의 안전 확보에 필요한 설비의 경우에는 정전 등에 의해 해당 설비의 기능이 상실되지 않도록 비상전력을 보유하는 등의 조치를 강구한다.
• 실린더 캐비닛 내부의 충전용기 등에는 전도 등에 따른 충격 및 밸브의 손상 방지를 위한 조치를 강구한다. 
• 실린더 캐비닛실린더 캐비닛 내에는 가스 누출을 검지하여 경보하기 위한 설비를 설치한다.
• 실린더 캐비닛 내의 배관에는 가스의 종류 및 유체의 흐름 방향을 표시한다.
• 실린더 캐비닛 내의 밸브에는 개폐 방향과 개폐 상황을 표시한다.
• 상호 반응에 의해 재해가 발생할 우려가 있는 가스는 동일 실린더 캐비닛 내에 함께 넣지 않는다. [※반도체 관련 공정에서는 반응성 검토시 KOSHA GUIDE P-149-2016(저장 캐비닛의 가스 실린더 보관에 관한 기술지침)의 표2(화학물질 종류에 따른 분류), 표3(화학물질의 혼화성 차트) 등을 참조할 수 있음]
• 가연성 가스 용기를 넣는 실린더 캐비닛에는 해당 실린더 캐비닛에서 발생하는 정전기를 제거하는 조치를 한다. 

 

KOSHA GUIDE P-149-2016(저장 캐비닛의 가스 실린더 보관에 관한 기술지침)

표2. 화학물질 종류에 따른 분류

표3. 화학물질의 혼화성 차트 (Compatibility Chart)