압력 시험은 어떤 기준을 충족해야 하나요?

압력 시험을 규제하는 핵심 산업 기준

압력 시험을 위한 규제 프레임워크 개요

압력 시험의 표준은 연방 규정에서부터 국제 코드 및 다양한 산업 분야별 특정 지침에 이르기까지 여러 산업을 아우르는 보호 장치를 제공한다. 작년 Market Research Future의 자료에 따르면, 전 세계 압력 장비 시험 시장은 2023년에 약 142억 달러에 달했는데, 이는 기업들이 끊임없이 강화되는 안전 요구사항을 충족해야 하기 때문이다. 이 분야에서 두드러진 주요 표준 기관들이 있다. 일반적으로 BPVC로 알려진 ASME 보일러 및 압력용기 규격(American Society of Mechanical Engineers Boiler and Pressure Vessel Code)과 API 검사 표준이 있으며, 유럽연합의 지역적 적용을 위한 압력기계지침(Pressure Equipment Directive, PED)도 있다. 이러한 다양한 프로토콜들이 공통적으로 요구하는 사항으로는 사용된 재료의 추적, 수행된 시험에 대한 상세한 기록 유지, 그리고 실제 운전 조건에서 시스템이 견딜 수 있는지를 확인하기 위한 시험 후 검사가 포함된다.

ASME BPVC: 보일러 및 압력용기의 안전성 확보

ASME BPVC 제8부 제1분할에 따르면, 수압시험을 실시할 때 압력용기는 정상 작동 압력의 약 1.3배에서 1.5배까지 견딜 수 있어야 한다. 기포 시험의 경우 기준이 다소 낮아지지만, 여전히 설계 압력의 약 1.1배에서 1.25배까지 견딜 수 있어야 한다. 이때 안전성이 더욱 중요해지므로 원격 모니터링 시스템과 같은 조치가 현재 표준 관행으로 자리 잡고 있다. 2023년 판에는 상당히 중요한 변경 사항들도 포함되었다. 전미 보일러 검사관 협회(National Board of Boiler Inspectors)의 연구 결과 놀라운 사실이 밝혀졌는데, 모든 보일러 고장의 거의 4분의 1이 정기 점검 중에는 발견되지 않은 미세한 용접 결함에서 시작되었다는 것이다. 이러한 이유로 오늘날과 같은 강화된 점검 요건이 도입되게 되었다.

ASME B31 시리즈: 배관 시스템 무결성의 기반

B31 코드 계열은 배관 네트워크의 압력 시험 기준을 규정합니다:

시스템 유형	시험 압력 배수	지속 시간(시간)
동력 배관(B31.1)	설계 압력의 1.5배	10
공정 배관(B31.3)	설계 압력의 1.25배	4
취성 재료 및 고온 시스템의 경우 예외가 있으며, 위상 배열 초음파와 같은 대체 비파괴 검사(NDT) 방법이 요구될 수 있습니다.

API 510 및 API 570: 검사 및 정비 절차에의 통합

미국석유협회(API) 표준은 장비 설계 방식과 운용 중 신뢰성 유지 간의 중요한 연결 고리 역할을 한다. 예를 들어, API 510 규정에 따르면 이미 사용 중인 압력용기는 10년이 지나면 다시 압력 시험을 받아야 한다. 한편, API 570은 황화수소 환경에서 사용되는 배관에 대해 매년 공기압 점검을 실시하도록 요구한다. 작년에 발표된 산업 연구에 따르면, 이러한 API 가이드라인을 스마트 예지 정비 기술과 함께 적용한 기업들은 압력 관련 고장 문제를 크게 줄일 수 있었다. 실제로 NIST의 한 연구에서는 적절한 정비 절차를 표준 요구사항과 함께 준수했을 때 그러한 사고가 약 41% 감소했다고 보고했다.

발전 및 공정 배관 시스템에서 ASME B31.1 및 B31.3의 적용

ASME B31.1: 에너지 시설의 동력배관에 대한 시험 요구사항

ASME B31.1 규격은 발전소 및 지역난방 인프라를 포함한 다양한 에너지 시설에서 사용되는 동력 배관 시스템의 압력 시험 절차를 규정하고 있습니다. 이 표준에 따르면, 대부분의 시스템은 설계 압력의 1.5배로 가압하여 최소한 10분 이상 유지하는 수압 시험(hydrostatic test)을 거쳐야 합니다. 다만 예외 사항도 존재합니다. 시스템 내에 물을 보유할 경우 운전 중 문제가 발생할 수 있는 경우에는 기업이 대신 공기압 시험(pneumatic testing)을 선택할 수 있습니다. 그러나 이러한 경우 안전한 거리에서 감시 인원을 배치하고, 문제 발생 시를 대비해 적절한 압력 방출 밸브를 설치하는 등의 추가적인 예방 조치가 요구됩니다.

B31.1에 따른 수압 및 공기압 시험: 절차와 예외

B31.1에 따른 수압 시험은 완전한 공기 제거를 위해 밸브 개방도를 90%로 유지해야 하며, 압력 게이지는 ±1% 정확도로 교정되어야 한다. 기압 시험은 15psi(1.03bar) 이하 또는 시스템의 항복강도의 10% 중 더 낮은 값일 경우에만 허용된다. 두 시험 방법 모두 가압 전에 용접부 및 지지대에 대한 문서화된 검사가 필요하다.

ASME B31.3: 화학 및 산업 플랜트의 압력 시험 절차

ASME B31.3 규격은 화학 공장 및 정제소 내에서 공정 배관이 지나가는 고위험 지역에 대한 압력 시험의 구체적인 요구사항을 명시하고 있습니다. 대부분의 엔지니어들이 설계 압력의 1.5배에서 수압 시험을 선호하지만, 유체 오염 문제가 실제로 우려되는 경우 기밀성 시험(pneumatic testing)이 승인되기도 합니다. 이러한 시험을 수행할 때는 모든 이음부가 전체 절차 동안 접근 가능한 상태로 유지되어야 합니다. 특히 유리 코팅 강재와 같은 취성 재료의 경우, 시험 주기 중 압력 상승 속도를 신중하게 제어해야 하므로 특별한 주의가 필요합니다. 이러한 기준들은 위험한 물질을 다루는 산업 현장 전반의 안전성을 보장하는 데 기여합니다.

B31.3 준수를 위한 시스템 준비, 구간 분할 및 누출 기준

B31.3은 대규모 시스템의 관리 가능한 테스트를 위해 스펙타클 블라인드 또는 스풀 조각을 사용하여 구획화할 것을 요구합니다. 허용 가능한 누출률은 수압 시험의 경우 '가시적인 액적이 없음'으로, 가스 시스템의 경우 30분 동안 압력 손실이 전혀 없어야 하며(±0.1% 이내) 테스트 후 문서로 압력 기록 차트, 계측기 교정 기록 및 검사자 자격 인증서를 포함해야 합니다.

냉동 및 HVAC 배관에 대한 특별 고려사항 (ASME B31.5)

냉매 배관의 저압 시스템 및 충진 한계

압력 시험과 관련하여, 150psi 이하에서 작동하는 냉각 시스템은 ASME B31.5 규정에 해당된다. 냉매 충전량을 적절히 관리하지 않을 경우 구성 부품의 고장 빈도가 높아지는 경향이 있다. 이 표준에 따르면 대부분의 시스템은 설계 압력의 1.5배에서 수압 시험을 받아야 한다. 그러나 A1 그룹 냉매를 사용하는 시스템의 경우 연간 압력 점검을 수행하여 모든 것이 정상 상태임을 확인하면 유연한 적용이 가능하다. 작년에 발표된 최근 연구에서는 흥미로운 결과도 나타났다. 냉매 충전량이 25%를 초과하면서도 이에 대응하는 압력 방출 장치가 없는 시스템은 온도 변화를 겪을 때 고장 발생률이 약 42% 더 높았다. 이러한 연구 결과는 '배관 시스템 안전 저널(Journal of Piping Systems Safety)'에 게재되었다.

냉매 배관의 공기압 시험을 위한 안전 지침

B31.5에 따른 공기압 시험이 불가피한 경우, 해당 표준은 다음을 요구한다.

• 압축기와 같은 비시험 가능 부품의 격리
• 15분마다 목표 압력의 ±10% 범위 내에서 압력 증가
• 시험 한도의 110%로 캘리브레이션된 압력 방출 밸브의 의무적 사용

최근의 HVAC 안전 지침은 연소 위험을 제거하기 위해 산소 혼합 가스 대신 질소 사용을 강조하고 있다. 현장 데이터에 따르면, 규정을 준수하는 시스템은 비준수 설치보다 최대 허용 누설률이 0.5%로, 후자는 2.1%를 기록했다(배관 무결성 보고서 2024).

상업용 HVAC 시스템의 압력 시험을 위한 모범 사례

HVAC 냉수 루프의 경우, B31.5 규정 준수 시험은 다음을 포함한다.

매개변수	최소 요구사항	일반 범위
시험 지속 시간	또는	1–4시간
온도 안정성	시험 중 ±2°C	±1°C (최신 시스템)
문서 작업	압력 대 시간 차트	GPS가 포함된 디지털 로그

운전 전 숙련된 기술자는 모든 플랜지 연결부가 SMACNA 덕트 압력 등급 기준에 부합하는지 확인해야 한다.

압력 시험 작업의 보편적 안전 요구사항

고압 시험 환경에서의 위험 완화

압력 시험 작업은 시스템이 설계 한도의 15%를 초과할 경우 특히 엄격한 위험 관리 절차 준수가 요구된다. 산업 표준에서는 다음을 요구한다.

• ±2% 정확도로 캘리브레이션된 압력 방출 밸브
• 배관 지름의 1.5배에 달하는 360° 제한 구역
• ASME 인증 게이지를 사용한 실시간 압력 모니터링

2024년 OSHA 분석에 따르면 시험 사고의 34%는 부적절한 위험 평가에서 기인한다. 파이프라인 수압시험 가이드라인은 이제 API RP 1173의 리스크 관리 프레임워크를 강조하며, 재료 피로 패턴, 플랜지 정렬 불량, 온도 유발 팽창 위험에 대한 사전 검사를 의무화하고 있다.

압력 시험 중 인력 교육 및 비상 대응

2020년 이후로 압력 시험 작업팀의 역량 요건이 27% 증가했으며, 300psig를 초과하는 시스템을 관리하는 감독자는 현재 ASME QFO-1 인증이 필수입니다. 비상 훈련은 다음과 같은 주요 상황을 시뮬레이션해야 합니다.

대본	대응 시간 목표	개인보호장비(PPE) 요구사항
급격한 압력 감소	90 초	레벨 C 호흡기
개스킷 파열	<45초	전면식 안면 보호구 + 내화성 방호복
제어된 배출	<120초	열에 저항하는 장갑

OSHA는 압력 시험 사고의 63%가 의사소통 실패에서 비롯된다고 보고하며, 이에 따라 시각적 및 청각적 신호를 활용한 중복 경보 시스템의 도입이 더욱 확대되고 있습니다.

현장 테스트 시나리오에서 프로젝트 속도와 안전성의 균형 조절

ASME B31.1을 현장 적용하는 팀들은 단계적 테스트 방식을 사용하여 89%의 규정 준수율을 달성합니다.

제1상

• 설계 압력의 110%에서 세그먼트 격리 테스트
• 30분 간의 안정화 시간

제2상

• 시험 압력의 90%에서 전체 시스템 검증
• 적외선 누출 탐지 검사

2023년 발전 산업 연구에 따르면, 이 방법은 요구되는 1.5배 안전 계수를 유지하면서 총 테스트 기간을 18% 단축시킵니다.

테스트 프로세스에서의 문서화, 규정 준수 및 디지털 추적성

감사를 위한 필수 테스트 기록 및 법적 요건

압력 시험 문서의 경우 ASME Section V 및 ISO 9001과 같은 산업 표준을 따라야 합니다. 시험 기록에는 타임스탬프, 압력 곡선 데이터, 그리고 항상 잊어버리기 쉬운 교정 인증서 등의 정보가 포함되어야 합니다. 감사관들은 검사 시 추적 가능한 기록을 확인하는 것을 좋아하므로 모든 사항이 제대로 문서화되었는지 반드시 확인해야 합니다. 누출률, 용접 점검, 시험 중 시스템이 어떻게 격리되었는지 등을 고려하세요. FDA도 매우 구체적인 규정을 가지고 있습니다. 21 CFR Part 820 규정에 따르면 의료기기 배관의 수압 시험 보고서는 설치 후 최소 2년간 보관해야 합니다. 환자 안전이 달려 있는 만큼 준수 여부는 선택이 아닌 필수입니다.

준수의 디지털화: 자동 모니터링 및 보고의 최신 동향

최근에는 실시간 압력 모니터링과 문제 발생 전에 이상 징후를 감지하는 스마트 AI 시스템 덕분에 현대적인 클라우드 플랫폼이 ASME B31.1 규정 준수 작업의 약 90%를 처리하고 있습니다. 이 기술은 API 570 표준의 부록 A 요건을 충족하는 중요한 감사 문서를 생성하기 위해 인터넷에 연결된 시험 장비와 긴밀히 협동하여 작동합니다. 이러한 시스템을 도입한 공장들은 ISO 17025 지침에 부합하는 디지털 프로세스로 전환함으로써 규정 준수 오류를 약 4분의 3가량 줄였다고 보고하고 있습니다. 이러한 워크플로우는 기체압력시험 세션에서 촬영한 고해상도 영상과 모든 보조 데이터 포인트를 자동으로 저장하므로 관련자 모두에게 검사를 훨씬 원활하게 만들어 줍니다.

압력 시험의 감사 대비 완료 및 완전한 추적성 확보

주조부터 최종 수압 시험까지 부품 기록을 블록체인 기술로 보호함으로써 제조업체들은 이제 재료 인증서를 QR 코드를 통해 용접 맵에 직접 연결할 수 있게 되었습니다. 이러한 프로세스 전반의 디지털 전환은 OSHA 감사 과정에서 자주 발생하던 비파괴 검사(NDE) 해석 관련 문제를 크게 줄였습니다. 일부 시설에서는 시스템당 약 34시간이던 감사 준비 작업 시간을 2시간 미만으로 크게 단축했다고 보고하고 있습니다. 이러한 효율성 향상에도 불구하고, 기업들은 장비 수명 주기 동안의 수리 이력에 대해 완전한 가시성을 유지하며, 규제 요건이 계속 변화함에 따라 이는 점점 더 중요해지고 있습니다.

자주 묻는 질문

압력 시험을 규정하는 주요 표준은 무엇입니까?

주요 표준에는 ASME 보일러 및 압력용기 코드(BPVC), ASME B31 시리즈, API 510 및 API 570이 포함됩니다. 이러한 표준은 장비의 압력 테스트 절차를 정의하며 다양한 산업 분야에서 안전성과 규정 준수를 보장합니다.

ASME BPVC에 따라 압력 시험은 어떻게 수행되나요?

ASME BPVC에 따르면, 압력용기는 작동 압력의 1.3배에서 1.5배 범위의 수압 시험을 거치거나, 설계 압력의 1.1배에서 1.25배 범위의 공기압 시험을 실시합니다. 이러한 시험들은 용기의 구조적 무결성을 확인합니다.

ASME B31.1 및 B31.3 코드의 중요성은 무엇인가요?

ASME B31.1 및 B31.3은 발전소 배관 및 공정 배관 시스템의 압력 시험을 위한 지침을 제공합니다. 이 코드들은 에너지 및 산업 시설 내 시스템의 무결성과 안전성을 보장하기 위해 시험 압력 요구사항과 절차를 명시합니다.

압력 시험 시 고려해야 할 안전 사항은 무엇인가요?

압력 시험 중 안전은 위험 관리 절차를 준수하고, 교정된 압력 방출 밸브를 사용하며, 출입 제한 구역을 설정하고, 인원이 적절한 훈련을 받았는지 확인하는 것을 포함합니다. 위험 요소를 최소화하기 위해서는 OSHA 지침 및 API RP 1173 리스크 관리 프레임워크가 중요합니다.