액화수소 운반 차량에 고정된 탱크 제조의 시설 기술 검사 추가 안전기준(안)

1. 적용범위

1.1 이 기준은 산업융합촉진법」 제10조의3 제8항에 따라 산업통상자원부장관이 규제특례를 부여(공고 제2021-ㅇㅇㅇ호 중 확인서-ㅇㅇ호의 ㅇㅇㅇㅇㅇㅇㅇ, `21.ㅇㅇ.ㅇㅇ일)한 또는 중소벤처기업부고시 제2020-54호(2020년 7월 28일) 중 “ㅇㅇ ㅇㅇㅇㅇㅇ 규제자유특구 지정” 제6호의 표(규제샌드박스) 제ㅇ호(ㅇㅇㅇㅇㅇㅇㅇ)의 ㅇ에 따른 “액화수소 운반 차량에 고정된 탱크 제조의 시설 기술 검사 관한 추가 안전기준” 에 대하여 규정한다.

2. 용어정의

이 기준에서 사용하는 용어의 뜻은 다음과 같다.

2.1 “기본안전기준”이란「고압가스 안전관리법」(이하 “법”이라 한다) 제3조 제5호에 따른 특정설비 중 차량에 고정된 탱크 및 그 부속품 제조의 시설·기술·검사 기준을 말한다.

2.2 “추가안전기준”이란 액화수소 운반용 차량에 고정된 탱크의 안전확보를 위하여 규제특례 공고 제2021-ㅇㅇㅇ호 중 확인서-ㅇㅇ호의 ㅇㅇㅇㅇㅇㅇㅇ, `21.ㅇㅇ.ㅇㅇ일에 따라 액화수소 운반용 차량에 고정된 탱크가 기준 2.1에 따른 기본안전기준 외에 추가 로 적용할 필요가 있다고 산업통상자원부장관이 인정한 기준을 말한다.

2.3 “환형공간(annular space)”란 열 이동을 줄이기 위해 진공 처리한 외조와 내조 사이의 공간으로 단열재를 포함할 수 있다.

2.4 “대기시간(holding time)”이란 저장탱크의 초기 충전 조건에서 안전밸브가 열리기까지 걸리는 시간을 의미한다.

3. 기본 안전기준

3.1 액화수소 운반용 차량에 고정된 탱크에 대한 기본 안전기준은 KGS AC113 “고압가스용 차량에 고정된 탱크 제조의 시설·기술·검사 기준” 을 준수한다.

3.2 기본 안전기준과의 관계

액화수소 운반 차량에 고정된 탱크 제조의 시설 기술 검사 등에 관하여 추가안전기준에서 정한 사항은 기본 안전기준을 적용하지 않는다. 다만, 추가 안전기준의 요구수준이 기본 안전기준 보다 낮다고 판단되는 경우에는 기본 안전기준을 적용한다.

4. 액화수소 운반용 차량에 고정된 탱크에 관한 추가 안전기준

4.1 구조 및 치수

4.1.1 탱크의 내부에는 차량의 진행방향과 직각이 되도록 방파판을 설치하며, 면적은 탱크 횡단면적의 70% 이상으로 한다.

4.1.2 방파판의 설치 개수는 방파판 사이의 체적이 10,500/sg 리터 이하마다 1개씩 설치한다. 여기에서 sg는 액화수소의 비중(=7.08×10-2)이다.

4.2 내조 기준

4.2.1 재료의 설계 온도는 –253℃에서 38℃의 범위에서 수소에 대한 안전성이 확인된 재료 또는 KGS AC111 “고압가스용 저장탱크 및 압력용기 제조의 시설·기술·검사 기준” 부록 A “철강 재료의 최대 허용 인장 응력값”에서 정한 –268℃에서 최대 허용 인장응력이 있는 재료이어야 하며 부록 A의 2 “비철금속재료의 최대 허용 인장 응력값”에서 정한 비철금속재료, 9% 니켈강 및 경판 가공 후 용체화 어닐링하지 않은 304 타입 스테인리스강은 사용해서는 안된다.

4.2.2 내조는 기본적으로 진공 환경 내에서 최대 허용 가능 작동 압력을 견딜 수 있도록 설계하며 최대 허용 가능 작동 압력의 110%를 초과해서는 안된다. 외부 좌굴에 의한 붕괴 압력 고려시 안전율 2를 적용하여 설계해야 한다.

4.2.3 내조 설계시 동시적 조건에서 발생하는 다음의 3가지 사항을 충족해야 한다.

(1) 0 Pa 내부압력

(2) 과압안전장치(pressure relief device) 작동압에서의 외조

(3) 단열재(perlite, glass bubble 등)의 경우 압축 압력 (6.9 kPa 초과할 것)

4.2.4 내조 서포트는 내조 및 액화수소 무게를 견딜 수 있도록 설계되어야 한다. 또한 내조 서포트 및 연결부는 외조에 콜드스팟(cold spot)이 생기지 않도록 설계해야 한다.

4.3 외조 기준

4.3.1 외조는 용접된 강재를 사용하고 최소 두께는 6.35 mm 이상이어야 한다.

4.3.2 외조는 103 kPa의 내조 및 외조 압력 차이에 안전율 2를 반영하여 최소 206 kPa 외압을 견딜 수 있도록 설계해야 한다.

4.3.3 스티프너(stiffener)의 응력은 설계압력에서 허용범위 이내이어야 한다.

4.3.4 외조 스티프너(stiffener)는 필렛 용접을 실시한다.

- 외조의 외부 스티프너(stiffener)는 전체 용접해야 한다.

- 외조의 내부 스티프너(stiffener)는 부분 용접할 수 있으며 용접량은 외조 둘레의 1/3 이상이어야 하고 한쪽만 용접하는 경우 외조 둘레의 2/3 이상이어야 한다. 그리고 부분 용접시 용접부 사이의 거리는 외조 철판 두께의 12배 이하이어야 한다.

4.3.5 진공 라인은 단열재 등이 침투하지 않도록 필터를 설치해야 한다.

4.3.6 진공 압력을 측정하기 위한 연결부를 설치하고 진공 압력에 대한 모니터링을 실시할 수 있어야 한다.

4.3.7 외조에도 과압안전장치를 설치한다.

4.4 환형 공간의 배관계 기준

4.4.1 환형 공간의 배관계는 ASME B31.12 “hydrogen piping and pipelines” 에 따라서 설계 및 제작되어야 한다.

4.4.2 환형 공간에 사용하는 배관계는 심리스(seamless) 오스테나이트 스테인리스 스틸 재질을 사용한다. 용체화 어닐링하지 않은 304 타입 스테인리스강은 사용해서는 안된다.

4.4.3 환형 공간 내의 배관계는 열 수축 및 팽창이 가능하도록 유연해야 한다.

4.4.4 환형 공간 내의 배관계는 용접된 것만 사용한다. 플랜지 조인트, 나사 연결, 벨로우즈 조인트, 플랙시블 호스 등은 사용할 수 없다.

4.4.5 배관계는 압력, 사하중(dead load) 및 열적 이동(thermal displacement)으로부터 발생하는 모든 조합된 최대 하중이 ASME B31.12 “hydrogen piping and pipelines”의 Part IP industrial piping “design conditions and criteria”에서 정한 응력 계산 식 또는 Mandatory Appendix IX “allowable stresses and quality factors for metallic piping, pipelines and bolting materials”에 명시된 최대 허용 가능한 응력 값을 초과하지 않도록 설계되어야 한다.

5.1 검사기준

5.1.1 기밀시험

저장탱크의 기밀시험은 최고충전압력의 1.1배로 실시한다.

5.1.2 내압시험

저장탱크의 내압시험은 최고충전압력의 3분의5배로 실시한다.

5.1.3. 단열성능시험

차량에 고정된 탱크에 대한 단열성능시험은 다음에 따라 실시한다.

5.1.3.1 정상증발률(NER, Normal Evaporation Rate)은 표 5.1.3.1에 따른 단열성능 값을 초과하지 않도록 한다.

표 5.1.3.1 내용적에 따른 허용 가능한 단열성능

내용적(L)	5,700 미만	5,700 ~ 17,100	17,101 ~ 47,300	47,301 ~ 75,700	75,701 ~ 94,700
단열성능 (%/day)	3.00	1.50	1.00	0.90	0.75
[비고] 정상증발률(NER, Normal Evaporation Rate)(단열성능) : 표준외기온도, 0 kPa에서 저장탱크 내용적의 %/day

5.1.3.2 시험용 가스

차량에 고정된 탱크의 단열성능시험에는 시험용 가스로 액화수소를 사용한다. 다만, 5.1.3.2.1 및 5.1.3.2.2에 해당하는 경우에는 5.1.3.2.1 및 5.1.3.2.2에 따를 수 있다.

5.1.3.2.1 하나의 차량에 고정된 탱크에 대해서만 액화수소로 단열성능시험을 실시하는 경우에는 다음 (1) 및 (2)에 모두 적합하여야 한다.

(1) 하나의 차량에 고정된 탱크에 대하여 액화수소를 사용하여 단열성능검사를 실시하고 그 검사 결과가 적합하여야 한다.

(2) (1)에 따른 시험 이후에 제조하는 차량에 고정된 탱크[동일 제조사가 제조한 것으로서 동일 형식(구조·재료 및 성능에서 구별되는 제품의 단위를 말한다)의 차량에 고정된 탱크를 말한다]에 대한 전산해석 등 수식에 의한 정상증발률 값이 표 5.1.3.1의 단열성능 기준에 적합하여야 한다.

5.1.3.2.2 액화수소로 단열성능시험을 실시할 수 없는 경우에는 액화질소를 사용하여 시험을 실시하고 그 결과를 액화수소의 값으로 변환한 값이 표 5.1.3.1의 단열성능 기준에 적합하여야 한다.

5.1.3.3 정상증발률 측정

정상증발률(NER, Normal Evaporation Rate)을 측정할 경우에는 시험용 가스가 액화수소인 경우 탱크 내용적의 90%를 채운 후에 1일 동안 증발되는 가스의 양을 측정한다. 다만, 5.1.3.2에 따라 액화질소를 시험용 가스로 사용하는 경우에는 탱크 내용적의 1/3 이상 1/2 이하가 되도록 채운 후 1일 동안 증발되는 가스의 양을 측정하고 이를 액화수소의 가스의 양으로 변환한다.

5.1.4 대기시간(holding time) 측정

저장탱크의 표준가동시간 동안에 가스가 배출되지 않는다는 것을 보장하기 위한 대기시간(holding time)은 120시간으로 한다. 시험용 가스가 액화수소인 경우 저장탱크의 75% 충전 상태에서 대기시간을 측정하고, 액화질소인 경우 내용적의 1/3 이상 1/2 이하 충전 상태에서 대기시간을 측정한다.

부  칙

이 기준은 2021년 00월 00일부터 시행한다.