SK에너지 울산CLX 안전 점검의 핵심, 플리어의 가스 이미징 카메라

정유 및 석유화학 시설에서 가스 누설은 치명적인 사고로 이어질 수 있어 철저한 예방 및점검과 함께 누설 발생 시 신속한 조치가 요구된다. 막대한 재산 손실을 유발할 수 있을 뿐아니라, 유해 가스가 누출될 경우 인명 피해가 발생할 수도 있기 때문이다.

국내 1위 정유회사인 SK에너지의 핵심 시설인 울산 Complex에서는 공장 내 각종 압력용기, 저장탱크, 배관 등 각종 시설물의 예방 점검 및 사후 조치 등에 활용하기 위해 2012년 6월 플리어시스템의 가스 이미징 카메라를 도입했다. 제2 고도화 시설(No.2 FCC)에우선 적용하여 장비의 성능과 도입 효과를 검증한 후 현재는 울산 CLX 내 전체 공정으로장비 활용 범위를 확대했다. 현재 FLIR GF320 가스 이미징 카메라는 울산 CLX의 안전점검을 위한 필수 장비로 자리매김했다.

FLIR GF320 가스 이미징 카메라는 SK에너지울산 Complex 안전 점검의 핵심 장비로 활용되고 있다.

SK 에너지의 핵심 시설 ‘울산 Complex’

국내 1위 정유사인 SK에너지의 핵심시설은 울산 Complex(이하 ‘울산 CLX’) 이다. ‘Complex’라는 용어가 말해 주듯이곳에는 정유시설, 휘발유 제조시설, 에틸렌 생산시설, 부타디엔 추출시설,폴리에틸렌/폴리프로필렌 제조시설, 파라자일렌 제조시설, MTBE/부텐-1 제조시설,시클로헥산 제조시설, 윤활유 제조시설등 총 21개 공정과 관련한 시설이 들어서있다. 원유 개발, 정유, 석유화학, 필름,원사, 섬유에 이르는 SK에너지의 석유화학관련 거의 모든 원료 및 완제품 생산이이곳에서 이루어진다.

울산 CLX는 축구장 1,156개를 수용할수 있는 830만m²의 부지에 2,000만 배럴의 원유저장탱크와 지구와 달 사이의왕복거리에 해당하는 4만6,250km 길이의파이프 시설을 갖추고 하루 84만 배럴의원유를 처리한다. 이는 단일 공장 기준으로국내 최대, 세계 3위의 규모이다.

FLIR GF320은 가스 누출 사실은 물론 누출 부위까지 정확히 탐지가 가능하다.

정유 및 석유화학 공장은 시설물에 대한철저한 안전 관리와 예방 점검, 정기적인시설 보수가 필수이다. SK에너지는이를 위해 2010년에 CEO 직속으로 SHE(safety, health, environment)본부를 설치하고 기초적인 안전관리 작업은물론 작업 현장의 유해 또는 위험요소 제거,작업자의 SHE 이해도 점검 등을 진행하고있다. 일상적인 안전관리 외에 1년 주기로시설물에 대한 소규모 정기보수, 3~4년주기로 대규모 정기보수 작업도 실시한다.정기보수 기간 동안에는 공정을 부분 중단한상태에서 기계를 멈추고 설비를 분해하여정밀 검사, 정비, 노후설비 점검, 촉매교체 등의 작업을 진행하기 때문에 석유 및 화학 제품의 생산량이 줄어들 수밖에 없다.

하지만 지속적이고 안전한 제품 생산과품질 높은 제품 공급을 위해서는 단기적인매출 감소를 감수하더라도 철저하게정기보수를 진행해야 한다는 게 회사의입장이다. 정기보수는 매년 8~9개 공정씩번갈아 진행하는데, 지난해에는 전체 21개 공정 중 14개 공정에 대한 정기보수가이루어졌다. 공장 가동 54년만에 최대규모였던 이 정기보수에는 약 6개월간 150개 협력업체와 연인원 27만 명의 기술자와작업자가 투입됐다.

FLIR GF320으로 포착한 가스 누출 장면. 중앙 스팟이 가르키는 진한 보라색 반원 모양의 주변으로연기처럼 가스가 누출되고 있다.

도입 배경

울산 CLX의 시설물 검사는 검사 1팀과 2팀에서 담당한다. 1팀은 정유 공정 관련, 2팀은 석유화학 공정과 관련한 고정 장치물에대한 검사를 각각 나눠 맡는데, 기존에는다양한 비파괴검사 장비 등을 활용하여시설물 검사를 진행해 왔다.

울산 CLX 검사1팀의 이보림 과장은 “제1 고도화 시설(No.1 FCC(fluid continuous catalyst))을 중심으로 압력용기, 저장탱크, 파이프 등 고정 장치물에대한 이상 유무 확인, 검사 주기 및 장비수명 파악 작업을 통해 시설물의 신뢰도를높이는 작업을 담당하고 있습니다”라며,“이를 위해 비파괴 검사 장비나 비접촉식 검사장비를 활용해 왔는데 2011년 말에 참석한비파괴기술 컨퍼런스에서 플리어시스템의GF320 가스 이미징 카메라를 처음 접하고장비 성능을 확인한 후 도입을 검토하게되었습니다”라고 밝혔다.

이 과장에 따르면 기존에는 울산 CLX에서는공정에서 발생하는 유해가스를 탐지하는데접촉식 가스탐지기를 활용해 왔다. 이 장비는유해가스의 누설 유무는 확인할 수 있지만구체적인 누설 위치 파악이 안 된다는 게아쉬웠고 또한 가까이 접근해야 하기 때문에측정자의 안전에도 문제가 있었다. 이에반해 FLIR GF320은 유해가스를 비롯한다양한 가스의 누출 탐지는 물론 위치확인까지 가능한데다, 원거리에서 측정하기때문에 안전이 보장되고, 열화상카메라기능까지 제공하기 때문에 매우 유용할것으로 검사팀은 판단했다. 온도 변화 등주변 환경의 변화에도 안정적으로 동작하고내구성이 뛰어난 데다 장비 활용법도 쉬워간단한 교육만으로 누구든지 쉽게 사용할 수있다는 점도 구매 결정에 긍정적인 영향을미쳤다고 이 과장은 설명했다.

운용 현황

울산 CLX에서는 2012년 6월 장비 구매 후 플리어 엔지니어로부터 2회에 걸쳐 장비 기능과 사용법에 대한 교육을 받았으며, 본격적인 장비 적용에 앞서 No.2 FCC 공장을 Sample Unit으로 정해 시범 운용을 실시했다.

이 과장은 “교육 후 7월 1일부터 8월 15 일까지 No.2 FCC의 배관 볼트 연결 부위, 밸브 스템, 확장 조인트, 맨홀과 노즐 부위, 교환기 각 조인트 부위, 탱크 노즐 연결 부위, 연결 배관 부위 등에 대한 검사를 진행했습니다”라며, “이를 통해 압력 용기 3개소, 저장탱크 4개소, 파이프 58개소의 누설 부위에 대한 분석을 마칠 수 있었습니다”라고 설명했다.

No.2 FCC공정에 대한 시범 운용 결과를 토대로, 울산 CLX는 FLIR GF320 가스 이미징 카메라 적용 범위를 대폭 확대했다. 시설별 우선 순위를 정해 No.1 FCC 공정, 정유 공정에 이어 중질유분해 공장(HOU Unit), 방향족 제조시설(Aromatic Unit), 올레핀 제조시설, 폴리머 Unit 등에 대한 검사를 순차적으로 완료했다. 이 과정에서 검사 작업자가 실제 작업 현장에서 발상의 전환을 통해 장비를 보다 효과적으로 활용할 수 있는 방안도 터득할 수 있었다. 현재 울산 CLX에서는 공장 전체 시설물에 대한 일상적인 설비 점검은 물론 소규모, 대규모 정기보수 작업 때도 GF320을 적극적으로 활용하고 있다.

FLIR GF320으로 촬영한 배관 보온재 열화 지점의 열화상과 실화상

도입 효과

울산 CLX는 GF320 장비 성능에 대해 매우 만족스럽게 평가했다. 장비 가격이 고가이긴 하지만, 가스 누출로 인해 발생할 수 있는 피해액과 피해규모를 감안하면 비용대비효과는 비교할 수 없을 정도로 뛰어나며, 활용도 역시 매우 높기 때문이다.

이 과장은 “정기보수 작업 시, 설비를 분해하고 재조립하는 과정에서 드레인이나 밸브 조인트 부위 등에서 누수가 발생하는 경우가 종종 있습니다”라고 밝히고, “누설 가스가 대부분 무색이라 탐지가 쉽지 않은데 GF320을 이용하면 누설 부위를 쉽게 확인할 수 있어 매우 유용합니다”라고 말했다.

누설 부위가 어디인지 확인만 할 수 있다면 대부분 볼트를 조이는 간단한 작업만으로 조치가 가능하지만 그렇지 못하면 의심 부위를 격리한 상태에서 작업자가 일일이 해체하고 조립하는 과정을 반복해야 해서 번거로울 뿐 아니라 수리 및 손실 비용도 막대했을 것이고 때로는 폭발 가능성도 있을 수 있다는 설명이다.

반응기와 탑조류(tower)를 연결하는 지름 60인치짜리 배관을 감싸고 있는 보온재의 열화로 인한 불량 상태를 탐지하는 데에도 GF320가 중요한 역할을 했다. 예컨대 이들 시설의 내부 온도는 700°C (1292°F) 이상의 고온 상태를 유지해야 하기 때문에 절연 및 보온을 위해 보온재(Insulation)로 배관을 감싸게 되는데 시간이 지나면서보온재가 떨어져 나가거나 보온재 사이의 간극이 벌어지는 일이 생기기도 한다. 겉으로 드러나는 문제가 아니기 때문에 육안으로는 확인이 쉽지 않지만 열화상 카메라 기능을 활용하면 쉽게 문제 부위를 탐지할 수 있다.

FLIR GF309 열화상카메라는 화염을 투과할 수 있는 특수한 파장을 이용하여 보일러나 히터 내부를 검사할 수 있다.

그는 “현재 No.1 FCC와 No2. FCC 외에도 울산 CLX 내 거의 모든 공정의 시설물 검사에 GF320을 활용하고 있고, 심지어 SK에너지의 다른 계열사에서도 이 장비를 대여해 사용할 정도여서 이 카메라가 운용되지 않는 날이 거의 없는 편”이라고 말했다.

한편, SK에너지에서는 GF320 가스 이미징 카메라 외에도 GF309, T420, E60 등 플리어의 다양한 열화상카메라를 시설물 안전 관리 작업에 활용 중이다.

FLIR GF309 열화상카메라는 화염을 투과할 수 있는 특수한 파장을 이용하여 보일러나 히터 내부를 검사하는 장비이다. 최근 SK에너지는 FLIR GF309 열화상 카메라로 계열사의 히터 튜브를 점검하던 중 코킹(Coking)으로 인한 열화 지점을 발견했다. 해당 계열사에서는 이 카메라를 활용하여 지속적으로 모니터링을 수행해 가면서 히터의 불꽃 세기를 조절함으로써 운전을 계속 할 수 있었다. 가동 중단으로 인해 발생할 수 있는 재무적 손실을 막고 시설 및 작업자의 안전도 보장할 수 있었던 것이다.

FLIR E60은 휴대성과 편리성 때문에 발열과 관련한 시설물의 일상적인 안전 점검에 폭넓게 이용하고 있다. 최근에는 뛰어난 휴대성 때문에 FLIR C2 포켓형 열화상카메라도 도입하여 시범 사용 중인데, 만족할 만한 평가 결과를 얻게 되면 검사 팀에 보급을 확대할 계획이다.

FLIR E60 열화상카메라는 휴대성과 사용 편리성이 뛰어나 시설물의 안전 점검에 폭넓게 사용된다.

요약

플리어시스템의 가스 이미징 카메라와 열화상 카메라는 울산 CLX의 안전 점검을 위한 필수 장비로 자리매김했다. 플리어의 다양한 열화상카메라는 공장 전체 시설물에 대한 일상적인 설비 점검은 물론 소규모, 대규모 정기보수 작업에 사용되어 시설물 유지 관리의 효율을 높인다. 특히 가스누출 등 눈에 보이지 않는 위험을 탐지함으로써 작업자의 안전을 지킬 뿐 아니라, 신속한 조치를 통해 공장 가동을 지속하게 함으로써 유지 관리 비용과 시간을 크게 줄여준다.