이 글의 목적은 고압가스 안전관리법 체계에서 고압가스 용기 구조검사 기준을 체계적으로 정리하여, 용기 제조업체·충전소·검사기관 실무자 및 자격시험 준비자가 현장에서 바로 활용할 수 있는 실무 가이드를 제공하는 데 있다.
1. 고압가스 용기 구조검사 개념 정리
고압가스 용기 구조검사란 법령 및 가스기술기준에서 정한 기술기준에 따라 용기의 재료, 두께, 형상, 용접, 열처리, 부식방지 구조 등이 안전하게 설계·제작되었는지를 확인하는 검사 절차를 말한다.
고압가스 안전관리법 시행규칙 별표 10에서는 용기 제조의 시설·기술·검사기준과 용기 재검사기준을 규정하고 있으며, 기술기준 항목으로 재료, 두께, 구조, 치수, 용접, 열처리, 부식방지, 부속장치 등에 관한 요구사항을 제시한다. 이러한 기술기준을 충족하는지 확인하는 과정이 실무에서 흔히 말하는 구조검사에 해당한다고 볼 수 있다.
구조검사는 제조단계 신규검사와 사용 중 재검사 모두에서 중요하며, 다음과 같이 구분할 수 있다.
- 제조단계 구조검사: 설계단계검사와 생산단계검사에서 용기의 구조적 안전성을 확인하는 과정이다.
- 재검사 단계 구조검사: 사용 중인 용기의 부식·손상·변형 상태를 평가하여 계속 사용 가능 여부를 판정하는 과정이다.
별표 10에 따르면 용기 신규검사는 설계단계검사와 생산단계검사로 이원화되어 있으며, 각각 기술기준과 재료·용접부·내압·기밀 등 성능 항목에 대한 검사로 구성된다. 구조검사 항목은 이들 성능시험이 적정하게 수행될 수 있도록 하는 전제조건이자 동시에 검사 대상이 된다.
2. 관련 법령과 KGS Code 체계 이해
2.1 상위 법령 구조
고압가스 용기 구조검사는 다음과 같은 법령·기술기준 체계에 의해 관리된다고 할 수 있다.
- 고압가스 안전관리법 본문: 고압가스의 제조, 저장, 운반, 사용과 용기·특정설비 검사 등에 관한 기본 사항을 규정한다.
- 고압가스 안전관리법 시행규칙 별표 10: 용기 제조의 시설·기술·검사기준과 용기의 재검사기준을 규정한다.
- 산업통상자원부 승인 KGS Code: 별표 10이 위임한 상세 기준으로, 각 용기 종류별 제조·재검사 기준을 규정한다.
2.2 주요 KGS Code와 구조검사 연관성
실무에서 자주 등장하는 고압가스 용기 관련 KGS Code는 다음과 같이 정리할 수 있다.
| 코드 | 명칭(요약) | 주요 대상 | 구조검사와의 관계 |
|---|---|---|---|
| KGS AC212 | 고압가스용 이음매없는 용기 제조의 시설·기술·검사 기준 | 무계목(Seamless) 강제·합금강 용기 | 재료·두께·형상·열처리·내압시험 등 제조 단계 구조·성능 기준을 상세 규정한다. |
| KGS AC211 | 고압가스용 용접용기 제조의 시설·기술·검사 기준 | 액화석유가스(LPG) 등 용접구조 용기 | 용접부 형상, 스커트 두께·직경·간격 등 구조 치수 기준을 제시한다. |
| KGS AC216 | 고압가스용 재충전금지 용기 제조의 시설·기술·검사 기준 | 1회용 카트리지 등 재충전금지용기 | 용기·부속품 일체 구조, 최고충전압력×내용적 한도 등 구조 제약을 규정한다. |
| KGS AC218 | 고압가스용 이음매없는 용기 재검사 기준 | 사용 중 무계목 용기 | 부식·우그러짐·찍힌 흠·열영향 등 구조 손상 상태 평가 및 재검사 절차를 규정한다. |
| KGS AC421 등 | 이동수단용 압축수소 복합재료용기 제조의 시설·기술·검사 기준 등 | 수소 복합재료 용기 | 설계수명·설계충전횟수·압력반복가압시험 등 복합재료 구조 특성에 맞춘 기준을 규정한다. |
AC218은 특히 별표 10 재검사기준에 대한 상세 기준으로 인정되며, 이 기준을 준수하는 경우 별표 10에 적합한 것으로 본다고 명시되어 있다.
3. 별표 10 기준으로 본 제조단계 구조검사 핵심
3.1 재료·두께·구조·치수에 대한 기본 요건
시행규칙 별표 10의 기술기준에 따르면 구조검사와 직접 연관된 핵심 항목은 다음과 같이 요약할 수 있다.
- 재료: 충전하는 고압가스의 종류, 압력, 온도 및 사용환경에 적합한 재료일 것.
- 두께: 재료 특성과 가스의 종류·압력·온도·사용환경을 고려하여 안전성을 확보할 수 있는 두께일 것.
- 구조: 취급의 안전성과 편리성을 확보할 수 있는 구조일 것.
- 치수: 안전성과 호환성을 확보할 수 있도록 재료·가스 종류·충전압력·온도·사용환경에 적절한 치수일 것.
구조검사 실무에서는 설계도면 및 계산서, 재료시험성적서, 두께·치수 측정 기록 등을 통해 위 요건 충족 여부를 확인한다.
3.2 용접·열처리·부식방지 구조 확인
용접구조 용기의 경우 별표 10은 용기 용접에 대해 “이음매의 기계적 강도를 확보하기 위하여 재료와 구조에 따라 적절한 방법으로 할 것”이라고 규정한다. 구조검사에서는 다음 항목이 핵심이다.
- 용접부 형상·여유치(언더컷, 과다비드 등) 확인
- 용접부 비파괴검사 결과(RT, UT 등) 및 합격 판정 확인
- 용접절차서(WPS)·용접사 자격기록의 적합 여부 확인
열처리에 대해서는 “재료 및 두께에 따라 적절한 방법으로 할 것”이라는 요구가 있으므로 구조검사 시 열처리로의 용량·온도 균일성, 열처리 조건(온도·시간) 기록, 냉각방법의 적정성 등을 확인한다.
또한 부식방지에 대해서는 필요 시 적절한 부식방지 조치를 취할 것을 요구하고 있어, 내부 라이닝, 외면 도장, 아연도금 등 적용 여부와 시공 상태를 구조검사 항목에 포함하는 것이 일반적이다.
3.3 부속장치·스커트·밸브 보호구 구조
별표 10은 용기의 부속품 보호를 위한 부속장치 부착을 요구하고 있다. 예를 들어 LPG 용접용기 기준에서는 용기 스커트의 직경·두께·아랫면 간격을 용기 내용적에 따라 세분하여 규정하고 있으며, 재료 강도 조건을 만족할 경우 두께를 완화할 수 있는 조건을 제시한다.
구조검사에서는 다음 항목을 중점적으로 확인한다.
- 스커트 직경이 동체 직경의 일정 비율 이상인지 여부
- 스커트 두께가 코드에서 정한 최소 두께 이상인지 여부
- 용기 밸브 보호캡 또는 가드의 높이·강도·고정 구조 적정성
- 들고 이동하는 손잡이, 받침대 등 부속 구조물이 사용 하중에 견디는 구조인지 여부
주의 : 스커트·가드 등 부속장치는 내압성능 자체에는 직접 영향을 주지 않지만, 넘어짐·충격 시 밸브 파손 등 중대 사고를 좌우하므로 구조검사에서 반드시 별도로 체크리스트로 관리하는 것이 바람직하다.
3.4 설계단계검사와 생산단계검사에서의 구조검사 포인트
별표 10에 따르면 용기 신규검사는 설계단계검사와 생산단계검사로 구분된다.
- 설계단계검사: 새로운 형식의 용기, 수입용기, 구조·재료 변경 시 실시하며, 재료의 기계적·화학적 성능, 용접부 기계적 성능, 내압·기밀 성능 등 필요한 성능을 평가하도록 규정한다.
- 생산단계검사: 제품확인검사·생산공정검사·종합공정검사 등 품질시스템 수준에 따라 구분되며, 기술기준과 재료·용접부·내압·기밀 성능을 반복적으로 확인하도록 규정한다.
구조검사는 설계단계에서 설계도면·계산서 검토를 통해, 생산단계에서는 각 로트별 치수·두께 측정 및 외관검사를 통해 수행되며, 내압·기밀 시험은 구조검사에서 확인한 설계·제작 품질이 실제 성능으로 확보되었는지를 검증하는 절차로 이해하면 된다.
4. 사용 중 용기 재검사 시 구조검사 기준
4.1 법령·AC218의 재검사 위치
별표 10은 용기 재검사에 대해 “용기의 부식 여부, 내압성능, 기밀성능, 단열성능 및 그 밖에 용기의 안전 확보에 필요한 성능 중 필요한 항목에 대하여 적절한 방법으로 실시할 것”이라고 규정하고 있다.
무계목 용기 재검사에 대해서는 KGS AC218이 상세 기준을 제공하며, 이 기준을 준수하는 경우 별표 10 재검사기준에 적합한 것으로 본다.
4.2 AC218에서 사용하는 구조손상 용어
AC218에서는 재검사 시 구조손상 상태를 계량적으로 판정하기 위해 부식·변형 관련 용어를 다음과 같이 정의한다.
- 점부식: 독립된 부식점 지름이 6mm 이하이고 인접 부식점과 거리가 50mm 이상인 부식
- 선부식: 선상 또는 쇄상으로 이어진 부식으로, 폭이 10mm 이하인 것
- 일반부식: 일정 면적을 가진 부식으로서 점부식·선부식에 해당하지 않는 것
- 우그러짐: 두께 감소 없이 용기 내부 방향으로 변형된 상태
- 찍힌 흠·긁힌 흠: 두께 감소를 동반한 금속 제거·이동형 손상
- 열영향: 과다한 열로 인한 도장 그을음, 용기 일그러짐, 밸브 용융, 용접불꽃 흔적 등이 나타난 상태
구조검사 실무에서는 위 용어 정의에 따라 손상 위치·길이·폭·깊이를 계측하고, 코드에서 정한 허용 한계를 넘는 경우 불합격 판정을 내리고 용기를 폐기 또는 보수 대상으로 분류한다.
4.3 재검사 단계 구조검사 절차 개요
실무에서 무계목 고압가스 용기 재검사 시 일반적인 구조검사 흐름은 다음과 같이 정리할 수 있다.
- 외관검사: 도장 상태, 표면 부식, 우그러짐, 찍힌 흠, 용접 흔적, 열영향 여부 등 육안 및 조명 장비로 확인한다.
- 치수·두께 측정: 부식이 의심되는 부분에 대해 두께계로 국부 두께를 측정하여 설계두께 및 허용감육량과 비교한다.
- 내부검사: 필요 시 내시경 또는 내부조명장치로 내부부식을 확인한다.
- 나사부·밸브접속부 검사: 목부 스레드 손상, 균열, 재가공 흔적 등을 확인한다.
- 표시사항 확인: 각인된 재검사 연월·압력·제조자 표시 등이 명확한지 확인한다.
- 내압시험·기밀시험: 구조검사에서 이상이 없는 용기에 대해 지정 압력으로 내압시험 및 기밀시험을 수행하여 최종 합부를 판정한다.
주의 : 열에 노출된 흔적이 있는 용기는 겉보기 손상이 경미하더라도 금속조직이 약화되었을 가능성이 있으므로, AC218의 열영향 정의에 따라 보수적으로 판단하고 필요 시 불합격으로 처리하는 것이 안전관리상 유리하다.
5. 구조검사 실무 체크리스트 정리
5.1 제조단계 구조검사 체크리스트
| 항목 | 세부 확인내용 | 근거 기준(요약) |
|---|---|---|
| 재료 선정 | 재료규격, 항복강도, 인성, 사용온도 범위가 가스의 종류·압력·온도·환경에 적합한지 확인한다. | 별표 10 재료 기술기준 |
| 두께 설계 | 내압 계산식에 따른 최소두께 이상인지, 부식여유·제조공차가 반영되었는지 확인한다. | 별표 10 두께 기술기준, 해당 KGS Code |
| 구조·형상 | 원통부·용접부·목부·저판 형상이 설계도면과 일치하며 응력집중이 과도하지 않은지 검토한다. | 별표 10 구조·치수 기술기준 |
| 용접 구조 | 용접부 위치·형상·이음매 종류가 코드 허용 범위인지, 교차용접·T-조인트 등 금지구조가 없는지 확인한다. | KGS AC211, AC212 |
| 열처리 조건 | 열처리 온도·시간·냉각방법이 재료·두께에 적합하며, 로 시험편·경도시험 등으로 확인되었는지 검토한다. | 별표 10 열처리 기술기준 |
| 부속장치 구조 | 스커트, 받침대, 가드, 손잡이 등이 규정 치수·두께 이상이고 넘어짐·충격 시 용기를 보호할 수 있는 구조인지 확인한다. | KGS AC211 등 치수 규정 |
| 표시·각인 | 용량, 최고충전압력, 제조번호, 제조연월, 제조자명 등 필수 표시가 코드에 따라 각인·표기되어 있는지 확인한다. | 각 용기별 KGS Code 표시 규정 |
5.2 재검사 단계 구조검사 체크리스트
| 결함 유형 | 검사 포인트 | 판정 및 조치 예시 |
|---|---|---|
| 점부식 | 부식점 지름, 상호 거리, 깊이 측정 | 허용 깊이 이하이면 사용 가능, 초과 시 보수 또는 폐기 |
| 선부식 | 선 길이·폭·깊이, 방향(축방향·둘레방향) 확인 | 축방향 선부식이 길고 깊은 경우 우선적으로 불합격 검토 |
| 일반부식 | 부식 면적, 최대 감육량, 위치(목부·저판 등) 확인 | 목부·저판에 심한 일반부식이 있는 경우 보수보다는 폐기 검토 |
| 우그러짐 | 변형 깊이, 반경, 위치, 내면 균열 여부 확인 | 내면 균열 동반 시 불합격, 경미한 경우 내압시험 결과를 종합해 판단 |
| 찍힌·긁힌 흠 | 흠 길이·폭·깊이 측정, 열영향·균열 여부 확인 | 설계두께에서 감육량이 허용 범위를 넘는 경우 불합격 |
| 열영향 | 그을음, 일그러짐, 밸브 용융, 전기·용접 흔적 등 확인 | 열영향이 명확한 용기는 보수보다는 폐기 대상 검토 |
| 표시 불명확 | 각인 또는 도장의 식별 가능 여부 확인 | 표시가 전혀 식별 불가하면 추적성 결여로 불합격 처리 가능성이 높다. |
주의 : 재검사 기준은 용기 종류와 가스 종류에 따라 세부 허용치가 다르므로, 실제 판정 시에는 반드시 해당 KGS Code의 감육 허용치·변형 허용치 표를 함께 참고해야 한다.
6. 구조검사 준비 시 자주 하는 실수와 예방 팁
6.1 설계단계에서의 누락 사례
용기 제조소가 처음 설계단계검사를 받을 때 자주 발생하는 실수는 다음과 같다.
- 재료시험성적서에 필요한 항목(항복강도, 인장강도, 연신율, 충격치 등)이 누락된 경우
- 내압·기밀시험 압력 산정 근거 및 안전율 설정이 모호한 경우
- 스커트·가드 등 부속장치 치수·두께 계산서가 준비되지 않은 경우
- 복합재료용기의 경우 설계수명·설계충전횟수 산정 근거가 불충분한 경우
구조검사 준비 단계에서 설계계산서·재료 성적서·치수 계산표를 미리 정리해 두고, KGS Code의 구조·치수 관련 표와 1:1로 매칭해 두면 불합격 리스크를 상당 부분 줄일 수 있다.
6.2 재검사장에서의 실무상 실수
재검사 현장에서는 시간 압박과 물량 부담으로 인해 다음과 같은 실수가 반복되는 경향이 있다.
- 도장이 두껍거나 이물질이 부착된 상태에서 부식·우그러짐 판정을 시도하는 경우
- 점부식과 일반부식을 구분하지 않고 통합 면적만 보고 판정하는 경우
- 나사부 손상(치핑, 암나사 변형)을 경미하게 보고 계속 사용하는 경우
- 열영향 징후(그을음, 용접불꽃 흔적)를 단순 외관 손상으로 오판하는 경우
이러한 실수를 줄이기 위해서는 검사 전 세척·도장 제거 범위를 명확히 규정하고, 결함 유형별 판정 기준을 사진 예시와 함께 작업자 교육자료로 정리해 두는 것이 효과적이다.
6.3 해외 규격 용기 구조검사 시 유의사항
해외에서 제조된 ISO, DOT 규격 용기를 수입·사용하는 경우, 법령상 인정받은 외국 검사기관·기준에 해당하는지 여부가 중요하다. 별표 10은 산업통상자원부장관 승인을 받은 기준을 충족하는 경우 제조·검사 기준으로 인정할 수 있도록 규정하고 있으며, 이에 따라 승인된 외국 기준과 공인검사기관에 한해 동등성을 인정한다.
실무적으로는 다음 사항을 확인해야 한다.
- 해외 인증서에 표시된 설계압력·시험압력·온도 범위가 국내 사용 조건과 일치하는지 여부
- 용기 구조·치수·재료가 국내 해당 용기 종류의 KGS Code와 본질적으로 상응하는지 여부
- 해외 검사기관이 산업통상자원부장관이 인정하는 기관 목록에 포함되는지 여부
FAQ
Q1. 구조검사와 재검사의 차이는 무엇인가?
구조검사는 용기의 재료·두께·형상·용접·열처리·부속장치 등 구조적 안전성을 평가하는 개념이고, 재검사는 사용 중인 용기를 대상으로 구조 상태(부식·변형 등)와 내압·기밀 성능을 함께 평가하여 계속 사용 여부를 판정하는 절차이다. 제조단계 신규검사에서도 구조검사가 포함되지만, 재검사에서는 실제 사용 과정에서 발생한 손상·열영향 등을 중점적으로 본다는 점이 다르다고 할 수 있다.
Q2. 재충전금지(1회용) 용기의 구조검사에서 가장 중요한 기준은 무엇인가?
재충전금지 용기(KGS AC216)의 경우 용기와 부속품을 분리할 수 없는 구조일 것, 최고충전압력과 내용적의 곱이 일정 값 이하일 것, 최고충전압력·내용적·가스 종류가 제한 범위 내에 있을 것 등이 핵심이다. 구조검사에서는 특히 밸브 일체형 구조와 재충전이 사실상 불가능한 구조인지 여부를 꼼꼼히 확인하는 것이 중요하다.
Q3. 복합재료 수소용기 구조검사는 금속용기와 무엇이 다른가?
복합재료 수소용기(KGS AC421 등)는 금속 라이너와 섬유 보강층이 결합된 구조로, 설계수명·설계충전횟수, 압력반복가압시험, 환경시험, 총격·화염시험 등 장기 신뢰성을 검증하는 항목이 강화되어 있다. 구조검사에서는 보강층 손상, 층간 박리, 라이너와 보강층의 접합상태, 보호커버 구조 등 복합 재료 특유의 결함을 중점적으로 확인해야 한다.
Q4. 소형 카트리지 용기(부탄, 소형가스)의 구조검사 포인트는?
소형 카트리지 용기는 내용적·최고충전압력의 곱이 제한되어 있고, 압력방출 기능을 갖는 구조, 재충전이 불가능한 구조 등 특수 요구사항이 적용된다. 구조검사에서는 얇은 두께에서의 성형 균일성, 용접부 건전성, 압력방출장치의 위치·구조, 용기·밸브 일체 구조 여부 등을 집중적으로 확인하는 것이 중요하다.
Q5. 구조검사 기록은 어느 수준까지 보관하는 것이 좋은가?
법령·코드에서는 일정 기간의 설계·검사 서류 보관을 요구하고 있으며, 복합재료 수소용기 기준에서는 설계수명까지 서류를 보관하도록 규정한다. 실무적으로는 설계서류, 재료시험성적서, 용접·열처리 기록, 내압·기밀시험 성적서, 재검사 기록 등을 전산으로 관리하여 용기 수명기간 동안 추적이 가능하도록 체계를 구축하는 것이 바람직하다.