이 글의 목적은 고압가스안전관리법 및 KGS CODE를 기반으로 고압가스 배관의 내진설계와 지지 구조 기준을 체계적으로 정리하여, 설계·시공·점검 실무자가 바로 적용할 수 있는 기준과 체크포인트를 제공하는 것이다.
1. 고압가스 배관 내진·지지 기준의 전체 틀
고압가스 배관의 내진·지지 설계는 단순히 배관을 고정하는 수준이 아니라, 지진하중과 각종 작용하중에 대해 안전하게 거동하도록 구조적으로 설계하는 것을 의미한다.
우리나라에서 고압가스 배관 내진·지지 기준은 크게 다음 세 축으로 구성된다.
- 고압가스안전관리법 및 시행규칙: 내진설계 대상 시설, 배관 손상 방지 기준의 법적 근거를 규정한다.
- KGS FP111·FP112 등 시설·기술 기준: 고압가스 제조·일반제조 등 시설 전체의 배관 구조·지지·보호 기준을 규정한다.
- KGS GC203·GC204·GC212 등 내진·배관보호 코드: 가스시설 및 지상·매설 배관의 내진설계 세부 기준과 배관 지지·보호 구조 기준을 제시한다.
| 구분 | 주요 코드·법령 | 배관 관련 핵심 내용 |
|---|---|---|
| 법령 | 고압가스안전관리법·시행규칙 | 내진설계 대상 시설, 배관 손상방지 기준, KGS CODE 준수 의무 규정이다. |
| 시설·기술 기준 | KGS FP111, FP112 등 | 배관 구조는 내압, 자중, 토압, 온도변화, 지진 등 모든 하중에 대해 안전하도록 설계해야 한다는 일반 원칙을 제시한다. |
| 내진설계 | KGS GC203, GC204 | 내진등급, 설계지진, 지반분류를 바탕으로 가스시설 및 지상·매설 가스배관의 내진설계를 수행하는 기준이다. |
| 배관보호·지지 | KGS GC212, 설계 핸드북 등 | 매달림지지대·받침지지대 구조, 배관접합부와 지지대의 위치 관계, 지지 간격 등 시공 기준을 제시한다. |
2. 내진설계 대상 고압가스 배관과 범위
2.1 내진설계 적용 대상 개념
고압가스 관련 내진설계 기준에서 “내진설계설비”는 저장탱크, 탑류, 응축기, 수액기와 같은 압력용기뿐 아니라, 이들 설비에 연결되는 지상 가스배관까지 포괄하는 개념으로 정의된다.
특히 다음과 같은 배관은 내진설계 및 지지 구조 검토가 필수적인 것으로 이해하는 것이 일반적이다.
- 사업소 밖에 설치되는 고압가스 배관(지상 배관): KGS GC203에 따라 지상 배관 내진설계 기준을 적용한다.
- 매설 가스배관(지하 배관): KGS GC204의 매설 배관 내진설계 기준을 적용한다.
- 고압가스 제조·저장 설비와 직접 연결된 배관: 설비와 일체로 내진등급을 부여하고 구조를 검토한다.
- 지진 시 누출·파손이 대형 재해로 이어질 우려가 있는 독성·인화성 가스 배관: 배관 구조·지지·이중배관 등 강화된 기준을 적용한다.
2.2 건축물 내 설치 배관과 내진 등급 연계
건축물 내부에 설치된 고압가스 설비와 배관의 경우, 배관이 고정되는 건축 구조물이 해당 배관·설비의 내진등급 이상 성능을 확보하도록 요구하는 것이 일반적인 해석이다.
- 배관 지지대가 건축물 골조(슬래브, 보, 기둥)에 연결되는 경우, 건축 구조체의 내진성능이 부족하면 배관 내진설계만으로는 안전을 확보할 수 없다고 본다.
- 따라서 배관 내진설계 시 구조기술사 등 건축 구조 설계자와 협의하여, 구조체와 배관 지지 시스템을 일체로 검토하는 것이 바람직하다.
3. 고압가스 배관 구조 설계의 기본 원칙
3.1 배관에 작용하는 주요 하중
KGS FP111 등 시설 기준에서는 고압가스 배관이 다음과 같은 다양한 하중에 대해 안전성을 가져야 한다고 규정한다.
- 배관 내 고압가스의 내압
- 배관 및 부속설비의 자체 중량
- 유체 중량(액화가스 등인 경우)
- 토압·수압·부력(매설·수중 배관의 경우)
- 온도 변화에 따른 열팽창·수축
- 풍하중·설하중·진동하중
- 지진하중 및 지반 변형
- 차량 충돌, 선박·크레인 등 외력에 의한 충격 하중
- 시공 단계에서의 가설 하중, 다른 공사로 인한 영향
배관 내진·지지 구조 설계는 위 하중을 고려한 구조계(배관+지지대+기초)의 강도와 변형능력을 확보하는 과정이라고 이해해야 한다.
3.2 내진설계·지지 설계 절차 개요
- 적용 법령·코드 확인: 고압가스안전관리법, 해당 사업분야의 KGS CODE(FP111, FP112, GC203, GC204, GC212 등) 적용 여부를 우선 확인한다.
- 내진등급 및 설계지진 결정: KGS GC203에서 제시하는 내진등급, 설계지진 수준(재현주기 등), 지반분류를 검토한다.
- 배관계 레이아웃·지지 개념 설정: 배관 루트, 온도 변화, 설비 연결부를 고려해 앵커, 가이드, 슬라이드 지지 등의 개념을 수립한다.
- 지지 구조물·기초 설계: 지지대·브레이스·랙·콘크리트 기초 등을 구조계로 모델링하여 강도·변형을 검토한다.
- 자세한 지지 디테일 설계: 지지간격, 지지 형식, 브레이스 각도·배치, 연결 상세를 결정한다.
- 시공·검사 계획 수립: 내진설계 도면, 표준상세도, 시공·검사 체크리스트를 작성한다.
4. 고압가스 배관 지지 구조의 종류와 설계 기준
4.1 배관 지지 구조의 기본 유형
KGS GC212 등 배관보호 기준과 설계 핸드북에서는 배관 지지 구조를 크게 매달림지지대, 받침지지대, 안내지지, 앵커지지 등으로 구분하여 설명한다.
- 매달림지지대(행거): 상부 구조물(슬래브, 보 등)에서 로드·클램프로 배관을 매다는 형식이다. 실내·랙 상부 배관에 많이 사용한다.
- 받침지지대(서포트): 하부 기초나 빔 위에 배관을 올려놓고 지지하는 구조이다. 독립 지지대, 랙 형식, 콘크리트 받침 등이 있다.
- 안내지지(가이드): 배관의 축 방향 이동은 허용하되, 횡방향 변위를 제한하는 지지 구조이다. 열팽창을 고려한 내진설계에서 중요하다.
- 앵커지지: 배관의 이동을 3방향 모두 구속하여 기준점 역할을 하는 지지이다. 설비 노즐부, 긴 배관 직선부 양단 등 주요 위치에 설치한다.
4.2 지지대 설치 일반 기준(개념 정리)
KGS GC212의 지지대 관련 조항에서는 매달림지지대와 받침지지대 설치 시 다음과 같은 사항을 반복적으로 강조한다.
- 배관이 노출되는 즉시 임시 매달림지지로 처짐·변형을 방지한다.
- 받침지지대는 견고한 기초에 확실히 고정하고, 매달림지지대를 제거하기 전에 먼저 설치한다.
- 지지부와 배관 접합부(용접부를 제외) 사이에는 보수작업이 가능하도록 충분한 간격을 둔다.
- 플랜지, 플러그, 나사 접합부 등에는 직접 지지대를 설치하지 않도록 한다.
4.3 배관 지지 간격 설정의 실무적 접근
지지 간격은 유체 종류, 배관 재질·두께, 공칭지름, 설계온도에 따라 달라지며, 각 회사·설계사무소는 코드와 설계 핸드북을 바탕으로 자체 기준표를 운영하는 경우가 많다.
아래 표는 일반적인 탄소강 고압가스 배관(수평 배관, 실내, 상온 기준)에 대해 실무에서 자주 사용되는 예시 지지 간격 범위를 정리한 것이다. 실제 설계에서는 반드시 자체 기준·제조사 자료를 우선한다.
| 공칭지름 (mm) | 예시 지지 간격 범위 (m) | 비고 |
|---|---|---|
| 25 이하 | 1.5 ~ 2.0 | 계기배관, 소구경 라인, 진동 영향이 크면 간격을 줄인다. |
| 32 ~ 50 | 2.0 ~ 2.5 | 일반 공정 배관, 점검 공간을 고려해 균일 간격으로 배치한다. |
| 65 ~ 100 | 2.5 ~ 3.5 | 가스 공급 메인 라인, 지진·진동이 우려되면 상부 브레이스 추가를 검토한다. |
| 125 ~ 200 | 3.5 ~ 4.5 | 배관 자중이 증가하므로 벤드·티 전후로 추가 지지를 배치한다. |
| 250 이상 | 4.5 ~ 6.0 | 지지 간격보다 구조해석과 내진 브레이싱 계획이 우선이다. |
5. 내진 지지 및 보강 디테일 설계 포인트
5.1 내진 브레이싱(가새) 기본 개념
지진하중에 대한 배관 내진설계에서 핵심은 “지지 간격”뿐 아니라 “브레이싱 시스템”이다.
- 수평 하중(지진 가속도)에 저항하는 대각 가새 또는 강체 프레임 구조를 계획한다.
- 브레이스는 인장·압축 하중을 모두 견딜 수 있는 부재(각형강, 원형강, 리지드 로드 등)를 사용한다.
- 배관 클램프와 브레이스 연결부는 미끄러짐·풀림을 방지하는 구조로 설계한다.
5.2 앵커·가이드·슬라이드 지지의 역할 분담
열팽창과 지진을 동시에 고려하는 배관 내진설계에서는 지지의 역할 분담이 매우 중요하다.
- 앵커지지: 배관계의 기준점으로, 축방향·횡방향·수직방향 변위를 모두 구속한다. 설비 노즐 근처, 긴 직선부 양단, 굴곡부 전후에 배치한다.
- 가이드지지: 축방향 이동은 허용하고, 횡방향 변위를 제한한다. 열팽창을 허용하면서 지진 시 횡변위를 제어하기 위한 지지이다.
- 슬라이드지지: 수평 방향 미끄러짐을 허용하는 받침 형식으로, 마찰계수와 이동량을 고려해야 한다.
앵커·가이드를 과도하게 설치하면 열응력이 급증하고, 반대로 부족하면 지진 시 과도한 변위로 파손 위험이 커지므로, 배관 응력해석을 통해 최적 배치를 검토하는 것이 바람직하다.
5.3 설비 노즐부·플랜지 주변 상세
내진·지지 설계에서 설비 노즐부와 플랜지 부위는 가장 민감한 구간이다.
- 노즐에서 첫 번째 지지까지의 거리를 가급적 짧게 하되, 노즐에 과도한 모멘트가 전달되지 않도록 응력해석을 통해 확인한다.
- 플랜지 바로 인접 위치에는 지지대를 직접 설치하지 않고, 최소 한두 배관지름 이상 떨어진 위치에 지지를 배치하는 것이 일반적인 설계 관행이다.
- 가스 누출 시 대형 재해로 이어질 수 있는 독성·인화성 가스 플랜지는 이중 밸브, 드립레그, 배수 구조 등과 함께 검토한다.
5.4 고압가스 배관의 높이·방호 구조
고압가스 일반제조시설 등에서는 지상 배관을 바닥·노면으로부터 일정 높이 이상 이격하여 설치하고, 차량 충돌 우려가 있는 구간에는 방호벽·보호대를 설치하도록 규정하고 있다.
- 실내·실외 배관은 바닥면으로부터 최소 이격 높이를 확보하여, 침수·충격·부식 위험을 줄인다.
- 차량 통행이 있는 구간의 배관은 콘크리트 보호벽, 강관 가드, 볼라드 등으로 보호한다.
- 보호대 자체도 지진하중에 견디는 구조로 설계하여, 충돌·지진에 의해 배관이 동시에 손상되지 않도록 한다.
6. 설계·시공·점검 체크리스트(실무용)
6.1 설계 단계 체크리스트
| 항목 | 주요 점검 내용 | 체크 |
|---|---|---|
| 적용 코드 검토 | 해당 시설에 적용되는 KGS 코드(FP111, FP112, GC203, GC204, GC212 등)와 건축 구조기준(KDS 등)을 확인했는지 여부이다. | □ |
| 내진등급 설정 | 가스시설·배관의 내진등급을 결정하고, 연결되는 건축물·기초의 내진성능과 일치하는지 검토했는지 여부이다. | □ |
| 배관 응력해석 | 온도변화, 자중, 지진하중을 고려한 응력해석을 수행하고, 앵커·가이드·슬라이드 지지 위치를 최적화했는지 여부이다. | □ |
| 브레이싱 계획 | 수평 지진하중에 대한 브레이스 배치, 부재 단면, 연결 상세를 설계했는지 여부이다. | □ |
| 접합부 보호 | 플랜지·밸브·플러그 등 접합부에는 직접 지지대를 설치하지 않고, 보수·점검이 가능한 간격을 확보했는지 여부이다. | □ |
6.2 시공 단계 체크리스트
| 항목 | 점검 내용 | 빈도 |
|---|---|---|
| 임시 지지 | 배관이 노출되는 즉시 매달림지지 등 임시 지지를 설치하고 처짐·변형이 없는지 확인한다. | 매 구간 시공 시 |
| 받침지지대 기초 | 받침지지대는 설계 도면대로 콘크리트 기초 또는 철골 구조에 견고하게 고정되었는지 확인한다. | 기초 타설 및 설치 후 |
| 지지 간격 | 시공된 지지 간격이 설계 기준표 범위 내에 있으며, 벤드·티 전후에 추가 지지가 설치되었는지 확인한다. | 전 라인 |
| 브레이스 체결 | 브레이스 볼트·용접부에 풀림·불량 용접이 없는지, 설계 각도·방향대로 설치되었는지 확인한다. | 전 라인 |
| 방호 구조물 | 차량 통행 구간 배관에 대한 방호벽·볼라드 등 보호 구조물이 설계대로 설치되었는지 점검한다. | 해당 구간 |
6.3 운영·정기 점검 체크리스트
| 점검 항목 | 점검 방법 | 주기 |
|---|---|---|
| 지지대·브레이스 손상 | 육안으로 변형·균열·부식 여부 확인, 필요 시 비파괴검사 실시한다. | 정기검사 시 |
| 볼트 풀림 | 토크렌치를 사용하여 임의 표본 또는 전수로 체결 상태를 점검한다. | 연 1회 이상 |
| 기초 침하·균열 | 콘크리트 기초의 침하, 균열, 철근 노출 여부를 점검한다. | 정기점검 시 |
| 배관 변위·처짐 | 설계 당시 기준 높이와 비교해 과도한 처짐·변위가 발생하지 않았는지 확인한다. | 정기점검 시 |
| 지진 후 특별 점검 | 지진 발생 시 내진설계 대상 배관·설비의 지지·브레이스·접합부를 집중 점검한다. | 해당 시 |
FAQ
Q1. 모든 고압가스 배관이 내진설계 대상인가?
법령과 KGS CODE에서는 사업소 밖 지상 배관, 매설 가스배관, 고압가스 제조·저장 설비에 직접 연결된 배관 등을 중심으로 내진설계를 요구하고 있다. 다만 비내진 대상이라 하더라도 지진 시 파손 시나리오를 검토하여, 위험도가 높은 배관에는 동일 수준의 내진·지지 설계를 적용하는 것이 안전 측면에서 바람직하다.
Q2. 배관 지지 간격은 법으로 정해져 있는가?
지지 간격을 직접 숫자로 규정한 법령·코드는 제한적이며, 대부분 “배관 하중에 대해 안전한 구조로 설계할 것”이라는 성능기준 형태로 제시된다. 실제 값은 배관 응력해석, 설계 핸드북, 회사 내부 기준표를 기반으로 결정하는 것이 일반적이다. 따라서 본문에 제시한 지지 간격 표는 이해를 돕기 위한 예시로 활용하고, 해당 사업소의 공식 기준을 우선해야 한다.
Q3. 내진 브레이스는 어느 정도 간격으로 설치해야 하는가?
브레이스 간격은 내진등급, 설계지진 하중, 배관 지지 시스템 전체의 강성에 따라 달라지므로 일률적으로 규정하기 어렵다. 통상적으로는 구조해석을 통해 허용 변위·응력을 만족하도록 브레이스 간격과 부재 단면을 결정하며, KGS GC203 관련 세부지침·내진 표준도를 참고하여 설계하는 경우가 많다.
Q4. 기존 운영 중인 배관의 내진보강은 어떻게 우선순위를 정해야 하는가?
우선 독성·고인화성 가스 배관, 대구경·고압 배관, 지진 시 파손 시나리오가 대형 재해로 이어질 수 있는 라인을 1순위로 선정한다. 이후 설비·배관의 중요도와 지진 위험도를 반영한 위험도 평가를 통해 내진보강 대상과 수준을 결정하고, 구조해석·현장 실사를 병행하여 구체적인 브레이싱·지지 보강 방안을 수립하는 것이 일반적인 절차이다.
Q5. 화학물질관리법 시설 내 배관 내진설계와 고압가스 기준은 어떻게 연계해야 하는가?
동일 배관이 고압가스안전관리법과 화학물질관리법 적용을 동시에 받는 경우, 두 법령·기준 중 더 엄격한 내진 기준을 만족하도록 설계하는 것이 원칙이다. 실제 실무에서는 고압가스 측은 KGS GC203·GC204를, 화관법 측은 별도의 내진 가이드라인을 각각 검토한 후, 구조기술사 검토를 거쳐 통합 내진설계 보고서를 작성하는 방식이 많이 사용된다.