1. 왜 ‘안전밸브 설치 여부’가 쟁점인가
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일반 설비에서 차단밸브를 닫으면 압력이 상승한다.
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용적식 펌프는 토출을 막으면 압력이 이론적으로 무한히 증가해 반드시 PSV가 필요하다.
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**원심펌프(로터다이내믹)**는 구조적으로 압력이 Shut‑off Head(최대 정지 양정)까지만 올라가므로 상황이 다르다.
2. Shut‑off Head가 제한하는 최대 압력
| 항목 | 예시 수치 |
|---|---|
| 정격 양정 | 60 m (≈0.6 MPa) |
| Shut‑off Head | 90 m (≈0.9 MPa) |
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유량이 0 m³/h가 되면 임펠러가 더 이상 유체를 가속하지 못한다.
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따라서 토출측 차단 시 0.9 MPa 이상으로는 물리적으로 상승할 수 없다.
3. 배관‧밸브의 설계·시험 압력 대비
| 항목 | 설계 기준 |
|---|---|
| 배관 설계압력 | 1.6 MPa (JIS 10K, PN16) |
| 수압시험압력(×1.5) | 2.4 MPa |
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설계압력(1.6 MPa) > Shut‑off Head(0.9 MPa)
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모든 구성품(밸브·플랜지·가스켓)의 허용 응력이 Shut‑off Head 이상으로 설계·시험되면, 차단밸브를 닫아도 파손 위험이 없다.
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결과적으로 과압 보호 장치(PSV)를 추가로 두지 않아도 코드와 기계적 안전 요구사항을 충족한다.
4. 국제 코드가 인정하는 예외
| 규격 | 조항 | 요지 |
|---|---|---|
| API 610 | § 6.1.4 | 시스템 설계·시험 압력이 펌프 Shut‑off Head 이상이면 오버프레셔 보호 장치 필요 없음. |
| ASME B31.3 | § 322.6.2(B) | Rotodynamic pump: 설계압 ≥ Shut‑off Head이면 PSV 제외 가능. |
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즉, 원심펌프 토출측이 코드상 설계·시험 압력 ≥ 펌프 최대 차압을 만족하면 안전밸브를 생략해도 된다.
5. 반드시 검토해야 하는 두 가지 예외
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Thermal Expansion
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고온 유체를 차단하면 체적 팽창 압력이 Shut‑off Head를 넘어설 수 있다.
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해결: 소구경 Thermal Relief Valve(3/4″ 이하) 또는 우회 드레인.
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Cryogenic Vaporization
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LNG·프로판 등 극저온 액체가 밸브로 갇힌 뒤 기화하면 급격한 압력 상승 가능.
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동일하게 열팽창 밸브를 배관 저점 또는 최상부에 설치한다.
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6. 설계 체크리스트
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Shut‑off Head 값 확보 – 제조사 성능곡선에서 확인한다.
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배관 설계·시험 압력 검토 – ANSI/JIS 등급 및 두께 계산서를 확인한다.
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차단밸브 압력등급 – 파괴압력이 설계압력 이상인지 확인한다.
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열팽창·기화 시나리오 – 필요 시 Thermal Relief Valve 또는 By‑pass 라인 설계.
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코드 적합성 – API 610, ASME B31.3, 해당 국가 압력기기 규정을 대조한다.
7. 결론
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원심펌프 시스템이 Shut‑off Head보다 높은 설계·시험 압력으로 구축되어 있으면, 차단밸브를 닫아도 과압이 발생하지 않으므로 안전밸브(PSV)를 설치하지 않아도 된다.
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단, 열팽창·기화로 인한 추가 압력 상승 가능성을 반드시 검토하여 필요 시 소형 열팽창 밸브를 별도로 설치한다.