압력용기는 고온·고압의 유체를 안전하게

저장하거나 운반하는 기계장치입니다.

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그 만큼 설계단계부터 엄격한 기준이 적용되며,

관련 법령과 시험 절차도 복잡하죠.

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이번 글에서는 압력용기설계를 진행할 때 반드시 고려해야 할 핵심 요소들을

재료, 구조강도, 열관리, 용접, 안전장치, 법적 기준 중심으로 알기 쉽게 정리해드릴게요.

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압력용기설계란?

압력용기설계는 내압이 작용하는 장치(탱크, 보일러, 열교환기 등)의

재료, 두께, 형상, 용접 방식, 열응력, 안전장치 등을 사전에 계획하고

설계도면, 해석자료, 안전계수 등을 문서화하는 작업입니다.

단순한 '도면 그리기'가 아니라,

법률적 요구사항과 실제 운전 조건을 모두 만족해야 하는 고난도 작업입니다.

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압력용기설계 시 반드시 고려해야 할 요소

첫 번째는 관련 법령 및 기준 확인입니다.

압력용기설계는 관련 법령을 충족해야만 실제 제작과 사용이 가능합니다.

국내에서는 고압가스안전관리법, 산업안전보건법, 에너지이용합리화법이 대표적이며,

해외 인증이 필요한 경우 ASME Section VIII, EN13445와 같은 국제 기준이 적용됩니다.

적용처가 국내 산업용인지, 수출용인지에 따라 기준이 달라지므로 초기에 정확히 파악해야 합니다.

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다음은 재료 선정입니다.

압력용기설계의 가장 기초는 어떤 재료를 사용할 것인가입니다.

내압성, 내식성, 내열성 등 조건에 따라 재료의 선택 폭이 달라지며,

SA-516 Gr.70, SUS304, 크롬몰리 같은 강재가 대표적으로 쓰입니다.

선택한 재료는 반드시 재질시험성적서(MTC)가 있어야 하고, 설계기준에서 허용 응력값이 정의되어야 합니다.

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그 다음은 설계압력 및 설계온도 설정입니다.

설계압력은 실제 운전압력보다 여유 있게, 설계온도는 환경에 따라 고온 혹은 극저온까지 고려해 설정해야 합니다.

이 수치는 전체 압력용기설계의 기준이 되기 때문에 가장 먼저 확정해야 할 항목입니다.

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압력용기설계에서 빠질 수 없는 것이 구조 강도 해석입니다.

용기 내부의 압력에 의해 파손되지 않도록 두께 계산, 응력 해석, 안전계수 적용이 필요합니다.

기본적인 Hoop Stress 계산부터 FEA(Finite Element Analysis)를 통한 고급 해석까지,

기술적인 검토가 뒷받침되어야 하며, 국내 기준으로는 보통 3배 이상의 안전계수를 적용합니다.

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열관리 설계도 매우 중요합니다.

고온에서 운전되는 압력용기의 경우 열팽창과 열응력에 의한 변형을 고려해야 하며,

재질 간 팽창률 차이로 인한 손상도 조심해야 합니다.

보온재, 단열 설계 등도 이 단계에서 함께 결정됩니다.

용접과 제작 기술 역시 압력용기설계에 반드시 포함됩니다.

용접은 거의 모든 압력용기 제작에 사용되기 때문에 용접 방식(SMAW, TIG 등),

용접기술자 자격(PQR), 용접 절차서(WPS), 그리고 비파괴검사(NDT: RT, UT 등) 항목이 초기부터 계획되어야 합니다.

마지막으로 안전장치 및 시험 항목입니다.

설계에 따라 압력방출 장치, 압력계, 온도계, 누출 방지 장치 등을 부착해야 하며,

설계 후 수압시험, 기밀시험, 비파괴검사 등을 통해 실제 사용이 가능한지 검증합니다.

인증기관(KGS, KOSHA 등)의 입회 하에 시험이 진행되는 경우도 많기 때문에

초기 설계단계에서부터 시험 조건을 충분히 고려해야 합니다.

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압력용기설계는 단순히 기계적 구조를 계산하는 작업이 아닙니다.

재료, 열, 압력, 용접, 법규, 안전 등 복합적인 요소들이 유기적으로 연결돼 있어

한 단계라도 놓치면 현장에서 큰 문제로 이어질 수 있습니다.

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그래서, ‘전문가의 도움이’ 필요합니다.

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압력용기 설계는 단순한 기계설계가 아닙니다.

설계 기준 해석부터 재료 선정, 응력 분석, 용접 방식, 열관리, 안전장치 설계, 법령 반영, 시험 대응까지.

모든 단계를 꼼꼼하게 검토해야만 사고 없는 안전한 압력용기를 만들 수 있습니다.

저희는 38년 업력의 플랜트 설계 전문 기업으로,

복잡하고 까다로운 압력용기 설계 업무를 처음부터 끝까지 책임지고 도와드립니다.