• 한국가스학회지
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• 제28권2호
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• pp.38-46
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• 2024

도시가스 배관망은 넓은 지역에 분포되며, 계층적으로 복잡하게 연결되어 있는 것을 특징으로 한다. 넓은 지역에 분포된 배관망의 압력 상태를 정밀하게 감시하기 위하여 PCA 기반의 센서 고장탐지 및 진단 기법을 적용하였다. 도시가스 배관망은 센서의 수가 많기 때문에 상호 연관성이 높은 센서들을 하나의 블록으로 묶어 블록 차원에서 전체 센서를 다루는 다중블록 PCA(MBPCA)가 추천된다. 그런데 MBPCA는 고장센서 식별 성능이 우수한 장점이 있지만, 센서의 개수가 증가할수록 고장탐지 성능이 나빠지는 경우가 많고, 지엽적인 변화에도 모델 전체를 갱신해야 하는 문제점이 있다. 이러한 이유로 모든 센서에 대해 MBPCA를 적용하는 것보다 선택적으로 MBPCA를 적용하는 것이 필요하다. 본 연구에서는 고장탐지 성능(fault detectability) 지수와 고장진단 성능(fault identificability) 지수를 제안하였으며, 이를 통해 블록별로 MBPCA와 PCA의 성능을 비교할 수 있도록 하였다. 이 지수를 기준으로 MBPCA와 PCA 블록을 구분하여 (주)해양에너지의 도시가스 배관망의 고장 탐지 및 진단 시스템을 개발하였으며, 센서의 개수가 많은 경우에 발생하는 문제점을 해결할 수 있었다.

• 한국가스학회지
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• 제12권2호
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• pp.85-91
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• 2008

배관망 내에서 측정된 압력값이 정상 또는 기준 압력으로부터 벗어나는 정도는 배관망의 운전 상황을 평가하는데 매우 유용한 정보이다. 공급 및 수요 측에서 측정된 조건에 기초하여 배관망 내의 압력변화를 정확히 예측할 수 있다면, 비용면에서 효율적인 배관망 모니터링 및 누출감지가 가능하다. 본 연구에서는 배관에서의 압축성 유체의 일차원 유동방정식에 기초하여 배관망 해석 프로그램을 개발하였다. 직선 배관에서의 유동해석 결과를 이전 연구자의 결과와 비교하여 본 해석의 신뢰성을 검증하였다. 또한 단순한 형상의 도시가스 배관망에 대하여 압력과 유량 변화를 해석하여 본 프로그램의 활용가능성을 보였다.

• 한국가스학회지
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• 제22권4호
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• pp.74-81
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• 2018

도시가스 공급이 어려운 지역에 낮은 가격에 가스를 공급하기 위해 대한민국 정부는 20114년부터 LP가스 배관망사업을 추진하였다. LP가스 배관망은 일반 도시가스 배관망과는 다르게 준저압(25kPa~75kPa)로 운용되고 있다. 이는 도시가스의 운용압력보다 최소 10배에서 최대 40배 높은 압력이므로, 타공사 등에 의한 배관파손 시 대형사고로 이어질 가능성이 높다. 이러한 위험성을 줄이기 위해, 한국가스안전공사 가스안전연구원은 2018년 매몰배관용 과류차단밸브와 이를 시험할 수 있는 성능시험 평가 장치를 개발 완료 하였다. 과류차단밸브는 배관 내 과류가 발생하면 자동적으로 닫히면서 가스공급을 순간적으로 차단한다. 과류차단밸브는 일반적으로 주 배관이 아닌 분기배관 최 전단에 설치되며, 분기배관과 연결된 세대나 시설의 최대 가스사용량에 따라 과류차단밸브가 차단되는 기준점인 Trip Flow가 결정된다. Trip Flow는 과류차단밸브 설치의 핵심 기준이며, 이를 시험하기 위한 성능시험 설비도 필수적으로 요구된다.

• 한국재난정보학회:학술대회논문집
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• 한국재난정보학회 2022년 정기학술대회 논문집
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• pp.290-291
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• 2022

본 논문에서는 우리나라 2030년 국가 온실가스 감축목표(NDC*, 291백만톤 감축)달성 및 2050년 탄소중립 목표 달성을 위해 필연적으로 수반되는 천연가스 내 수소 혼입에 따른 안전성확보 방안과 수소혼입에 따른 국민 불안감 해소 및 수용성 제고를 위한 대안을 제시하고, 해외 사례를 연구 하였다. 탄소중립은 온실가스(이산화탄소 등)의 배출량을 최대한 줄이고, 남은 온실가스를 흡수, 제거해서 실질적인 배출량이 "0"이 되는 것을 의미하고, 수소혼입은 도시가스의 주성분인 메탄 연소시 발생하는 CO₂를 최소화하기 위해 수소(H₂)를 도시가스에 일정비율 혼합하는 것을 말한다. 본 연구에서는 수소 혼입 시 우려되는 수소취성 및 배관내구성 문제와 수소 특성인 작은 입자로 인한 누출 위험성, 고층에서 메탄과 수소가 분리되는 현상 등에 따른 문제를 도출하고 이에 대한 안전관리 방안도 함께 제시하였다. 또한, 도시가스 배관에 수소 혼입시 천연가스 대체를 통한 온실가스 감축 및 기존 배관망 사용을 통한 경제성 분석결과와 국가 온실가스 감축에 어느 정도 기영할 수 있는지도 함께 기술하였다.

• 한국가스학회지
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• 제21권6호
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• pp.30-38
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• 2017

1960년대에 설립된 울산 및 여수 산업단지 고압가스매설배관은 누출 시 피해가 큰 독성가스는 물론 도시가스보다 무겁고 연소범위가 낮은 가연성가스가 그물망처럼 매설사용 중에 있다. 특히, 산업단지 배관의 경우 20년 이상 노후된 배관이 과반이상으로 점유하고 있다. 이와 같이 산업단지 배관은 상주시공감리제도 도입이전에 매설설치 되었으나, 도시가스 매설배관과 달리 법적 의무 없이 자율적으로 배관관리를 하고 있다. 본 연구에서는 산업단지 고압매설배관과 도시가스 매설배관의 안전관리 실태현황, 법을 비교, 피해영향범위 분석 하고 이를 산업단지 고압매설배관의 배관점검모델 마련에 활용하여 산업단지 고압매설배관의 안전성 향상에 기여하고자 한다.

• 에너지공학
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• 제20권4호
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• pp.292-297
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• 2011

도시가스 배관망의 안전관리 및 위험예측은 매우 중요한 문제로 인식되고 있으며 가스 누출지점을 실시간으로 감지함으로써 안전사고 예방을 위한 노력은 필수적이다. 따라서, 본 연구에서는 가스누출 시, 압력변화에 따른 상관관계(correlation)를 통해 실시간 누출지점감지를 목적으로 연구를 진행하였다. 본 연구에서는 총 378 m의 배관에 5개의 누출밸브를 설치하여 실험하였고, 시뮬레이터를 통해 누출지점을 감지함으로서 실제 누출지점과 비교해 보았다. 실험결과, 실험을 통한 누출지점과 실제 누출지점은 6 m 내의 차이를 보였으며 향후, 본 기술의 적용이 필요한 위험구역에서의 실증을 통한 상용화가 수반되어야 할 것이다.

• 한국가스학회지
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• 제22권6호
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• pp.28-33
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• 2018

최근 들어 정부는 도시가스 미공급지역 해소 및 소규모 공급지역의 경제성 확보를 위해 준저압 공급을 확대하고 있다. 주로 중앙 저장 탱크에서 매설 배관으로 각 세대에 공급하고 있는데 타공사에 의한 매설 배관의 파손 시 가스의 누출을 차단할 방법으로 배관 파손에 의한 과류를 차단할 수 있는 밸브의 필요성이 대두되고 있다. 이 연구를 위해 System CFD Code인 Flownex를 이용하였으며 실제 과류차단밸브에 해당되는 Component를 개발 완료하였다. 본 연구를 진행하면서 Flownex의 정확도를 검증하기 위해 실험값과 비교 하였으며 2% 내외의 오차율을 확인하였고 본 연구를 위해 사용이 가능한 것으로 판단되었다. 본 연구에서는 마을 단위의 LPG 공급 배관망을 선정하여 Modeling을 하였으며 주배관에서 세대로 인입되는 가지관의 이음 부위에 임으로 과류차단밸브 Component를 설치하였다. 주 배관에서 세대까지 가장 긴 배관을 선택하여 세대 인입 직전에 배관을 임으로 파손시켜 과류가 발생하도록 시나리오를 정하였다. 배관이 파손됨에 따라 과류가 발생하게 되고 과류차단밸브가 작동하게 되는데 이 때 과류차단 밸브의 작동이 타 배관에 미치는 영향 및 오작동 유무를 분석하였다.

• 한국가스학회지
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• 제22권6호
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• pp.16-27
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• 2018

대한민국 정부에서 2014년부터 LPG배관망과 LPG소형탱크를 도시가스 공급망 개설이 어려운 산간이나 도서지역에 보급하는 사업을 시작했다. 마을단위와 군단위로 LPG집단공급시설을 설치하면서 기존의 가스공급 압력이 아닌 10배 이상의 높은 준저압(25kPa~100kPa)으로 소비자에게 공급하게 되면서 가스사고의 위험성이 높아졌다. 기존의 가스공급압력보다 10배 이상 높은 압력이기 때문에 가스가 누출 되었을 때 빠른 속도로 많은 양이 누출하게 된다. 이에 준저압 가스배관의 안전성 확보를 위해 과류차단밸브가 필요하게 되었지만, 국내에서는 준저압 매몰배관용 과류차단밸브가 미개발되어 있으며 보급 또한 되어 있지 않는 상황이다. 이에 한국가스안전공사에서는 과류차단밸브의 국산화를 위해 과류차단밸브를 기개발한 해외의 성능기준과 제품을 조사 중에 있으며, 과류차단밸브의 성능평가를 위해 성능시험설비를 구축하여 준저압 연료가스 매몰배관용 과류차단밸브를 연구 개발 중에 있다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제17권2호
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• pp.87-95
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• 2016

본 연구에서는 국내 도시가스 수요 데이터를 분석하여 시간대별 도시가스 수요의 특성을 파악하고 정확한 시간대별 도시가스 수요 예측을 위해 다중회귀모형(multiple regression model)을 개발하였다. 시간대별 도시가스 수요를 정확하게 예측하는 것은 공급자의 비용 절감뿐만 아니라 안정적인 배관망 관리 측면에서도 매우 중요하다. 수요 예측 오류로 인해 가스 공급이 부족한 상황이 발생하면 부족한 공급량을 빠른 시간내에 보충하기 위해 가스 배관망의 압력을 급격히 증가시켜야 하는 응급 상황이 전개될 수 있다. 반면, 시간대별 가스 생산량이 실제 수요보다 많은 경우에는 과다한 저장 시설 운용 및 불필요한 생산 비용이 발생하는 문제가 있다. 과거 시간대별 도시가스 수요 데이터를 분석한 결과 시간대별 도시 가스 수요는 직전 시간대(즉, 24시간 전) 수요와 매우 높은 상관관계를 보이며 24시간 수요 패턴은 1주일전 동일 요일(즉, 168시간전)의 24시간 수요 패턴과 매우 높은 상관관계가 있음을 확인하였다. 또한, 외기 온도가 도시가스 수요에 영향을 주는 특수한 조건을 파악하였다. 즉, 시간대별 도시가스 수요와 시간대별 외기 온도는 평균적으로 0.853의 높은 상관계수 절대값을 보여주며, 상관관계 분석시 같은 요일에 속한 데이터만 분석하면 상관계수의 절대값은 최저 0.861 및 최고 0.965까지 증가한다. 이상의 분석 결과를 바탕으로 본 연구에서는 24시간 전 수요와 168시간 전 수요를 독립변수로 고려한 다중회귀모형 및 외기 온도를 추가한 두 번째 다중회귀모형을 제안하며, 제안한 예측모형의 성능을 확인하기 위해 2009년부터 2013년까지 5년간의 시간대별 수요 예측 결과를 평가하였다. 본 연구에서 제안한 24시간 전 수요와 168시간 전 수요를 독립변수로 고려한 다중회귀모형의 경우 과거 5년간의 수요 예측 오차율의 절대값 평균(mean absolute percentage error)은 4.5% 수준이며, 외기 온도를 추가한 모형의 경우 오차율의 절대값 평균은 5.13%임을 확인하였다.

• 에너지공학
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• 제5권2호
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• pp.93-107
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• 1996

본 연구는 가스산업 조직과 규제 정책을 중심으로, 주요선진국들과 국내의 가스산업을 비교한 것이다. 그리하여, 우리나라와 미국, 캐나다, 영국, 프랑스, 독일 및 일본의 천연가스 산업 구조와 규제현황, 성장과정 등을 비교·분석하였고, 그 결과는 다음과 같다. 첫째, 가스산업이 성숙된 국가들은 상류부문과 최종소비자 보급부문의 시장경쟁을 촉진하려는 것이 최근의 추세이다. 그러나, 현재 우리나라는 도시가스 최종판매부분이 완전 민영화되어 있는데, 그러면서도 전국적 배관망이 완성되지 않아, 제 3자 수송을 통한 도시가스 보급경쟁의 조장은 아직 이르다고 할 수 있으며, 수요 급성장에 대응하여 안정적인 공급기반을 구축하는 것이 우선적인 정책과제라 본다. 둘째, 지금과 같은 LNG 형태의 도입 계약 확대와 더불어, 파이프라인을 통한 가스도입 방법의 모색과 도입선 다변화 등 적극적 자원확보 방안이 검토되어야 한다. 셋째, 비교 대상국들의 가스관련 기술개발이 대외 공여수준에 이르는데 반해 우리나라에서는 아직 미약한 실정이므로, 가스기슬의 개발과 자립기술을 바탕으로 한 해외사업 진출 등 부가가치를 더욱 증대시킬 수 있는 영역으로의 사업다각화가 필요하다.