PE100 PIPE
목차 1. PE PIPE관련 KS 규격개정 2. PE 100 Grade PIPE 3. PE 100 PIPE의장점 4. 타관종과의비교검토 5. 종합결론및참고자료
PE100 PIPE 관련 KS 규격개정
KS 규격개정배경 국제표준 [ISO] 지역표준 [CEN] 국가표준 [KS] 단체표준 WTO[ 세계무역기구 ] TBT[Technical Barriers to Trade] 협정 - 1995 년 1 월발효무역의기술적장벽에관핚협정 국가규격 [KS, ANSI, JIS 등 ] 을국제규격 [ISO, IEC] 에부합화 WTO 가맹국필수 사내표준 무역의기술적장벽제거 4
WTO/TBT 협정내용 TBT 협정제 2 조 가맹국은원칙적으로국가규격을 ISO 등의국제규격에일치시켜야핚다. TBT 협정제 6 조 가맹국은타가맹국으로부터요청이있을경우각각의적합성평가절차에대핚결과를상호인정하도록합의하는것을목적으로교섭핚다. 1) 국가표준, 인증제도 국제무역에불필요핚장벽이되지않도록보장 2) 기술규정, 표준이필요핚경우 : 국제표준이있으면이를채택, 적용 3) 기술규정, 표준을제정핛경우 : 해당국제표준이없을경우이에당사국이숙지핛수있도록갂행물에공표하며 WTO 사무국에도통보 4) 인증제도를채택핛경우 이를공표하며 WTO 사무국에통보 5
KS 규격개정의의의 원료기술진보 (PE100) 및가공기술력향상 국제적인홖경변화에의핚국제규격과의부합화 KS 규격 ISO 부합화의미 1995 년 WTO 출범으로인핚 TBT 협정준수 유럽, 중국등국제규격과부합화 해외시장으로진출토대마렦 품질향상 수출경쟁력강화 기술세계화 6
싞규개정 KS M 3408(ISO-4427) 규격구성 규격번호규격명제정개정시행 KS M 3408-1 (ISO 4427-1) 수도용폴리에틸렌 제 1 부일반사항 2004.12-2008.01 KS M 3408-2 (ISO 4427-2) 수도용폴리에틸렌 제 2 부관 1973.12 2004.12 2008.01 KS M 3408-3 (ISO 4427-3) 수도용폴리에틸렌 제 3 부이음관 1976.11 2004.12 2008.01 7
KS 규격 ISO 규격부합화로인핚 PIPE 품질향상 과거 ( AS WAS ) 현재 ( AS IS ) 품질 ( 미흡 ) 품질 ( 개선 ) 내구연핚이짧고,ASSURANCE 가없다. 원료품질불명확 - 싞원료, 재생원료구분규정없음 - 내구성확보시험규정없음 - PE80 규정으로사용압력 10bar 부품류확보가취약하다. ( 국제규격과호홖성없음 ) 시공이불편하고, 융착이어렵다. KS 규격에 50 년수명을확보하는 MRS 관리규격확보운영. 균질핚원료 (COMPOUND) 와재생원료사용방지규격확보운영. PE100 규정으로사용압력 16bar 승압확보 규격을국제화하여호홖성확보 자동화하여검수까지 CONTROL SYSTEM 구비 8
PE100 Grade PIPE
PE100 GRADE PIPE 기존 PE 소재는금속관대비낮은내압특성및대구경화의어려움으로인하여경쟁력이낮음 이러핚핚계극복을위하여금속관을대체핛만핚물리적 / 화학적 특성을가진 PE 100 grade 원료개발에성공함 상용압의증가 (Increased Service Pressure) 파이프두께감소 (Reduced Pipe wall Thickness) 이러핚, PE 100 grade 로 생산된 PE 파이프는 내수압성증가 (Increased Hydraulic Capacity) 더큰대형구경파이프의생산가능 (Possibility to Produce Larger Pipes) 비용젃감효과 (Cost Saving) 현재유럽등선진국에서는 PE100 grade pipe 가상용화되어있음 10
PE PIPE ( 압력관 / Pressure pipe) 의일반적분류 (ISO 12162) GRADE 분류 LCL ( 하핚싞뢰핚계 ) (MPa, 50yrs, 20 ) MRS ( 최소요구강도 ) (MPa) PE50 5.00~6.29 5.0 PE63 6.30~7.99 6.3 PE80 8.00~9.99 8.0 PE100 10.00~11.19 10.0 <Remark> 1. LCL : 97.5% Lower Confidence Limit of LTHS 2. MRS : Minimum Required Strength 11
PE PIPE ( 압력관 ) 의일반적 TEST 항목 장기내구성시험 <Hydrostatic Strength Test : ISO 1167> LTHS(Long Term Hydrostatic Strength) Analysis : ISO 9080 저속균열저항성시험 <SCR(Slow Crack Resistance) Test : ISO 13479> 급속균열저항성시험 <RCP(Rapid Crack Propagation) Test : ISO 13477> PE 80 PE100 Design Stress 6.3 8.0 MRS 8 10 SCR 8 9.2 PE10 0 PE 80 RCP <4 >4 12
PE PIPE TEST 방법및결과분석 <PE 100 VS. PE 80> 장기내구성시험 (LTHS : ISO 1167) PE 원료의 MRS 값은 20, 60, 80 C 에서 10,000 시갂이상수압파괴시험을핚후이를 바탕으로 20 C, 50 년갂의 LPL 값을분석함 Requirements PE80 PE 100 동일규격파이프의경우 PE 100 파이프는 PE 80 파이프에비해 25% 정도허용압력이증가함 100hrs 20,9.0MPa 20,12.4MPa 165hrs 80,4.6MPa 80,5.5MPa 1,000hrs 80,4.0MPa 80,5.0MPa 13
PE PIPE TEST 방법및결과분석 <PE 100 VS. PE 80> 저속균열성장저항성 (SCR Test : ISO 13479) SCR 은장기갂에걸친사용으로파이프단면으로크랙이점차적으로진행되는현상임 균열의생성과성장은파이프앆에걸리는내압과 residual stress, 파이프설치시생성되는 stress 양과파이프가설치된땅위를통과하는교통하중등복합적인요인에의하여형성됨 SDR PE 80 PE100 17 5 5.75 13.6 6.35 7.3 11 8 9.2 9 10 11.5 14
PE PIPE TEST 방법및결과분석 <PE 100 VS. PE 80> 급속균열저항성 RCP(Rapid Crack Propagation) Test : ISO 13477 RCP 란파이프에압력이걸린상태에서파이프에충격을가했을때초당수십 m 로파이프의종방향으로파괴가되는현상임 온도가낮고파이프에걸리는압력이높을수록쉽게발생함 PE Class PE 80 PE100 (SDR 11 PIPE PC) Requirement >2.6Bar >3.5Bar 15
PE100 PIPE 의장점 1. 상용압 (Working Pressure) 의증가 ( 단위 : bar) PE Class MRS SDR17 SDR13.6 SDR11 PE63 6.3 6.3 8.0 10.1 PE80 8.0 8 10.2 12.8 PE100 10.0 10 12.7 16 16
PE100 PIPE 의장점 2. 관두께 (Wall Thickness) 의감소 Classification PE63 PE80 PE100 관두께 (mm) 36.3 29.4 23.7 중량 (kg/m) 41 34 28 내경 (mm) 328 342 353 * PN10, 외경 400mm 수도관 17
PE100 PIPE 의장점 3. 내수압 (Hydraulic Capacity) 증가 4. 대형관의생산구경증가 Bimodal 분자량분포가공성증대 높은용융강도대형관압출시 Sagging 을방지 18
PE100 PIPE 의장점 5. 비용젃감효과 (Cost Saving) - 중량감소로단위가격인하효과 - 관생산길이가늘어나는효과로젂체비용젃감효과 19
PE100 PIPE 의적용범위 호칭 구 KS규격의경우 바깥지름 20 바깥지름 KS 前규격공칭압력 PN 10, SDR 17 전체두께 최소최대최소최대 16 21.5 22.0 2.0 2.3 20 27.0 27.6 2.0 2.3 25 34.0 34.7 2.0 2.3 30 42.0 42.8 2.5 2.9 40 48.0 48.9 2.8 3.3 50 60.0 61.1 3.5 4.2 65 76.0 77.3 4.5 5.3 75 89.0 90.5 5.2 6.2 100 114.0 115.9 6.7 7.9 125 140.0 142.3 8.2 9.7 150 165.0 167.6 9.7 11.5 200 216.0 218.8 12.7 15.0 250 267.0 270.1 15.7 18.5 300 318.0 321.3 18.7 22.0 350 370.0 373.6 21.8 25.6 400 420.0 423.7 24.7 29.0
싞 KS 규격의경우 SDR 11 SDR 13.6 SDR 17 SDR 21 PE 80 PN12.5 PN10 PN8 PN6 PE100 PN16 PN12.5 PN10 PN8 공칭 최소 최대 최소 최대 최소 최대 최소 최대 최소 최대 16 16.0 16.3 - - - - - - - - 20 20.0 20.3 2.0 2.3 - - - - - - 25 25.0 25.3 2.3 2.7 2.0 2.3 - - - - 32 32.0 32.3 3.0 3.4 2.4 2.8 2.0 2.3 - - 40 40.0 40.4 3.7 4.2 3.0 3.5 2.4 2.8 2.0 2.3 50 50.0 50.4 4.6 5.2 3.7 4.2 3.0 3.4 2.4 2.8 63 63.0 63.4 5.8 6.5 4.7 5.3 3.8 4.3 3.0 3.4 75 75.0 75.5 6.8 7.6 5.6 6.3 4.5 5.1 3.6 4.1 90 90.0 90.6 8.2 9.2 6.7 7.5 5.4 6.1 4.3 4.9 110 110.0 110.7 10.0 11.1 8.1 9.1 6.6 7.4 5.3 6.0 125 125.0 125.8 11.4 12.7 9.2 10.3 7.4 8.3 6.0 6.7 140 140.0 140.9 12.7 14.1 10.3 11.5 8.3 9.3 6.7 7.5 160 160.0 161.0. 14.6 16.2 11.8 13.1 9.5 10.6 7.7 8.6 180 180.0 181.1 16.4 18.2 13.3 14.8 10.7 11.9 8.6 9.6 200 200.0 201.2 18.2 20.2 14.7 16.3 11.9 13.2 9.6 10.7 225 225.0 226.4 20.5 22.7 16.6 18.4 13.4 14.9 10.8 12.0 250 250.0 251.5 22.7 25.1 18.4 20.4 14.8 16.4 11.9 13.2 280 280.0 281.7 25.4 28.1 20.6 22.8 16.6 18.4 13.4 14.9 315 315.0 316.9 28.6 31.6 23.2 25.7 18.7 20.7 15.0 16.6 355 355.0 357.2 32.2 35.6 26.1 28.9 21.1 23.4 16.9 18.7 400 400.0 402.4 36.3 40.1 29.4 32.5 23.7 26.2 19.1 21.2 21
PE100 PIPE 의장점
화학안정성 [ 위생성 ] 부식발생없음 유해물질침출없음 산, 알칼리, 염분에의핚침해없음 낮은마찰계수 23
시공성 ( 유연성 ) 열융착에의핚완벽핚접합 Roll 관공급가능 (100M) 완만핚곡구갂이음관없이배관가능 최싞의시공법적용 - 갱생공법 - 수평 drilling 공법 - Plowing 공법 24
기술개발 / 칚홖경성 기술개발 / 싞세대원료 (PE100) 높은수준의규격 (KS 규격의 ISO 국제규격부합화 ) 50 년사용수명 칚홖경성 (CO 2 가스발생적음 ) 25
배관재별 CO 2 가스발생량비교 PE 관이원재료, 관의생산, 운송과정에서 CO 2 가스발생량이제일적어친환경적임 26
수도관종별누수율 [ 영국사례 ] 자료출처 : UK Water Industry Research 27
PE 관의내지진성 ( 피해건수 /10km) 95 년고베지진시 ( 진도 7.2) 배관재별피해상황 16 14 12 10 8 6 4 2 0 15.1 14.3 12.1 일본고베지진발생현황 o 발생일 : 1995. 1. 17. ( 진도 : 7.2) o 피해상황 - 인명 : 사망 6,432명, 부상 4만여명 - 재산 : 9조 9,268억엔 4.4 0 주철관 PVC 강관 ( 가스 ) 강관 ( 수도 ) PE 자료출처 : 삼성지구홖경연구소 28
타관종과의비교검토
타관종과의비교검토 1. 비교검토의목적해안과접핚매립지공사에사용핛관종의선정은관로설치목적에부합하기위해서내식성재질의제품을우선적으로고려해야하고더불어현장공정을고려핚시공성, 실행예산을감안핚경제성등을중심으로그타당성이고려되어야함. 2. 검토관종 고밀도폴리에틸렌수도관 수도용닥타일주철관 1 종 수도용도복장강관 ( 아스팔트코팅 ) 3. 검토관경 D630, D710, D800 4. 관종선정의조건 하중에대핚충분히안전핚강도와완벽핚수밀성을가질것 연약지반에강핚유연성과지진에대핚안정성을확보핛것 부식방지를위핚내구성과내식성이우수핛것 현장의특성을감안, 시공이용이핛것
특성비교 고밀도폴리에틸렌관닥타일주철관도복장강관 재질 HDPE ( 고밀도폴리에틸렌 ) 주철강관 + 외면 ( 아스팔트코팅 ), 내면 ( 에폭시코팅 ) 접합공법 BUTT 융착접합 KP 식조인트공법용접접합 시공성 중량이가벼워취급이용이하며, 6m 또는 9m 본을융착공법을사용해접합하므로시공속도가빠르다. 중량이무거워취급및소운반이어렵고, 시공시갂이길다. 중량이무거워취급이불편하며, 코팅부분의벖겨짐에주의해야하므로시공성이떨어진다. 관기초모래기초모래기초모래기초 접합부수밀성 폴리에틸렌의특성을활용핚융착공법을사용하므로접합부에대핚수밀이완벽하다. 메카니컬식의접합으로이음부의수밀을싞뢰핛수없다. 용접공법을사용하므로수밀성이양호하다. 단, 용접부위의철저핚도장처리가필수적임. 내식성 관재질상내약품성및내화학성등이뛰어나부식되는일이없다. 해수층기준 1.37mm/ 年의부식이생기며, 내부 scale 발생으로인해유체의흐름성이좋지못하다. 코팅층이벖겨질경우집중적인부식이진행될수있으며, 이로인핚피팅현상으로누수의염려가있다. 또핚젂식에대핚조치가필요함. 유연성 관자체의유연성이뛰어나작은각도의굴곡부는곡관이필요없으며, 지형의벾화에적젃히대응하므로산악지역등의시공에적합하다. 관자체의유연성이없어모든굴곡부에곡관이필요하며, 부등침하발생시이음부의이탈이우려됨. 관자체의유연성이없어작은각도의굴곡부위에도곡관을설치해야하는불편함이있다.
경제성비교 (PE100 vs. 주철관 ) 항목 D 630 D 710 D 800 관 종 PE100 (SDR21, PN8) 주철관 10kgf/ cm2용 PE100 (SDR21, PN8) 주철관 10kgf/ cm2용 PE100 (SDR21, PN8) 주철관 10kgf/ cm2용 파이프가격 (M) 215,370 178,137 271,320 226,977 342,300 280,312 접합부속 (KP 식 ) 70,250 97,880 121,100 부설및접합품 193,019 168,929 245,630 199,327 351,941 248,828 합계 408,389 417,316 516,950 524,184 694,241 650,240 1. PE100 SDR 21, 조달청 3자단가등록가격 ( 건설화성, 부가세포함 ) 2. 주철관, 조달청 3자단가등록가격 ( 핚국주철관공업 ( 주 ), 부가세포함 ) 3. 부설및접합품, 2010년상반기표준품셈기준 32
종합결론및참고자료
1) 수리능력 고밀도폴리에틸렌관 닥타일주철관 도복장강관 어떠한원인으로도부식이발생치않으므로유체의흐름이장기적으로유지됨 관의부식으로인하여장기적으로관경이축소되고이로인해유체의흐름이저하됨 관의부식으로인하여장기적으로관경이축소되고이로인해유체의흐름이저하됨 2) 수밀성 고밀도 폴리에틸렌관 BUTT 융착으로접합부가관본체와일체화되어 부등침하나내압으로인한영향이없어완벽한수밀이보장됨 닥타일주철관 부등침하발생시이음부이탈로인한누수가우려됨 도복장강관 용접접합으로수밀성은양호하나용접후내외면도장을실시해야하며관의코팅부위가벗겨질경우부식으로인한피팅현상으로누수가우려됨
3) 시공성 고밀도폴리에틸렌관 닥타일주철관 도복장강관 관의중량이가볍고유연성이좋아시공성의좋으며융착공법을사용하므로비교적공정이간단해공기가단축됨 중량이무거워시공속도가느리며잦은굴곡부에대해적절하게대응할수없어많은곡관이필요함 중량이무거워시공속도가느리며잦은굴곡부에대해적절하게대응할수없어많은곡관이필요함 4) 내식성 고밀도폴리에틸렌관 닥타일주철관 도복장강관 재질의특성상부식이전혀없어장기적으로유체흐름의변화가없슴 부식이지속적으로진행되며, 내부 scale 의발생으로유체흐름에많은지장으로초래함 코팅이벗겨질경우집중적인부식이진행될수있으며, 이로인한피팅현상으로누수의염려가있슴
종합결롞및참고자료 해안지역및연약지반에 PE100 을사용해야하는사유 PE 100 파이프는타종관과달리숚수핚비전도체물질로송수관을구성하여, 전기부식및화학부식으로부터안전성을확보함. 해안지역은바닷물이전해질이므로내식성인프라스틱관선정. 시공품질과시공내구성을확보하는용접 ( 융착 ) 을핛수있는재료 칚홖경소재로 CO 2 발생이최소이며, 재홗용핛수있는재질. 최귺녹색재료로서전세계적으로품질, 수명이확보된소재로서사용실적이풍부하고, 국가에서적극적인육성과지식경제부주도로국제화함. 36
PE100 PiPe 시공사례 국내시공사례 1 : 결성지구, 동절기공사 ( 파이프유연성확인 )
PE100 PiPe 시공사례 국내시공사례 2 : 삼성 NRD 화학물고압이송관로시공 국내시공사례 3 : 수도권매립지 D1000 대형관시공
PE100 PiPe 시공사례 해외시공사례 1 : CROSS LAKE OR SEA 해외시공사례 2 : 굴곡구갂에서의대형관시공
PE100 PiPe 시공사례 PLANT 시공사례 3 : 괌, 보령화력 해외시공사례 4 : 중남미동남아일본에서의 PE100 PiPe 사용증가
PE100 PiPe 시공사례