압력용기 설계 기준, ASME Section VIII 완벽 해설

플랜트 설비에서 압력용기는 가장 중요한 기계요소 중 하나로, 그 설계와 제작에는 엄격한 기준이 적용됩니다. 그 기준 중 전 세계에서 가장 널리 채택되는 규격이 바로 ASME Section VIII입니다. 본 규격은 압력용기의 설계, 제작, 검사, 마킹 등에 대한 포괄적인 기준을 제공하며, 플랜트 설비, 화학, 석유화학, 정유, 발전소 등 다양한 산업에서 적용됩니다. 이 글에서는 ASME Section VIII의 구조와 적용 범위, 파트별 특징, 실무 적용 시 주의사항까지 모두 안내드립니다.

 

ASME Section VIII의 정의와 적용 범위

ASME Section VIII는 압력용기의 설계 및 제작에 관한 기준을 정의한 코드로, 일반적으로 내부 압력이 외부 대기압보다 높은 경우에 해당하는 모든 용기에 적용됩니다. 이 규격은 압력 15 psi(약 1.03 bar) 이상의 설비에 적용되며, 대부분의 산업용 탱크, 리액터, 열교환기 등에 사용됩니다. 단, 파이프라인이나 보일러 등은 해당되지 않으며, 각각 Section I, B31.3 등으로 구분됩니다. Section VIII는 용기의 설계 계산부터, 재료 선택, 제조, 비파괴검사, 압력시험, 마킹까지 전 과정을 다루며, 특히 스탬프 인증을 받은 업체만 제작 자격을 가질 수 있습니다. 따라서 이 코드를 준수하는 것은 단순한 기술 문제가 아니라, 국제 납품 및 안전 인증을 위한 필수 요소입니다.

ASME Section VIII Part별 구성

ASME Section VIII는 총 3개의 Part로 구성되어 있으며, 각 파트는 설계 및 제작 목적에 따라 구체적으로 구분되어 있습니다. 아래는 각 Part에 대한 설명입니다.

• Division 1: 가장 널리 사용되는 기준으로, 일반적인 설계 압력 및 두께 계산이 포함되어 있습니다. 설계가 단순하고 비교적 보수적입니다.
• Division 2: 더 높은 설계 효율을 위해 도입된 고급 설계 기준입니다. 보다 정밀한 계산과 재료 사용 최적화가 가능하지만, 해석 및 인증 절차가 더 복잡합니다.
• Division 3: 초고압(High Pressure, 일반적으로 10,000psi 이상) 환경에서 사용하는 압력용기용 규격입니다.

일반적으로 플랜트에서는 Division 1과 2를 가장 많이 사용하며, Division 2는 해석 능력이 뛰어난 엔지니어링 조직이나 대형 EPC 프로젝트에서 적용됩니다.

 

설계와 제작 시 고려해야 할 주요 요소

압력용기의 설계 및 제작 과정에서 ASME Section VIII를 적용하려면 다음과 같은 주요 항목들을 반드시 고려해야 합니다.

• 설계 압력 및 온도: 설계 기준이 되는 압력 및 온도 설정은 용기의 재료 선택과 두께 계산에 결정적인 영향을 미칩니다.
• 재료: 반드시 ASME에서 승인된 Code Case 또는 Material Specification을 따른 자재만 사용할 수 있습니다.
• 용접 절차(WPS), 용접사 자격(WPQ): Section IX와 연동되어 적용되며, 비파괴검사(NDT) 또한 Section V 기준에 따라 시행되어야 합니다.
• 압력시험: 수압 시험이 기본이며, 경우에 따라 기압 시험도 허용됩니다. 시험 후에는 반드시 데이터 리포트(Form U-1)를 작성해야 합니다.
• 스탬프 및 인증: 제작사는 ASME 인증을 받은 후 U Stamp를 부여할 수 있습니다. 인증이 없는 업체는 해당 용기를 제작할 수 없습니다.

이러한 요소들은 설계의 안전성뿐 아니라, 프로젝트 납품 및 검수 단계에서 국제 품질 기준을 만족하기 위해 반드시 검토되어야 합니다.

 

ASME Section VIII 실무 적용 팁

실제 현장에서는 Section VIII 규정을 단순히 문서로만 이해해서는 안 됩니다. 다음은 실무에서 자주 마주치는 케이스들입니다.

• 도면상 구속조건으로 인해 노즐 배치가 비표준적인 경우, FEM 해석을 통한 Division 2 적용이 필요할 수 있습니다.
• 고온/저온 환경에서는 재료의 취성/유연성 변화도 고려하여 설계해야 하며, 이 경우 추가적인 충격 시험(Impact Test) 요구가 발생합니다.
• 용기의 내부식성 강화를 위해 라이닝 또는 클래딩을 적용할 경우, 그 재질과 두께 또한 설계 계산에 포함시켜야 합니다.
• 해외 프로젝트 시 발주처가 CE 또는 PED 기준을 병행 요구하는 경우도 있으므로, ASME와 타 규격의 병행 적용 가능성을 검토해야 합니다.

이처럼 설계부터 제작, 납품까지 각 단계에서 Section VIII의 내용이 적용되므로, 모든 엔지니어와 제작사는 이를 철저히 숙지해야 합니다.

 

결론

ASME Section VIII는 단순한 설계 코드가 아니라, 압력용기 제작의 국제적 기준이자 품질과 안전성을 확보하기 위한 필수 지침입니다. Division 1, 2, 3로 구분된 기준은 프로젝트 조건에 따라 선택적으로 적용할 수 있으며, 모든 과정은 승인된 재료와 용접, 검사 절차를 포함해 이루어져야 합니다. 특히 플랜트, 화학설비, 발전소 등에서 압력용기를 사용하는 경우, Section VIII를 기반으로 한 설계 및 제작이 요구되며, 인증과 문서화 과정을 통해 법적/기술적 타당성을 확보해야 합니다. 이 규격을 충분히 이해하는 것은 곧, 고품질 설비를 구현하고, 국제 시장에서도 경쟁력을 확보하는 핵심 역량이 됩니다.