산업용 스테인리스 제수밸브(구경50mm-500mm)가 공업발전법 제 15조 및 동법시행령 제 14조 규정에 의해 국립기술품질원에서 품질을 인증받은 것은 지난 '97년 8월 2일 부산에 소재한 대한밸브로 알려지고 있다.
또한 스테인리스는 단가가 비싸다는 맹점으로 인해 미국이나 일본에서도 사용되지 않고 있다고 이들은 말한다. 일본이나 네덜란드 등 외국에서 개최되는 전시회에 나가 보더라도 제수변에 스테인리스밸브를 사용하는 경우는 없다는 것이다.
단가가 비싸 가격경쟁력에서도 불합리하다는 것이 주된 이유다. 유독 국내 환경에서는 고가임에도 불구하고 단체수의계약품목으로 스테인리스밸브 사용이 지속 유지되고 있다. 그것은 녹물에 대한 국민들의 이미지선호도 때문에 육안으로 보기에 깔끔하고 매끈하다는 측면에서 스테인리스의 명맥이 유지되고 있다고 이들 전문가들은 말한다.
특히 스테인리스밸브는 소재가 합금으로 이루어져 있어 매설용으로는 부적합하고, 제지나 화학에 적합하다는 것이 이들의 지적이다. 토양조건이 맞지 않을 경우 매설전류로 인해 구멍이 날 확률이 크기 때문에 상당한 주의를 기울여야 한다는 것도 문제점으로 대두되고 있다.
서울시수도자재사업소는 지난해 상하수도용 관급공사자재 불합격품목 16개 중 무려 12개의 스테인리스밸브 품목에 대해 무더기로 불합격 판정을 내렸다. 수도자재사업소(소장. 김창룡)는 그동안 철저한 자재검사를 위해, 공장검사 및 납품검사를 통해 엄격한 수급관리를 도맡아 왔다.
그 기준을 두고 지나치게 까다로운 것이 아니냐는 일부 업체의 원성이 있더라도 각종 공사에 소요되는 자재를 안정적으로 공급한다는 사업소 본연의 임무를 생각한다면 어떠한 이유로도 논쟁거리가 되어서는 안 된다. 바꿔 말하면 '불합격'이란 결정에 불만을 품기 이전에 스스로 철저한 사전검사와 기술향상을 통해 품질향상을 도모해야 한다는 것이다.
현재 조달청이 시행하고 있는 단체수의계약은 대부분이 조합에서 물량을 받아 업체로 나눠주고 있는 방식을 취하고 있다. 이 과정에서부터 약간의 문제점이 발생한다는 것이 전문가들의 시각이다.
단체수의계약에서 조합이 물량을 배정 받아 업체로 나눠줄 때 품질기술수준이 엇비슷한 업체에 물량을 배정하지 않고 서로 나눠주기 식으로 배정하는 데서부터 문제가 비롯된다는 것이다. 그러다 보니 밸브에 대해 잘 모르는 사람이 수주를 받게되고 품질저하로 이어져 결국 관공서의 예산낭비는 물론 그 피해가 고스란히 시민들에게 돌아간다는 것이다.
문제는 업체들의 기술수준이 대등소이하게 엇비슷해야 하는데 그렇지 못하다는 것이 품질저하를 가져오는 근본적인 요인으로 작용한다고 이들 전문가들은 입을 모은다. 이처럼 산발적인 나눠주기 물량배정방식이 되다보니 제품생산이 조잡해질 수밖에 없다는 것이다.
조합원 전체를 살리기 위한 단체수의계약이 자칫 품질의 기술수준을 고려하지 않은 무분별한 물량공급방식으로 흐르다보면 품질을 저하시키는 걸림돌이 될 수도 있다고 밸브업계 전문가들은 단체수의계약의 제도에 대한 미비점이나 보완책을 서둘러야 할 시점이라고 조심스럽게 밝힌다.
특히 스테인리스와 닥타일주물의 경우 2천원 대 4천원으로 원자재의 원가측면에서도 현재 두 배에 이르는 가격격차를 보이고 있다고 밝힌다.
이처럼 스테인리스밸브의 원자재 원가가 상승하는 관계로 거의 1.2배에서 1.5배로 차이가 나는 판매가격 때문에 마진의 폭을 확대하려는 시도가 스테인리스밸브의 두께를 줄이고 고품질의 재질사용을 꺼리게 만드는 요인으로 작용한다는 것이다. 따라서 제대로 된 물성치가 나오지 않고 있다는 것이 소프트밸브나 버터플라이밸브 관계자들의 지적이다.
그러나 이에 대해 스테인리스밸브 관계자들은 이같은 사실을 부인하고 있다. 스테인리스밸브가 원자재의 단가가 다소 비싼 것은 사실이지만 마진의 폭을 확대하려고 두께를 줄이고 고품질의 재질을 사용하는 것이 아니라 원자재가 워낙 강하기 때문에 일정한 규격에 맞춰 사용하고 있는 것이라고 말한다.
지난해 관급공사용자재 검사에서 스테인리스밸브가 불합격판정 품명이 전체의 71%로 직격탄을 맞기는 했지만 문제는 유독 스테인리스밸브에만 나타나고 있는 것은 아니다.
불과 2년전 서울시상수도사업본부는 공문을 통해 차수용 버터플라이밸브 밸브시트의 성능개선을 통보한 바 있어 '03년 상하수도 관급공사용 자재 전반에 대한 전체적인 점검이 이뤄져야 할 시점으로 보인다.
중요한 것은 업계가 이같은 결정을 어떻게 받아들이고 개선해 나가느냐 하는 사실이다. 앞서 언급했듯, 업계는 이번 불합격 판정을 자성의 계기로 삼아 품질향상을 꾀해야 한다.
차수용 버터플라이밸브 밸브시트에도 문제가 있기는 마찬가지다. 서울시상수도사업본부가 버터플라이밸브 성능개선에 대한 방침을 하달한 구체적인 개선내용은 차수용 버터플라이밸브 밸브시트를 당초 ‘고무시트형’에서 ‘메탈시트형’으로 개선하라는 내용으로 되어 있다.
현재 사용중인 수도용 고무시트 버터플라이가 장기간 사용하였을 경우 부식을 비롯한 경화, 탄성감소 및 시트접촉에 의한 터짐, 마모 등으로 누수의 원인이 됨으로써 수계전환, 단수작업시 차수가 되지 않아 공사에 지장을 초래하고 있는 바, 이를 개선할 메탈시트 버터플라이밸브를 사용하여 밸브 유지관리에 만전을 기한다는 것이 버터플라이밸브 성능개선의 주요 골자다.
이처럼 불과 2년전인 '지난 02년 4월에는 차수용 버터플라이밸브 밸브시트의 성능이 문제가 된 것을 보더라도 알 수 있듯이 상하수도용 밸브품질은 어느 것이 좋고, 어느 것이 나쁘다고 속단하기에는 아직까지 조심스럽다.
그러나 분명한 것은 어떤 밸브를 막론하고 현재까지 드러난 각종 문제점을 자체적인 노력을 통해 개선해야 한다는 사실이며, 이같은 노력이 뒤따르지 못할 경우 품질향상은 물론, 향후 자재검사에도 유사한 결과를 불러올 것이다.
바야흐로, 밸브업계 모두는 ‘품질개선’이라는 당면과제가 풀어야할 숙제로 주어져 품질향상을 가속화하지 않고는 버티기가 힘들게 되었다. 향후 업계의 기술개발 향상에 대한 행보가 적잖이 주목된다.
스테인리스 제수밸브에 대한 문제점
밸브몸통 저면 포켓, 장기간 사용시 누수요인
첫째, 밸브 몸통 저면에 포켓이 있어 장기간 사용시 누수요인이 있다. 수도용 제수밸브는 세계적인 추세가 밸브몸통 저변이 평면구조로 수도관의 이물 및 슬러지 침적을 근본적으로 해결하여 밀폐력을 제고하고 있다. -스테인리스밸브의 경우, 위에 기술한 단점을 보완하기 위하여 디스크에 홈을 개설하였으나, 소구경에 있어서 협소하여 다소의 효과는 기대되나 근본적인 대책이 안될 것으로 본다. 이물에는 용접작업에 의한 고철, 토목공사에 의한 나무 및 자갈 등 견고한 것도 있다.
둘째, 밸브대의 실링이 그랜드 패킹으로 기존의 밸브에서와 같이 장기간 사용시 누수요인이 되며, 패킹누르개의 조임작업으로 회전오토크가 상승하여 유지관리가 어렵다. 또한 그랜드 패캥의 노화로 교체할 경우 수돗물의 단수조치없이 작업이 불가능한 구조로 되어 있다.
또한 스테인리스 주강은 그 종류가 26종이 되며, 각기 고유의 성질을 갖고 있으며, 내식성의 확보를 위하여 그 종류를 신중히 선택할 필요가 있다.
특히, 주조에 있어 합금의 종류가 많아 재질의 화학성분을 맞추기 어려울 뿐만 아니라 수축, 온도관리 등 품질유지관리 측면에서도 어려운 점이 많아 현재 스테인리스밸브가 일부 공업용으로 사용되어지고 있으나 KS화 되지 못하고 있다.
셋째, 스테인리스밸브는 공인된 규격이 없으며, 세계적으로 선진국에서도 사용하지 않고 있는 것으로 조사되고 있다. 따라서, 표준규격의 검토가 선행되어야 할 것으로 전망된다.
버터플라이밸브에 대한 문제점
고무시트 장기간 사용시 노화로
지수성 상실
버터플라이밸브의 문제점으로 첫째, 고무시트를 장기간 사용시 노화로 인하여 경화, 탄성감소 및 시트접촉에 의한 터짐, 마모 등의 손상으로 지수성이 없고, 둘째, 노후된 시설물(관로 등) 유지보수와 수계전환, 단수작업 등 가장 필요한 시기에 차수기능을 발휘하지 못하는 경우가 많고, 염소에 의한 부식으로 조작과부하 상태를 유발한다는 것이다.
셋째, KS B2333 규정으로 수동용 고무시트 B.F.V가 제작되고 있으나 제작업체의 영세성과 고무시트의 성능한계로 인하여 초기 품질상태가 장기간 유지되지 못하고, 넷째, KS 2333 규정에서 정한 도장방법(KS D8502)으로는 염소가 함유된 수돗물에서 견디지 못하고 부식이 발생한다는 점을 주된 문제점으로 제시하게 되었다.
이처럼 서울시상수도사업본부에서 하달된 공문에 의해서도 버터플라이밸브에 대한 성능이 지적되었듯이 스테인리스밸브 업계는 제수변은 괜찮고 버터플라이는 고무가 안된다 것은 모순이라고 밝힌다. 그렇다면 제수변도 메탈시트로 가야한다는 것이 스테인리스 업계의 주장이다.
재료별 부식조건과 방식
강관-수온 10℃ 상승시 부식량 6% 증가
수온과 용존산소의 용해도와의 관계는 그림과 같이 수온의 상승과 함께 감소한다. 겨울철에는 수온이 낮아지는 관계로 당연히 용존산소의 용해도는 높아지게 된다. 빌딩이나 아파트의 물탱크로부터 실온이 높은 부분의 배관으로 물이 이동해 가면 배관 내부에서는 수온이 약간씩 상승해 관벽에서 기포가 발생하게 된다. 이 때 기포가 발생하지 않는 부분과의 사이에 전기적인 불균형이 초래되어 기포가 작은 부분이 부식되므로 녹물이 흘러 나오게 되는 것이다. 일반적으로 다소의 차이는 있으나, 수온이 10℃ 상승할 때마다 부식량은 6% 증가한다.
스테인리스관-부식부분 점 형태로 급속부식돼 누수
최근 난방배관에 스테인리스를 사용하는 사례가 급증하고 있다. 스테인리스는 내식성이 아주 뛰어난 철합금으로 SUS304, 316 가운데 주로 304가 사용되고 있다. 스테인리스304는 니켈 18%, 크롬 8%를 포함하고 있으며, 그 밖에 대부분 철로 구성되어 있다.
이 합금 표면은 스테인리스의 표면을 부식으로부터 보호하는 산화크롬과 산화니켈의 견고한 피막으로 형성되어 있으나, 이러한 견고한 피막도 열악한 조건에서는 쉽게 부식되는 단점을 지니고 있다.
염소이온을 비교적 많이 포함하는 물, 염산, 산성수, 해수 및 잔류염소를 다량 포함하는 수중에서는 종종 국부적으로 부식이 발견되기도 한다. 부식된 부분만이 급속하게 점 형태로 부식되어 결국 구멍이 뚫리는 누수에 이르게 된다.
배관용 강종 오스테나이트계 18Cr-8Ni SUS 304 많이 사용
스테인리스강 표면 수환경 차로 공식발생
수도용배관, 체류시간 길면 다소 문제될 수도
배관용으로 사용되는 강종은 오스테나이트계 18Cr-8Ni의 SUS 304가 많이 사용되고 있다. 그러나 스테인리스 강의 여러 가지 가공상의 난점, 특히 절단, 구부림, 용접, 납땜 등 실용적인 배관공법의 부족 등에 대한 연구성과가 해마다 향상되고 있다.
일반적으로 스테인리스 강과 같은 부동태피막의 생성은 수도수중에의 전면부식에 대해서는 별 문제가 없으며, 있다면 특히 국부부식이 공식일 것이다. 이때 공식의 발생은 부동태피막을 생성하는 금속과 마찬가지로 스테인리스 강의 부동태화를 촉진하는 수중성분과는 반대로 이 피막을 파괴하는 작용이 있는 성분비에 의한 것으로 추정된다.
즉, 수중에서 활성인 금속인 경우 공식과 같이 국부적으로 선택, 용해되지 않고 전면에 용해가 일어나 이것이 전면부식으로 확대되는데, 부동태피막이 완전하다면 부식은 거의 일어나지 않을 것이다. 그런데, 수도수중에는 미량이기는 하지만 부동태를 촉진하는 성분과 염소이온과 같이 극단적인 파괴성을 나타내는 이온이 공존하기 때문에 스테인리스강 표면의 결합부 또는 표면에 접한 수환경의 차로 인해 공식이 발생하게 되는 것이다.
그러나 스테인리스강의 부동태화를 촉진하는 성분이나 파괴하는 성분이 미량이므로 이 균형을 깨트리는 것이 양자의 종류나 농도의 조합보다 공식발생에 중요한 역할을 하는 것으로 보인다.
예를들면 스테인리스강 자체는 표면상태든 용접부든 가공법의 문제에 대한 개선책이 있을 것이다. 그러나 실제로 수도용배관으로 사용할 경우 수중의 용해성분만으로는 부식에 그다지 심각한 문제는 없다.
철녹이나 고형물이 표면에 부분적 침착을 한 상태에서는 그 밑에서 부동태피막을 형성하는 작용과 파괴하는 작용의 균형이 파괴되어 공식을 발생하게 된다.
이와같이 스테인리스강 표면에의 이물질의 침착은 실제로 사용하고 있는 수도용배관의 경우에는 수류가 존재하므로 그다지 문제되지 않지만, 체류시간이 길어지면 다소 문제가 될 수 있다. 원수의 오염으로 수도수성분의 종류나 농도가 증가했다고 해도 현재의 기준치 상한에 이르는 경우는 없으므로 스테인리스 강관의 내식성을 현저히 악화시키는 경우는 거의 없다.
영국에서는 수직관이나 센트럴히팅 설비용으로 SUS 304급의 사용을 규정하고 있으며, NBC에는 토양에 대해 오스테나이트계 스테인리스강이 다른 강종보다 결정적으로 유리하다고 기록되어 있다.
종래의 버터플라이밸브 고무
노후화로 지수성능 떨어져 누수
시트면 금속으로 바꾼 메탈시트
버터플라이 등장시킨 계기돼
종래의 버터플라이 밸브는 경량에다 설치가 용이해 널리 사용하고 있으며, 특히 시트면을 고무로 사용해 지수성이 매우 우수하다고 알려져 왔다. 그러나 사용여건에 따라 고무시트는 손상의 위험이 있고, 장기간 사용시 고무의 노후화로 인해 지수성능이 떨어져 누수의 원인이 되기도 했다. 시트면을 금속으로 바꾼 메탈시트 버터플라이가 등장한 것도 바로 이 때문이다.(본지 145호)
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