유체기계, 내산펌프, FRP하자, 스크러버하자 [시공비용평가, 공사비검증, 건설기계기술사, 기계제작비, 전기기술사, 법원감정]

[파인트리]

유체기계의 감정이 필요한 경우가 있습니다.

예를 들어서,

처음 설치한 펌프와 모터, 임펠라 등에서 소외 OO펌프로 교체된 부분이 어떤 부분인지 여부. 다른 펌프로 교체된 부분의 적절한 가격(시가)이 얼마인지 여부, 교체된 부분의 현재상태를 검토하는 경우가 있습니다. 교체되지 않고 피고의 부품이 그대로 사용되고 있다면, 어떤 부분이 사용되고 있는지, 사용되고 있는 제품의 적절한 가격(시가). spray pump 배관 수정 이설작업 및 s/c 바닥 에폭시 작업이 실제로 수행되었는지 여부. 에폭시 작업이 수행되었다면 이에 들어간 적절한 비용은 얼마인지 여부. 설치한 spray pump 이설 support 제작 설치비용, 펌프 신규 설치 비용, 수도 ,FRP 배관 설치 비용 등의 공사가 실질적으로 수행되었는지 여부, 공사 등이 실제로 수행되었다면 이에 들어간 적절한 비용 등을 다루어야 할 경우가 있습니다.

본 사건의 1호기 및 2호기 스크루버 2대에 설치된 펌프 (호기당 2대 총 4대)를 당초의 스프레이 탱크에 직접올려진 방식에서 이를 변경하여 이설처리 하고 직접적으로 펌프에 외력이 가해지지 않도록 펌프 상부에 지지를 위한 철구조물을 설치한 것입니다.

전기모터 총 4대는 모두 원래의 피고가 공급한 것을 그대로 활용한 것임을 확인할 수 있고 나머지가 교체된 것 (배관, 내산펌프)이고 추가적으로 주변 철구조물을 만든 것입니다.

또한 확인하여 보면, 배관자재는 상태이므로 그중 일부가 적용되었을 것임을 충분히 알 수 있습니다.

1호기 및 2호기용 배관루트 변경함에 따라 소외 OO펌프가 공급한 펌프 몸체 4대 (케이싱 및 임펠러 등을 포함한 펌프 몸체)가 공급된 것이고 모터를 그대로 활용한 것입니다.

공정에 대해서 검토하면, 공정 운전온도 조건(process operating temperature condition)등을 준수하여야 하는 것은 OOO책임이며 당초 협의된 온도 조건을 초과하는 경우 이에 관하여 공급자가 책임져야 할 사항이 될 수 없습니다.

본 사건의 경우 펌프는 내산용을 만들기 위하여 FRP를 사용한 것이기 때문에 탄소강이나 스테인레스 합금강 등 강철에 비하여 매우 강성이 떨어지는 탄소섬유 보강 플라스틱 재질 (FRP)로서 그 사용 가능한 온도는 FRP RF1001의 경우 최대 120℃까지 사용가능한 것이지만 강도의 측면에서 볼 때 온도가 올라가면 급격히 강도가 떨어지므로 절대적으로 외력이 가해지지 않도록 구성되어야 합니다.

그런데 외력은 당초 설치할 때에도 외력이 가해지지 않아야 할 뿐 아니라 온도변화에 의한 열팽창의 변화에 의해서도 FRP 외부 케이싱 및 구성품에 외력이 가해지지 않도록 되어야 합니다.

본 사건의 경우 배관 루트 구성은 현장에서 확인하여 보면 내식성에 강한 FRP로 구성되어 있습니다.

본 사건의 당초 설치된 펌프상태를 확인해 보기 위하여 확인하여 보면, 당초 설치된 펌프(설치는 원고에 의해 처리)는 상부에 그대로 배관이 구성되어 배관의 하중이 그대로 전달되며, 온도 상승시 열팽창에 의한 추가 응력(하중)마져 받도록 되어 있어 자연스레 깨질 수 밖에 없는 구성입니다(아래 그림).

FRP 구조의 펌프에 외력이 절대 가해지지 않도록 별도의 배관지지가 되어야 함에도 이를 구성하지 않았음을 살펴볼 수 있고 이 결과 펌프 케이싱의 균열, 배관 누설 등이 당연히 발생할 수 밖에 없습니다.

당초부터 이와 같은 잘못된 구성으로 배관루트 및 배관설치, 펌프 설치를 실행한 OO의 책임이 70% (온도조건 미준수, 배관루트의 하중 및 열팽창에 의한 하중이 펌프의 케이싱에 전달되도록 구성한 책임)이고 설치후 시운전시에 참관토록 되어 있는 OO가 현장에서 배관 등을 살펴 잘못된 점을 지적하였어야 함에도 불구하고 이를 지적하지 않아 누설 및 파손 등이 발생한 책임은 00%입니다.

배관하중, 열팽창에 의한 외력이 그대로 펌프 케이싱에 전달되어 파손될 수 밖에 없는 구성인데, 고온시에 급격히 강도 저하되어서 쉽게 파손될 수 있을 것으로 판단될 수 있습니다.(그림참조)

FRP는 강철이 아니며, 온도가 80℃만 되더라도 당초 20℃에 비해서 1/5이하의 매우 작은 허용응력 0.8kg/mm2밖에 되지 못하므로 강철의 1/50수준밖에 되지 못합니다. FRP 구조의 펌프에 외력이 절대 가해지지 않도록 별도의 배관지지가 되어야 함에도 이를 구성하지 않았음을 살펴볼 수 있고 이 결과 펌프 케이싱의 균열, 배관 누설 등이 당연히 발생할 수 밖에 없습니다.

현재의 갖추어진 구성을 보면,

내산펌프 등의 사고 이후 현재는 내산펌프를 이전하여 아래 도면과 같이 엘보우 처리하고 서포트 지지를 적용하여 펌프에 외력이 걸리지 않도록 구성된 것이다. 즉, 변경된 배관 루트는 하중이 펌프 케이싱에 전달되지 않는 구성으로 되어 있습니다.(그림 참조)

FRP 구조의 펌프케이싱에 외력이 절대 가해지지 않도록 별도의 배관지지가 되어 있고 배관은 엘보우로 꺾여 구성하여 열팽창이 발생하더라도 서포트 지지점에 모멘트로 전달되지 않아 문제가 없습니다. 이와 같은 구성이 되었어야 함에도 불구하고 당초 설치를 잘못한 책임은 설치를 실행한 00이므로 00의 책임이 더욱 큽니다.(시운전 참관시 지적하지 않았던 00의 책임도 있음).

과거 펌프의 잦은 고장원인은 다음과 같습니다.

고온운전으로 캐비테이션이 발생합니다.

액체가 고속으로 회전할 때 압력이 낮아지는 부분이 생겨 기포가 형성되는 현이며, 원심 펌프, 수력 터빈, 해상용 프로펠러 등에서 나타납니다.

캐비테이션은 회전 날개의 과도한 침식과 노킹, 진동에 의한 소음을 유발하고 유동(flow)의 형태를 변화시켜 효율을 급격히 감소시키기 때문에 바람직하지 않다. 공동은 어느 지점의 압력이 감소해 증기압에 도달할 때 발생하며 압력이 더욱 감소하면 공동이 팽창하게 되고 높은 압력지역에 도달하게 되면 급격히 소멸됩니다. 이와 같이 기포가 급격하게 생성·소멸되므로 높은 압력을 금속 표면에 가해 오목한 자국을 형성합니다.

펌프의 안전온도를 준수하는 것도 대단히 중요합니다.

승인된 펌프 사양은 40℃의 주변온도 (나타난 온도는 정확하게 있지 않고 AMB 즉 AMBIENT TEMP.로 적용된 것)이나 당초 원고와 피고간에 이 사건 펌프는 60℃ 까지 사용할 수 있는 조건임을 서로 확인 한 것으로 보인다.

실제 적용된 상태를 확인하여 보면 과거 설치된 상태를 기준으로 펌프의 흡입부의 길이나 흡입구까지의 유효흡입양정은 대략 1M 내외의 작은 수준으로 보인다.

본 사건의 펌프는 펌프 제작을 실행한 OO가 제시한 승인도서중 펌프의 데이터 시트에 주위 대기온도 조건 (AMB)이었으며 당초 제시한 OO의 견적서에 그 온도 조건을 제시한 것은 없었으나 최대 60℃까지 문제가 없다고 피고가 원고에게 구두상으로 제시하였음을 알 수 있습니다.

통상 FRP의 재료는 이 사건 FRP RF1051의 경우 내열온도는 120℃이나 온도가 올라가면 급격히 강도가 떨어지므로 매우 쉽게 작은 하중에도 파손될 수 있고 내산펌프의 케이싱에는 절대적으로 외력이 작용되지 않도록 연결되는 배관은 별도의 서포트지지 (SUPPORT지지: 하중을 받쳐주는 지지)를 하여야 하고 특히 온도변화에 의한 열팽창으로 인한 추가적인 외력(EXTERNAL FORCE)가 작용되지 않도록 하여야 함에도 불구하고 당초 설치되었던 구조를 살펴보면 이와 같은 서포트 상태가 아니고 배관의 하중이 그대로 FRP로 구성된 펌프 케이싱에 전달되도록 배관이 연결되었음을 알 수 있고 온도마져 최대 84℃까지 올려 작업한 상태가 있었음을 확인할 수 있습니다.

그런데 그와 같은 온도에서는 물의 경우 온도에 따라서 포화증기압이 낮아지게 되므로 쉽게 기포가 형성되므로 펌프의 흡입측에는 그 구성이나 온도 설정에 있어서 신중하여야 함에도 불구하고 이를 지키지 않아 이로 인한 케비테이션이 쉽게 발생할 수 있는 조건으로서 이런 상태에서 쉽게 파손되는 것은 당연한 것입니다.

이와 같은 캐비테이션을 막기위해서는 온도를 정상 온도로 유지하던지 아니면 그것이 불가능할 경우에는 흡입되는 액압을 고압으로 올려서 액이 기체화 되는 현상을 막아야 함에도 불구하고 그와 같은 조치는 실행되지 않았으므로 캐비테이션 (CAVITATION)에 의해서 소음이나 진동이 발생하고 그 충격에 의해 높은 온도에 취약한 FRP 재질의 케이싱, 임펠러 등이 파손되는 것은 지극히 당연한 현상이라고 할 수 있습니다.

따라서 이와 같은 운전조건으로 초기 가동이 되었던 점을 살필수 있고 그와 같은 운전조건으로 가동된 것은 조건 미준수에 의한 것입니다.

FRP는 주로 적층 (LAYER를 올려 두께를 높이는 것)하여 사용하며 통상 인장강도가 가장 높은 것은 20℃이고 이후 온도가 올라감에 따라 인장강도가 낮아지며 특히 80℃이상에서 강도가 매우 낮아지므로 견고하게 견디기 어렵습니다(외력이 주어지면 쉽게 파손됨).

FRP중 RF-1001은 고 내산용으로서 연신율 5-7%, 내크랙성, 내충격성이 우수하고 내식성, 접착성이 우수하므로 많이 사용 (더 놓은 온도용은 RF-1051사용하고 이 경우 최대 내열온도는 160℃)하고 있습니다.

FRP는 어떤 조건에서든지 120℃ 이상에서 견디기 어렵고 그 온도마져 FRP소재에 외력이 전혀 가해지지 않는 조건에서 가능한 것이고 온도가 올라가면 재료의 허용인장강도가 매우 낮아지므로 80℃이상에서는 약간의 외력에서도 쉽게 균열이 발생하거나 파손될 수 있으므로 주의하여야 합니다.

RF1001은 120℃이상에서 사용할 수 없고 20,40,60,80℃로 온도가 올라감에 따라 강도가 급격히 낮아지므로 60-80℃등의 고온에서 외력이 조금이라도 가해지면 파괴되거나 크랙 (CRACK : 균열)이 발생할 수 있습니다.

내산 펌프가 온도변화에 의한 열팽창으로 열응력을 받거나 그밖의 외력 (EXTERNAL FORCE)가 작용되는 경우 온도 상승에 의한 FRP의 재질의 강도 저하에 의해서 쉽게 허용응력을 초과하여 파손되어 버리며 균열, 파손, 변형 등의 현상이 나타나게 됩니다.

절대적으로 온도상승에 의한 열팽창에 의한 외력 등이 작용되지 않도록 구성하여야 합니다.

펌프의 공회전이 금지되어야 하고, 어떤 경우에도 외력에 의해서 펌프가 파손되는 일이 없도록 펌프에 외력이 전달되지 않도록 하여야 합니다. 이를 지키지 않으면 FRP 재질의 펌프 부품이 파손되게 됩니다.

아래 사진과 같이 전체적인 배관공사)는 부실하여 가성소다가 누설된 상태를 보여줍니다. 플랜트 배관에 해당하는 본 배관공사의 상태가 양호하지 않은 것을 말해주며, 만약 이와 같은 배관 설치를 하였다면 이를 재시공하라고 하였을 가능성은 충분히 높으며 현재에도 과거 주장하였던 하자 상태중 FRP 균열을 제외한 누설은 현재에도 존재하는 것임을 보여주는 것입니다. 시공한 배관의 시공품질이 양호하지 않은 것 때문에 발생한 것이며, 과거에도 배관 공사 및 펌프의 설치공사는 OO의 역무가 아니었던 것이 확인됩니다.

당초 스프레이 펌프 배관은 잘못된 방식으로 되어 있었고, 배관하중, 사용중의 온도변화 (최대 85℃까지의 스프레이 펌프상태이고 현재는 40-60℃의 정상적 가동상태)에 의한 열팽창의 외력이 그대로 펌프 케이싱에 전달되도록 배관 라인이 설치되어 FRP 내산펌프가 여러차례 파손되어 총 13번의 문제가 발생된 것은 주로 외력이 작용되는 방식과 높은온도에서의 캐비테이션 영향임)되게 된 것이므로 그와 같은 배관을 이설 변경하여 엘보우 (ELBOW)로 배관을 꺾고 서포트 지지물을 만들어서 내산펌프에 외력(EXTERNAL FORCE)가 가해지지 않도록 현재 변경 이설하여 구성된 것입니다.

감정현재 상태를 확인해 보면 FRP 배관의 완벽한 이설상태가 아니므로 배관에 많은 누설이 존재한 상태이나 배관의 설치공사 등이 OO의 역무가 아니고 제3자의 실행 역무이므로 OO과는 관련이 없습니다.

배관의 구성이나 설계 등의 역무는 OO과 무관하게 이 사건의 공사를 소외 OO으로부터 발주받은 OO가 스스로 실행하여야 하는 사항으로서 올바른 엔지니어링 설계, 현장 설치작업 또한 OO의 역무이며 OO와는 무관한 작업입니다.

바닥 에폭시 작업은 적절한 것은 아닌 것으로 보이며 우레탄 도막코팅하는 것이 더욱 올바른 방법이나 에폭시 처리된 것입니다.

우레탄 도막코팅을 하는 경우 프라이머, 상도 2-3차례로 충분한 도막코팅을 해주어야 하며, 현재의 에폭시 코팅 작업은 실행은 되었으나 절차를 완벽하게 지킨 것은 아니어서 군데군데 도막의 박리상태로 벗겨진 부위가 많이 존재하고 누수되어 흘러내린 스프레이 (가성소다액 포함된 산성중화액)이 바닥에 많이 흘러 지저분하고 일부가 들뜬 것으로서 현재 전체적인 보수작업이 실행되어야 하는 상태를 보입니다.

가장 비싼 코팅은 분체도장으로서 불소수지코팅을 하는 것이 도장작업에서 가장 비용이 많이 드는 것이며, 이 경우 그 두께에 따라서 M2 당 000원부터 000원원까지 가격은 달라집니다(최소기준인 20미크론부터 160미크론 까지 그 두께에 따라서 가격이 달라짐).

마찬가지로 에폭시 코팅의 경우도 가격이 저렴한 것이 아니며 전처리 (바탕면 만들기로서 바닥 청소 및 연마), 1차 프라이머, 2차 도장, 3차 도장의 순으로 처리하여야 하는 것이며 그 도장의 두께에 따라서 가격은 매우 달라지게 됩니다.

전처리 (바탕면 만들기 : SURFACE PREPARATION)을 제대로 실행하지 않으면 향후 도막이 들뜨거나 박락이 되는 문제가 되므로 매우 공을 들여야 하는 작업이며 제대로 하는 경우 이와 같은 작업도 쉬운 작업이 될 수 없습니다.

또한 1차 프라이머 (액체 투명 프라이머 처리), 에폭시 코팅 1,2차 등의 순차적인 작업을 통해서 필요한 두께까지 올려야 하며 에폭시 코팅은 필요한 두께 및 에폭시의 경화도의 적정한 정도를 위한 혼화제 (첨가제)를 어떤 수준으로 하는가에 따라서 가격은 매우 차별되기 때문에 일률적이지 않습니다.

내산처리를 위한 통상적인 경우를 가정 (가능한 두께가 두꺼워야 내산 구조로서 적정)하여 약 400-500미크론 (0.5mm 두께)까지 에폭시를 올리는 수준으로 실행한다면 매우 자재가격이 많이 들어가므로 좋은 방법이 아니며 이와 별개의 폴리 우레탄 시공을 하는 것이 오히려 비용 절감으로 더 좋을 수도 있습니다.

그와 같은 경우를 고려한다고 하면 에폭시 코팅에 m2당 약 000원 수준의 비용이 시공을 하기 위한 비용지불이라고 할 수 있고, 이 경우 다음과 같은 비용이 들 것으로 예상할 수 있습니다. (이하 생략)

저는 그동안 수많은 사건을 법원감정하여 왔고 현재에도 법원감정을 하고 있어서 거의 800여차례 이상의 실적이 전문가 감정인입니다.

필요한 경우에 기술자문을 하기도 합니다.

소송전 혹은 소송중에 법원의 특수감정에 관한 감정이 필요한 경우에 아래와 같이 추천을 하시면서 법원에 감정인은 지정하여 달라고 소송대리인을 통하여 실행하시면 제가 법원에서 감정인으로 선임이 될 것이며, 그때마다 제가 봉사의 자세와 전문가의 자세로서 공정한 가운데 충실히 도움이 되도록 최선의 노력을 할 것입니다.

감정인 : 최춘배

사무소 : 대한엔지니어링

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항상 사회에 봉사를 하는 마음으로 의뢰인의 입장에서 많은 도움이 되고자 노력하고 있습니다. 그동안의 수많은 법원감정의 실적과 현재 진행중인 법원감정인으로서의 실적이 말해주듯 기계전문가, 전기전문가, 장비 전문가, 차량전문가로서 높은 전문성이 있으므로 연락을 주시면 최대한 도움이 되도록 할 것입니다.

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