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일본에서 적용하고 있는 보일러 인증은?
  • 한국에너지정보센터
  • 승인 2019.07.10 09:35
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지난 6월호 기사에서 보일러와 관련된 세계 인증에 대해 다루었다. 바로 보일러와 압력용기에 관한 세계 인증 규격 ASME(The American Society of Mechanical Engineers)가 그것이다. ASME 외에도 보일러와 관련된 여러 인증이 있다. 보일러는 복잡한 기계인데다 종류도 다양하여 각 항목과 관련된 여러 인증 규격이 필요하기 때문이다. 그렇다면 일본에서는 AMSE 외에 어떤 인증의 취득을 권장하는지 살펴보았다.

일본에는 일본공업규격인 JIS(Japan Industrial Standard)가 있다. 이는 일본에서 적용되는 국가 기술 표준으로 국제규격인 ISO, IEC와 연휴되어 있다. 여기서 ISO(International Organization Standardization)란 세계 공통의 품질 및 환경시스템 규격이며, IEC(International Electronical
Commission)는 전기기술에 관한 국제 표준이다.

일본에서는보일러 안전과 관련하여 취득해야 하는 주된 인증으로 JIS, ISO,IEC를 규정하고 있다.아래의 [표 1]은 보일러에 관한 세계 규격(참고가 되는 관련규격 포함)을 나타낸다. 이 중에서 보일러 관련 규격의 요구사항이 명기되어 있다. 해당 규격은 JISB8407-1(가스버너의 JIS규격), JISB8407-2(기름 버너의 JIS 규격), JISB8415(공업용 화로의 JIS 규격), ISO13577-2(공업용 화로의 연소설비에 관한ISO 규격)이다.

이들 규격은 연소 설비 계통의 리스크 평가 시 참고가 된다. 또한 안전 시스템 설비에 관련된 규격은 ISO13577-4(공업용 화로의 안전 관련 시스템), EN50156 시리즈(유럽 보일러의 안전 관련 시스템)이 있다. 버너 컨트롤러 설계에 관한 규격으로는 JISC9730-1, JISC9730-2-5(버너 컨트롤)이 있다. 보일러 리미터에 관한 규격은 유럽연합규격인 EN12952-11, EN12952-9가 참고가 된다.

가스버너, 기름버너와 관련된 JIS 규격
버너와 관련된 ISO 규격은 ISO/TC109(Oil and gas burners)에 심의되어 2010년 10월에
ISO22967:2010(Forced draught gas burners), ISO22968:2010(Forced draught oil burners) 2건의 규격이 제정되었다. 이 ISO 규격은 유럽의 EN676(automatic forced draught burners for gaseous fuels)과 EN267(automatic forced draught burners for liquid fuels)를 기반으로 작성된 것이다. 일본에서는 2012년 2월, 기존의 JISB8407:2000가 폐지되어 이 규격에 대체될 수 있는 JIS B 8407- 1:2012(강제통풍식 버너 제1부: 가스버너)와 JIS B 8407-2:2012(강제통풍식 버너 제2부: 기름버너)의 2부로 구성된 규격이 새롭게 제정, 교체되었다. 이 규격은 강제통풍식 버너의 시험 방법, 구조 및 운전상의 일반 요구사항 및 제어 및 안전 장치의 조건에 대해 규정하고 있다.

또한 JIS 규격에서는 강제통풍식 버너에 대해 예상 가능한 중대 위험원의 리스트가 추가되어 있다. 여기에는 각 위험원과 함께 본문에 규정되어 있는 대응 방지 수단의 대비표가 기재되어 있다. 제어기기에 대해서도 구조 혹은 운전 상의 요구사항을 충족하기 위한 각각의 기준이 규정되어 있으며, 이 규격의 대상이 되는 기기 범위의 예는 위의 [그림 1]과 같다.

 

버너 제어 시스템에 대한 요구사항

자동 버너 제어 장치에 관한 국제 규격은 IEC/ TC(Automatic electrical controls)로 심의되
어 있는 IEC 60730-2-5(Automatic electrical controls-Part2-5: Particular requirements for
automatic electrical burner control systems)가 있다. 이 IEC 규격은 각국에서 규격으로 채용되고 있다. 일본에서도 JIS C9730-2-5로 발행되어 있다. 다만 IEC 60730-2-5는 규격 개정이 이루어지고 있으나 일본의 JIS는 개정 작업이 진행되지 않고 있다.일본의 JIS C9730-2-5는 IEC60730-2-5:E d3.1 amendment1을 기반으로 한 규격이지만 IEC는 Ed4.0이 발행되어 있다. Ed4.0는 규격의 타이틀에서 ’for household and similar use’의 부분이 삭제되어 공업용을 포함하여 다른 규격에서도 광범위하게 참고되는 규격이다. 이 규격은 기능 안전을 고려한 요구사항이 포함되어 있다. 특히 시스템 아키텍처나 소프트웨어에 대한 요구사항도 상세히 기술
되어 있다.

공업용 화로와 관련 설비에 대한 규격
- 연소 및 연료 취급 시스템 관련 인증 ISO/TC244 (공업용 화로 및 관련 처리 장치)에서는 공업용 화로의 안전 기준과 에너지 효율에 관한 규격이 심의되어 있다. 2014년~2015년에 걸쳐 연소 제어에 관련한 규격으로 ISO 13577-2, 안전 장치에 관한 규격인 ISO 13577-4, 각 규격에 사용되고 있는 용어집인 ISO 13574로 총 3건의 규격이 새롭게 발행되었다. ISO 13577-2(공업용 화로 및 관련 설비-안전-제2부: 연소 및 연료 취급 시스템)은 다음 항목에 대한 안전 요구사항을 규정하고 있다.

· 수동 차단변과 그 하류 측의 연료 배관
· 연소 공기(산소 및 산소 부화 연소 공기 포함)및 연소 배기가스 시스템
· 버너, 버너 시스템 및 점화기기
· 제어 시스템의 안전 관련부를 위한 기능 요구 사항

- 프로텍티브 시스템 관련 인증 ISO 13577-4(공업용 화로 및 관련 설비 -안전- 제4부: 프로텍티브 시스템)은 ISO13577의 다른 부(제1부 일반 요구사항, 제2부 연소, 제3부 가스)에서 규정된 안전기능을 제어시스템으로 실행할 경우 해당 안전 관련 시스템에 대해 규정한 것이다. 공업용 화로에 대해 적절한 안전 시스템을 구성하기 위한 매뉴얼과 같은 규격이다. 주된 내용은 다음과 같다.

· 안전 기능을 제어 시스템으로 실행할 경우에는 프로텍티브 시스템으로 구성한다.
· 프로텍티브 시스템은 4가지의 방법(방법 A~D) 중 하나의 방법 혹은 그 조합으로 구성한다.

 

유럽 보일러의 관련 규격

① 압축기기 관련 지령과 EN 규격
유럽에서는 보일러에 대해 압력기기 지령(PED、Pressure Equipment Directive)를 적용하고 있으며, 각지령에 적합한 유럽 규격(EN 규격)이 제정되어 있다. 보일러의 경우에는 압력기기 지령에 적합한 규격으로 EN12952 시리즈(수관 보일러), EN12953 시리즈(환 보일러) 등이 발행되어 있다. 예를 들어 EN12953 시리즈의 안전 관련부는 다음과 같이 규정되어 있다.

· EN12953-6(Shell Boilers - Part 6:
Requirements for equipment for the boiler)에는 보일러를 사용하는 장치에 대한 요구사항이
규정되어 있다. 이 중 리미터와 프로텍티브 시스템이 정의되어 있다.

· 리미터와 온도, 압력 등의 값이 설정 값을 넘었을 경우 차단 후 복귀시켜 재 가동하기 위해 수
동 조작을 필요로 하는 제한기기가 정의되어 있다. 이에 EN12953-9(Shell boilers - Part 9:
Requirements for limiting devices of the boiler and accessories)를 기반으로 설치, 설계해야 한다.

· 프로텍티브 시스템과 리미터를 포함한 안전 관련 시스템이다. EN50156-1(Electrical quipment for furnaces and ancillary equipment-Part 1: Requirements for application design and installation)에 따를 것이 요구된다.

② 보일러 안전 관련 시스템의 EN 규격

EN50156-1은 2015년 개정됨과 동시에 EN50156-2(Electrical equipment for furnaces and ancillary equipment Part 2: Requirements for design, development and type approval of safety devices and subsystems)가 새롭게 발행되었다. EN50156-1에서는 안전 관련 시스템의 기본적인 설계 구조를 결정하는 순서가 표시되어 있다([그림 2] 참고). 또한 이 규격에서 규
정되어 있는 고장 평가 순서를 기반으로 고장 해석을 실시해야 한다.

이 안전 관련 시스템을 구성하는 안전 기기의 설계와 형식 인증은 EN50156-2에 의해 이루어져야 한다. EN50156-2는 안전 기기의 설계와 형식 인증에 관한 개별 기기의 EN 규격에 따르는 방법과 기능 안전에 따르는 방법 두 가지가 표시되어 있다. 전기/전자/프로그래머블 전자 시스템의 안전 기기의 경우에는 다음과 같이 할 수 있다.

a) 개별 제품 규격에 의한 형식 인증(전기/전자/프로그래머블 전자 시스템의 기기 및 서브 시스템) 다음의 제품 규격을 기반으로 시험된 기기를 사용한다. EN 298:2012(버너 제어), EN 1643:2014(밸브 풀빅 시스템), EN 1854:2010(가스/에어 압력 검출기), EN 12952-11:2007(수관 보일러의 리미트기기), EN 12953-9:2007(쉘 보일러의 리미터 기기), EN12067-2:2004(공연비 제어 전기식), EN13611:2007+A2:2011(버너 제어 기기 일반 요구사항), EN 16340:2014(배기 가스 검출기), EN ISO 23552-1:2014(공연비 제어 전기식), 또한 이 경우 장치 규격의 안전 요구 사항(예를 들어 수관보일러라면 EN 12952 시리즈)도 고려해야 한다.

b) EN61508에 의한 형식 인증 기능 안전을 기반으로 형식 인증이 되어 EN61508 시리즈 모두에 적합해야 한다. 게다가 환경 및 전기 안전은 EN 61131-2:2007, EN 60730-1:2011, EN 61010-1:2010중하나의 요구 항목을 충족해야 한다. 그 외에 안전 관련 시스템 내의 전기 시스템에 접속되는 기기식, 액압, 공압기기는 그 외 기술의 기기로 정의된다.

c) 개별 제품 규격에 의한 형식 인증(기기식, 액압, 공압기기, 기타) 다음의 제품 규격을 기반으로 시험된 기기를 사용한다. EN 161:2011+A3:2013(가스 자동 차단변), EN 267:2009+A1:2011(강제 통풍식 오일 버너), EN 676:2003+A2:2008(강제 통풍식 가스 버너), EN 1854:2010(가스/에어 압력 검출기), EN ISO 23553-1:2014(오일 자동/반자동변), EN12952-11:2007(수관 보일러의 리미터 기기), EN 12953-9:2007(쉘 보일러의 리미터 기기),EN 13611:2007+A2:2011(버너 제어 기기 일반 요구사항), EN 60947-2:2006(회로차단기/배선용브레이커).

d) 고장 평가에 의한 형식 인증(기기식, 액압, 공압기기, 기타) 앞서 언급한 각 제품 규격에 없는 기타 기기에 대해서는 EN50156-1의 고장 평가와 EN 60812:2006를 기반으로 고장 형태 영향 분석(FMEA)을 조합하여 평가할 필요가 있다. 이 경우에도 가능한 제품 규격의 안전 요구 사항을 고려해야한다. 또한 환경 및 전기안전은 EN 61131-2:2007, EN 60730-1:2011, EN 61010-1:2010의 어느 것이든 필요 사항에 대응할 수 있어야 한다.

지금까지 알아본 것처럼 보일러와 관련하여 세계각국의 다양한 인증 규격이 존재한다. 게다가 이러한 인증은 점점 엄격해지는 안전과 환경 규제에 부합하기 위해 개정을 거듭하고 있다. 그만큼 인증 규격을 취득하는 과정과 조건이 까다로워지는 것은 사실이다. 하지만 이러한 인증을 통해 제조사의 입장에서는 더욱 고 품질의 제품을 생산할 수 있고, 사용자의 입장에서는 훨씬 안전하고 효율적이며 친환경적인 제품을 사용할 수 있으므로 인증은 필수불가결한 제도라 할 수 있다.

 

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