프레젠테이션: 검증된 CUI 완화 솔루션 Pyrogel

MECOC 2026에서 아스펜의 기술 서비스 수석 이사인 마크 크라예프스키는 단열재 하부 부식(CUI)의 원인, 정유 공장 소유주 및 운영자에게 미치는 위험(공정 효율 저하, 유출, 에너지 사용량 증가), 고온 환경에서 단열재를 건조하게 유지하는 과학적 방법에 대해 설명합니다. 또한, 그는 다음과 같은 사항들을 강조합니다. Pyrogel 에어로젤 단열재는 열 성능 및 작동 효율을 향상시키면서 CUI(콘크리트 침하 손상)를 완화하는 데 도움이 됩니다.

발표 녹취록은 아래에서 확인할 수 있습니다.

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오늘은 에어로젤 단열재를 이용한 단열재 부식 방지 방법에 대해 이야기해 보겠습니다. 좋습니다. 무엇을 만들어야 할까요?

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부식. 물, 금속, 산소가 필요합니다. 아주 간단하죠. 부식 메커니즘에 대한 훨씬 더 기술적인 세부 사항을 다룬 훌륭한 강연들이 많이 있으니, 오늘 우리가 이야기할 내용은 그보다 훨씬 간단합니다. 즉, 절연체에 이 세 가지 요소가 존재할 때 절연체 아래에서 부식이 발생하는데, 이는 일반적인 부식보다 최대 20배 빠른 속도로 진행되는 초강력 부식입니다.

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그럼 세 가지 일반적인 구성 요소만 있는 경우를 생각해 보세요. 왜 그렇게 중요한 문제일까요? 두 가지 이유가 있습니다. 예측할 수 없고, 재앙적인 결과를 초래할 수 있기 때문입니다.

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아시다시피, 저희는 전 세계 많은 고객들과 이야기를 나누었는데, 이런 사례를 늘 접합니다. 예를 들어, 한 독일 석유화학 회사는 한 사업장에서 연간 50건의 CUI 관련 사고가 발생한다고 저희에게 알려왔습니다.

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또 다른 미국에 본사를 둔 국제 석유 회사가 CUI(유출 방지 장치)로 인한 격납 손실 사고가 매일 한 건씩 발생한다고 알려왔습니다. 정말 무서운 일이죠.

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마크, 오늘 아람코의 아흐메드라는 분이 오셨는데, 개막 기조연설에 참석하셨는지 모르겠지만, 600건의 실패 중 30건이 치명적인 실패로 이어지고, 이는 실제로 사망자가 1명에 불과하다는 이야기를 하셨습니다.

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그러니까, 그가 언급한 세 가지 수치는 정말 충격적이었어요. CUI와 부식을 전체적으로 살펴보면 말이죠.

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맞습니다. 그래서 이는 우리 산업에 있어서 엄청난 문제입니다.

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많은 사람들이 원인을 조사하고 많은 정보를 발표합니다. NACE나 AMPP, 그리고 유럽 부식 연맹의 SP 0198, 간행물 55, AP 583에서 제시하는 진단은 모두 만장일치로 물이 문제라는 것입니다. 그렇죠?

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여러분은 뭔가 할 수 있습니다. 산소는 어쩔 수 없고, 금속도 어쩔 수 없습니다. 물을 살펴봐야 합니다. 이번 강연에서는 물이 절연체와 접촉할 때 어떤 식으로 작용하는지, 그리고 그 역학 관계에 대해 이야기해 보겠습니다. 몇 가지 실제 사례 연구를 통해 이를 살펴보겠습니다. 특히 흥미로운 사례는 2015년부터 2020년까지 앨버타 오일샌드에서 발생한 일련의 사건입니다.

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그리고 그들은 응력 부식 균열과 탄소강 배관으로 인한 유출 사고를 목격했는데, 이는 다소 이례적인 일이었습니다. 사고는 여러 건 발생했으며, 모두 2000년 이후에 건설된 파이프라인이었습니다. 이 파이프라인들은 코팅되지 않은 탄소강으로 만들어졌고, 작동 온도는 70도에서 190도 사이였습니다. 또한 미네랄 울 단열재에 알루미늄 클래딩이 되어 있었으며, 일반적으로 응력 부식 균열이 발생하는 수준과는 거리가 먼 응력을 받았습니다.

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그리고 균열은 응력 방향뿐만 아니라 여러 방향으로 발생했습니다. 그래서 그 원인을 파악하기 위해 많은 연구가 진행되었습니다. 간단히 세 단계로 설명하자면, 미네랄 울 접착제가 분해되고 있었고, 낮은 pH와 부식성 이온이 생성되고 있었으며, 물이 침투하여 이러한 이온들이 금속 표면에 농축되고 있었습니다.

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그리고 온도, 배관 압력, 설계가 결합되어 응력 부식 균열이 발생하기에 완벽한 환경이 조성되었습니다. 이러한 누출 사고의 전형적인 사례를 살펴보면, 2017년 캐나다 앨버타주 콜드 레이크에서 발생한 35km 길이의 유화액 배관 사고가 있습니다. 이 배관은 150°C의 온도에서 14년 동안 사용되었으며, 2.5인치의 광물 절연재가 설치되어 있었습니다.

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그리고 배관의 해당 부분을 제거했을 때 단열재의 상태를 보면 단열재가 젖어 있었고, 광범위한 누수(CUI)가 발생했으며, 누출 사고도 있었습니다. 150°C라는 온도에서 단열재가 어떻게 젖을 수 있느냐는 것이 문제입니다. 일반적인 광물 단열재 단면의 온도 분포를 살펴보면, 온도가 100°C를 넘는 지점에서 분명한 선이 나타나야 합니다.

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액체 상태의 물은 존재해서는 안 되지만, 아래쪽에는 액체 상태의 물이 존재할 수 있습니다. 하지만 액체 상태의 물이 단열재에 흡수되면 열 파이프 효과가 발생하여 액체 상태의 물이 건조기 단열재로 빨려 들어가 기화되고, 수증기가 빠져나와 다시 응축되는 과정이 반복됩니다. 이러한 과정이 열 펌프 역할을 하여 경계층을 안쪽으로 이동시키고, 결과적으로 물이 공정 온도에 훨씬 가까운 온도에서 존재하게 됩니다.

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또한 이로 인해 열 손실이 크게 증가합니다. 파이프를 자세히 살펴보면 이러한 현상을 확연히 확인할 수 있습니다. 접착제가 타버렸고, 6시 방향에는 젖은 단열재가 보이며, 외피 시스템은 손상되지 않은 상태입니다. 이러한 문제점은 여러 차례 지적받은 사항 중 하나입니다.

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관련 문서를 살펴보면 시스템, 외피, 단열재 모두 손상 없이 매우 양호한 상태였던 것으로 보입니다. 그렇다면 물은 어디에서 오는 걸까요? 이 모든 물이 시스템으로 유입되는 경로는 어디일까요? CUI 예측 및 결과에 대해 다시 한번 생각해 봅시다.

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실제로 중요한 것은 강철이 얼마나 젖는지, 얼마나 자주 그리고 얼마나 오랫동안 젖어 있는지입니다. 여기서 모든 물은 강우와 대기 수분에서 비롯됩니다. 따라서 특정 지역의 절연체 부식 위험을 고려할 때는 해당 지역의 강우량과 상대 습도를 살펴봐야 합니다.

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그렇다면 습기가 얼마나 자주 차는지, 그리고 얼마나 빨리 마르는지 알 수 있습니다. 이러한 요소들을 그래프로 나타내면 위험도가 낮은 지역과 높은 지역을 확인할 수 있습니다. 여기 두 개의 점을 표시해 두었는데, 첫 번째는 응력 부식 균열로 탄소강에 문제가 발생했던 앨버타 주 콜드 레이크이고, 두 번째는 바로 여기 아부다비입니다.

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보시다시피 둘 다 상대적으로 낮은 위험 범주에 속하지만, 둘 다 대기 중 강우로 인한 CUI(단열재 손상)에 취약합니다. 좋습니다. 물이 단열재와 상호 작용하여 잠재적으로 문제를 일으키는 또 다른 사례를 살펴보겠습니다. 이 사례는 텍사스에 있는 한 고객이 증기 배관을 운영하면서 습기가 찬 단열재의 성능이 저하된 것을 알고 있었던 경우입니다.

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그래서 우리는 그들에게 가서 "손상된 재킷 부분을 우리 제품으로 덧씌우는 실험을 해봅시다"라고 말했습니다. Pyrogel 단열재를 넣고 외피로 감싼 다음, 그 시스템을 모니터링하면서 단열 성능이 향상되는지 확인합니다. 아래쪽 단열재가 건조되면서 성능이 향상되는 거죠. 그래서 저희는 현장에 가서 10미터 구간을 단열재로 감쌌습니다.

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그리고 나서 우리는 10미터 길이의 대조 구간에도 계측 장비를 설치하고 시험을 시작했습니다. 4주 후, 예상대로 이 대조 구간도 처리한 구간과 겹치면서 건조되었고, 열 손실이 줄어들고 성능이 향상되었습니다. 시험은 성공적이었습니다. 그런데 이상한 일이 일어났습니다. 처리하지 않은 대조 구간에서도 성능이 개선되기 시작한 것입니다. 그래서 좀 더 생각해 보니, 물이 단열 시스템을 따라 스며들어 물이 침투한 지점보다 훨씬 먼 거리까지 손상을 일으키고 있다는 것을 알게 되었습니다.

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이러한 수분 이동으로 인해 습기가 단열재를 통해 수백 미터까지 이동할 수 있습니다. 그러면 대략 어떤 일이 발생할까요? 아주 간단합니다. 단열재에 결함이 생깁니다. 액체 상태의 물이 기체 상태로 유입되어 건조한 곳으로 확산된 후 다시 액화되어 농축되고 계속 이동합니다. 이 과정에서 습기는 단열재 아래의 부식을 유발할 뿐만 아니라 열 손실도 증가시킵니다.

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그러니까 잭에 작은 손상만 생겨도 단열재의 상당 부분이 손상될 수 있다는 겁니다. 따라서 여러 시스템을 점검해 보면 단열 성능 저하가 나타나는 것을 확인할 수 있을 겁니다. 저희는 지난 15년간 바로 그런 작업을 해왔습니다. 특히 고압 증기 헤더를 집중적으로 점검하여 단열재가 제대로 작동하는지 확인해 왔습니다.

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이렇게 할 때마다 단열재가 제대로 작동하지 않는 것을 발견합니다. 평균적으로 설계 기준보다 두 배 정도 나쁜 경우도 있고, 훨씬 더 나쁜 경우도 있습니다. 이런 경우 단열 시스템은 겉보기에는 멀쩡해 보입니다. 외피도 손상되지 않은 것처럼 보이지만, 설계 기준에 미치지 못하는 성능을 발휘하고 있는 것입니다. 이러한 모든 관찰 결과를 종합해 보면, 겉보기에는 깨끗해 보여도 단열 시스템 내부에 습기가 차 있을 가능성이 매우 높다는 결론에 도달하게 됩니다.

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그렇다면 어떻게 해야 할까요? 우선 눈에 보이는 외피 결함을 수리할 수 있습니다. 에너지 절약만으로도 수리 비용을 금방 회수할 수 있습니다. 또는 Pyrogel 그런 문제를 해결하려면 랩으로 감싸는 것이 좋습니다. 시스템을 건조시키는 동안 추가적인 열 저항을 얻을 수 있습니다. 또는 다른 방법을 사용할 수도 있습니다. Pyrogel 즉, 애초에 에어로젤 기반의 담요 단열재라는 것입니다.

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이 소재는 방수성이 뛰어나기 때문에 축 방향으로 물이 이동하는 메커니즘에 영향을 받지 않습니다. 일반적인 단열재보다 수증기 투과율이 약간 낮고, 단면적이 얇아서 단열재 내부로 물이 이동할 수 있는 면적이 적습니다. 또한, 환형 틈이 없는데, 이 환형 틈은 물이 이동하는 고속도로와 같은 역할을 합니다.

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그래서 아시다시피, 저희는 지금까지 이 일을 계속해 왔습니다. Pyrogel 15년에서 20년 동안 업계에 종사해온 덕분에 경쟁사들도 저희의 기술력을 눈여겨보고 있습니다. 그래서 시중에는 방수, 부식 방지 등 저희의 장점을 모방한 제품들이 많이 나와 있습니다. 따라서 설계 담당자 입장에서는 단열재가 실제로 누설 부식을 방지하는지 어떻게 확인할 수 있을지 고민하게 됩니다.

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표준화된 실험실 테스트 결과를 참고할 수도 있습니다. 예를 들어 스테인리스강의 경우 ASTM 79, 단열재 침출액의 부식성 이온을 정량화하는 ASTM 871, 탄소강 부식 정도를 측정하는 ASTM 1617, 또는 단열재가 흡수할 수 있는 수분의 양을 측정하는 ASTM 1763 등이 있습니다.

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이러한 테스트는 훌륭하고, 저는 이러한 평가를 거치지 않은 단열재를 추천하지 않겠지만, 여전히 이러한 테스트는 실제 사용 환경이 아닌, 새 제품 상태의 재료를 대상으로 한 실험실 테스트일 뿐입니다. 그리고 이러한 테스트는 조작될 수 있습니다. 따라서 이러한 테스트는 중요합니다. 시스템 수준의 평가, 예를 들어 AMPP 21442 방식이나 예전 NACE 516 방식처럼 단열재를 파이프 스풀에 감고, 온도를 변화시키고, 3일 동안 적시고, 3일 동안 건조시킨 다음 이 과정을 반복하는 방식을 고려해 볼 수도 있습니다.

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우리가 그렇게 할 때 Pyrogel약 3시간 정도면 마릅니다. 미네랄 울은 그렇게 하면 절대 마르지 않죠. 강철의 습윤 시간을 생각해 보세요. 하지만 제 생각에는 이것이 단 한 번의 분석 테스트보다는 더 나은 평가 방법인 것 같습니다. 그래도 여전히 매우 특수한 사용 사례입니다. 그럼 다시 질문으로 돌아가겠습니다.

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단열재가 부식을 완화하는지, 특히 장기적인 실제 성능을 어떻게 확인할 수 있을까요? 단열재 아래 부식이 다른 요소들과 함께 작용하여 완화되는 것을 장기간에 걸쳐 보여주는 실제 사례 연구가 있나요? 설계자가 이 질문에 대해 확신을 가질 수 있도록 충분한 근거 자료가 있으면 좋겠습니다.

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그래서 저희는 지난 15~20년 동안 산업계에 부식 방지 에어로젤 설비를 공급해 왔습니다. 훌륭한 사례 연구가 하나 있는데요, 한국 여수 지역의 휴켐(Hu-Chems) 화학 공장에 MNB 설비를 시공했습니다. 여수 지역은 아열대 기후로 강우량이 많아 부식 가능성이 매우 높습니다.

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저희는 2008년에 한 발전소에 단열 공사를 진행했습니다. 그리고 2012년에 2단계 공사가 있었고, 약 10년 후에 다시 방문하여 발전소를 조사할 수 있도록 허가를 받았습니다. 그때 다양한 서비스 등급을 살펴보았는데, 그중 일부는 단열재 부식 온도 범위인 50~175°C에 딱 들어맞았습니다.

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그리고 일부는 고온 환경에서 사용되었습니다. 다양한 사용 온도를 살펴보았고, 먼저 300°C에서 작동하는 10인치 파이프의 두 가지 사례를 보여드리겠습니다. 이를 통해 재료의 성능을 확인할 수 있습니다. 표면 온도를 설계 표면 온도와 비교하여 측정했는데, 재료는 설계대로 성능을 발휘했습니다.

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그래서 마치 10년 후에도 처음 만들어진 것처럼 제 성능을 발휘하고 있습니다. 약 136°C에서 작동하는 이 72인치 포탑과 질산 시설도 마찬가지로 설계대로 정확하게 작동했습니다. 이것만으로도 충분히 설명이 됩니다. 방금 말씀드렸듯이, 저희는 연구에서 다른 재료들을 살펴보았는데, 매우 광범위한 탄도 연구를 통해 모든 재료들이 저희가 살펴본 모든 시스템을 저하시켰다는 것을 보여주었습니다. 반면에 Pyrogel 시스템이 설계대로 작동하고 있습니다.

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그리고 90°C에서 작동하는 시스템을 살펴보고 부식 여부를 검사했을 때 10년 후에도 부식이 전혀 발견되지 않았다는 것은 놀라운 일이 아닙니다. 따라서 실제 사례를 통해 이 시스템이 얼마나 효과적인지 보여주는 훌륭한 데이터입니다. Pyrogel 단열재는 단열재 아래의 부식을 완화합니다. 제 생각에는 이것은 10년 동안 단열 처리된 84°C 파이프라인이었던 것 같습니다. Pyrogel그리고 그들은 그것을 잘라 봤습니다.

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처음 착용한 날처럼 보이네요. 바로 이것이 현장에서 검증된 소재의 모습입니다.

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감사합니다, 마크. 마크, 소개 말씀 감사합니다. 제가 앞으로 120장의 슬라이드를 더 보여드려야 해서, 여러분과 점심 식사 사이에 제가 서 있는 셈이네요. 네. 간단히 사례 연구를 요약하자면, 마크가 방금 보여준 것처럼 실험실 검사는 중요하지만 궁극적인 검사 방법은 아니라는 것입니다.

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궁극적인 시험은 현장에서 이루어집니다. 단열 제품을 살펴볼 때, 현장 테스트를 거친 제품을 보는 것이 어떤 실험실 테스트보다 더 중요하다는 것을 이해하고 인식하는 것이 중요합니다. ASTM 1720 표준은 에어로젤 블랭킷에 관한 것인데, 현재 시장에는 ASTM 1728을 충족하면 성능도 충족한다는 잘못된 인식이 만연해 있습니다.

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그리고 저는 그 오해를 바로잡고 싶습니다. 기본적으로 그건 실험실 테스트 결과일 뿐입니다. 고객 여러분께서 선택권을 갖고 계시다는 것을 진정으로 보여주는 것은 바로 현장 성능입니다. 그리고 왜 여러분이 단열재, 특히 에어로젤 기반 단열재를 고려하실 때 아스펜을 선택해야 하는지 조금 더 자세히 설명해 드리고 싶습니다.

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전 세계적으로 1.6억 대 이상의 제품을 설치했으며, 4억 5천만 평방피트 이상의 면적에 제품을 시공했습니다. 연간 6억 4천만 달러 이상의 제품 생산 능력을 보유하고 있으며, 22년간의 연구 개발 경험을 바탕으로 에어로젤 블랭킷을 최초로 개발했습니다. 또한, 당사의 독창적인 블랭킷 제품에 대한 350개 이상의 특허를 보유하고 있습니다.

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저희는 전 세계에 걸쳐 4곳 중 3곳의 생산 시설을 보유하고 있습니다. 극동 지역과 미국에 생산 시설을 두고 있으며, 세계 최대 정유 시설 24곳 중 23곳에서 이미 저희 제품을 사용하고 있습니다. 저희 부스에 방문하셔서 저희 기술에 대해 자세히 알아보시기를 권장합니다. 이 지역에서도 저희 기술이 빠르게 도입되고 있습니다.

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아람코, ADNOC, SABIC 등 여러 기업들이 현재 저희 제품을 사용하고 있습니다. 이 지역에서 사업이 빠르게 성장하고 있으며, 저희는 지역 고객들에게 많은 가치를 제공할 수 있다고 생각합니다. 간단히 말씀드리자면, 물은 부식 및 성능 측면에서 설비의 적입니다. 그리고 바로 그것이 저희 제품의 역할입니다. 저희 제품은 이러한 문제를 예방하는 데 특화되어 있습니다.

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오늘 탐지 등에 대한 이야기를 많이 들었습니다. 하지만 탐지에 앞서 가장 중요한 것은 예방입니다. 그리고 그것이 바로 저희 기술이 하는 일입니다. 저희는 현장에서의 성능을 입증하는 수많은 사례 연구를 보유하고 있습니다. 따라서 저희 제품을 사용하시면 현장에서 이미 성능이 검증된 제품을 사용하고 있다는 것을 확신하실 수 있습니다.

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그리고 모든 주요 통신 사업자들이 이를 사용하고 있습니다. 그리고 여기 마지막 하나가 있습니다. Pyrogel CUI 분야에서 성능이 입증된, 실제 환경에서 테스트를 거친 유일한 에어로젤 블랭킷입니다.

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고맙습니다.