파이프라인 수송

3. 종류

파이프라인은 운송하는 물질에 따라 다음과 같이 분류할 수 있다.

• 집합 파이프라인: 여러 유전에서 처리 시설로 원유나 천연가스를 운반하는 작은 파이프라인들의 네트워크이다. 보통 짧고 직경이 작다. 해저 생산 플랫폼에서 육상으로 자원을 옮기는 파이프라인도 여기에 속한다.
• 수송 파이프라인: 장거리, 대구경 파이프라인으로, 도시, 국가, 대륙 간에 석유, 가스, 정제된 석유 제품 등을 운반한다. 압축기 스테이션(가스) 또는 펌프 스테이션(원유, 석유 제품)이 필요하다.
• 배분 파이프라인: 최종 소비자에게 제품을 전달하는 소구경 파이프라인 네트워크이다. 가정과 기업에 가스를 공급하는 공급 라인, 저장 시설로 제품을 옮기는 파이프라인 등이 있다.

• 정제된 석유 제품 파이프라인: 1860년대에 펜실베이니아 유전에서 오일 크릭의 기차역까지 약 5.08cm 단련철 파이프라인을 약 9.66km에 걸쳐 최초로 건설한 석유 수송 협회(Oil Transport Association)에 의해 건설되었다. 파이프라인은 일반적으로 대량의 원유, 정제된 석유 제품 또는 천연가스를 육상으로 수송하는 가장 경제적인 방법이다. 2014년 기준으로 원유 파이프라인 수송 비용은 배럴당 약 5USD였던 반면, 철도 수송 비용은 배럴당 약 10USD~15USD였다.^[7]
• 천연가스 파이프라인: 천연가스(및 유사한 기체 연료)는 천연가스 액체(NGL)로 알려진 액체로 약간 가압된다. 소규모 NGL 처리 시설은 유전에 위치할 수 있으므로 125psi의 가압 하에 있는 부탄과 프로판 액체를 철도, 트럭 또는 파이프라인으로 운송할 수 있다.
• 에탄올 파이프라인: 에탄올은 부식성이 강하고 물과 불순물을 흡수하는 경향이 있어 석유나 천연가스 파이프라인을 사용할 수 없다.^[17][18] 에탄올 파이프라인 건설을 제한하는 또 다른 요소는 부족한 물량과 비용 효율성이다.^[18][19]
• 슬러리 파이프라인: 광산에서 석탄이나 광석을 운반할 때 사용된다. 운송 물질을 물과 섞어 파이프라인으로 보내고, 도착지에서 건조시킨다.
• 수소 파이프라인: 수소 파이프라인 수송은 파이프를 통해 수소를 수송하는 것으로, 수소 인프라의 일부이다. 수소 파이프라인 수송은 수소의 수소 생산 지점 또는 인도 지점을 수요 지점에 연결하는 데 사용되며, 수송 비용은 CNG와 유사하며, 기술은 이미 검증되었다.^[23] 1938년 라인-루르 지역의 240km 수소 파이프라인은 여전히 운영 중이다.^[26]
• 물 파이프라인: 식수(drinking water) 또는 관개(irrigation)를 위해 물을 장거리로 운송하는 데 유용하다. 특히 언덕을 넘어야 하거나 증발(evaporation), 오염(pollution), 환경 영향 등을 고려할 때 운하(canal) 또는 수로(channel (geography))가 적절하지 않은 경우에 유용하다.
• 지역난방 파이프라인: 지역난방 또는 원격난방 시스템은 가열된 물, 가압온수 또는 때때로 증기를 고객에게 운반하는 단열된 공급 및 환수 배관 네트워크로 구성된다.
• 맥주 파이프라인: 독일 겔젠키르헨의 펠틴스-아레나 축구 경기장은 5km 길이의 맥주 파이프라인으로 연결되어 있다. 2016년 9월, 벨기에 브뤼헤에는 도시 거리의 트럭 통행량을 줄이기 위해 3km 길이의 맥주 파이프라인이 완공되었다.^[35]
• 염수 파이프라인: 오스트리아의 할슈타트 마을은 1595년에 건설된 40km의 염수를 운반하기 위해 13,000개의 속이 빈 나무 줄기로 건설된 "세계에서 가장 오래된 산업용 파이프라인"을 보유하고 있다고 주장한다.^[36][37]
• 우유 파이프라인: 1978년부터 1994년까지 네덜란드의 아멜란트 섬과 본토의 홀베르트 사이에 길이 15km의 우유 파이프라인이 운영되었다. 매일 섬에서 생산된 3만 리터의 우유가 본토로 운송되어 가공되었다. 1994년에 이 파이프라인은 폐기되었다.^[38]
• 공압 튜브: 보통 압축 공기나 진공을 이용해 원통형 용기에 담긴 고체 물질을 운반한다. 병원에서는 약물이나 검체를 운반하는 데 사용한다.^[39]

4. 해양 파이프라인

파이프라인은 작은 바다, 해협, 강과 같은 수역을 가로지를 수 있으며, 많은 경우 해저에 완전히 위치한다.^[40] 이러한 파이프라인을 "해양" 파이프라인(또는 "해저", "해상" 파이프라인)이라고 부른다. 해양 파이프라인은 주로 석유나 가스를 운반하는 데 사용되지만, 물 수송에도 사용된다.^[40]

해상 프로젝트에서는 "플로우라인"과 파이프라인을 구분한다.^[40][41][42] 플로우라인은 특정 개발 지역 내에서 해저 유정 헤드, 매니폴드 및 플랫폼을 연결하는 ''구내'' 파이프라인인 반면, 파이프라인(때로는 "수출 파이프라인")은 자원을 해안으로 가져오는 데 사용된다.^[41]

해양 파이프라인의 건설 및 유지 보수는 파랑, 해류 역학, 지질학적 위험 등으로 인해 육상 파이프라인과는 다른 물류상의 어려움이 있다. 2022년 러시아-우크라이나 전쟁 중에는 나이지리아에서 도둑들이 석유 파이프라인을 파손했고, 해저 천연가스 파이프라인 노르트스트림 1과 2가 폭파되기도 했다.

5. 구성 요소 및 기술

파이프라인 시스템은 다음과 같은 주요 구성 요소로 이루어져 있다.

; 초기 주입 스테이션: "공급" 또는 "유입" 스테이션이라고도 불리며, 제품이 파이프라인으로 들어가는 시스템의 시작점이다. 이곳에는 저장 시설, 펌프 또는 압축기가 위치한다.

; 압축기/펌프 스테이션: 액체 파이프라인에는 펌프, 가스 파이프라인에는 압축기가 설치되어 제품을 파이프라인을 통해 이동시킨다. 이러한 스테이션의 위치는 지형, 운송되는 제품의 유형, 네트워크 운영 조건에 따라 결정된다.

; 부분 배송 스테이션: "중간 스테이션"이라고도 불리며, 파이프라인 운영자가 운송되는 제품의 일부를 배송할 수 있도록 한다.

; 차단 밸브 스테이션: 파이프라인의 1차 방어선 역할을 한다. 이 밸브를 사용하여 유지보수 작업을 위해 특정 구간을 분리하거나, 파열 또는 누출을 격리할 수 있다. 차단 밸브 스테이션은 파이프라인 유형에 따라 일반적으로 약 32.19km~약 48.28km 간격으로 설치된다. 액체 파이프라인에서는 매우 일반적인 관행이지만, 설계 규칙은 아니다. 위치는 운송되는 제품의 특성, 파이프라인 경로, 운영 조건에 따라 결정된다.

; 조정기 스테이션: 특수한 유형의 밸브 스테이션으로, 운영자가 라인의 압력을 일부 해제할 수 있다. 조정기는 일반적으로 경사면 하단에 위치한다.

; 최종 배송 스테이션: "출구" 스테이션 또는 터미널이라고도 불리며, 제품이 소비자에게 배포되는 곳이다. 액체 파이프라인의 경우 탱크 터미널, 가스 파이프라인의 경우 배포 네트워크 연결 지점이 될 수 있다.

석유 및 천연가스 파이프라인은 거의 모든 국가의 경제 발전에 중요한 자산이므로, 정부 규제 또는 내부 정책에 따라 자산, 파이프라인이 통과하는 지역 주민 및 환경의 안전을 보장해야 한다.

파이프라인 회사는 정부 규제, 환경 제약, 사회적 상황에 직면한다. 정부 규제는 운영을 위한 최소 인력, 운영자 교육 요건, 파이프라인 시설, 운영 안전을 보장하는 데 필요한 기술 및 응용 프로그램을 정의할 수 있다. 예를 들어, 미국 워싱턴주에서는 파이프라인 운영자가 최대 유량의 8% 누출을 15분 이내에 감지하고 위치를 파악할 수 있어야 한다. 사회적 요인 또한 파이프라인 운영에 영향을 미치는데, 제품 절도는 때때로 파이프라인 회사의 문제가 되기도 한다. 이 경우 감지 수준은 최대 유량의 2% 미만이어야 하며 위치 정확도에 대한 기대치가 높다.

파이프라인 모니터링을 위해 라인을 직접 따라 걷는 것부터 위성 감시에 이르기까지 다양한 기술과 전략이 구현되었다. 파이프라인을 우발적인 누출로부터 보호하기 위한 가장 일반적인 기술은 계산 파이프라인 모니터링(CPM, Computational Pipeline Monitoring)이다. CPM은 압력, 유량, 온도와 관련된 현장 정보를 사용하여 수송되는 제품의 유압 거동을 추정한다. 추정이 완료되면 결과를 다른 현장 참조 값과 비교하여 누출과 관련이 있을 수 있는 이상 현상이나 예상치 못한 상황을 감지한다.

미국석유협회(American Petroleum Institute)는 액체 파이프라인에서 CPM의 성능과 관련된 여러 기사를 발표했다. API 간행물은 다음과 같다.

• RAM 1130 – 액체 파이프라인을 위한 계산 파이프라인 모니터링
• API 1149 – 파이프라인 변수 불확실성 및 누출 감지 가능성에 미치는 영향

• 볼 밸브는 빠른 개폐 흐름 제어를 가능하게 하며, 흐름의 빠른 변화가 필요한 파이프라인 시스템에 자주 사용된다.
• 게이트 밸브는 완전한 흐름 제어를 제공하므로 완전 차단 또는 일정한 흐름이 필요한 파이프라인에 적합하다.
• 체크 밸브는 역류를 방지하여 역류로 인한 파이프라인 손상을 방지한다.

6. 운영

파이프라인은 일반적으로 "주 제어실"로 알려진 곳에서 원격으로 제어 및 운영된다. 이 센터에서는 현장 계측 장비와 관련된 모든 데이터가 하나의 중앙 데이터베이스에 통합된다. 데이터는 파이프라인을 따라 여러 원격 단말 장치(RTU)에서 수신되며, 파이프라인을 따라 모든 스테이션에 RTU가 설치되는 것이 일반적이다.^[77]

7. 건설 및 유지보수

파이프라인은 "관로"라고 알려진 곳을 따라 설치된다. 파이프라인 건설은 일반적으로 다음과 같은 단계를 거친다.

# 시장 수요 조사: 잠재 고객에게 새로운 파이프라인 용량의 일부를 확보할 기회를 제공한다.

# 관로(통행권) 선정 및 토지 확보 (수용권)

# 파이프라인 설계: 파이프라인 프로젝트는 신규 파이프라인 건설, 기존 파이프라인의 연료 종류 변경, 또는 기존 파이프라인 경로의 시설 개선 등 여러 형태를 취할 수 있다.

# 승인 획득: 설계가 최종 확정되고 최초 파이프라인 고객이 용량을 구매하면 해당 규제 기관의 승인을 받아야 한다.

# 경로 측량

# 경로 정리

# 트렌칭 – 주 경로 및 교차점 (도로, 철도, 기타 파이프 등)

# 파이프 설치

# 밸브, 교차점 등 설치

# 파이프 및 트렌치 매설

# 시험: 건설이 완료되면 새로운 파이프라인은 구조적 무결성을 보장하기 위해 시험을 거친다. 여기에는 수압 시험 및 라인 패킹이 포함될 수 있다.^[43]

러시아는 후방지원부대의 일부로 파이프라인 건설 및 수리 훈련을 받은 "파이프라인 부대"를 보유하고 있으며, 이는 세계 유일이다.^[44]

미국 정부는 EPA, FERC 등을 통해 청정수법, 국가환경정책법 및 기타 법률, 그리고 경우에 따라 지방 자치 단체 법률을 준수하기 위해 제안된 파이프라인 프로젝트를 검토한다.^[45][46] 바이든 행정부는 각 주와 부족 집단이 제안된 프로젝트를 평가하고 잠재적으로 차단할 수 있도록 허용하려고 했다.^[47]

파이프라인 유지보수는 음극방식 수준을 적절한 범위 내로 점검하고, 도보, 육상 차량, 선박 또는 항공기를 이용하여 건설, 침식 또는 누출 여부를 감시하며, 파이프라인 내에 부식성 물질이 있는 경우 청소 피그를 통과시키는 작업이 포함된다.

미국 파이프라인 유지보수 규정은 연방규정집(CFR)에 명시되어 있다. 천연가스 파이프라인은 49 CFR 192, 석유 액체 파이프라인은 49 CFR 195 섹션을 따른다.

8. 규제

파이프라인은 국가별 규제 기관의 승인을 받아야 하며, 설계 및 안전 기준을 충족해야 한다. 파이프라인 유지보수는 연방규정집 (CFR) 등 관련 규정에 따라 이루어져야 한다.^[43]

미국에서는 육상 및 해상 파이프라인은 파이프라인 및 위험물질 안전 관리국 (PHMSA)이 규제하고, 석유와 가스 생산에 사용되는 특정 해상 파이프라인은 광물 관리 서비스 (MMS)가 규제한다.^[45][46] EPA와 FERC 등을 통해 환경 관련 규제를 준수하는지 확인한다.^[45] 바이든 행정부는 각 주와 부족 집단이 파이프라인 건설 프로젝트를 평가하고 잠재적으로 차단할 수 있도록 허용하려고 했다.^[47]

캐나다에서는 주 규제 기관 또는 국가 에너지 위원회 (NEB)가 파이프라인을 규제한다.

러시아는 후방지원부대의 일부로 파이프라인 건설 및 수리 훈련을 받은 "파이프라인 부대"를 보유하고 있으며, 이는 세계 유일의 파이프라인 부대이다.^[44]

9. 지정학적 측면

주요 에너지 자원(석유와 천연가스) 수송을 위한 파이프라인은 단순한 무역 요소를 넘어선다.^[12] 파이프라인은 지정학과 국제 안보 문제와도 연결되며, 파이프라인의 건설, 배치, 관리는 국가의 이익과 행동에 중요한 역할을 한다.^[12]

2009년 초 러시아-우크라이나 가스 분쟁은 파이프라인 정치의 대표적인 사례이다. 표면적으로는 가격 문제였지만, 이 분쟁은 주요 정치 위기로 이어졌다. 러시아 국영 가스 회사인 가즈프롬은 러시아와 우크라이나 정부 간 협상 결렬 후 우크라이나에 대한 천연가스 공급을 중단했다.^[12] 우크라이나를 경유하는 러시아 가스 공급이 차단되면서, 동남유럽의 거의 모든 지역과 중앙 및 서유럽 일부 지역에 큰 위기가 발생했다. 러시아는 이 분쟁을 다른 강대국, 특히 유럽 연합이 러시아의 "근접 외국"에 간섭하는 것을 막기 위한 수단으로 사용했다는 비난을 받았다.^[12]

10. 위험성 및 사고

파이프라인은 인화성 또는 폭발성 물질을 운반하므로 특별한 안전 문제가 발생한다. 주요 사고 원인으로는 부식, 압력 및 장비 고장, 굴착으로 인한 손상 등이 있다.^[60] 파이프라인 사고는 대규모 인명 피해, 환경 오염, 경제적 손실을 초래할 수 있다.
주요 사고 사례

테러 및 사보타주의 표적파이프라인은 국가 경제의 안정에 기여하므로 테러나 전쟁 중 적의 표적이 될 가능성이 높다.^[7]

• 2011년 초~2012년 7월: 이집트-이스라엘/요르단 천연가스 파이프라인 15차례 공격.^[72]
• 2019년: 멕시코 틀라우엘리판 연료 파이프라인 폭발. 연료 절도범들이 파이프라인을 뚫은 후 폭발, 최소 66명 사망.^[73]
• 2022년 9월 26일: 발트해 해저 노르트스트림 1, 노르트스트림 2 파이프라인 폭발 및 대규모 가스 누출. 사보타주 행위로 추정.^[74][75][76]

11. 한국의 파이프라인

한국은 토지 소유권 문제, 높은 지가, 복잡한 지형, 지진 등의 이유로 파이프라인 수송이 활발하지 않았다. 천연가스 분야에서는 한국가스공사(KOGAS)가 주도적으로 파이프라인을 설치, 운영하고 있다.
주요 파이프라인:

• 항공유 파이프라인:

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_[88] 뉴스 Scores die in Nigeria fuel blast http://news.bbc.co.u[...] 英国放送協会 (BBC) 2020-12-09
_[89] 뉴스 メキシコで石油パイプラインが爆発、27人死亡 街は火の海に https://www.afpbb.co[...] フランス通信社 (AFP) 2020-12-09
_[90] 뉴스 メキシコで送油管爆発、21人死亡 ガソリン窃盗が原因 https://www.cnn.co.j[...] CNN 2019-01-19