세계 전역에서 지역경제는 파이프라인을 통해 운송되는 대량의 석유에 의존하고 있다. 지역의 파이프라인은 석유를 안전하고 경제적으로 운송하는 수단으로 존재해 왔으며, 정유시설에서 처리될 수 있도록 원유를 운송해 지역주민들이 일상적으로 석유 제품을 사용할 수 있게끔 전달했다.
정제된 원유는 엄청난 규모의 파이프라인 인프라를 통해 액화석유를 제공하고, 해당 제품은 차량, 트럭, 비행기, 선박 용도의 연료로 사용된다.
유체가 두 계약 당사자 간에 거래될 경우 파이프라인을 통과하는 해당 유체에 대한 정확한 측정은 공정한 거래를 위해 필수적인데, 이때 시행되는 측정은 상거래(Cu
stody Transfer) 혹은 재정적 유량 측정(Fiscal Flow Measurement)이라는 용어로 불린다.
상거래에 있어 100% 정확한 측정이란 불가능하기 때문에, 모든 파이프라인 업체들은 거래 용량 부정확성을 최소한으로 줄이기 위해 부단한 노력을 기울인다. 일간 측정 제품의 가치가 100만달러인 계측 설비에서 부정확성 오차 범위가 ±0.1%인 경우 하루 1,000달러 혹은 연간 36만5,000달러의 손실로 치환되므로, 이처럼 많은 금액이 좌우되는 상황에서 파이프라인 업체들은 가능한 측정 정확성을 최대한 보장하기 위해 할 수 있는 모든 방안을 동원한다.
에머슨 솔루션 적용
2006년 초 에머슨은 세계를 선도하는 오일 및 가스 전문 기업을 고객으로 맞아 긴밀한 협력 관계를 맺게 됐다. 이 고객사는 텍사스주 전역으로 디젤과 가솔린을 운송하는 파이프라인에 대해 상거래 측정을 수행했다. 당사의 계측 설비는 12인치에서 8인치로 좁아지는 파이프라인으로 구성됐고, 8인치 부분에는 터빈 유량계가 설치돼 있었다.
당시 에머슨은 8인치 라인의 터빈 유량계에 직렬로 연결되는 백업 측정 장치를 설치하는 과제를 맡게 됐다. 상거래 솔루션에 있어 높은 수준을 자랑하는 에머슨은 기존의 측정 기술을 면밀히 평가한 후, Daniel Model 3804 Liquid Ultrasonic Meter(액체 초음파 유량계)를 고객에게 추천했다.
이 프로젝트에서 가장 핵심적인 난제는 기존 터빈 유량계의 양쪽 모두에 있어 영향을 받지 않는 범위의 직선 파이프가 짧은 길이라는 점이었다. API(미국석유협회)에서는 유체 조절 구성 요소를 사용하는 업스트림 파이프의 경우 최소 10배율을, 터빈/초음파 유량계를 갖는 다운스트림 파이프의 경우 최소 5배율을 권장하고 있다.
하지만 고객사의 파이프라인 시스템 내 기존 드레인에는 가용한 파이프 분량이 제한돼 있기 때문에 API의 권고를 따르기 어려웠고, 짧은 부분 내에 터빈 유량계와 초음파 유량계를 동시에 설치하는 것도 불가피했다. 열악한 파이프 배열 환경 상황에서, 에머슨은 2인치 길이 드레인 라인 측면에 초음파 유량계의 약 6배율 앞쪽으로 튜브 번들을 설치할 것을 권고하고 작업을 시작했다. 또한 에머슨에서는 이상적인 계기 배열은 아니었지만, 초음파 유량계의 5배율 다운스트림에 터빈 유량계를 설치하도록 권고했다.
안전성 입증한 에머슨의 초음파 유량계
위 고객사에서는 1년여 동안 터빈 유량계와 초음파 유량계의 유량 데이터를 추적했다. 해당 기간 동안 통과하는 유체 총량인 1,500만배럴에 대해 두 유량계는 단 50배럴 정도의 차이만을 나타냈는데, 이 차이 범위는 단 0.0003%에 불과한 수치다. 터빈 유량계가 매 배치(Batch)마다 검교정이 이뤄진 반면, 액체 초음파 유량계는 고객사의 현장 내 설치된 20인치 볼 프루버(Ball Prover)를 통해 주기적으로만 검교정이 시행된 것을 감안한다면, 이는 특별히 주목할 만한 결과라 할 수 있다. 또한, 이는 가솔린과 디젤 유체 사이의 유량 변경에도 불구하고 초음파 유량계의 계측 계수가 대단히 안정적으로 유지됐다는 것을 증명했다.
고객은 초음파 유량계의 장기적인 안정성에 매우 감명받았다. 그는 “에머슨이 제공한 초음파 유량계는 간헐적으로만 검교정이 수행됐음에도 불구하고, 가동 시간 전반에 걸쳐 매우 일관된 상태를 유지했는데, 이는 대단히 인상 깊은 사안”이라면서, “이러한 높은 품질은 주기적인 빈도로 검교정의 횟수를 감소시켜, 프루버의 마모나 손상을 막고 유지보수 비용을 절감할 수 있도록 허용한다”고 말했다.
에머슨의 초음파 유량계는 마모나 과열 정지의 대상인 가동부가 없어, 최소한의 유지보수만을 요구한다. 또한 이 제품은 유체 흐름을 방해하지 않기 때문에, 시스템 전체에 가해지는 압력 손실 역시 매우 적다. 고객사는 초음파 유량계의 사용 용이성에 대해 극찬했고, Daniel CUI(Customer Ultrasonic Interface : 고객 초음파 인터페이스)를 통해 사용할 수 있는 정보량에 감명했다. 그 결과, 이 고객사는 기존의 터빈 유량계를 제거해 다른 곳에 사용한다는 결정을 내렸을 뿐만 아니라, 다른 위치에도 Daniel Model 3804 Liquid Ultrasonic Meter를 설치할 수 있는지 모색하게 됐다.
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