[플랜트 배관 지식] 배관 제조 방식 총정리 (SMLS, ERW, EFW)와 Joint Efficiency의 비밀

배관 자재를 선정할 때 가장 먼저 고민하는 것이 제조 방식입니다. SMLS와 ERW가 가장 흔하지만 배관이 커지면 어떻게 만들까요?
그리고 왜 SMLS는 비싸도 쓸 수밖에 없을까요? 그 답은 ASME Code에 나오는 **Joint Efficiency (이음 효율)**에 있습니다.

오늘은 배관 제조의 3대장(SMLS, ERW, EFW)과 설계의 핵심 계수인 Joint Efficiency에 대해 깊이 있게 알아보겠습니다.

1. 배관 제조 방식 3가지 (SMLS, ERW, EFW)
배관은 "용접선(Seam)이 있느냐, 어떻게 용접했느냐"에 따라 크게 세 가지로 나뉩니다.
① SMLS (Seamless, 무계목 강관)
* 방식: 달궈진 원형 쇠기둥(Billet) 가운데를 뚫어서(Piercing) 만듭니다.
* 특징: 용접선이 아예 없습니다.
* 장점: 고압/고온에 가장 강하고 신뢰성이 높습니다.
* 한계: 24인치 이상의 대구경을 만들기 어렵고 비쌉니다.
② ERW (Electric Resistance Welding, 전기저항 용접관)
* 방식: 철판(Coil)을 둥글게 말아서, 접합부에 전기를 흘려 저항열로 녹여 붙입니다.
* 특징: 용접봉(Filler Metal)을 쓰지 않고 모재 자체를 녹여 붙입니다.
* 장점: 생산 속도가 빠르고 저렴하며 치수가 정확합니다.
* 한계: 용접부 신뢰성이 SMLS보다 낮아 저압 유틸리티 배관에 주로 쓰입니다.
③ EFW / SAW (Electric Fusion Welding, 아크 용접관)
* 방식: 두꺼운 철판(Plate)을 프레스로 둥글게 만 뒤, **용접봉(Filler Metal)을 사용하여 아크 용접(주로 SAW)**으로 붙입니다.
* 특징: SMLS나 ERW로 만들 수 없는 대구경(24인치 이상)이나 두꺼운 배관을 만들 때 사용합니다.
* 종류:
   * LSAW: 길이 방향으로 한 줄로 용접 (Longitudinal)
   * SSAW (Spiral): 나선형으로 돌려가며 용접 (주로 토목용, 저압용)

2. 배관 두께의 핵심, Joint Efficiency (E)
"용접관(ERW, EFW)은 심리스(SMLS)보다 약하다."
이 말을 공학적으로 숫자로 표현한 것이 바로 **Joint Efficiency (이음 효율, 기호 E)**입니다.
ASME B31.3 등 배관 설계 코드에서는 두께 계산 시 **'용접부가 있으니 이만큼은 깎고 계산해라'**라는 페널티(Penalty)를 줍니다.
💡 배관 두께 계산 공식 (ASME B31.3)

  * P: 설계 압력
  * S: 허용 응력
  * E: Joint Efficiency (이음 효율)

제조 방식별 E값 (기본값)
* SMLS (Seamless): E = 1.0 (100%)
   * 용접선이 없으므로 모재의 강도를 100% 인정해 줍니다.
* ERW: E = 0.85 (85%)
   * 용접선이 터질 확률을 감안하여 강도의 85%만 인정합니다. (즉, 배관을 더 두껍게 설계해야 함)
* EFW (Double Welded): E = 0.85 \sim 1.0
   * 기본은 0.85지남, **RT(방사선 비파괴 검사)**를 얼마나 했느냐에 따라 1.0까지 올라갑니다.

3. RT(비파괴 검사)와 E값의 관계 (중요!)
EFW 배관은 용접관이지만, 비파괴 검사를 통해 SMLS처럼 E=1.0을 받을 수 있습니다. 이것이 설계의 묘미입니다.
* RT 없음: E = 0.85 (불안하니까 15% 깎음)
* Spot RT (일부 구간 검사): E = 0.90
* 100% RT (전 구간 검사): E = 1.00 (SMLS와 동등한 강도로 인정!)
Tip: ERW 배관도 추가적인 초음파 검사(UT) 등을 통해 E=1.0을 보증하는 경우도 있지만, 통상적으로 설계에서는 0.85를 적용하는 것이 관례입니다.

4. 한눈에 보는 총정리

📝 마무리
배관을 선정할 때는 단순히 가격만 볼 것이 아니라, **Joint Efficiency (E)**를 고려해야 합니다.
* E값이 낮으면(0.85)  > 계산상 필요한 두께가 두꺼워짐 > 자재비 증가 & 무게 증가
* E값이 높으면(1.0) > 두께를 얇게 가져갈 수 있음 > 용접관이라도 RT를 해서 E=1.0을 맞추는 게 이득일 수 있음