Investigation of Recondensation Mechanism in Vapor Supply Lines of LPG Small Storage Tank Systems and Thermodynamic Semi-empirical Prediction Modeling

국내 LPG 공급 방식이 소형저장탱크 중심으로 전환되며 경제성과 효율성은 향상되었으나, 동절기 배관 내열손실로 인한 재응축 현상이 압력조정기 파손 및 가스 공급 중단 등 안전사고의 주원인이 되고 있다. 그럼에도 산업 현장에는 명확한 발생 임계점과 정량적 예측 기준이 부재한 실정이다. 본 연구에서는 249kg LPG 소형저장 탱크와 기체 공급용 고압 플렉시블 호스를 이용한 실증 실험을 통해 재응축 발생 메커니즘을 규명하였다. 실험결과, 탱크 내부 기체와 외기와의 온도차(△T)가 1.7℃를 초과하는 시점부터 유의미한 재응축이 시작됨을 확인하였다. 이는 고압 플렉시블 호스의 주름구조가 전열 면적을 확대하여 기체의 냉각을 가속하기 때문인 것으로 분석되었다. 또한, 탱크 내 충전량(액체 열용량)에 따라 온도차가 지속되며 재응축량이 비선형적으로 증가하는 거동을 확인하였다. 이를 바탕으로 본 연구는 기존 선형 열전달 모델의 한계를 보완하여 현장에서 적용 가능한 열역학적 준경험적 예측 모델을 제안하였다. 본 연구의 결과는 동절기 가스 공급 안정성 확보를 위한 설비 최적화 및 안전관리 가이드라인 수립의 기초 자료로 활용될 수 있다.