LPG 저장탱크 사고중 피해정도가 큰 대표적인 사고에는 증기운 폭발 (Vapor Cloud Explosion, VCE)과 비등액체팽창증기 폭발(Boiling Liquid Expanding Vapor Explosion, BLEVE)이 있다. BLEVE 사고는 사고결과 손실 규모가 아주 크다. 1984년 멕시코시티에서 발생한 PEMEX 사고의 경우 사망자 500명 이상, 부상자 2000명 이상이 발생한 대참사가 발생하여 피해액 또한 재산피해만으로도 5천만 달러에 달했다. 국내의 경우 1998년 9월 매스컴에 의해 온 국민에게 경각성을 불러일으켰던 부천 LPG 충전소의 LPG 탱크로리에 의한 BLEVE와 Fireball 사고가 있다. 이 사고로 재산피해만 약 65억에 달하였고, 1명이 사망하고 83명의 부상자를 나았다. LPG는 저장성 때문에 액화하여 주로 용기나 저장탱크에 저장·운송하고 있는 실정이며, LPG 충전소(용기/자동차), 집단공급시설, 저장시설 및 사용시설 등에 사용되고 있는 LPG 저장탱크중 지상식 탱크의 위험성이 지하식에 비해 상대적으로 크다. 최근 국내에서는 ...
LPG 저장탱크 사고중 피해정도가 큰 대표적인 사고에는 증기운 폭발 (Vapor Cloud Explosion, VCE)과 비등액체팽창증기 폭발(Boiling Liquid Expanding Vapor Explosion, BLEVE)이 있다. BLEVE 사고는 사고결과 손실 규모가 아주 크다. 1984년 멕시코시티에서 발생한 PEMEX 사고의 경우 사망자 500명 이상, 부상자 2000명 이상이 발생한 대참사가 발생하여 피해액 또한 재산피해만으로도 5천만 달러에 달했다. 국내의 경우 1998년 9월 매스컴에 의해 온 국민에게 경각성을 불러일으켰던 부천 LPG 충전소의 LPG 탱크로리에 의한 BLEVE와 Fireball 사고가 있다. 이 사고로 재산피해만 약 65억에 달하였고, 1명이 사망하고 83명의 부상자를 나았다. LPG는 저장성 때문에 액화하여 주로 용기나 저장탱크에 저장·운송하고 있는 실정이며, LPG 충전소(용기/자동차), 집단공급시설, 저장시설 및 사용시설 등에 사용되고 있는 LPG 저장탱크중 지상식 탱크의 위험성이 지하식에 비해 상대적으로 크다. 최근 국내에서는 정량적 위험성 평가 기법을 위험시설물에 도입하여 위험도를 관리하면서 LPG 저장탱크에 대한 사고후 피해영향평가에 대한 연구는 다각적으로 이루어지고 있는 반면, 부천 LPG 충전소의 사고원인 규명과정 등에서 볼 수 있듯이, BLEVE의 조건 및 메커니즘 규명에 대한 노력은 거의 전무한 것이 현실이다. 따라서, 이번 연구에서는 상대적으로 위험성이 큰 지상식 LPG 저장탱크의 BLEVE 가능성에 대해 외국의 Pilot 탱크 시험 결과 및 BLEVE 발생을 위한 소요입열량 계산값을 이용 연역적 계산방법을 통해 BLEVE 조건 및 가능성을 정량화하여 규명코자 하였다. 특히, 탱크 사양 등에 있어 1999년의 부천사고와 동일한 탱크 사양을 이용해 당시의 상황을 연역적 계산에 의해 접근코자 하였다. 또한, 1992년부터 1996년까지 400 gallon 용량의 프로판 탱크를 이용해 A.M. Birk(Queen's University, Canada)가 수행한 BLEVE 시험의 조건 및 결과 데이터(소요시간, 외부 plate 온도, 내부 액체 온도, 내부압력등)와 국내의 탱크 및 압력방출밸브 설계 기준을 활용함으로써 가정에 의한 결과값의 오차를 최대한 줄이고자 하였다. BLEVE 가능성 해석은 다음 절차에 의해 계산·해석하였다. ① 저장탱크 관련 정보 수집 - 저장탱크 재료(KS D 3515 SPPV 49)의 고온 강도 - 안전밸브의 설정압력 ② BLEVE 시험으로부터의 자료 수집(Birk의 화재시험) - 최초 점화로부터 BLEVE 발생시까지 소요시간 - BLEVE 발생시 내부압력 - BLEVE 발생시의 탱크 외부 벽체(plate)의 온도 및 내부 액체 온도 ③ BLEVE 발생시 내부온도(53℃ 가정)에 이르기 위한 총입열량 계산 - 압력 방출밸브 set pressure 해당 온도 도달 입열량 + 압력 방출밸브를 통한 증발잠열 + set pressure 해당온도에서 BLEVE 발생 온도까지의 입열량 ④ 총입열량에 도달하기 위한 누출 소요량, 누출속도 및 hole 구경 계산 ⑤ BLEVE 발생 가능한 풀화재의 크기(화재 직경 및 높이 등) 계산 본 연구에서는 위의 절차를 통해 크게 다음의 두 가지의 BLEVE 가능조건을 규명하고자 하였다. - BLEVE 발생 가능한 탱크 내부조건(벽체 고온 강도저하, 내부액체 온도 및 상대 액충전량) - BLEVE 발생 가능한 누출 및 외부화재 조건(누출 소요량, 누출속도, hole 구경 및 풀화재 크기) 연구결과로서, 산출된 탱크의 파열압력(burst pressure)과 충전량에 의해 보정된 액 온도를 사용해서 그려진 BLEVE map을 이용하여 BLEVE 조건에서 액위(%)가 BLEVE에 어떤 영향을 미칠 것인가를 규명하였다. 탱크 plate 온도가 600℃이고, 탱크내부 액온도가 53℃일 때 액충전량은 43.68% 이상일 경우에만 BLEVE의 발생이 가능하다는 결과를 얻었고, 이는 화재현장에서 LPG 저장탱크의 BLEVE 예방에 유익한 자료가 될 것이다. 또한, 부천 대성에너지 LPG 충전소와 동일한 사양인 15톤 프로판 탱크를 모델로 하여 BLEVE 발생 가능한 외부 누출 및 외부화재 조건을 계산에 의해 구하였다. 우선 내부액에 대한 BLEVE 발생가능 조건에 이르기 위한 총입열량을 계산하고, 이 값을 근거로 액상가스 누출속도, 총누출량, 액상 누출시 상당구경, 이상(two-phase) 누출시 상당구경을 계산하였다. 계산결과 액상 누출시 누출상당직경은 7.2mm, 이상 누출시 누출상당직경은 17.6mm 이상일 경우에 BLEVE가 발생 가능한 최소한의 풀화재 생성조건이 되었다. 또한, 위의 조건에 해당하는 풀화재의 크기를 EFFECTS V2.1을 이용해서 계산한 결과 BLEVE가 발생하기 위해서는 최소 직경 3.3m, 높이 10.4m 이상의 풀화재가 전제되어야 한다는 결과를 얻을 수 있었다.
LPG 저장탱크 사고중 피해정도가 큰 대표적인 사고에는 증기운 폭발 (Vapor Cloud Explosion, VCE)과 비등액체팽창증기 폭발(Boiling Liquid Expanding Vapor Explosion, BLEVE)이 있다. BLEVE 사고는 사고결과 손실 규모가 아주 크다. 1984년 멕시코시티에서 발생한 PEMEX 사고의 경우 사망자 500명 이상, 부상자 2000명 이상이 발생한 대참사가 발생하여 피해액 또한 재산피해만으로도 5천만 달러에 달했다. 국내의 경우 1998년 9월 매스컴에 의해 온 국민에게 경각성을 불러일으켰던 부천 LPG 충전소의 LPG 탱크로리에 의한 BLEVE와 Fireball 사고가 있다. 이 사고로 재산피해만 약 65억에 달하였고, 1명이 사망하고 83명의 부상자를 나았다. LPG는 저장성 때문에 액화하여 주로 용기나 저장탱크에 저장·운송하고 있는 실정이며, LPG 충전소(용기/자동차), 집단공급시설, 저장시설 및 사용시설 등에 사용되고 있는 LPG 저장탱크중 지상식 탱크의 위험성이 지하식에 비해 상대적으로 크다. 최근 국내에서는 정량적 위험성 평가 기법을 위험시설물에 도입하여 위험도를 관리하면서 LPG 저장탱크에 대한 사고후 피해영향평가에 대한 연구는 다각적으로 이루어지고 있는 반면, 부천 LPG 충전소의 사고원인 규명과정 등에서 볼 수 있듯이, BLEVE의 조건 및 메커니즘 규명에 대한 노력은 거의 전무한 것이 현실이다. 따라서, 이번 연구에서는 상대적으로 위험성이 큰 지상식 LPG 저장탱크의 BLEVE 가능성에 대해 외국의 Pilot 탱크 시험 결과 및 BLEVE 발생을 위한 소요입열량 계산값을 이용 연역적 계산방법을 통해 BLEVE 조건 및 가능성을 정량화하여 규명코자 하였다. 특히, 탱크 사양 등에 있어 1999년의 부천사고와 동일한 탱크 사양을 이용해 당시의 상황을 연역적 계산에 의해 접근코자 하였다. 또한, 1992년부터 1996년까지 400 gallon 용량의 프로판 탱크를 이용해 A.M. Birk(Queen's University, Canada)가 수행한 BLEVE 시험의 조건 및 결과 데이터(소요시간, 외부 plate 온도, 내부 액체 온도, 내부압력등)와 국내의 탱크 및 압력방출밸브 설계 기준을 활용함으로써 가정에 의한 결과값의 오차를 최대한 줄이고자 하였다. BLEVE 가능성 해석은 다음 절차에 의해 계산·해석하였다. ① 저장탱크 관련 정보 수집 - 저장탱크 재료(KS D 3515 SPPV 49)의 고온 강도 - 안전밸브의 설정압력 ② BLEVE 시험으로부터의 자료 수집(Birk의 화재시험) - 최초 점화로부터 BLEVE 발생시까지 소요시간 - BLEVE 발생시 내부압력 - BLEVE 발생시의 탱크 외부 벽체(plate)의 온도 및 내부 액체 온도 ③ BLEVE 발생시 내부온도(53℃ 가정)에 이르기 위한 총입열량 계산 - 압력 방출밸브 set pressure 해당 온도 도달 입열량 + 압력 방출밸브를 통한 증발잠열 + set pressure 해당온도에서 BLEVE 발생 온도까지의 입열량 ④ 총입열량에 도달하기 위한 누출 소요량, 누출속도 및 hole 구경 계산 ⑤ BLEVE 발생 가능한 풀화재의 크기(화재 직경 및 높이 등) 계산 본 연구에서는 위의 절차를 통해 크게 다음의 두 가지의 BLEVE 가능조건을 규명하고자 하였다. - BLEVE 발생 가능한 탱크 내부조건(벽체 고온 강도저하, 내부액체 온도 및 상대 액충전량) - BLEVE 발생 가능한 누출 및 외부화재 조건(누출 소요량, 누출속도, hole 구경 및 풀화재 크기) 연구결과로서, 산출된 탱크의 파열압력(burst pressure)과 충전량에 의해 보정된 액 온도를 사용해서 그려진 BLEVE map을 이용하여 BLEVE 조건에서 액위(%)가 BLEVE에 어떤 영향을 미칠 것인가를 규명하였다. 탱크 plate 온도가 600℃이고, 탱크내부 액온도가 53℃일 때 액충전량은 43.68% 이상일 경우에만 BLEVE의 발생이 가능하다는 결과를 얻었고, 이는 화재현장에서 LPG 저장탱크의 BLEVE 예방에 유익한 자료가 될 것이다. 또한, 부천 대성에너지 LPG 충전소와 동일한 사양인 15톤 프로판 탱크를 모델로 하여 BLEVE 발생 가능한 외부 누출 및 외부화재 조건을 계산에 의해 구하였다. 우선 내부액에 대한 BLEVE 발생가능 조건에 이르기 위한 총입열량을 계산하고, 이 값을 근거로 액상가스 누출속도, 총누출량, 액상 누출시 상당구경, 이상(two-phase) 누출시 상당구경을 계산하였다. 계산결과 액상 누출시 누출상당직경은 7.2mm, 이상 누출시 누출상당직경은 17.6mm 이상일 경우에 BLEVE가 발생 가능한 최소한의 풀화재 생성조건이 되었다. 또한, 위의 조건에 해당하는 풀화재의 크기를 EFFECTS V2.1을 이용해서 계산한 결과 BLEVE가 발생하기 위해서는 최소 직경 3.3m, 높이 10.4m 이상의 풀화재가 전제되어야 한다는 결과를 얻을 수 있었다.
The purpose of this thesis is to investigate the BLEVE probability of LP gas storage tanks which are relatively more dangerous, by the deductive calculating method using the results of Birk's pilot tank test and the required heat capacity of BLEVE. Especially, the same tank specifications as those u...
The purpose of this thesis is to investigate the BLEVE probability of LP gas storage tanks which are relatively more dangerous, by the deductive calculating method using the results of Birk's pilot tank test and the required heat capacity of BLEVE. Especially, the same tank specifications as those used in the Puchon LP gas accident in 1998 were applied to this thesis, in order to approach the very similar situation. Besides, I tried to reduce error in calculation using domestic codes related to LP gas tank/PRV and the assumption of BLEVE conditions using A.M. Birk's pilot tank BLEVE test results(the time required until BLEVE, the temperature of shell plate at a point of BLEVE, the temperature of liquid containment and the pressure of vapour space at a point of BLEVE) from 1992 to 1996. The targeting objects for this study on the possible conditions of BLEVE are as follows: (1) Tank plate or its internal conditions that can cause BLEVE (strength depending on tank plate temperature, inner liquid temperature and relative filling level) (2) External leak and fire conditions that can cause BLEVE(required leak quantity, release rate, the diameter of holes and the size of pool fire) As a result of this study, the effect of tanks, internal liquid filling level on BLEVE was investigated, using by BLEVE Map drawn as a function between estimated tank's burst pressure and liquid energy at a point of BLEVE. The result that BLEVEs can occur in only above 43.68 percent of liquid filling level under 600℃ of tank pate temperature and 53℃ of inner liquid temperature, was obtained and will be useful for preventing the BLEVE of LP gas storage tanks in fire sites. In addition, this research showed conditions of external leak and fire causing BLEVE, based on 15ton capacity of LP gas tank which has the same specifications as those in Puchon LP gas filling station accident. First, the total input heat capacity of internal liquid at the conditions of BLEVE was calculated and then, liquid release rate, total release amounts, equivalent diameter of liquid release and equivalent diameter of two-phase release were obtained, based upon the calculated input heat capacity of internal liquid. The result of the calculation is that the minimum pool fire conditions of BLEVE are above 7.2mm equivalent diameter under a liquid release condition and above 17.6mm equivalent diameter under a two-phase release condition. In the end, the result of calculating the pool size corresponding the above conditions using EFFECTS version 2.1, concludes that a minimum of 3.3 meters of diameter and 10.4 meters of height should be needed for BLEVE outbreak.
The purpose of this thesis is to investigate the BLEVE probability of LP gas storage tanks which are relatively more dangerous, by the deductive calculating method using the results of Birk's pilot tank test and the required heat capacity of BLEVE. Especially, the same tank specifications as those used in the Puchon LP gas accident in 1998 were applied to this thesis, in order to approach the very similar situation. Besides, I tried to reduce error in calculation using domestic codes related to LP gas tank/PRV and the assumption of BLEVE conditions using A.M. Birk's pilot tank BLEVE test results(the time required until BLEVE, the temperature of shell plate at a point of BLEVE, the temperature of liquid containment and the pressure of vapour space at a point of BLEVE) from 1992 to 1996. The targeting objects for this study on the possible conditions of BLEVE are as follows: (1) Tank plate or its internal conditions that can cause BLEVE (strength depending on tank plate temperature, inner liquid temperature and relative filling level) (2) External leak and fire conditions that can cause BLEVE(required leak quantity, release rate, the diameter of holes and the size of pool fire) As a result of this study, the effect of tanks, internal liquid filling level on BLEVE was investigated, using by BLEVE Map drawn as a function between estimated tank's burst pressure and liquid energy at a point of BLEVE. The result that BLEVEs can occur in only above 43.68 percent of liquid filling level under 600℃ of tank pate temperature and 53℃ of inner liquid temperature, was obtained and will be useful for preventing the BLEVE of LP gas storage tanks in fire sites. In addition, this research showed conditions of external leak and fire causing BLEVE, based on 15ton capacity of LP gas tank which has the same specifications as those in Puchon LP gas filling station accident. First, the total input heat capacity of internal liquid at the conditions of BLEVE was calculated and then, liquid release rate, total release amounts, equivalent diameter of liquid release and equivalent diameter of two-phase release were obtained, based upon the calculated input heat capacity of internal liquid. The result of the calculation is that the minimum pool fire conditions of BLEVE are above 7.2mm equivalent diameter under a liquid release condition and above 17.6mm equivalent diameter under a two-phase release condition. In the end, the result of calculating the pool size corresponding the above conditions using EFFECTS version 2.1, concludes that a minimum of 3.3 meters of diameter and 10.4 meters of height should be needed for BLEVE outbreak.
AI-Helper
※ AI-Helper는 부적절한 답변을 할 수 있습니다.