용기누출로 인한 가스 폭발사고의 영향을 분석하기 위해 API-581 절차에서 제시된 누출 시나리오를 사용하여 누출물질, 온도, 압력 및 용기의 종류 등을 변화시키면서 누출속도, 장치피해영역 및 상해영역을 산출하였다. 그 결과, 용기누출에서 누출속도, 장치피해영역 및 상해영역은 배관누출에서보다 상당히 큰 값을 가지며, 그 크기는 탱크>반응기>드럼>탑의 순서로 나타났다.
용기누출로 인한 가스 폭발사고의 영향을 분석하기 위해 API-581 절차에서 제시된 누출 시나리오를 사용하여 누출물질, 온도, 압력 및 용기의 종류 등을 변화시키면서 누출속도, 장치피해영역 및 상해영역을 산출하였다. 그 결과, 용기누출에서 누출속도, 장치피해영역 및 상해영역은 배관누출에서보다 상당히 큰 값을 가지며, 그 크기는 탱크>반응기>드럼>탑의 순서로 나타났다.
For consequence analysis at a gas explosion by vessel release, release rates, demage areas of facilities, and fatality areas were estimated and analyzed at various conditions(release materials, temperatures, pressures, and vessel types) by using the release scenario of API-581 BRD. Simulation result...
For consequence analysis at a gas explosion by vessel release, release rates, demage areas of facilities, and fatality areas were estimated and analyzed at various conditions(release materials, temperatures, pressures, and vessel types) by using the release scenario of API-581 BRD. Simulation results showed that release rates and consequences in the vessel release were higher than those in the pipe release, and the order of release rates and damage areas was as follows; tank>reactor>drum> column.
For consequence analysis at a gas explosion by vessel release, release rates, demage areas of facilities, and fatality areas were estimated and analyzed at various conditions(release materials, temperatures, pressures, and vessel types) by using the release scenario of API-581 BRD. Simulation results showed that release rates and consequences in the vessel release were higher than those in the pipe release, and the order of release rates and damage areas was as follows; tank>reactor>drum> column.
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문제 정의
이 연구에서는 객관적이고, 현실성 있는 누출 시나리오를 사용하여 용기누출로 인한 가스 폭발사고의 영향을 분석하는 방법을 제시하고자 하였다. 이를 위해 가연성 가스가 다양한 누출조건(용기, 온도, 압력, 누출물질 등)에서 누출되어 폭발사고가 발생하는 경우에 API- 581 절차[3]에서 제시된 누출 시나리오를 사용하여 일반적인 사고결과 분석 (consequence analysis, CA) 방법[4]어】 의해 누출속도(또는 누출량)와 사고 피해 범위를 산출하여 비교 .
이 연구에서는 용기누출로 인한 가스 폭발사고의 영향을 분석하는 방법을 제시하고자 하였다. 이를 위해 API-581 절차에서 제시한 누출 시나리오를 사용하여 누출물질, 온도, 압력 및 용기의 종류를 변화시키면서 누출속도, 장치피해영역 및 상해영역을 산출하였다.
가설 설정
그러나 Fig. 2의 (c)와 (d)의 가중평균에 의한 누출속도는 탱크>반응기>드럼>탑의 순이었는데, 이것은 용기의 종류에 따라 고장발생빈도가 다르기 때문이다.
4 in 및 파열을 사용하였다. 그리고 누출유형은 순간누출 또는 연속누출 중 하나를 선택하였으며, 특히 3분 이내에 10, 000 lbra 이상이 누출되는 경우에는 순간누출로 가정하고, 직경이 1/4 in 이하의 누출공에서 누출은 연속누출로 가정하였다[3].
피해면적을 산출하였다. 이때, 폭발계수는 1로, 그리고 피해지역은 원으로 가정하였다.
제안 방법
그 결과, 용기누출에서 누출속도, 장치피해영역 및 상해영역은 배관누출에서보다 상당히 큰 값을 가지며, 그 크기는 탱크>반응기>드럼>탑의 순서로 나타났다. 따라서 API-581 절차에서 제시한 누출 시나리오를 사용하여 현실성 있는 사고영향 분석을 할 수 있었다.
고장발생 빈도가 다르기 때문이다. 따라서 용기의 종류에 따른 누출속도와 피해영역을 산출하고, 이를 분석하였다.
따라서 이 연구에서는 배관누출에서 누출 시나리오선정 및 사고결과 분석연구[10]에서와 같이 누출공의 크기를 API-581 절차에서 제시된 4가지 표준 구멍 크기, 즉 누출공 직경이 배관직경보다 작거나 같으면 1/4, 1, 4 in 및 파열을 사용하였다. 그리고 누출유형은 순간누출 또는 연속누출 중 하나를 선택하였으며, 특히 3분 이내에 10, 000 lbra 이상이 누출되는 경우에는 순간누출로 가정하고, 직경이 1/4 in 이하의 누출공에서 누출은 연속누출로 가정하였다[3].
이 연구에서는 가연성 가스가 용기에서 누출되어 증기운 폭발사고가 발생하는 경우 누출원모델로부터 순간 또는 연속 누출량을 산출하고, 증기 운 폭발모델로부터 사고결과인 과압(overpressure)을 사용하여 장치 피해영역과 상해영역을 산출하였다.
분석하는 방법을 제시하고자 하였다. 이를 위해 API-581 절차에서 제시한 누출 시나리오를 사용하여 누출물질, 온도, 압력 및 용기의 종류를 변화시키면서 누출속도, 장치피해영역 및 상해영역을 산출하였다. 그 결과, 용기누출에서 누출속도, 장치피해영역 및 상해영역은 배관누출에서보다 상당히 큰 값을 가지며, 그 크기는 탱크>반응기>드럼>탑의 순서로 나타났다.
분석하는 방법을 제시하고자 하였다. 이를 위해 가연성 가스가 다양한 누출조건(용기, 온도, 압력, 누출물질 등)에서 누출되어 폭발사고가 발생하는 경우에 API- 581 절차[3]에서 제시된 누출 시나리오를 사용하여 일반적인 사고결과 분석 (consequence analysis, CA) 방법[4]어】 의해 누출속도(또는 누출량)와 사고 피해 범위를 산출하여 비교 . 분석하였다.
폭발사고에 의한 피해면적은 누출속도와 누출(지속) 시간으로부터 총 누출량(M)을 산출하고, 일정한 피해 크기, 즉 일정한 과압을 갖는 환산거리로부터 누출지점에서부터 과압이 형성되는 거리를 산출하여 피해거리 (반경)로부터 피해면적을 산출하였다. 이때, 폭발계수는 1로, 그리고 피해지역은 원으로 가정하였다.
대상 데이터
이 연구에서는 C1-C2 및 C2-C3의 대표물질로 LNG(Mw=16, Hc=50020 kJ/kg)와 LPG(Mw=44, Hc= 46010 kJ/kg)을 사용하였는데, 누출상태는 전 범위에서 가스이었다.
성능/효과
Fig. 2의 (a)와 (b)에서와 같이 용기누출에서 누출속도는 공정온도가 증가할수록, 그리고 누출 공이 작을수록 감소하며, 또한 압력이 1기압에서 5기압으로 증가하면 누출속도는 약 3배로 증가하였다. 그리고 누출공의 크기가 작은 경우에는 누출속도가 작아서 온도의 변화에 민감하지 않으나, 누출공이 16 inch인 경우에는 온도 증가에 따라 누출속도가 급격하게 감소하였다.
이를 위해 API-581 절차에서 제시한 누출 시나리오를 사용하여 누출물질, 온도, 압력 및 용기의 종류를 변화시키면서 누출속도, 장치피해영역 및 상해영역을 산출하였다. 그 결과, 용기누출에서 누출속도, 장치피해영역 및 상해영역은 배관누출에서보다 상당히 큰 값을 가지며, 그 크기는 탱크>반응기>드럼>탑의 순서로 나타났다. 따라서 API-581 절차에서 제시한 누출 시나리오를 사용하여 현실성 있는 사고영향 분석을 할 수 있었다.
누출물질이 LPG인 경우에 산출한 누출속도는 Fig. 3과 같이 변화경향은 Fig. 2의 LNG에서와 거의 유사한 경향을 나타내었으며, LNG의 경우보다 누출 공의 크기가 작은 경우에는 크게 증가하지 않았으나 최대I 누출공인 16 inch에서는 약 1.5배가 큰 값을 나타내었다.
이상의 결과와 같이 API-581 절차에서 제시한 누출시나리오를 사용하여 현실성 있는 사고영향 분석을 할 수 있었으며, 특히 배관추출의 결과[10]와 비교하면 용기누출의 누출속도와 피해범위가 배관누출의 경우보다 상당히 큰 값을 가짐을 알 수 있었다.
5는 누출물질이 LPG인 경우에 장치 피해영역을 나타낸 것으로, LNG에서와 유사한 경향을 나타내었다. 즉, 16 inch 직경의 누출공에서는 순간누출로 최대값을 나타내었고, 4 inch 이하의 누출공에서는 LNG에 비해 약 1.5배의 큰 값을 나타내었다.
3의 누출속도에서와 비슷한 경향을 나타내었다. 즉, 장치피해영역은 공정온도가 증가할수록, 그리고 누출공이 작을수록 감소하며, 또한 압력이 증가할수록 증가하였다. 또한 가중평균에 의한 장치피해영역도 탱크>반응기>드럼>탑의순서로 나타났다.
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