LNG 수요증가에 따라 저장설비의 규모가 커지고 있고 그 수 또한 증가되고 있어, 저장설비의 안전 건설과 안전 운전이 실시되고 있는가를 체계적으로 검토할 수 있는 위험성 평가 모델이 필요하다. 따라서 본 연구는 LNG 저장설비의 위험성을 체계적으로 평가하여 그 결과를 객관적으로 활용할 수 있는 위험성평가 모델을 제시하였다. 이를 위하여 다양한 연구 및 국내외 규격을 조사하고 검토하였을 뿐만 아니라 실제 사례연구를 수행하였다. 그 결과 부지선정, 배치도 선정, 설계/건설 및 운전의 4개 단계로 구분한 위험성평가 모델을 제시하였다. 이 모델은 사고피해규모를 예측하기 위해 필요한 대기조건과 합리적인 영향거리 판단기준을 제시하고 있으며, 이러한 사고 피해규모와 직접 연계된 사고의 발생가능성을 체계적으로 산출할 수 있는 구조로 제안되었다. 따라서 향후 LNG 저장설비를 새로 건설하고자 할 경우, LNG 저장설비 부지 및 배치도를 결정할 때 본 모델을 적용하여, 보다 근원적인 안전을 확보할 수 있을 것으로 판단된다.
LNG 수요증가에 따라 저장설비의 규모가 커지고 있고 그 수 또한 증가되고 있어, 저장설비의 안전 건설과 안전 운전이 실시되고 있는가를 체계적으로 검토할 수 있는 위험성 평가 모델이 필요하다. 따라서 본 연구는 LNG 저장설비의 위험성을 체계적으로 평가하여 그 결과를 객관적으로 활용할 수 있는 위험성평가 모델을 제시하였다. 이를 위하여 다양한 연구 및 국내외 규격을 조사하고 검토하였을 뿐만 아니라 실제 사례연구를 수행하였다. 그 결과 부지선정, 배치도 선정, 설계/건설 및 운전의 4개 단계로 구분한 위험성평가 모델을 제시하였다. 이 모델은 사고피해규모를 예측하기 위해 필요한 대기조건과 합리적인 영향거리 판단기준을 제시하고 있으며, 이러한 사고 피해규모와 직접 연계된 사고의 발생가능성을 체계적으로 산출할 수 있는 구조로 제안되었다. 따라서 향후 LNG 저장설비를 새로 건설하고자 할 경우, LNG 저장설비 부지 및 배치도를 결정할 때 본 모델을 적용하여, 보다 근원적인 안전을 확보할 수 있을 것으로 판단된다.
As the consumption of LNG has increased, the capacity and number of LNG facilities are getting bigger and bigger. Such circumstances supports the need for a dedicated risk analysis model to help review and check major issues of the safer construction and operation of LNG storage facilities systemati...
As the consumption of LNG has increased, the capacity and number of LNG facilities are getting bigger and bigger. Such circumstances supports the need for a dedicated risk analysis model to help review and check major issues of the safer construction and operation of LNG storage facilities systematically. Therefore this study suggests an appropriate risk analysis model that enables us to evaluate hazards of LNG storage facilities more easily and systematically, and then to use its result in siting, design and construction stages of the facilities. ill order to develop the model, lots of existing studies and domestic and foreign codes and standards were fully reviewed and a series of case studies also were carried out. The suggested model consists of 4-stage evaluations: in selecting a site, in determining a layout, in designing and constructing the facilities, and in operating them. This model also suggests the weather condition necessary for estimating the consequence of accident-scenarios, and the easy, systematic approach to the analysis of their probability. We expect that the model may help secure LNG storage facilities' inherent safety in determining their site and layout.
As the consumption of LNG has increased, the capacity and number of LNG facilities are getting bigger and bigger. Such circumstances supports the need for a dedicated risk analysis model to help review and check major issues of the safer construction and operation of LNG storage facilities systematically. Therefore this study suggests an appropriate risk analysis model that enables us to evaluate hazards of LNG storage facilities more easily and systematically, and then to use its result in siting, design and construction stages of the facilities. ill order to develop the model, lots of existing studies and domestic and foreign codes and standards were fully reviewed and a series of case studies also were carried out. The suggested model consists of 4-stage evaluations: in selecting a site, in determining a layout, in designing and constructing the facilities, and in operating them. This model also suggests the weather condition necessary for estimating the consequence of accident-scenarios, and the easy, systematic approach to the analysis of their probability. We expect that the model may help secure LNG storage facilities' inherent safety in determining their site and layout.
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문제 정의
따라서 본 연구에서는 LNG 저장설비의 건설과 운전 등 모든 단계에서 활용할 수 있는 위험성 평가 모델을 제시하고자 한다.
한다. 따라서 본 연구에서는 SAFER Trace 8.4를 이용하여 동일한 누출조건을 갖는 시나리오에 대해 사고피해규모를 비교하였다. 최악의 대기조건을 찾기 위한 비교값은 NFPA 59A, EN1473, Canada Code 및 국내 KOSHA Code 등 많은 규격에서 제안하는 대기 조건을 참조하였다 6), 7), 8), 9), 10).
따라서 본 연구에서는 이러한 해외규격과 통상적인 최악의 누출시나리오 선정기준을 토대로 다음과 같은 설계시나리오를 제안하였다. -저장탱크 부속 배관 중 가장 큰 배관이 100% 파손되어 토출펌프 유량 100%가 10분 동안 누출되어 형성된 액면에서 화재 발생 본 연구에서는 LNG 저장설비 설계/건설단계 및 운전단계에서 도출하여야 하는 시나리오가 Table 3과 같은 잠재위험요인을 반드시 고려하도록 제시하였다.
본 연구는 LNG 저장설비의 위험성을 체계적으로 평가하여 그 결과를 객관적으로 활용할 수 있는 위험성평가 모델을 제시하였다.
본 연구를 수행하기 위하여 국내외 위험성 평가 및 LNG 저장설비의 설계 및 안전규격 등에 대한 규격과 선행연구를 조사하였다. 본 연구에서 제안하는 위험성평가 모델은 완전 방 호식 LNG 저장탱크와 그 부속설비를 포함한 저장설비를 대상으로 한다.
앞서 언급한 바와 같이 해외 규격에서는 LNG 저장설비에 대한 위험성평가를 몇 개의 단계로 나누어 제시하고 있다. 본 연구에서는 LNG 저장설비 위험성평가 단계를 다음과 같이 구분할 것을 제안하였다.
이러한 분석결과는 사고가 발생한 경우 그 피해 범위를 예측하는 "사고피해규모예측기 법 (CA: Consequence Assessment)”을 사용하는데, 이는 누출, 분산(확산), 화재, 폭발 및 그 영향을 분석하는데 이용된다. 본 연구에서는 이 단계를 CAM(Conse quence Analysis Module) 이라고 구분하고, CAM에서 적용되어야 할 대기 조건을 제시하였다. CAM에서 사용될 수 있는 분산 모델 및 화재모델은 다양한 수식 혹은 S/W 프로그램으로 분석될 수 있는데, 해외규격에서 요구하는 바와 같이 열전달, 습도, 풍속 및 풍향, 대기안정성 등을 고려하여 관할 기관이 허용한 평가기법을 사용하여야 한다.
3항에서 제시하는 설계시나리오를 적용하여 사고피해규모를 예측한다. 부지 및 배치도 선정 단계의 목적은 각각 LNG 누출로 인한 외부의 영향과 저장탱크 상호간의 영향을 평가하여 그 결과를 설계에 반영하는 것이다. 즉, 부지선정단계에서는 LNG 저장설비 구역외부인 주민과 다른 시설에 영향을 주지 않도록 충분한 안전거리를 확보하여야 하고, 배치도 선정단계에서는 인접한 저장탱크로 사고가 확산되지 않도록 안전거리를 확보하여야 한다.
제안 방법
LNG 설비에서 발생할 수 있는 폭발은 누출된 LNG의 급격한 증발로 인한 물리적 폭발, 누출된 LNG 증기운의 점화로 인한 증 기운 폭발(VCE: Vapor Cloud Explosion), 그리고 저장 탱크의 BLEVE(Boiling-Liquid ExpandingVapor Explosion)로 나눌 수 있는데, 본 연구에서는 LNG 설비에서의 누출로 인한 폭발은 고려하지 않았다. 지면 위로 누출된 LNG의 급격한 증발에 의한 물리적 폭발은 그 피해 규모가 액면화재, 플래쉬화재 및 가스확산에 비해 크지 않으므로 본 연구에서는 평가대상에서 제외하였으며, 저장설비의 BLEVE는 외부화재가 전제되어야 하므로 제외하였다.
LNG 저장설비의 위험성평가 모델은 LNG 저장설비의 설계, 건설 및 운전단계에 따라 평가 시 요구되는 각종 평가요소들의 체계화를 기본으로 하여 수립하였다. 본 연구에서 제안하는 위험성평가 모델은 크게 두 가지 요소, 즉 위험성 평가 단계와 위험성평가 절차로 구성하였다.
다만 사고 후 영향거리를 판단하는 평가기준은 각 단계별로 제시하였다.
먼저 LNG 저장설비 부지 및 배치도 선정단계에서는 설비의 상세한 도면이 결정되기 전이므로, 3.3항에서 제시하는 설계시나리오를 적용하여 사고피해규모를 예측한다. 부지 및 배치도 선정 단계의 목적은 각각 LNG 누출로 인한 외부의 영향과 저장탱크 상호간의 영향을 평가하여 그 결과를 설계에 반영하는 것이다.
본 연구에서 제시한 위험성평가 모델은 위험성 평가 단계와 위험성평가 절차로 구성된다. 위험성평가 단계는 부지선정단계, 배치도 선정단계, 설계/건설 단계 및 운전단계의 4개로 분류된다.
하여 수립하였다. 본 연구에서 제안하는 위험성평가 모델은 크게 두 가지 요소, 즉 위험성 평가 단계와 위험성평가 절차로 구성하였다. 위험성평가 단계는 위험성평가를 LNG 저장설비의 건설 및 운전단계에 따라 실시하도록 하는 것이며, 위험성평가 절차는 각 단계별로 위험성평가를 수행할 때 반드시 고려하여야 할 시나리오, 대기조건 및 평가기준 등을 말한다.
각 단계별 위험성평가의 목적과 정보의 범위에 따라 위험성평가 절차는 약간의 차이를 보이게 되는데, 특히 부지선정단계 및 배치도 선정단계에서는 설계시나리오를 적용 하 여사고 피해 규모를 예측하도록 하였으며, 사고 발생 가능성은 배제하도록 하였다. 설계/건설 단계 및 운전단계에서 반드시 고려하여야 할 잠재위험요인을 제시하였고, 기존의 FTA와 ETA를 결합한 모듈(FAM)을 이용하여 사고 발생 가능성을 분석할 것을 제안하였다. 이때 중심사건은 LNG의 누출로 하되, 최종 사고 형태로 서는 분산(확산), 제트화재, 플래쉬화재 및 액면 화재로 한정하였다.
또한 LNG 수요증가에 따라 저장설비의 수량이 증가하고 대형화되고 있어, 보다 안전한 저장설비 건설과 운전을 위하여 고려되어야 할 사항을 체계적으로 검토할 수 있는 모델이 필요하게 되었다. 이에 따라 본 연구는 LNG 저장설비에 대한 위험성평가 모델을 제시하였는데, 이 모델은 4대의 위험성평가 단계와 각 단계별로 적용하여야 할 여러가지 조건으로 구성된 위험성평가 절차로 이루어진다. 이 모델은 해외 규격, 국내외 LNG 저장설비에 대한 위험성 평가 결과의 검토와 사례연구를 실시하여 수립되었기 때문에 국제적인 기준에도 부합할 뿐만 아니라 과학적 근거를 가지므로 합리적이라고 할 수 있다.
것이 적절하다. 즉, 중심사건(Core event)에 LNG 누출을 적용하면, ETA기법을 이용하여 LNG 누출 후 구체적인 사고의 형태가 결정되는 경로와 가능성을 분석하고, FTA기법을 이용하여 LNG 누출의 원인을 찾아 누출 가능성을 분석하는 것이다. 이때 고려할 수 있는 최종사고 형태의 종류는 분산(확산), 제트화재, 플래쉬화재 및 액면화재이며, 폭발은 고려하지 않는다.
대상 데이터
본 연구에서 제안하는 위험성평가 모델은 완전 방 호식 LNG 저장탱크와 그 부속설비를 포함한 저장설비를 대상으로 한다.
설계/건설 단계 및 운전단계에서 반드시 고려하여야 할 잠재위험요인을 제시하였고, 기존의 FTA와 ETA를 결합한 모듈(FAM)을 이용하여 사고 발생 가능성을 분석할 것을 제안하였다. 이때 중심사건은 LNG의 누출로 하되, 최종 사고 형태로 서는 분산(확산), 제트화재, 플래쉬화재 및 액면 화재로 한정하였다.
이론/모형
있다. 이러한 분석결과는 사고가 발생한 경우 그 피해 범위를 예측하는 "사고피해규모예측기 법 (CA: Consequence Assessment)”을 사용하는데, 이는 누출, 분산(확산), 화재, 폭발 및 그 영향을 분석하는데 이용된다. 본 연구에서는 이 단계를 CAM(Conse quence Analysis Module) 이라고 구분하고, CAM에서 적용되어야 할 대기 조건을 제시하였다.
4를 이용하여 동일한 누출조건을 갖는 시나리오에 대해 사고피해규모를 비교하였다. 최악의 대기조건을 찾기 위한 비교값은 NFPA 59A, EN1473, Canada Code 및 국내 KOSHA Code 등 많은 규격에서 제안하는 대기 조건을 참조하였다 6), 7), 8), 9), 10). 그 결과 사고피해 영향 거리와 대기조건의 관계가 대부분의 해외 규격에서 제시하는 것과 유사하게 나타났다.
성능/효과
Level 1 의 복사열은 사람에게 미치는 영향을 고려한 것이고, Level 3의 복사열은 인접한 다른 저장 탱크에 미치는 영향을 고려하기 위하여 선정하였다. NFPA 59A 및 EN1473에서 제안하는 Level 3의 복사열은 각각 30Wirf와 32期/谊인 데 이보다는 World bank(1998)에서 제시한 복사열 기준이 일반 장치산업에서 보다 많이 적용되고 있으므로, 공정 및 장치에 해를 입힐 수 있는 복사열인 37.5hW/m'를 적용하는 것이 보다 합리적인 것으로 판단된다.
본 연구에서 제시하는 위험성평가 단계, 사고피해 규모 예측 시 대기조건, 잠재위험요인, 설계시나리오, 평가기준 및 사고 발생 가능성의 분석 절차 등은 해외 규격 및 국내외 연구 결과와 사례연구를 통해 산출된 결과이기 때문에 국내 LNG 저장설비 위험성평가 모델로써 합리적이고 과학적이라고 할 수 있다.
그 결과 사고피해 영향 거리와 대기조건의 관계가 대부분의 해외 규격에서 제시하는 것과 유사하게 나타났다. 즉 풍속이 클수록 복사열 영향거리가 크게 나타난 반면 풍속이 적을수록 분산형향거리가 크게 나타났다. 이 결과를 토대로 우리나라 LNG 저장설비에서 사고피해규모를 예측할 때 적용하여야 할 대기조건을 Table 4와 같이 제안하였다.
후속연구
LNG 소비 증가로 향후 LNG 저장설비가 추가 건설되는 사례가 있을 것이므로, 본 연구에서 제안한 위험성평가 모델을 적용함으로써 LNG 저장설비의 부지 선정 및 운영에 있어서보다 근원적인 안전을 확보할 수 있을 것으로 기대한다.
참고문헌 (10)
권부길, 이영순 외. "LNG 저정탱크의 설계 안전규격 및 표준화 기술개발에 관한 연구", 지식경제부 (2008)
Meejin Kang, et al,"A study on Risk for Semi -quantitative Risk Assessment of LNG Storage tank using Modified LOPA and Consequence Assessment", WCOGI (2007)
Meejin Kang, et al, "A Study on Quantit ative Risk Assessment Model for LNG Storage Tank", AIChE (2008)
Perry & Green.'Perry's Chernical Engineers' Handbook", 7th ed, McGraw Hill, 26-55 -26-56 (1997)
AEAT, "Comparative Risk Assessment of LNG Tank designs"(2004)
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