산업의 발달에 따른 영향으로 에너지수요가 증가함에 따라 국내에는 에너지 산업시설(저장시설, 고압가스 배관, 충전소, 탱크로리 등)이 전국에 산재하게 되었고 사용하는 에너지의 종류도 과거 한정된 자원이 아닌 다양한 에너지원을 사용하게 되었다. 이러한 에너지시설에는 화재, 폭발 및 유독물질 누출 등 중대사고가 발생할 수 있다. 더욱이 국내의 에너지시설은 밀집되어 있어 연쇄적인 사고가 일어날 가능성이 존재한다. 이 연구에서는 기존에 설치 운영되고 있는 LPG(liquefied petroleum gas) 및 가솔린(gasoline) 충전소와 LNG(liquefied natural gas) 충전소에 대한 피해예측을 실시하고 이를 비교 분석 함으로써 국내에서 처음 시도되고 있는 가솔린 주유소 및 LPG/LNG 충전소가 병설되어 설치되는 경우의 안전성을 검토하고자 한다.
산업의 발달에 따른 영향으로 에너지수요가 증가함에 따라 국내에는 에너지 산업시설(저장시설, 고압가스 배관, 충전소, 탱크로리 등)이 전국에 산재하게 되었고 사용하는 에너지의 종류도 과거 한정된 자원이 아닌 다양한 에너지원을 사용하게 되었다. 이러한 에너지시설에는 화재, 폭발 및 유독물질 누출 등 중대사고가 발생할 수 있다. 더욱이 국내의 에너지시설은 밀집되어 있어 연쇄적인 사고가 일어날 가능성이 존재한다. 이 연구에서는 기존에 설치 운영되고 있는 LPG(liquefied petroleum gas) 및 가솔린(gasoline) 충전소와 LNG(liquefied natural gas) 충전소에 대한 피해예측을 실시하고 이를 비교 분석 함으로써 국내에서 처음 시도되고 있는 가솔린 주유소 및 LPG/LNG 충전소가 병설되어 설치되는 경우의 안전성을 검토하고자 한다.
The advancement of industry have increased domestic energy demands and energy facilities such as storage facility, compressed gas pipe, station, and tank lorry. Also, concern about environment have diversified energy source to clean energy such as LNG. In these major energy facilities, major acciden...
The advancement of industry have increased domestic energy demands and energy facilities such as storage facility, compressed gas pipe, station, and tank lorry. Also, concern about environment have diversified energy source to clean energy such as LNG. In these major energy facilities, major accident can happen to result in fire, explosion, toxic release and etc. In addition, it may cause chain accidents to the adjacent energy facilities. In this research, safety assessment was performed through the consequence analysis of LPG liquefied petroleum gas) station, gasoline station and LNG(liquiefied natural gas) station. The obtained result will be helpful to make a safety guideline of the LPG/LNG station built adjacent to the gasoline station.
The advancement of industry have increased domestic energy demands and energy facilities such as storage facility, compressed gas pipe, station, and tank lorry. Also, concern about environment have diversified energy source to clean energy such as LNG. In these major energy facilities, major accident can happen to result in fire, explosion, toxic release and etc. In addition, it may cause chain accidents to the adjacent energy facilities. In this research, safety assessment was performed through the consequence analysis of LPG liquefied petroleum gas) station, gasoline station and LNG(liquiefied natural gas) station. The obtained result will be helpful to make a safety guideline of the LPG/LNG station built adjacent to the gasoline station.
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문제 정의
기존에 설치 운영되고 있는 LPG/가솔린 충전소와 LNG충전소에 대한 피해예측을 실시하고 이를 비교분석 함으로써 국내에서 처음 시도되고 있는 주유소 및 LPG/LNG 충전소가 병설될 경우의 위험성의 증가가 정량적으로 어떤 수준인지를 확인해 보았다. Table 3은 각 연료의 특성을 비교한 것이다.
이 연구는 각각의 연료에 대한 피해 정도를 보여 줌으로써 충전소에 대한 위험성평가를 통해 주유소/충전소의 안전성에 대하여 확인하였고 향후 설치·보급 될 충전소 병설 시 필요한 기준마련을 위한 기초자료로서 기여하리라 판단된다. 또한 보건 및 환경적인 측면에서의 위험성에 따른 비용효과에 관하여 보다 심도 있는 연구가 진행되어야할 것이다.
다양한 에너지자원 중 LNG는 대표적인 청정에너지로서 난방 및 취사를 위해 가정에서 사용되고 발전소에서 전력 생산을 위해 그 사용이 확대되고 있을 뿐 아니라 최근에는 대기오염 저감을 위하여 저공해 자동차의 개발과 보급이 진행됨에 따라 자동차의 연료로도 사용될 예정이다. 이 연구에서는 기존에 자동차의 연료로 사용되고 있는 LPG 및 가솔린과 함께 LNG자동차의 국내 도입을 위하여 필수적인 LNG를 대상으로 충전소 및 충전소에 대한 피해예측을 실시하고 이를 비교 분석한다. 이를 통해 국내에서 처음 시도되고 있는 주유소에 LPG/LNG 충전소를 병설하는 경우 그 위험성의 증가가 정량적으로 어떤 수준인지를 평가하고자 한다.
이 연구에서는 기존에 자동차의 연료로 사용되고 있는 LPG 및 가솔린과 함께 LNG자동차의 국내 도입을 위하여 필수적인 LNG를 대상으로 충전소 및 충전소에 대한 피해예측을 실시하고 이를 비교 분석한다. 이를 통해 국내에서 처음 시도되고 있는 주유소에 LPG/LNG 충전소를 병설하는 경우 그 위험성의 증가가 정량적으로 어떤 수준인지를 평가하고자 한다.
가설 설정
- 시나리오 1 : LNG충전소는 하역작업 중 작업자의 실수나 진동 등으로 인한 로딩암(loading arm) 이탈에 따른 누출시나리오의 가능성이 가장 높음을 알 수 있다. 따라서 이 연구에서는 LPG(LNG/가솔린) 하역작업 중 탱크로리(10tone)에서 로딩암 이탈로 인하여 3inch 배관을 통하여 LPG(LNG/가솔린)이 누출되었다.
- 시나리오 2 : LPG(LNG/가솔린) 충전소 site내에서 충전을 완료한 버스의 저장탱크가 완전파열에 의해 화재·폭발이 일어남.
․LNG : 심각한 화재의 위험이 있으며, 가스는 공기보다 가볍고 증기 또는 가스는 원거리의 발화원으로부터 점화되어 순식간에 확산될 수 있다. 가스/공기의 혼합물은 폭발성이 있다.
․가솔린 : 심각한 화재의 위험이 있고 가솔린 증기는 공기보다 무겁다. 그리고 증기 또는 가스는 원거리의 발화원으로부터 점화되어 순식간에 확산될 수 있다.
ㆍ최악의 누출 시나리오 분석인 경우에는 지표면에서 누출되는 것으로 가정한다.
제안 방법
시나리오 2에서 발생 가능한 사고의 유형은 Fireball과 압력파에 의한 사고피해이다. Fireball에 의한 복사열의 강도는 압력파에 의한 사고의 피해보다 미비하므로 압력파에 의한 피해를 비교하였다.
각 3종류의 연료에 대한 피해예측 평가결과를 비교하기 위하여 시나리오를 동일하게 하여 각각의 연료에 대해 피해예측 시뮬레이터(PHAST v6.5)를 사용하여 피해예측을 실시하였다5). 시나리오 선정은 ‘K-PSR을 이용한 LCNG/LNG 충전소에 대한 정성적 위험성 평가’에서 제시한 가능성이 높은 시나리오를 아래와 같이 선정하였다6,7).
- 시나리오 1 : LNG충전소는 하역작업 중 작업자의 실수나 진동 등으로 인한 로딩암(loading arm) 이탈에 따른 누출시나리오의 가능성이 가장 높음을 알 수 있다. 따라서 이 연구에서는 LPG(LNG/가솔린) 하역작업 중 탱크로리(10tone)에서 로딩암 이탈로 인하여 3inch 배관을 통하여 LPG(LNG/가솔린)이 누출되었다. 누출된 LPG(LNG/가솔린화가 되어 화재가 발생함.
사고피해결과를 예측하기 위하여 작성된 사고 시나리오는 한국산업안전보건공단에서 제시하고 있는 최악의 누출 시나리오 선정 지침4)에 따라 적용한다. 사고시나리오 생성은 앞장에서 실시한 위험성평가의 결과를 기반으로 하였다.
시나리오 1에서 발생 가능한 사고의 유형은 Jet Fire(LNG, LPG) 및 Pool Fire(LPG, 가솔린)이고 LPG(LNG/가솔린)가 누출되어 Jet Fire(Pool Fire)가 발생 하였을 때 거리에 따른 복사열의 강도를 비교하였다. 시나리오 2에서 발생 가능한 사고의 유형은 Fireball과 압력파에 의한 사고피해이다.
대상 데이터
시나리오 선정은 ‘K-PSR을 이용한 LCNG/LNG 충전소에 대한 정성적 위험성 평가’에서 제시한 가능성이 높은 시나리오를 아래와 같이 선정하였다6,7).
이론/모형
사고피해결과를 예측하기 위하여 작성된 사고 시나리오는 한국산업안전보건공단에서 제시하고 있는 최악의 누출 시나리오 선정 지침4)에 따라 적용한다. 사고시나리오 생성은 앞장에서 실시한 위험성평가의 결과를 기반으로 하였다.
성능/효과
연소 가능 농도의 최대 도달거리는 LPG > LNG > 가솔린 순으로 나타났으며 연소 가능 농도의 범위 또한 LPG > LNG > 가솔린 순으로 나타났다.
후속연구
만약 에너지시설의 밀집지역에 충전소를 설치하거나 LPG/LNG/가솔린의 병설 충전소를 설치한다면 어느 한곳에서 사고가 발생할 경우 연쇄작용에 의해 피해가 더 커질 것으로 예상된다. 따라서 각 충전 설비간의 이격거리를 조정하고 각 설비 간에 방호벽을 설치하여 피해를 최소화시킬 수 있는 대책을 마련해야한다.
이 연구는 각각의 연료에 대한 피해 정도를 보여 줌으로써 충전소에 대한 위험성평가를 통해 주유소/충전소의 안전성에 대하여 확인하였고 향후 설치·보급 될 충전소 병설 시 필요한 기준마련을 위한 기초자료로서 기여하리라 판단된다. 또한 보건 및 환경적인 측면에서의 위험성에 따른 비용효과에 관하여 보다 심도 있는 연구가 진행되어야할 것이다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
현장의 화학공장에서 발생하는 화재, 폭발 또는 독성 물질 누출사고는 무엇에 의해 발생하는가?
현장의 화학공장에서 발생하는 화재, 폭발 또는 독성 물질 누출사고는 위험물질을 저장, 생산 혹은 공급하는 장치와 파이프라인의 누출로 인해서 발생하게 된다. 이러한 누출 사고의 원인은 저장탱크 또는 공정장치의 균열, 파열, 파이프라인의 부식 그리고 펌프나 밸브 플랜지의 마모와 누출 등의 여러 가지 경로를 통해서 발생할 수 있다.
현장의 화학공장에서 발생하는 화재, 폭발 또는 독성 물질 누출사고의 누출량과 누출속도는 무엇에 의해 결정되는가?
이러한 누출 사고의 원인은 저장탱크 또는 공정장치의 균열, 파열, 파이프라인의 부식 그리고 펌프나 밸브 플랜지의 마모와 누출 등의 여러 가지 경로를 통해서 발생할 수 있다. 이때 누출량과 누출 속도는 가연성, 독성 물질의 열적, 물리적 성질과 저장조건 등에 의해서 결정 된다.
LNG는 어떻게 사용될 수 있는가?
다양한 에너지자원 중 LNG는 대표적인 청정에너지로서 난방 및 취사를 위해 가정에서 사용되고 발전소에서 전력 생산을 위해 그 사용이 확대되고 있을 뿐 아니라 최근에는 대기오염 저감을 위하여 저공해 자동차의 개발과 보급이 진행됨에 따라 자동차의 연료로도 사용될 예정이다. 이 연구에서는 기존에 자동차의 연료로 사용되고 있는 LPG 및 가솔린과 함께 LNG자동차의 국내 도입을 위하여 필수적인 LNG를 대상으로 충전소 및 충전소에 대한 피해예측을 실시하고 이를 비교 분석한다.
참고문헌 (7)
CCPS, Guideline for Use of Vapor Cloud Dispersion Model, AIChE, New York, (1989)
CCPS, Guideline for Hazard Evaluation Procedures, Third Edition, AIChE, New York, (1989)
Crowl, D. A. and J. F. Louvar, Chemical Process Safety Fundamentals with Applications, Second Edition, Prentice-Hall, New Jersey, (2002)
KOSHA-Code P-73, Korea Occupational Safety & Health Agency, (2001)
Jae Min Lee, Jin Hwan Yoo, Jae Wook Ko, "Qualitative Hazard Analysis for LNG Gas Station Using K-PSR Method", KIGAS, 10(4), pp 63-69 (2006)
Jin Hwan Yoo, Bum Su Kim, Heon Seok Lee, Min Seop Kim, Jae Wook Ko, "A Study on Quantitative Risk Presentation of LNG Station", KIGAS, 13(1), pp 61-67 (2009)
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