[논문]폭발방지를 고려한 LPG 저장탱크 최적설계

임사환; 허용정; 손석우; 임재기; 이종락

doi:10.3795/ksme-a.2010.34.7.897

폭발방지를 고려한 LPG 저장탱크 최적설계
Optimization of Explosion Prevention for LPG Storage Tanks 원문보기

大韓機械學會論文集. Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers. A. A, v.34 no.7=no.298, 2010년, pp.897 - 903

임사환 (한국기술교육대학교 기계공학과) , 허용정 (한국기술교육대학교 메카트로닉스공학부) , 손석우 (한국기술교육대학교 메카트로닉스공학부) , 임재기 (한국기술교육대학교 메카트로닉스공학부) , 이종락 (한국가스안전공사 가스안전교육원)

초록
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자동차 연료로 가스를 사용하는 것은 '삶의 질' 향상을 넘어 '생존'의 문제로 환경보존과 경제발전을 조화롭게 추구하는 '지속가능한 발전'이란 새로운 패러다임에 부흥하고 있다. 하지만 가스사용이 늘어나면서 폭발과 화재에 의한 인명피해가 해마다 발생하고 있으며, 대규모 저장시설에서의 가스 사고는 사회적으로 심각한 문제를 야기하고 있다. 따라서 본 논문에서는 지하 격납 저장탱크에서의 폭발발생을 최소화하기 위하여 한정된 내용적과 화염에 노출되는 표면적을 최소로 하는 폭발방지를 고려한 최적의 저장탱크를 설계하였다. 본 연구를 통하여 최적조건의 저장탱크를 설계한 결과, 20ton 저장탱크는 직경 3m, 길이 4.83m일 때 지하 격납 공간이 최소가 되었으며, 화염에 노출되는 표면적은 기존의 저장탱크에 비하여 89.4%로 줄어들어 안전성이 향상되었다.

Abstract ▼ AI-Helper

Used gas to the vehicle fuel are the problems of the 'survival' beyond the 'quality of life' improvements and revive a new paradigm of 'sustainable development' which pursues economic development in harmony with environmental conservation. However, the fatalities caused by explosions and fires increases every year with the increase in the use of LPG; gas accidents in large-scale storage facilities also cause severe damage to property. In this study, a suitable storage tank is designed in which the surface area of the fuel exposed to flames is minimized in order to prevent explosions; thus, the occurrences of explosions in underground storage tanks can be minimized. According to the optimum design of storage tank obtained in this study, underground containment space was minimized; the minimized diameter and length of a 20-ton storage tank was 3 m and 4.83 m, respectively. Thus, safety was ensured since surface area exposed to flames decreased by 89.4%, which is less than the exposed surface area in the currently used storage tanks.

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

따라서 본 연구에서는 지하격납공간에 저장탱크를 최적으로 시공하기 위하여 한정된 내용적과 화염에 노출되는 표면적을 최소로 하는 폭발방지를 고려한 최적의 저장탱크를 설계하여 안전성 향상에 기여하고자 한다.
본 논문은 LPG충전소에서 발생하는 VCE와 BLEVE에 의한 피해를 최소화하기 위한 방안으로 국내 가장 많이 설치되어 있는 20ton 규모의 저장탱크에 관한 것이다.

제안 방법

이를 해결하기 위한 방안으로 최근 지상형과 지하매몰형의 위험성과 경제성에 대한 모순문제를 해결하기 위하여 Fig. 1과 같은 지하격납형 저장탱크를 TRIZ 기법을 활용하여 제안하였다.⁽²⁵⁾

대상 데이터

본 논문에서는 국내 저장탱크의 약 80% 정도에 해당하는 20ton과 30ton을 대상으로 계산하였다. 이 경우 지하격납공간에 저장탱크를 설치하는 경우 가장 최적의 조건은 길이와 지름의 비가 1.

이론/모형

저장탱크의 재질은 현장에서 가장 많이 사용하고 있는 SPPV 490을 적용하여 계산하였다.

성능/효과

(1) 20ton 저장탱크의 지름은 3m, 길이는 4.83m 일 때, 표면적이 65.82㎡로 계산되었다. 이는 기존에 시공되어 있고 현재 생산되고 있는 지름 2.
(2) 폭발방지를 위하여 지하격납실의 공간에 대하여 계산하면, 본 연구에서 도출한 저장탱크가 기존의 저장탱크에 비하여 97%로 계산되었다. 이때가 한정된 용량에 대한 저장탱크 길이와 지름의 가장 적은 공간을 나타내고 있다.
(3) 저장탱크에서의 가스누출은 표면적과 비례하여 누출 가능성도 경감할 것으로 판단한다.
또한, FTA3) 방법을 이용한 빈도분석 결과 LPG 누출사고가 발생할 빈도 (frequency)는 약 5.42×10-2/yr 정도로 나타났으며, ETA4) 결과 LPG 누출사고가 VCE 형태로 폭발사고로 발전될 수 있는 빈도는 약 2.19×10-2/yr 정도로 나타났다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	LPG 지상형 저장탱크의 문제점은 무엇인가?	법에 의해 설치된 지상형 저장탱크는 가스누출로 인한 VCE와 BLEVE를 유발할 수 있으며, 지하매몰형은 부식 등에 의한 위험성과 경제성이 취약하다. (9,23,24)
	LPG충전소에서 발생한 폭발 사고형태로 무엇이 있는가?	LPG충전소에서 발생한 폭발 사고형태는 증기운폭발(VCE)과 비등액체팽창증기폭발(BLEVE)이 대표적이다.
	LPG충전소에서 발생한 폭발 사고형태인 비등액체팽창증기폭발의 특징은 무엇인가?	: 沸騰液體膨脹蒸氣爆發) (27)는 용기폭발의 대표적인 사고로서 액체 혹은 가압하에서 액화된 다량의 물질이 순간적으로 방출되면서 2차 피해를 발생시키게 되는데, 용기 파열시 용기내 다량의 물질이 폭발적으로 증발하여 과압을 형성하고 파편이 비산하게 된다. (28)

참고문헌 (28)

AEGPL, 1999, AEGPL Strategy Paper - LPGHeavy Duty Vehicles, p. 3.
KEITI, 2009, Trade & Environment Information Network, Vol. 60, pp. 5-7.
OECD, 1996, Integrating Environment and Economy, Progress in the 1990s.
So-Young Park, 2009, "German Gas Market Trends- LPG Gas Increasing Popularity of AlternativeFuels," The Gas Safety Journal, Vol. 35, March,pp. 77-80.
Korea Gas Safety Corporation, 2009, TechnicalInspection & Advisory Service Division, "HighpressureGas Statistics," Korea.
Korea Statistical Information System Consumptiondata of Energy source http://kosis.nso.go.kr
In-Tae Kim, In-Won Kim, Hee-Oeul Song, 2000,"A Study on the Overpressure Estination ofBLEVE," Journal of the Korean Institute of Gas,Vol. 4, No. 1, March, pp. 69-76.
Seung-Lim Lee and Young-Soon Lee, 2003, "AStudy on the Probability of BLEVE ofAbove-ground LP Gas Storage Tanks Exposed toExternal Fire," Journal of the Korean Institute ofGas, Vol. 7, No. 1, March, pp. 19-23.
Korea Gas Safety Corporation, 2003, GasExplosion Accident Related General Report : LPGFilling Station of Daesung Energy Company inBUCHEON, Korea.
Korea Gas Safety Corporation, 1998, Accidentand Countermeasure Report for LPG Filling Stationof IKSAN and BUCHEON, Korea.
Sam-Kew Roh, Tae-Hwan Kim and Eun-GuHam, 1999, "A Study on Damage Effect fromBoiling Liquid Expanding Vapor Explosion(BLEVE)of LPG Charging Facility," Journal of the KoreanInstitute of Gas, Vol. 3, No. 3, December, pp.45-50.
Sung-Jin Bae and Byung-Jick Kim, 1999, "TheStudy on the Quantitative Analysis in LPG Tank'sFire and Explosion," Journal of the Korean Instituteof Gas, Vol. 3, No. 1, April, pp. 21-26.
Su-Kyung Lee and Chang-Wook Lee, 1999,"Consequence Analysis of the Fire & Explosion onthe Flammable Liquid Handing Facility and LPGStation," Journal of the Korean Institute of Gas,Vol. 3, No. 2, July, pp. 77-84.
Young-Do Jo, 1999, "A Study on the MinimumSafe Separation Distance from LPG Filling Station,"Journal of the Korean Institute of Gas, Vol. 3, No.2, July, pp. 24-33.
Myung-Seop Park, Jae-Min Seo, Jung-Woo Lee,Ky-Soo Kim, Sung-Bin Kim, Jae-Wook Ko andDong-Il Shin, 1999, "A Study for Risk Assessmentof LPG Storage Facilities," Journal of the KoreanInstitute of Gas, Vol. 3, No. 3, December, pp.9-16.
Jin Han Lee, Kwang Soo Yu, Kyo Shik Park,2006, "Availability Analysis of Safety DevicesInstalled for Preventing Accidental Events in theLPG Refueling Station," Journal of the KoreanInstitute of Gas, Vol. 10, No. 1, March, pp. 26-31.
Seung-Lim Lee, 2001, "A Syudy on theProbability of BLEVE of Aboveground LP GasStorage Tanks Exposed to External Fire," SeoulNational University of Technology, Thesis forMaster's Degree, Seoul Korea.
Sa-Hwan Leem, Jong-Rark Lee and Yong-JeongHuh, 2008, "A Study on the Shock Wave Causedby VCE in Enclosure," Trans. of the KSME(B),Vol. 32, No. 1, pp. 1-6.

원문보기 상세보기
Sa-Hwan Leem, Jong-Rark Lee and Yong-JeongHuh, 2008, "A Study on Estimation of HumanDamage for Shock Wave by Vapor CloudExplosion using Probit Model," Trans. of theKSME(B), Vol. 31, No. 11, pp. 936-941.

원문보기 상세보기
Korea Gas Safety Corporation, 2009, "LiquefiedPetroleum Gas Safety Control and Business Law,"Namo communication, Seoul Korea.
Sang-Hwa Jin, Tae-Woo Kim, In-Tae Kim,In-Won Kim and Yeong-Koo Yeo, 2001, “A Studyon Reliability Analysis and Quantitative RiskAnalysis for Liquefied Petroleum Gas Station,"Journal of the Korean Institute of Gas, Vol. 5, No.4, December, pp. 40-48.
Leem, S. H. and Huh, Y. J., 2006, "ADevelopment of Intelligent Decision System bySafety Distance of Gas Storage Tank," Journal ofthe Korea Academic Industrial Society, Vol. 7, No.4, pp. 721-726.
Sa-Hwan Leem, Yong-Jeong Huh andJong-Rark Lee, 2008, "A Study on the Possibilityof BLEVE and UVCE for LPG Storage Tank ofUnderground Containment Type," 2008 Proceedingsof The KASI Spring Conference, Vol. 9, No. 1,pp. 313-315.
Sa-Hwan Leem and Yong-Jeong Huh, 2010, "AStudy on the Quantitative Analysis and Estimationfor Surround Building Caused by Vapor CloudExplosion(VCE) in LPG Filling Station," KOSOS,Vol. 25, No. 1, pp. 44-49.
Sa-Hwan Leem and Yong-Jeong Huh, 2010,"Improvement for Installation Technology of LPGStorage Tank Using TRIZ," Proceedings of GlobalTRIZ Conference 2010.
CCPS, 1994, "Guidelines for Evaluating theCharacteristics of Vapor Cloud Explosion, FlashFire and BLEVE," AIChE, New York.
Reid, R. C., 1980, "Some Theories on BoilingLiquid Expanding Vapor Explosions," Fire, March,pp. 525-526.
Bisk, A. M. and Cunningham, M. H., 1994, "TheBoiling Liquid Expanding Vapor Explosion," J. LossPrev. Process Ind., Vol. 7, No. 6, pp. 474-480.

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동의어: Packet Collision Rate

용어 설명 출처 목록 (6)

용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

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