물질특성 및 운전조건을 고려한 증기상 물질의 2차 누출에 따른 폭발위험장소 범위 선정에 관한 연구 A Study on Determination of Range of Hazardous Area Caused by the Secondary Grade of Release of Vapor Substances Considering Material Characteristic and Operating Condition원문보기
현재 KS Code 등 국내규정에서는 폭발위험장소의 범위를 계산하는 방법이 명확하게 나타나지 않아, 정확한 범위 선정을 위해서는 확산 모델링 해석을 이용하여야 한다. 본 연구애서는 대표적인 물질과 운전조건을 활용하여 확산 모델링에 비하여 간편하면서도 비교적 합리적인 폭발위험장소의 범위를 산정하는 방법을 제시하고자 하였다. 현재 시행되고 있는 국내외 표준을 바탕으로 폭발하한계(LFL, Lower Flammable Limit)까지 거리에 영향을 미치는 변수를 선정하였다. 총 16종의 인화성물질을 대상으로 물질변수, 운전변수, 기상조건에 대하여 모델링을 진행하였으며, 통계분석을 통해 영향을 미치는 변수를 선별하였다. 선별된 변수를 이용하여 폭발위험장소의 범위 선정을 위한 3단계 분류화 방법(3Step Classification Method)을 작성하였다.
현재 KS Code 등 국내규정에서는 폭발위험장소의 범위를 계산하는 방법이 명확하게 나타나지 않아, 정확한 범위 선정을 위해서는 확산 모델링 해석을 이용하여야 한다. 본 연구애서는 대표적인 물질과 운전조건을 활용하여 확산 모델링에 비하여 간편하면서도 비교적 합리적인 폭발위험장소의 범위를 산정하는 방법을 제시하고자 하였다. 현재 시행되고 있는 국내외 표준을 바탕으로 폭발하한계(LFL, Lower Flammable Limit)까지 거리에 영향을 미치는 변수를 선정하였다. 총 16종의 인화성물질을 대상으로 물질변수, 운전변수, 기상조건에 대하여 모델링을 진행하였으며, 통계분석을 통해 영향을 미치는 변수를 선별하였다. 선별된 변수를 이용하여 폭발위험장소의 범위 선정을 위한 3단계 분류화 방법(3Step Classification Method)을 작성하였다.
Currently, local regulations, such as KS Code, do not clearly specify how to calculate the range of hazardous area, so the dispersion modeling program should be used to select dispersion. The purpose of this study is to present a methodology of determining the range of hazardous area which is simple...
Currently, local regulations, such as KS Code, do not clearly specify how to calculate the range of hazardous area, so the dispersion modeling program should be used to select dispersion. The purpose of this study is to present a methodology of determining the range of hazardous area which is simpler and more reasonable than modelling by using representative materials and process conditions. Based on domestic and overseas regulations that are currently in effect, variables affecting distance to LFL(Lower Flammable Limit) were selected. A total of 16 flammable substances were modelled for substance variables, process conditions variables, and weather conditions variables, and the statistical analysis selected the variables that affect them. Using the selected variables, a three-step classification method was prepared to select the range of locations subject to explosion hazard.
Currently, local regulations, such as KS Code, do not clearly specify how to calculate the range of hazardous area, so the dispersion modeling program should be used to select dispersion. The purpose of this study is to present a methodology of determining the range of hazardous area which is simpler and more reasonable than modelling by using representative materials and process conditions. Based on domestic and overseas regulations that are currently in effect, variables affecting distance to LFL(Lower Flammable Limit) were selected. A total of 16 flammable substances were modelled for substance variables, process conditions variables, and weather conditions variables, and the statistical analysis selected the variables that affect them. Using the selected variables, a three-step classification method was prepared to select the range of locations subject to explosion hazard.
그러므로 대표적인 물질과 운전조건을 활용하여 모델링보다 간편하고 비교적 합리적인 폭발위험장소의 범위를 산정하는 방법을 제시하는데 목적이 있다.
제안 방법
물질변수 그룹과 운전변수 그룹으로 나누어 모델링을 진행하여 각각의 변수그룹에서 가장 큰 영향을 미치는 변수를 순차적으로 선정하였다.
본 연구에서는 확산모델링을 이용하여 물질별, 운전조건별 폭발하한계(LFL, Lower flammable limit 이하 LFL로 표기)까지의 거리를 계산한 후 통계분석을 통해 LFL까지의 거리에 영향을 미치는 주요 변수를 선정하고, 선정된 변수를 활용하여 폭발위험장소의 범위를 산정하는 Table을 제시하고자 하였다.
대상 데이터
본 연구에서는 NFPA-497(2017)에서 물성정보를 포함하여 제공하고 있는 Combustible materials Table의 Gas상 물질 33개 중 Phast에서 모델링이가능하며, 국내 법규 대상물질인 16개의 물질을 대상으로 하였다. 단, 부족자료 (분자량, 비열비 등)는 산업안전보건공단에서 제공하는 MSDS를 이용하였다. 본 연구대상 물질은 Table 7에서 표기하였다.
산업안전보건에 관한 규칙 제232조 및 KS C IEC 60079-10-1의 적용범위로는 인화성 가스 및 증기가 존재하여 폭발이나 화재가 발생할 우려가 있는 장소를 대상으로 하고 있다. 따라서 본 논문에도 인화성 가스 및 증기를 대상물질로 선정하였다.
본 연구에서는 NFPA-497(2017)에서 물성정보를 포함하여 제공하고 있는 Combustible materials Table의 Gas상 물질 33개 중 Phast에서 모델링이가능하며, 국내 법규 대상물질인 16개의 물질을 대상으로 하였다. 단, 부족자료 (분자량, 비열비 등)는 산업안전보건공단에서 제공하는 MSDS를 이용하였다.
3 Step Table을 이용하여 기존 표준 방식이나 모델링 방식보다 보다 간편하게 폭발위험장소의 범위를 산정할 수 있다. 하지만, 모델링 방식보다 정확도가 부족하며 최대 2.
실내의 경우 환기횟수가 시간당 1회를 초과할 경우 급격히 감소하는 모습을 나타내고 있다. 시간당 1회의 환기 횟수보다 0.
실외의 경우 일반적으로 풍속이 증가함에 따라LFL까지의 거리가 감소할 것으로 예상하였으나, 누출되는 양이 작으며 관심농도수준도 낮아 풍속이 증가함에 따라 대부분 LFL거리가 증가하고 있다.
후속연구
또한 물질변수 중 압력은 1, 5, 10 bar로 3가지 조건만을 사용하였는데 Methane등 일부 물질이 주로 Bomb에 저장되어 이송되는 것을 고려하여, 해당 압력 및 모든 물질이 공정에서 사용되는 통상적인 저장압력을 고려하여 추가 Table을 작성한다면 보다 실용적일 것이라고 판단된다.
본 연구에 기초되는 Phast모델링은 수학적 계산을 통한 예측이므로 누출원의 특성별로 폭발위험장소의 범위가 다르게 나타날 수 있으며, 실질적으로 활용 시 누출위험성을 판단하여 안전율을 추가로 고려하는 것도 고려해 보아야한다.
본 연구에서는 Vapour인 물질에만 한정하였으므로, Liquid인 액체, 고압가스등의 물질에 대한 Table을 활용한 폭발위험장소의 범위 선정 방법에 대해 연구가 된다면 보다 폭넓게 활용가치가 있을 것이라고 판단된다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
폭발위험장소의 범위를 정확하게 산정하려면?
현재 KS Code 등 국내규정에서는 폭발위험장소의 범위를 계산하는 방법이 명확하게 나타나지 않아, 정확한 범위 선정을 위해서는 확산 모델링 해석을 이용하여야 한다. 본 연구애서는 대표적인 물질과 운전조건을 활용하여 확산 모델링에 비하여 간편하면서도 비교적 합리적인 폭발위험장소의 범위를 산정하는 방법을 제시하고자 하였다.
NFPA-497의 특징은?
NFPA-497의 특징은 경험적으로 방폭지역 및 거리를 산정하여야 된다고 언급하고 있다.(Table 3 참조) 또한, 결정을 돕기 위해 설비별로 Fig 4와 같은 Diagram을 제시하여 방폭지역 및 거리 산정에 도움을 주고 있다.
KS C IEC 60079-10-1 규정의 목적은?
KS C IEC 60079-10-1에서는 방폭위험등급 및 폭발위험장소의 범위를 선정하도록 명시되어있다. 선정되는 위험등급과 범위에 대하여 적합한 방폭설비 설치로 점화원을 관리하여 폭발을 방지하는 것이 해당규정의 목적이다[1].
참고문헌 (12)
KS C IEC 60079-10-1, "장소 구분 - 폭발성 가스 분위기, 26-81, (2015)
IEC 60079-10-1/Ed2 : Explosive atmospheres - Part 10-1, "Classification of areas -Explosive gas atmospheres", 27-91, (2013)
EI Part 15, "Area classification for installations handling flammable fluids 4th edition", 28-64, (2015)
NFPA 497, "Recommended Practice for the Classification of Flammable Liquids, Gases, or Vapors and of Hazardous (Classified) Locations for Electrical Installations in Chemical Process Areas", 5-22, (2017)
API, R.P. 505, "Recommended Practice for Classification of Locations for Electrical Installations at Petroleum Facilities Classified as Class I, Zone 0, Zone 1,and Zone 2, 10-21, 89-103, (2012)
Wang, B., Chen, B., & Zhao, J. : "The real-time estimation of hazardous gas dispersion by the integration of gas detectors, neural network and gas dispersion models. Journal of Hazardous Materials", Journal of Hazardous Materials, 433-442, (2015)
C.J.H. van den Bosch, R.A.P.M. Weterings, "TNO Yellow Book", 2.21-2.26, (2005)
고압가스안전관리법 시행규칙, 제2조 정의, (2018)
Noh, H.J., and Yu, J.Y., "Multivariate Analysis Theory and Practice using SPSS & EXCEL, 260-301, (2016)
Yim, J .P., and Chung, C. B., "Validity Review on Classification of Explosion Hazardous Area using Hypothetic Volume", KOSOS, 29(6), 68-75, (2014)
Yim, J .P., and Chung, C. B., "A Study on Classification of Explosion Hazardous Area for Facilities using Lighter-than-Air Cases", KOSOS, 29(2), 24-30, (2014)
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