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LNG 재기화 공정에서 LNG 누출에 따른 화재 및 폭발사고의 피해영향 분석
Analysis of the Impact of Fire and Explosion Accidents due to LNG Leaks in the LNG Re-gasification Process 원문보기

海洋環境安全學會誌 = Journal of the Korean society of marine environment & safety, v.24 no.6, 2018년, pp.825 - 833  

이윤호 (목포해양대학교 기관.해양경찰학부)

초록
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본 연구에서는 LNG 공급계통시스템의 재기화 공정에서 배관 손상으로 인한 누출사고 발생시 LNG 성분 및 누출공의 크기에 따른 연소특성에 대한 피해범위를 산출하고, 피해영향을 해석하였다. LNG 성분에 따른 연소특성을 확인하기 위하여 7곳의 LNG 산지별 위험도를 확인한 결과 산지별 큰 차이를 보이지 않았으나, LNG 구성성분 중 메탄의 함유량이 많을수록 플래시화재 발생범위 및 증기운 폭발에 의한 과압이 발생하는 위험범위 그리고 제트화재 발생에 의한 열 복사량 피해영향이 다른 산지에 비해 비교적 낮음을 알 수 있었다. 또한 배관 누출공의 크기에 따라 누설, 파공, 파괴 3단계에 나누어 위험 범위 및 폭발에 미치는 영향에 대한 연구를 수행하였으며, 플래시화재로 인한 피해영향범위를 계산하고, 이에 따라 LNG 누출시 화재가능 위험범위를 확인했으며, 과압의 영향 및 복사열로 부터의 피해범위를 예측할 수 있었다. 이를 통해 LNG 조성 및 배관 누출공의 크기가 화재 및 폭발에 미치는 영향을 예측할 수 있었다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

In this study, one calculated the range of damage to the combustion characteristics according to the composition of LNG and the size of leaking holes, and analyzed the damage effect in case of leakage accidents caused by pipe damage in the re-gasification process for the LNG supply system. In order ...

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

  • (Chemical Safety Agency, 2015) 따라서 온도 및 조건 등에 따라 ASPEN HYSYS Ver.7.3을 통해 물성 값을 얻고, 이를 ALOHA에 대입하여 결과를 비교·분석한 자료를 통해 LNG 공급계통시스템을 갖추고 있는 대표적 설비인 LNG-FSRU(Floating Storage and Re-gasification Unit)나 LNG 연료추진선박, LNG 벙커링 터미널 등에서의 안전성 확보에 도움을 주고자 한다(HYSYS, 2004).
  • 제트화재(Jet fire)는 배관에서 누출공을 통하여 새어나오는 가연성 액체나 가스가 점화되는 현상으로 제트화재 발생 시 발생하는 열 복사량(Thermal radiation)에 의한 위험우려 구간을 예측할 수 있다. 본 연구에서는 ALOHA에서 열복사량 위험지역기준으로 기본 제공하는 위험도 기준을 사용하여 결과를 산출했다. 기본 제공 위험도 기준은 각각 2.
  • 본 연구에서는 LNG 공급계통시스템의 재기화 공정에서 배관 손상으로 인한 누출사고 발생시 LNG 조성별 연소특성에 대해 예측 및 분석을 하였다. 또한 배관 누출공 크기에 따라 누설, 파공, 파괴 3단계에 나누어 위험범위 및 폭발에 미치는 영향에 대한 결과를 통해 다음과 같은 결론을 얻을 수 있었다.
  • 이에 따라 본 연구에서는 LNG 공급계통시스템의 재기화 공정에서 LNG 이송 중 배관에서 누출에 의한 화재 및 폭발 발생시 LNG 산지 및 기후 조건, 배관 누출공의 크기에 따른 피해영향범위를 산출하고자 하였다. 그리고 폭발 잠재 위험을 정확하게 분석하고 결과를 비교하기 위해 ALOHA(Areal Location of Hazardous Atmospheres) 5.
  • 이에 따라 액화천연가스의 성분 중에서 메탄과 에탄, 프로판을 제외한 기타 성분이 열역학적 물성치에 미치는 영향은 거의 무시 될 수 있다고 할 수 있지만 본 연구에서는 최대한 실제상황과 유사하게 모사하기 위하여 모든 성분을 포함하여 계산을 진행했다.

가설 설정

  • 6 mm로 실제 LNG선박에 적용된 관경과동일하게 적용했다. LNG 공급계통시스템을 갖추고 있는 설비 또는 선박은 해상에서 LNG선으로부터 LNG를 공급받거나 육상으로 이송할 때 또는 밸브 조작 실수 등으로 인해 LNG가 누출될 가능성이 있기 때문에 대기압 조건에서 배관 내 LNG가 유출된다고 가정하였다. 그리고 파스퀼 안정도 등급은 대기상태의 안정성을 나타내는 기준으로써 선박내 배관에서 가스가 누출되는 시나리오를 적용하였기 때문에 바람이 거의 없는 안정적인 Stability class E(Slightly stable)를 적용했다(Comarova and Mangul, 2008).
  • Table 4는 LNG 산지별 조성에 따른 화재로부터 위험도를 비교·분석하기 위해 가정한 조건으로 총 7곳의 산지별 모두동일한 조건을 적용하였다.
  • 따라서 본 연구에서 LNG의 유출원은 가스터빈설비의 배관으로 관의 크기(내경)는 264.6 mm, 배관의 총 길이는 100 m로 가정하였다. LNG의 조성비는 국내 수입량의 40 % 이상을 차지하고 있는 카타르 산 LNG 조성을 적용하였다.
  • com, 2017). 하지만 현재까지는 ALOHA에 LNG의 물성치가 존재하지 않아 메탄으로만 가정하여 천연가스 폭발에 대한 위험성 평가를 시행했다. 따라서 본 연구에서는 산지별 조성에 따른 물성 값을 ASPEN HYSYS을 통해 산출된 값을 기준으로 시뮬레이션 하였으며, 물성 값을 계산하기 위해 기존의 기체상태방정식 중 비교적 정확성이 높고 각 성분 간의 상호작용에 대한 관계가 포함되어 있는 Peng-Robinson 식(Nasri et al.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
LNG를 선박의 연료로 사용시 장점은 무엇인가? , 2011). 또한 LNG를 선박의 연료로 사용하게 되면 전통적으로 사용되어온 해양 오일 연료와 비교했을 때, 산화물의 배출은 90 % ~ 95 %, 이산화탄소의 배출은 20 % ~25 %(Andersen et al., 2011), 질소산화물의 배출은 85 % ~ 90 % 정도를 감소시킬 수 있는 것으로 알려져 있다(Lee, 2015). 이에 따라 최근 산업용 보일러 등의 연료가 벙커C유에서 대기환경 문제 개선 등의 장점을 갖는 LNG로 많이 교체되어 가고 있는 실정이다.
LNG 공급계통시스템에서의 배관 누출에 대한 화재 및 폭발 위험에 대한 연구가 필요한 이유는 무엇인가? 이와 같이 선박 및 해양시스템의 안전 분석 및 리스크 평가와 관련된 연구가 수행되어왔으나, 아직까지 LNG 공급계통시스템에서의 배관 누출에 대한 화재 및 폭발 위험을 비교한 연구는 찾아보기는 쉽지 않으며, 국외에 비해 기술개발에 따른 기초적인 연구도 부족한 실정이다. 그리고 화재 발생 장소가 바다라는 특수성을 고려해볼 때 자체의 소화설비와 인근에 배치된 소화설비 부재 및 공공소방대의 접근이 어려우며, 바람 및 기후 조건 등 자연적 요인에 의한 영향이 크게 작용하여 화재의 확대가 용이하기 때문에 피해를 최소화하기 위해서는 반드시 관련 연구가 필요하다.
LNG(Liquefied Natural Gas)의 특징은 무엇인가? LNG(Liquefied Natural Gas)는 대기압 기준 약 -161 의 끓는점을 가지며(Seo et al., 2017), 액화될 때에는 기체상태의 1/600정도로 부피가 감소하면서 저장의 용이성을 제공한다(Kumar et al., 2011). 또한 LNG를 선박의 연료로 사용하게 되면 전통적으로 사용되어온 해양 오일 연료와 비교했을 때, 산화물의 배출은 90 % ~ 95 %, 이산화탄소의 배출은 20 % ~25 %(Andersen et al.
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참고문헌 (22)

  1. ALOHA(2013), ALOHA TECHNICAL DOCUMENTATION, November 2013. 

  2. Andersen, M. L., N. B. Clausen and P. C. Sames(2011), Costs and Benefits of LNG as Ship Fuel for Container Vessels, Germanischer Lloyd and MAN. 

  3. Chemical Safety Agency(2015), ALOHA User Guide. 

  4. Comarova, Z. and S. Mangul(2008), Simulation of Emission Dispersion as the Method of Air Quality Management, in Simulation and Assessment of Chemical Processes in a Multiphase Environment, Springer, pp. 403-408. 

  5. Dan, S. K., C. J. Lee, J. P. Park, D. G. Shin and E. S. Yoon(2014), Quantitative risk analysis of fire and explosion on the top-side LNG-liquefaction process of LNG-FPSO, Process Safety and Environmental Protection 92, pp. 430-441. 

  6. Groupe International des Importateurs de Gaz Natural Liquefie (2016), http://www.giignl.org/ (Accessed Jan 6, 2018). 

  7. Ha, D. M.(1998), A Study on the Characteristics of Methane and LNG Explosion, The Korean Society of safety, Proceeding of Autumn Conference. 

  8. HYSYS(2004), Aspen HYSYS Operation Guide (1,2). 

  9. Industrial accident casebook(2000), industrial safety research institute, safety field - technology Resources, Researchers 2000-4-488. 

  10. Jo, Y. D.(2017), Estimate Minimum Amount of Methane for Explosion in a Confined Space, Journal of the Korean Institute of Gas Vol. 21, No. 4, pp. 1-5. 

  11. Jung, I. G., S. B. Yoo, S. K. Lee and L. H. Kim(1998), Assessment of Gas Release Dispersion and Explosion in Pipeline, Journal of the Korean Institute of Gas, Vol. 2, No. 2, pp. 61-69. 

  12. Kim, H. M.(2016), A Study on the development of a comprehensive safety evaluation techniques LNG terminal facilities, Incheon National University Graduate Doctoral Thesis. 

  13. Kondo, S., K. Takizawa, A. Takahashi and Tokuhashi, K. (2006), Extended Le Chatelier's Formula for Carbon Dioxide Dilution Effect on Flammability Limits, Journal of Hazardous Materials, A138. 

  14. KOSHA Code D-22(2012), Technical Guidance on the Explosion Limit Estimation of Combustible Gas and Vapor Mixtures, Korea Occupational Safety and Health Agency. 

  15. KOSHA Code P-14(2000), Technical Guidelines for Leakage Source Modeling, Korea Occupational Safety and Health Agency. 

  16. Kumar, S., H. T. Kwon, K. H. Choi, W. S. Lim, J. H. Cho, K. J. Tak and I. Moon(2011), LNG: An eco-friendly cryogenic fuel for sustainable development, Applied Energy, Vol. 88, pp. 4264-4273. 

  17. Lee, S. I.(2015), Estimation of explosion risk potential in fuel gas supply systems for LNG fuelled ships, Journal of the Korean Society of Marine Engineering, Vol. 39, No. 9 pp. 918-922. 

  18. Lee, Y. S.(1994), Chemical Safety Engineering, pp. 101-106. 

  19. Lees, F. P.(1980), Loss Prevention in the Process Industries: Hazard Identification, Assessment and Control, Butterworths. 

  20. https://www.mathesongas.com(2017), Lower and Upper Explosive Limits for Flammable Gases and Vapors (LEL/UEL) (Accessed 22 Dec. 2017). 

  21. Park, S. H.(2014), A study on the fire risk assessment of natural gas power plant", The University of Seoul Master Thesis. 

  22. Seo, S. W., B. S. Chu, Y. Y. Noh, W. H. Jang, S. I. Lee, Y. T. Seo and D. J. Chang(2017), An economic evaluation of operating expenditures for LNG fuel gas supply systems onboard ocean-going ships considering availability, Ships and Offshore Structures, [Online] Avaliable at: http://dx.doi.org/10.1080/17445302.2014.984389/ (Accessed 22 Jul. 2017). 

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