천연가스(NG) 보일러실 위험장소 설정(1)

위험성평가를 기반으로 하는 천연가스(NG) 보일러실의 폭발위험장소 설정에 대해 공유하고자 한다.

 

 

 

천연가스(NG) 보일러실 위험장소 설정(1)

 

폭발 위험장소의 설정 절차

위험성평가 기법을 바탕으로 하는 위험장소를 설정하는 절차는 다음 그림과 같다.

 

<그림 1> 위험성평가를 기반으로 하는 위험장소 설정 절차

 

 

관련 정보 수집

1. 설비 목록 및 기존 설비의 이력

설비 목록 및 기존 설비의 운전 경험은 위험장소 설정에 있어서 아주 중요한 자료 이므로, 해당 또는 유사 설비의 운전 및 정비 경험자를 통하여 다음과 같이 설비의 운전(누출관련) 이력을 수집한다.

(1) 누출 사례를 경험했는가?

(2) 누출이 얼마나 자주 발생하는가?

(3) 누출이 정상 또는 비정상적인 작동 중에 발생하는가?

(4) 설비의 상태가 정상, 불안전 또는 보수를 필요로 하는 상태인가?

(5) 정비작업을 할 때, 위험분위기가 형성되는가?

 

2. 취급 물질의 물리·화학적 특성

법 시행령 별표 10에서 정하는 인화성 가스에 해당되지 않을 경우, 위험장소 설정에서 제외할 수 있다(강제 기준에서는 최소한의 기준을 규제하므로 현장에서는 이 보다 강화하여 적용할 수 있다).

 

<표 1> 취급 물질의 물리·화학적 특성

3. 공정흐름도

공정 압력, 온도, 유량, 각종 물질의 성분 및 양(물질수지 시트 등)을 나타내는 공정 흐름도(PFD)를 입수한다.

 

4. 평면도(Plot Plan)

인화성 가스의 확산에 영향을 미칠 수 있는 모든 요소(탱크, 트렌치, 섬프, 구조물, 칸막이, 둑 등)의 위치를 표시한 평면도를 확보한다, 여기에는 공기흐름을 방해하는 요소도 포함한다.

 

 

누출원 파악 및 분석

1. 누출원 파악

(1) 일반적으로 천연가스를 취급·사용하는 경우, 그 양이 <표 2>보다 작을 경우에는 위험장소를 설정하지 않을 수 있다.

 

<표 2> 폭발위험장소 설정의 하한값(IP 15)

주 1) 인화성 액체를 취급·사용하는 경우, 일반적으로 액체가 분당 40～400 ℓ(10～100 갤런)의 누출·폭발시의 사망확률을 수용 가능한 위험(ALARP)으로 보고 있다. 따라서 여기에 안전율을 고려하여 분당 12～20 ℓ 이상이 누출될 수 있는 것을「누출원」으로 판단한다.

주 2) 누출원의 대부분은 글랜드 패킹이며, 이를 판단하는 경우에는 패킹에서 누출되는 양은 일반적으로 0.95 ℓ/분(또는 360 갤런/일)을 넘지 않고, 옥외에서 분당 1.0 ℓ 정도의 인화성 물질이 누출된다 하여도 가연성 가스 검지기(LEL의 25 % 설정)가 이 를 검출하기 어렵다는 것을 고려한다.

 

(2) 배관도 등에서 용접으로 연결된 부분을 제외한 모든 연결부(밸브, 펌프, 압축기, 계기 등)를 누출원으로 한다.

주) 배관도 또는 설비배치도를 통해 모든 예상 가능한 누출원을 파악하여 표시하고, 각각의 누출 높이를 <표 3>에 표기한다.

 

<표 3> 누출원 목록

 

 

2. 누출원 분석

(1) 설비·장치·배관 등의 누출원이 표시된 평면도의 누출원에서 설비의 운전 중 또는 정상작업 중의 누출 가능성을 다음에 따라 평가한다.

(가) 해당 설비의 운전 안정성(정상조건을 벗어난 상황의 발생 가능성)

(나) 해당 설비의 운전 및 점검 주기

(다) 해당 설비에서의 사고이력

(라) 해당 작업에 대한 작업표준의 존재 여부

(마) 해당 작업자의 자격, 훈련, 경험 등을 고려한 인적오류 발생 가능성

(바) 기타 사고발생가능성에 영향을 줄 수 있는 요인 등

 

(2) 연속, 1차 또는 2차 누출원에 관한 사항은 안전보건기술지침(가스 폭발위험장소의 설정 및 관리에 관한 기술기준)(이하 “가이드”라 한다)의 <부록 1>을 참조한다.

 

(3) 누출원의 위험성평가 절차 및 방법은 (폭발위험장소에서의 폭발방지에 관한 기술지침)에 따른다.

 

 

누출 위험성 평가

(1) 일반적으로「발생확률(Probability)」×「중대성(Consequence)」으로 정의되는 위험성(risk)에서「발생확률」은 ‘누출확률’로 보고,「중대성(Consequence)」은 위험 분위기를 생성하는 누출량으로 본다.

 

(2) 일정 양 이상의 인화성 가스 누출로 인한 사망 확률로 정의되는 ‘중대성’을 ‘누출량’으로 보며, 이에 대하여는 상기 누출원분석을 참조한다.

 

 

위험장소의(종별 및 범위) 설정

1. 위험장소의 종별

(1) 0종 장소 : 위험분위기가 연속적 또는 장기간 존재할 수 있는 다음의 장소는 0종 장소로 한다.

(가) 인화성 가스를 담은 (통기되는) 탱크 또는 베셀의 내부

(나) 인화성 가스의 배기에 사용되는 배기 닥트의 내부 등

 

(2) 1종 장소 : 위험분위기가 정상 작동상태에서 존재할 수 있는 장소의 평가는 다음에 따른다. 다음 중 1개 이상이 해당되는 경우, 1종장소로 하는 것을 원칙으로 한다.

(가) 정상 작동 상태에서 위험분위기가 존재할 가능성이 있는가?

(나) 정비, 수리작업 또는 누출로 인하여 빈번하게 위험분위기가 존재할 가능성이 있는가?

(다) 인화성 가스의 농도가 폭발범위에 이를 정도까지 누출될 수 있는 설비의 고장 또는 오작동의 발생과 동시에 점화원이 될 수 있는 전기설비가 동시에 고장을 일으킬 수 있는가?

(라) 0종장소에서 위험분위기가 전파될 수 있는 인근 지역인가?(단, 위험분위기가 유입되지 않도록 신선한 공기 공급 양압설비가 설치되고 환기설비가 고장 날 경우 효과적인 안전장치가 구비된 경우 제외)

 

(3) 2종 장소 : 위험분위기가 비정상 운전 또는 사고의 경우에만 존재할 수 있는 장소의 평가는 다음에 따른다. 다음 중 1개 이상이 해당되는 경우, 그 지역은 2종 장소로 하는 것을 원칙으로 한다.

(가) 정상 상태에서 위험분위기가 조성되지 않는가(발생할 경우 아주 짧은 시간 동안)?

(나) 정상 상태에서 취급·처리 또는 사용되는 위험분위기가 폐쇄된(Closed) 용기 또는 설비 내에 제한되는가(용기 또는 설비의 사고로 인한 파손이나 설비의 비정상 작동의 경우에만 인화성 물질이 누출되는 경우는 제외)?

(다) 위험분위기가 강제 환기(양압)에 의하여 차단되는가(환기설비가 오작동이나 고장났을 때 위험장소로 될 수 있는 경우)?

(라) 1종 장소의 위험분위기가 전파될 수 있는 인근 지역인가?(단 위험분위기가 유입되지 않도록 신선한 공기공급 양압설비가 있고 이 설비가 고장날 경우 효과적인 안전장치가 구비된 경우)

 

 

2. 위험장소의 범위 설정

(1) 누출확률에 따른 위험장소 설정에 관하여 정해진 규칙(rule)은 없지만, 위험분위기의 생성빈도와 누출량에 의한 폭발위험분위기의 지속시간에 따라 0종장소·1종 장소·2종장소 또는 비위험장소로 구분하는 경험적 규칙인 <표 4>를 사용한다.

 

<표 4> 가스폭발분위기의 생성확률에 따른 위험장소의 설정

(2) 위험장소의 종별 및 범위 설정을 도표를 이용하고자 하는 경우에는 도표에 의한 위험장소의 종별 및 범위설정을 참조한다.

 

 

3. 비위험장소

(1) 위험분위기 생성 확률이 낮은 장소

다음과 같이 경험상 기기 및 공정운전에서 위험분위기의 생성 확률이 아주 낮은 (연 1시간 또는 0.01% 미만) 경우는 비위험장소로 볼 수 있다.

(가) 충분한 환기가 이루어지며 인화성 가스가 외부로 누출되지 않도록 적절하게 관리되고 있는 폐쇄된 배관계통(Closed piping system)이 있는 장소

주) 충분한 환기의 예는 다음과 같다.
o 옥외 지역
o 수직 또는 수평적으로 자연 환기를 방해하는 장애물이 없는 개방된 건물, 방 또는 공간(벽이 아예 없거나 한쪽 벽(또는 바람막이)만 있는 지붕 등)
o 사방 또는 부분적으로 막힌 공간에 시간당 환기량이 해당 용적의 5배 이상이고 그 환기설비가 실질적/연속적으로 가동됨을 보증할 수 있도록 고장검출기가 2중으로 설치된 지역

 

(나) 충분한 환기가 이루어지지 않는 장소이나, 누출 가능성이 있는 밸브·피팅·플랜지 및 기타 유사한 설비가 없는 배관계통이 있는 장소

(다) 인화성 가스의 사용압력이 0.1 Mpa 이하이며, 배관, 플랜지부 등 가스누출 위험부위에 테프론 테이프 등으로 누출방지 조치를 하고 가스감지기를 설치하여 가스 누출시 주차단기가 차단되도록 인터록을 실시하는 경우

(라) 인화성 가스가 밀폐된 용기에 저장되는 장소 등

 

(2) 개방 화염 또는 고온 표면 주위

열에너지를 갖는 보일러·가열기 등과 같이 운전 중에 개방 화염이나 고온 표면 등의 점화원을 갖는 설비의 바로 인근은 위험장소로 설정하는 것은 적절하지 않다.

주) 연료 공급 또는 재순환 관련으로 펌프·밸브 등의 잠재적인 누출원이 있는 곳에는 점화원이 될 수 있는 전기설비의 설치는 피한다.

 

Reference : KOSHA GUIDE E - 180 - 2020 가스폭발위험장소의 설정에 관한 기술지침