인화성 액체의 취급장소의 위험장소 설정(1)

위험성평가를 기반으로 하는 인화성 액체의 취급장소의 위험장소 설정에 대해 공유하고자 한다.

 

 

 

인화성 액체의 취급장소의 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

 

 

위험장소 설정 대상 검토

관련 설비에서 사용, 처리, 취급 또는 저장하는 물질이 인화성 액체에 해당된다면 위험장소의 설정 대상이 된다.

주) 가연성 물질이 인화점 이상에서 취급되는 경우에도 위험장소의 설정 대상이 되는 경우도 있다.

 

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기 포스팅한 천연가스(NG) 보일러실 위험장소 설정(1)과 동일

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천연가스(NG) 보일러실 위험장소 설정(1)

 

<표 1> 취급 물질의 물리·화학적 특성

 

 

누출원 파악 및 분석

1. 누출원 파악

(1) 일반적으로 인화성 액체를 취급·사용하는 경우, 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 이상 누출 가능한 것을 「누출원」으로 판단한다.

 

<표 2> 폭발위험장소 설정의 하한값(EI 15)

 

주) 누출원의 대부분은 글랜드 패킹이나, 여기에서 누출되는 양은 일반적으로 0.95 ℓ/분 (또는 360 갤런/일)을 넘지 않고, 옥외에서 분당 1.0 ℓ 정도의 인화성 액체가 누출된다 하여도 가연성 가스 검지기(LEL의 25 % 설정)로 검출하기 어려움을 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 신뢰성

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

(다) 해당 설비의 운전 및 점검 주기

(라) 해당 설비에서의 사고이력

(마) 해당 작업에 대한 작업표준의 존재 여부

(바) 작업표준의 적절성 여부

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

(아) 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

일반적으로「발생확률(Probability)」×「중대성(Consequence)」으로 정의되는 위험성(risk)에서「발생확률」은 ‘누출확률’로 보고,「중대성(Consequence)」은 위험분위기 생성원(Source)인 누출원(Source of release )으로 본다.

(1) 일정 양 이상의 인화성 액체 누출로 인한 사망 확률로 정의되는 ‘중대성’을 ‘누출량’으로 보며, 이에 대하여는 상기 누출원 파악을 참조한다.

 

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

 

<표 4> 가스폭발분위기의 생성확률에 따른 위험장소의 설정

 

 

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 액체를 담은 (통기되는) 탱크 또는 베셀의 내부

(나) 인화성 솔벤트(용제) 사용 분무 또는 코팅용 (미흡한 통기되는) 밀폐구조 내부

(다) 인화성 액체를 담은 부동형 루프 탱크의 내부 벽과 외부 벽 사이

(라) 인화성 액체를 담고 있는 용기 또는 피트의 내부

(마) 인화성 가스 또는 증기의 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. 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 액체가 밀폐된 용기에 저장되는 지역 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.

 

(3) 인화점이 높거나 없는 액체 등

(가) 경험에 따르면 인화점이 93 ℃를 넘는 가연성 액체는 가열된다하여도 위험분위기가 생성되기 어렵기 때문에 정상 작동하는 일반형 전기설비가 점화원으로 작용하지 않는다.

(나) 인화점이 없이 연소범위 만을 갖는 트리클로로에틸렌, 1,1,1-트리클로에탄, 메틸렌 클로라이드 및 1,1-디클로로-1-프오로에탄(HCFC-141b) 등과 같은 할로겐계 액화 탄화수소는 실용상, 불연성으로 폭발위험장소로 설정하지 않는다.

 

 

3. 적절한 도표 선정(Selecting the appropriate classification diagram)

(1) 위험장소의 범위를 설정할 때, 고려하여야 하는 파라미터는 다음과 같다.

(가) 인화성 액체의 종류

(나) 인화성 액체의 증기 밀도

(다) 인화성 액체의 온도

(라) 공정 또는 저장 압력

(마) 누출의 크기

(바) 환기 등 설정

 

(2) <표 1>에서 <표 3> 및 위 (1)을 고려하여 다음 사항을 <표 4>에서 적합한 항목을 정하고 일반원칙에 따라 적당한 도표를 선정할 수 있다.

(가) 공정설비의 크기가 대·중 또는 소 중 어느 것에 해당하는가?

(나) 공정설비의 압력이 대·중 또는 소 중 어느 것에 해당하는가?

(다) 공정설비의 유량이 대·중 또는 소 중 어느 것에 해당하는가?

(라) 인화성 액체의 증기 밀도가 공기보다 무거운지(증기밀도 > 1) 또는 가벼운지 (증기밀도 < 1)?

(마) 누출원의 위치가 지면 위 또는 아래쪽 어느 쪽인가?

 

<표 5> 인화성 액체 취급 공정설비 및 배관의 상대적 크기

주 1) 펌프 및 교반기 축 글랜드 패킹부, 배관 연결부 및 밸브 등의 누출은 누출원으로 부터의 확산 거리 및 면적과 공정설비의 크기, 압력, 유량 등에 따라 증가한다.

2) <표 5>를 적용하기 곤란한 누출원이 아주 작거나 배치공정설비인 경우, 점누출원을 적용하고, 석유화학설비 등과 같이 크고 고압인 공정 설비는 <표 5> 를 참고하여 API 코드를 활용하는 것이 바람직하다.

점누출원(PSA, Point Source Approach) : 설비의 운전 온도 및 압력·환기의 정도 및 유형 등의 변화가 커서 도표 이용방법이 곤란한 경우에 적용하는 것으로 누출원의 누출 확률을 알아야 한다(EI 50의 Chapter 5 및 Chapter 6 참조).

3) 화학 공장의 대부분이 인화성 액체를 취급하는 설비 및 배관에서 위 표의 중(보통)범위의 크기·압력 및 유량에 속하나, 이 지침에서 적용하는 공정에서의 최고 압력은 100 kPa(1.0 kg/㎠) 이하, 최대 유량은 분당 100 ℓ 이하이므로, <표 3>의 소(저)와도 많은 차이가 나므로 이를 적용할 때에는 전문적인 판단이 필요할 수 있다.

 

(3) 위험장소의 종별과 범위를 설정할 때에는 KS C IEC 60079-10-1의 도표를 우선 적용하되, 누출 등급과 환기 등급을 고려하여 정한다.

주) 미흡할 경우에는 가이드, NEC 505, NFPA 497 또는 API 505에서의 적합한 도표를 찾아 보완할 수 있다.

 

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