위험물을 취급하는 사업장에서는 산업안전보건법 등에서 화재·폭발 방지를 위하여 폭발 위험지역 구분도를 작성하고 방폭설비를 사용하여야 한다.
이와 관련하여 방폭에 관련된 용어들을 살펴보고자 한다.
방폭 관련 용어 정의
방폭관련 법규
산업안전보건 기준에 관한 규칙 제230조(폭발위험이 있는 장소의 설정 및 관리)
① 사업주는 다음 각 호의 장소에 대하여 폭발 위험장소의 구분도(區分圖)를 작성하는 경우에는 「산업표준화법」에 따른 한국산업 표준으로 정하는 기준에 따라 가스폭발 위험장소 또는 분진폭발 위험장소로 설정하여 관리하여야 한다.
1. 인화성 액체의 증기나 인화성 가스 등을 제조ㆍ취급 또는 사용하는 장소
2. 인화성 고체를 제조ㆍ사용하는 장소
② 사업주는 제1항에 따른 폭발 위험장소의 구분도를 작성ㆍ관리하여야 한다.
산업안전보건 기준에 관한 규칙 제311조(폭발위험장소에서 사용하는 전기 기계·기구의 선정 등)
① 사업주는 제230조제1항에 따른 가스폭발 위험장소 또는 분진폭발 위험장소에서 전기 기계ㆍ기구를 사용하는 경우에는 「산업표준화법」에 따른 한국산업 표준에서 정하는 기준으로 그 증기, 가스 또는 분진에 대하여 적합한 방폭성능을 가진 방폭구조 전기 기계ㆍ기구를 선정하여 사용하여야 한다.
② 사업주는 제1항의 방폭구조 전기 기계ㆍ기구에 대하여 그 성능이 항상 정상적으로 작동될 수 있는 상태로 유지ㆍ관리되도록 하여야 한다.
방폭 관련 용어 정의
1) 위험 지역 (Hazardous Area) : 인화성 가스 및 증기가 화재/폭발을 발생시킬 수 있는 농도로 대기 중에 존재하거나 존재할 우려가 있는 장소로서 가스의 존재 빈도, 체류시간, 환기 조건등에 의하여 ATEX 기준으로는 Zone 0, 1, 2로, 국내기준으로는 0종, 1종, 2종 장소로 구분된다. 미국에서는 Harsh Area 라고도 한다.
* 비방폭 지역 (Non-hazardous Area) : 인화성 가스 및 증기가 존재할 우려가 없는 장소
2) 위험분위기 (Explosive atmosphere) : 대기 중에 인화성 가스 및 증기가 화재/폭발을 발생시킬 수 있는 농도로 공기와 혼합되어 있는 상태를 의미한다. EN 60079-0 규정에 의하면 온도는 -20 ºC ~ 60 ºC이고,이고 기압범위는 0.8 ~ 1.1 bar로 정의되어 있다.
3) 누출원 (Source of release) : 인화성 또는 가연성 물질을 누출할 수 있는 지점으로서 주위에 위험 분위기를 생성시킬 수 있는 각종 용기, 장치, 배관 등의 연결부, 밸브, 개구부 등을 의미한다.
4) 인화성 물질 (Ignitable Mixture) : 인화할 수 있는 물질로서 통상 인화성 및 가연성 액체를 말한다.
5) 점화원 (Sources of Ignition) : 뜨거운 물체표면, 화염이나 뜨거운 기체, 기계적 마찰에 의한 파크, 전기장치, 균압 전류(Equalizing current), 정전기, 번개, 전자기장, 광복사열(Optical radiation), 이온화 방사선(Ionizing radiation), 초음파, 단열압축(Adiabatic compression), 화학반응(Chemical reaction) 등을 말한다.
6) 인화점 (Flash Point) : 가연성 액체가 증발 또는 공기와 혼합하여 연소하기에 충분한 농도를 형성하는 최소 온도로써 액체의 종류에 따라 온도가 다르다.
7) 자연발화점 (Auto Ignition Point) : 공기 중에서 가연성 물질을 가열했을 때 일정 온도가 되면 점화원 없이도 발화가 일어나는데 자연 발화점은 이렇게 발화되는 최저 온도를 의미한다.
8) 인화범위 또는 폭발 범위 (Flammable/Explosion Range) : 인화 범위는 인화 하한과 인하 상한으로 구분되는데 이는 가연성 가스가 공기와 혼합해 있을 때 점화원에 의하여 계속적으로 인화할 수 있는 가스를 발생하는 최저 농도가 인화 하한 값(Lower Flammable Limit) 이며 가연성 가스가 일정 농도 이상일 경우 인화가 되지 않는 때의 농도는 인화 상한 값(Upper Flammable Limit)을 의미한다. 유증기(mist)가 존재하는 곳을 연료의 밀도변수(세로축)와 온도변수(가로축)로 고려한다. 연료의 밀도는 너무 높아서도 너무 낮아서도 안되므로 인화하한값(LEL)과 인화상한값(UEL) 사이에 있어야 하고, 온도가 너무 높다면 자연발화점을 넘어서게 될 것이다. 또한, 증기에는 기본적으로 압력이 존재하여 인화점을 넘어가는 농도가 있어야 한다. 이런 값들 사이에 인화범위 또는 폭발범위가 형성된다.
<그림 1> Relationships between flammability characteristics and flammable range
10) 인화성 액체 (Flammable Liquid) : 통상적인 취급온도에서 인화성 가스를 발생하는 인화점이 37.8℃미만이고 증기압이 37.8℃에서 40psia 를 초과하지 않는 액체를 의미하며 다음과 같이 세 가지로 분류한다.
- 인화점이 22.8℃미만이고 끓는점이 37.8℃미만인 액체는 Class ⅠA.
- 인화점이 22.8℃미만이고 끓는점이 37.8℃이상인 액체는 Class ⅠB.
- 인화점이 22.8℃이상 37.8℃미만인 액체는 Class ⅠC.
11) 가연성 액체 (Combustible Liquid) : 인화점 이상의 온도에서 취급될 경우에만 인화성 가스를 발생하는 인화점이 37.8 이상인 액체로서 다음과 같이 세가지로 분류된다.
- 인화점이 37.8℃이상 60℃ 미만인 액체는 Class Ⅱ.
- 인화점이 60℃이상 93.4℃ 미만인 액체는 Class ⅢA.
- 인화점이 93.4℃이상인 액체는 Class ⅢB.
12) 최대 안전 틈새 (Maximum Experimental Safe Gap) : 내부 용적 8ℓ, 틈새길이 25mm의 표준 용기에 인화성 가스를 넣고 틈의 폭을 변화시켜 점화했을 때 화염이 표준 용기 외부로 미치지 않는 용기의 틈의 폭을 의미한다. 만일 외부로 누출된 인화된 가스가 외부가스와 반응하여 폭발하면 틈새의 크기를 줄여 실험을 반복하게 된다. 결국 틈새의 크기는 가스에 따라 달라지게 되며, 이것이 가스등급을 구분(IIA, IIB, IIC)하며 방폭 기기를 제조하는 기준이 된다.
<표 1> NEC Class I Group and Gas MESG
| NEC Class I Group | Gas MESG | Example Gas |
| Group A | 0.25 mm | Acetylene |
| Group B | ≤0.45 mm (Except acetylene) | Hydrogen |
| Group C | 0.45 mm < x ≤ 0.75 mm | Ethylene |
| Group D | > 0.75 mm | Propane |
Source : https://en.wikipedia.org/wiki/Maximum_experimental_safe_gap#cite_note-UL-2
13) 최소점화에너지 (Minimum Ignition Energy) : 인화범위 내의 가연성 증기를 점화시키는데 필요한 최소 에너지를 의미한다.
14) 최소점화 전류 비 (Minimum Igniting Current Ratio) : 메탄가스를 기준으로 하며 가연성 증기를 점화시키는 전류의 세기를 비로 나타낸 값을 말한다.
15) 공기보다 가벼운 가스 (Lighter than air gas) : 공기보다 가벼운 가스는 대기중에서 빠르게 확산되어 공기보다 무거운 가스 보다는 넓은 지역까지 영향을 미치지 않아 대부분의 전기설비가 설치된 지상에서는 인화물이 좀처럼 형성되기 어렵다. 그러나 이 가스들이 충분하게 냉각될 경우는 공기보다 무거운 가스처럼 지표면을 따라 확산되는 특성을 가지고 있다.
16) 공기보다 무거운 가스 (Heavier than air gas) : 누출될 경우 지상으로 가라앉아 자연 또는 강제에 의한 환기가 형성될 때까지 지표면을 따라 확산되어 체류하며, 열을 흡수한 경우는 공기보다 가벼운 가스처럼 확산되는 특성을 가지고 있다
17) 압축/액화가스 (Compressed and liquefied gas) : 액체상태로 압축되어 끓는점 이상에서 액체를 저장하는 가스로서 누출 시 즉시 팽창, 기화되어 차가운 가스를 형성하며 공기보다 무거운 가스처럼 움직이는 특성을 가지고 있다.
Reference : 태경T&C 기술자료
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