누출 분석 기준

사고시나리오 영향범위 예측을 할 때 위험요소 평가, 누출분석 후 영향범위를 예측한다. 누출분석 시 누출되는 유해화학물질의 가스 또는 증기는 누출시간에 따라 순간누출 및 연속누출, 그리고 확산운의 밀도에 따라 가벼운 가스와 무거운 가스로 구분하는 기준에 대해 공유하고자 하다.

 

 

 

누출 분석 기준

 

영향범위 예측 절차

화학물질안전원 기술지침 “사고시나리오 선정 및 위험도 산정에 관한 기술지침”에 따른다.

1. 위험요소 평가

시설 또는 공정에서 존재하는 위험에 대하여 정성적 또는 정량적으로 위험성 등을 평가하는 단계이다. 이를 위한 방법으로는 주로 체크리스트 기법, 위험과 운전분석 기법, 예비 위험성 분석 등이 있다.

 

2. 누출 분석

① 위험요소 평가 후, 해당 시설 또는 공정에서 유해화학물질이 어떻게 누출되는 지를 분석하는 단계이다. 누출 분석은 설비 및 배관의 파손, 플랜지 누출, 안전밸브 작동, 운전원 실수 등에 의한 잠재적인 누출원 등을 확인하여 비정상적으로 외부로 누출되는 유해화학물질의 양, 온도, 누출시간, 누출상태(가스, 증기, 액체, 혼합물) 등을 계산한다.

② 일반적으로 누출되는 유해화학물질의 가스 또는 증기는 누출시간에 따라 순간누출 및 연속누출, 그리고 확산운의 밀도에 따라 가벼운 가스와 무거운 가스로 구분한다.

 

■누출 형태

– Continuous Release (Plume)

– Instantaneous Release (Puff)

■누출 물질

–Light (Passive) Gas

–Heavy (Dense) Gas

 

③ 누출 유량은 설비(용기에서의 누출과, 배관에서의 누출 그리고 용기의 파열되는 경우에 따라 증기, 가스, 액체 또는 2상(액체-증기) 상태에 대해 열역학을 적용하여 산출한다. 사고시나리오의 누출유량 산정은 화학물질안전원 기술지침 “사고시나리오 선정 및 위험도 산정에 관한 기술지침”을 참고한다.

 

 

3. 영향범위 예측

① 누출되는 유해화학물질이 독성물질인 경우에는 확산모델을 사용하여 대기 중으로 확산되는 유해화학물질의 거리에 따른 농도, 형태를 예측한다.

② 누출되는 유해화학물질이 인화성가스 또는 인화성액체, 기타 화재․폭발을 유발 가능성이 있다고 판단되는 가스 또는 액체인 경우에는 화재모델 또는 폭발모델을 사용하여 복사열・과압으로 인한 화재․폭발 영향을 예측한다.

③ 실란류, 고체 상태의 물질, 물리화학적 성질이나 독성 끝점의 미확보로 영향범위 예측모델을 적용하기 어려운 물질, 범용프로그램을 활용하기 어려운 물질 등의 영향범위 예측은 별도 기준을 참고한다.

 

■가벼운 가스의 분산
–중력의 효과 무시
–대기의 흐름에 크게 영향을 받음
–가스운 근방에서 풍속과 풍향에 영향을 주지 않음
■무거운 가스의 분산
–중력의 영향을 크게 받음
–가스운 근방에서 풍속과 풍향에 크게 영향을 줌
–누출후 원거리에서는 가벼운 가스의 거동을 보임

 

 

순간누출 vs. 연속누출

연속누출과 순간누출의 분류는 누출물질의 도달시간을 기준으로 다음과 같이 분류한다.

 

(1) 도달시간의 산정

 

여기서,

ttr: 일정지점에의 도달시간(s)

X : 누출원으로부터의 거리(m)

u : 바람의 속도 (m/s)

 

 

(2) 연속누출과 순간누출의 분류

 

연속누출 : td ≥ ttr 인 경우

순간누출 : td < ttr 인 경우

 

여기서,

td : 누출시간(s)

※ ttr 은 사업장 경계까지의 도달시간을 기준으로 산정한다.

 

 

가벼운 가스 vs. 무거운 가스

가벼운 가스와 무거운 가스의 분류기준은 다음과 같다

 

(1) 연속누출인 경우

 

무거운 가스 : Rio ≥ 0.003 인 경우

가벼운 가스 : Rio < 0.003 인 경우

 

리차드슨 수 ( Rio : Richardson number)는 다음식을 이용하여 계산한다.

 

여기서,

Rio : 리차드슨 수

g : 중력가속도 (9.8 m/s^2)

ρr : 누출되는 물질의 비중 (kg/㎥)

ρa : 대기 온도에서 공기의 비중 (kg/㎥)

u10: 지상으로부터 10m 높이에서의 바람의 속도 (m/s)

Vv: 체적 누출속도 (㎥/s)

d : 누출원의 지름 (m)

 

 

(2) 순간누출인 경우

 

무거운 가스 : Rio ≥ 0.04 인 경우

가벼운 가스 : Rio < 0.04 인 경우

 

리차드슨 수 ( Rio : Richardson number)는 다음식을 이용하여 계산한다.

 

 

여기서,

V : 누출량 (㎥)

 

Reference :화학물질안전원지침 제2021-2호(사고 영향범위 산정에 관한 기술지침)