IEC 폭발위험장소 구분 방법

IEC 60079-10-1:2020에서 제시하고 있는 폭발위험장소 구분 방법에 대해 공유하고자 한다.

 

 

 

IEC 폭발위험장소 구분 방법

IEC 60079-10-1 원칙

폭발위험장소 구분을 위한 접근 방식은 다음과 같은 단계를 거쳐 계산된다.

1. Identify sources of release(누출원 식별)
2. Calculation df the release rate(누출률 계산)
3. Classification of the dillution of flammable substances in air(인화성 물질 공기 중 희석 구분)
4. Classification of the availability of the ventilation(환기 이용도 분류)
5. Determination of the zone classification (위험지역 종별 결정)
6. Determination of the extent of the zone(폭발위험장소 범위 결정)

 

 

<그림 1> Principles of IEC 60079-10-1 

 

 

1. Sources of release

첫 번째 단계는 설치되어 운전 중인 작업 공정에서 누출원을 식별하는 것이다. 다음의 누출 source가 적용 가능하다:

Source	Description	Example
연속 누출	누출이 연속적으로 일어나거나 빈번히 또는 장기간 (frequently or for long periods) 발생이 예상 되는 경우	대기 vent를 가진 저장탱크 내부  인화성액체표면
1차 누출	누출이 정상운전 중 주기적 또는 가끔 (periodically or occasionally) 발생이 예상 되는 경우	정상운전 중 인화성 액체 누출이 예상되는 펌프, 컴프레서, 밸브 밀봉부(seal)
2차 누출	누출이 정상운전 중에는 발생하지 않고, 발생하더라도 드물게 단시간 동안 (only infrequently and for short periods)발생이 예상되는 경우	정상운전 중 인화성 액체 누출이 예상되지 않는 flange, 연결부 및 배관 fitting

 

 

2. Calculation of the release rate

일반적으로 누출률을 계산하는 데 필요한 정보는 다음과 같다:

Substance information	Process properties	Environmental properties
Substance name Molmass (kg/kmol) Relative liquid density (water =1) Vapour pressure (Pa) Lower Explosion Limit (LEL in vol%) Relative vapour density (air=1) Specific heat (J/kg/K)	Pressure in system (Pa) Pool dimensions (for calculating grade of release from spills) Leak area (table B.1 in the standard gives guidance) Process temperature Ambient temperature	Dimensions of the area (for indoor sources of release) Ventilation capacity Air velocity near the source of release (may be calculated) Height of the release (for outdoor sources of release)

 

 

누출률은 다음 표와 같은 표준 방정식을 사용하여 액체인 경우에는 증발률로, 기체의 경우에는 기체 방출률을 계산할 수 있다. 

주) 1. 개정판에서 증발 Pool 누출률(증발률) 방정식이 수정되었다.

      2. 개정판에서 누출특성은 안전계수 k 가 생략된 다음 식으로 표시되는 volumetric release characteristic(㎥/s)이 사용된다.

 

 

3. Dillution

누출률을 알면 인화성 가스의 농도가 어떻게 희석되는지 평가하는 것이 중요하다. 희석은 환기를 통해 이루어지며 환기는 방출원 주변의 풍속으로 표현할 수 있다.

이는 표준의 그림 C.1을 통해 평가할 수 있다.

 

X축에는 source의 계산된 체적 누출 특성(㎥/s)이 표시되고, Y축에는 누출 source 근처의 공기 속도가 표시된다. 두 값을 기준으로 해당 선의 교차점이 희석 등급을 나타낸다.

 

 

● 옥내 배경농도(Background Concentration for indoor situations)

실내 상황(옥내)의 경우 그림 C.1.의 결과 희석 등급은 예비 희석 등급으로, 실내 상황의 희석 등급은 해당 지역의 평균 배경 농도에 따라 달라진다.

고려 중인 지역의 평균 배경 농도는 임계 농도보다 낮아야 한다. 임계 농도는 해당 물질의 LEL의 특정 비율로서, 대부분 LEL의 25%이다.

배경 농도(Xb)는 다음 공식으로 계산할 수 있다:

여기서 f 계수는 고려 중인 환기 효율을 위한 다음의 안전 계수이다.

f-factor	stands for
f=1	배경 농도가 본질적으로 균일하고 배출구가 누출 source에서 멀리 떨어져 있으므로, 배출구의 농도가 평균 배경 농도를 반영한다.
f>1	비효율적인 혼합으로 인해 실내에 배경 농도의 구배가 있고 배출구가 누출 source 에서 멀리 떨어져 있어 배출구의 농도가 평균 배경 농도보다 작다. f는 약간 비효율적인 혼합의 경우 1,5에서 매우 비효율적인 혼합의 경우 5 사이에서 형성된다.

 

배경 농도가 임계 농도보다 낮을 경우, 그림 C.1에 따라 확인이 "OK(정상)"로 표시되고 희석 등급은 예비 희석 등급과 동일하게 유지된다.
계산된 배경 농도가 임계 농도보다 높으면 "Not OK"로 표시되고 희석 등급이 낮아진다.

 

 

4. Availability of the ventilation

환기의 이용도(availability)는 3단계로 분류된다.

• good(우수): 환기가 거의 지속적(virtually continuously)으로 이루어진다.
• fair(양호): 정상 운전 시 환기가 이루어질 것으로 예상된다. 단기간에 드물게 발생 (infrequently and for short periods)하는 경우의 환기 중단은 허용된다.
• poor(미흡): 환기 상태가 우수 또는 양호의 기준에 미치지 못하지만, 장기간 환기 중단이 발생할 것으로 예상되지 않는 경우.

 

 

5. Zone classification

평가된 모든 단계를 기반으로 표준의 다음 표 D.1에 따라 zone을 분류할 수 있다.

 

 

6. Extent of the zone

인화성 가스가 발생할 수 있는 폭발위험장소 범위는 누출률과 가스 특성, 누출 형상 및 주변 형상 등 여러 가지 다른 요인에 따라 달라진다.

그림 D.1은 다양한 형태의 누출에 대한 폭발위험장소 범위를 결정하기 위한 지침으로 사용할 수 있다.

 

 

어떤 선을 선택할지는 누출 형태 그림 B.1과 물질 특성에 따라 달라진다.

 

그래프에는 무거운 가스(for heavy gases)의 경우 반경 1,5m에서 cut-off가 있으며, 제트 및 확산 누출(for jet and diffuse releases)의 경우 반경 1m에서 cut-off가 있다.

 

Reference : https://hazcalconline.com/iec-60079-10-1/