Degree of dilution(희석 등급)

IEC 60079-10-1:2020에서 제시하고 있는 희석 등급(Degree of dilution)의 개념에 대해 공유하고자 한다.

 

 

 

Degree of dilution(희석 등급)

희석 등급 개념

폭발성 분위기(explosive atmosphere)의 분산(dispersion)  및 지속성(persistence)을 제어하는 환기의 효과는 희석 정도(degree of dilution), 환기의 이용도(availability of ventilation) 및 시스템 설계에 따라 달라진다. 예를 들어, 환기가 폭발성 분위기의 형성을 방지하는 데는 충분하지 않을 수 있지만 지속성을 방지하는 데는 충분할 수 있다. 

희석 등급은 환기 또는 대기 조건이 누출 물질을 안전한 수준으로 희석하는 능력을 측정하는 척도이다. 따라서 누출량이 많을수록 주어진 환기 또는 대기 조건에 대한 희석 등급이 낮고, 환기율이 낮을수록 주어진 누출 크기에 대한 희석 등급이 낮다. 

강제환기와 같은 다른 형태의 환기를 고려하는 경우, 환기 이용도에 대해 주의를 기울여야 한다. 그리고 다른 목적의 환기도 희석에 긍정적 또는 부정적 영향을 미칠 수 있음을 고려해야 한다.

 

희석 등급은 희석 부피(dilution volume)에도 영향을 미친다. "희석 부피"는 안전 계수, 즉 인화성 분위기가 될 수 있는 부피를 포함하여 LFL을 초과할 수 있는 부피와 동일하다. 그러나 폭발위험장소의 경계는 누출의 방향과 속도 및 주변 공기량으로 인한 누출의 이동 가능성과 같은 다른 요인을 추가로 고려한다. 그러면 일반적으로 폭발위험장소 범위는  희석 부피보다 훨씬 커진다.

 

희석 부피의 개념과 폭발위험장소 범위와의 관계는 그림 1에 나와 있다.

<그림 1> Dilution Volume

 

희석 등급은 환기뿐만 아니라 예상되는 가스 누출의 특성과 유형(the nature and the type)에 따라 달라진다. 저속 누출과 같은 일부 누출은 환기를 강화하면 희석을 완화할 수 있지만, 고속 누출의 경우에는 환기를 강화하면 희석을 완화할 수 없다.

 

 

희석등급 구분 전제조건

- 환기에 의하여 폭발성가스분위기가 형성되는 것을 방지할 수는 없지만, 형성된 폭발성가스분 위기가 지속되는 것을 막을 수 있다.

- 누출유량 대비 환기량이 클수록 폭발위험장소의 범위는 작아지고 폭발성가스분위기의 지속시간은 짧아진다. 누출유량 대비 환기효과성이 충분히 높은 경우에는 폭발위험장소의 범위가 무시할 수 있는 수준으로 낮아지므로 비폭발위험장소으로 간주할 수 있다.

- 공기가 실내나 밀폐공간으로 들어가거나 나가는 거동과 같은 ‘환기’의 개념과 구름이 희석되는 거동과 같은 ‘확산’은 매우 상이하지만 폭발성가스분위기를 제거함에 있어서 둘 다 중요하다.

- “희석등급”이란 환기 또는 대기 조건이 누출된 가연성가스를 안전한 수준으로 희석시킬 수 있는 정도를 말한다. 특정 환기조건에서 누출유량이 증가하면 희석등급은 낮아지고 특정 누출유량에서 환기율이 감소하면 희석등급도 낮아진다.

- 희석등급은 가연성가스의 농도 변화에 따라 고희석등급(High dilution), 중희석등급(Medium dilution) 및 저희석등급(Low dilution)으로 구분한다.

 

 

희석등급 구분 및 정의

희석등급의 구분 및 정의는 표 1과 같다.

<표 1> 희석등급 구분 및 정의

 

 

희석등급 평가

희석 등급 그림 C.1의 차트를 사용하여 평가할 수 있으며, 여기서 환기 속도는 고려 중인 공간에서 합리적으로 일정한 속도, 즉 환기에 의하여 발생하는 유동속도의 평균값을 말하며, 환기가 비효율적이거나 다른 물체에 의해 흐름이 방해를 받아 감소된 경우 더 낮은 공기 속도(apparent air velocity)를 사용해야 한다.  

- 희석 등급은 누출 속도(예: 대형 건물에서의 jet release)에 의해서도 영향을 받을 수 있으며 이는 그림 C.1에서 고려되지 않았다. 
- 실내 적용의 경우 배경 농도를 필히 평가해야 하며 배경 농도가 LFL의 25%를 초과하는 경우 희석 등급 일반적으로 낮은 것으로 간주해야 한다.

- 그림 C.1은 무시할 수 있는 초기 배경 농도를 기준으로 한다. 즉, 초기 제로배경농도(Initial zero bac㎏round concentration)를 바탕으로 작성되었다.
- 그림 C.1은 대규모 풀에서 누출(증발)을 고려할 때 지침으로 적용할 수 없다. 
- 그림 C.1에 표시된 차트 영역을 벗어난 곡선의 외삽은 표시된 한계를 넘어 평가에 영향을 미칠 수 있는 다른 요인으로 인해 수행해서는 안 된다.