IBC Tank 정전기 대책

사업 현장에서 많이 사용하고 있는 IBC(Intermediate bulk containers, IBC tank, IBC tote or pallet tank)의 정전기 대책에 대해 공유하고자 한다.

 

 

 

IBC Tank 정전기 대책

IBC Tank 개요

IBC(Intermediate bulk containers, IBC tank, IBC tote or pallet tank)는 크게 rigid IBCs와 flexible IBCs로 구분되고, 여러 사업장에서 많은 IBC가 재사용되거나 여러 용도 변경하여 사용하고 있다.

 

Rigid IBC는 쌓을 수 있고 재사용 가능한 다용도 컨테이너로 지게차 및/또는 팔레트 잭 기동성을 제공하는 pallet base mount가 통합되어 있다. 이러한 컨테이너는 금속, 플라스틱 또는 두 가지 재료의 복합 구조로 만들 수 있다. IBC tote는 Title 49 CFR 코드에 따라 최대 3 ㎥(793 US gal)의 부피로 제작할 수 있으며 일반적으로 사용되는 IBC 탱크 용량은 1,040 ℓ와 1,250 ℓ (275 gal과 330 gal)이다.

 

IBC(Intermediate bulk containers) 는 사용될 용도에 따라 다양한 재료로 제조되는데, 전통적인 재료는 다음과 같다.

- Plastic (high-density polyethylene)

- Composite: galvanized steel and plastic

- Carbon steel

- Stainless steel (304 and 316/316L grades)

 

가장 널리 활용되고 잘 알려진 IBC는 재사용이 제한된 Caged IBC tote container이다. Caged IBC tote는 흰색/반투명 플라스틱 용기(일반적으로 HDPE)가 tubular galvanized steel grid(관형 아연 도금 강철 그리드)로 보호되는 composite IBC로서 저렴한 비용, 폭넓은 호환성 및 다용도로 인해 일반적으로 사용된다.

 

Standard flexible IBC는 500~1,000kg(1,100~2,200 lb)을 담을 수 있으며 제조업체는 285~2,830 ℓ(10~100 ft^3) 용량의 백을 제공한다.

Flexible IBC는 woven polyethylene 또는 polypropylene 등 재질로 제작된다.

 

 

 

IBC Tank 정전기 대책

1. 도전성의 중형 벌크 용기(IBCs)

(1) 도전성의 IBCs는 인화성의 위험 분위기가 존재하는 장소에서는 모든 작업 시 접지되어야 한다.

(2) 모든 공정에서 도전성 용기 및 도전성 부속장비의 접지를 유지하기 위하여 고려해야할 기술적 및 관리적 예시 사항은 다음과 같다

- 금속제 깔때기는 접지되어야 한다

- 유연 충전관은 내부 보강전선을 포함한 모든 도전성 구성요소가 접지와 연결되어야 한다.

(3) 비도전성 물질을 접지된 IBCs로 이송하는 경우, 물질에 축적된 전하는 그대로 해당 물질에 남는다. 이완과정은 해당 전하가 물질을 통과하여 용기 벽면의 반대 전하로 천천히 이동하는 것이다. 물질의 도전성에 따라 이완 과정은 수초 또는 수분 동안 지속되는 동안, 물질의 표면에는 전기장이 존재한다.

(4) 상부가 개방된 IBCs의 경우, 전기장은 접지되지 않은 근로자를 포함하여 다른 도전체에 전하를 유도할 수 있다. 따라서, 도전성 IBCs가 적절히 접지되었더라도 다른 비도전체에 전하를 유도할 수 있으므로 적절한 예방조치가 필요하다.

(5) 도전성 물질과 비도전성의 라이너로 구성된 IBCs는 IBCs와 취급 물질간의 적합성을 위하여 라이너가 필수적인 경우에만 사용해야 한다. 전파 브러시 방전에 의한 점화 및 감전 위험은 라이너 두께와 저항값, 취급 절차, 취급되는 재료의 전기적 특성과 존재할 수 있는 가연성 물질의 점화 특성에 크게 영향을 받는다.

(6) 일반적으로 비도전성 라이너의 절연파괴전압이 4 kV 이하이면 전파 브러시 방전이 발생하지는 않으나, 각 상황은 개별적으로 고려되어야 한다.

 

 

2. 비도전성 IBCs

(1) “비도전성”이라는 단어는 10^10 Ω-m보다 큰 부피저항이나 10^11 Ω보다도 큰 표면저항을 가지는 IBCs에 적용된다.

(2) 비도전성 IBCs로 물질을 이송하는 경우, 용기의 재질은 물질에 존재하는 정전하가 접지를 통하여 이완되는 것을 방해하며, 이 경우 도전성 물질도 전하를 축적할 수 있게 된다.

(3) 폭발성 분위기(가스, 인화성 증기, 가연성 분진 및 MIE가 10 mJ 미만인 하이브리드 혼합물 등)가 쉽게 생성되는 장소에서는 비도전성 IBCs를 충전하거나 비우지 말아야 한다.

(4) 인화성 액체가 존재하는 비도전성 용기 내부에 분말을 투입할 경우, 용기 내부는 밀폐시키고 불활성화 하여야 한다.

(5) 비도전성 IBCs는 주변환경 온도가 용매의 인화점과 가깝거나 이상인 장소에서 용제에 젖은 분말(용매 중량이 전체 용량 중 0.2 % 이상인 경우)과 함께 사용되어서는 안된다.

(6) 비도전성 IBCs를 인화성 가스 또는 증기가 존재하는 장소로 이동하는 경우 용기와 마찰을 일으키지 않아야 한다.

 

 

3. 유연벌크용기(FIBCs)

(1) FIBCs는 프레임에 지지되는 기본적으로 천으로 만든 아주 큰 백이다. FIBCs는 사용 후 완전히 접을 수 있고 보관 장소가 크지 않기 때문에 단단한 IBCs보다 편리하다.

- 천은 일반적으로 폴리프로필렌이 사용되고, 직조는 정육면체나 직사각형 모양으로 되며 들어올릴 수 있는 끈이 달린다. FIBCs는 분말 또는 과립형 물질로 채울 수 있으며 기존의 원료 취급장비로 운반할 수 있다.

- 산업용 포장재의 장점은 보통 300kg에서 500kg 까지의 제품을 30초 이내에 신속하게 하역할 수 있다는 것이다. 일반적인 사용 조건하에서는 정전기 전하의 생성 속도가 정전기 전하의 이완 속도보다 초과할 수 있으며, 이때 정전기 전하의 축적을 예상할 수 있다.

(2) 정전기 방전은 FIBC을 충전하거나 비울 때 발생할 수 있으며, 산업용 포장재의 내용물과 직물에 전하가 축적될 수 있다. 축적된 전하의 양이 충분히 많고, 폭발성 분위기에서 방전이 일어나면 점화가 발생할 수 있다.

(3) FIBCs와 내부 라이너의 유형

KSC IEC 61340-4-4 : 개별 제품의 표준 시험방법

 -산업용 포장재(FIBC)의 정전 분류에서는 산업용 포장재의 구성, 목적에 따른 공정 상태 및 관련 성능 요구사항에의해 A형, B형, C형, D형으로 정의되는 4가지 유형의 산업용 포장재를 설명한다.

- 산업용 포장재는 위험한 환경에서 사용하기 전에 KSC IEC 61340-4-4에 명시된 요구사항 및 시험절차에 따라 시험을 실시하고 사용 목적에 부합되어야 한다. 다음 산업용 포장재의 요약을 참조하고, 이 지침에서는 내부 라이너를 언급하지 않으므로 안전사용에 대한 내용은 KSC IEC 61340-4-4에서 언급하고 있다.

 

<표 1> 산업용 포장재 유형에 따른 용도

 

 

IBC Tank 사고 사례

1. 사고 개요

√  운전원이 금속제의 중형 벌크컨테이너(IBC) 상부 충전구로 충전호스의 노즐을 넣고, 이를 고정하기 위해 노즐에 철제 중량물을 매달아 두었다.

√  IBC에 충전하기 위해 밸브를 열어두고 운전원은 사무실로 가고, 잠시 후, “펑” 소리와 함께 벌크컨테이너가 화염에 휩싸여 있고, 충전노즐이 에틸아세테이트를 방출하며 바닥에 놓여있는 것을 보았다.

<그림 1> 중형벌크컨테이너(IBC) 충전작업 화재 사고 모식도(Source :CCPS Beacon)

 

2. 사고 원인

√  IBC는 접지되어 있었으나, 비전도성 호스를 통한 유체흐름이 정전기를 생성하였고, 상부 하역작업으로 증기가 충분히 발생하였으며, IBC와 호스를 고정하는 철제 중량물 사이의 정전기 방전으로 점화되었다. (참고: CSB 보고서 No. 2008-02-I-IA)

 

 

3. 사고 예방 대책

√ 인화성 물질 또는 가연성 고체를 이송할 때, 모든 컨테이너 및 비전도성 호스는 접지하고 본딩할 것

√ 운전절차 준수

- 충전작업 시 가연성 혼합물 생성을 방지하고자, 하부 충전이나 컨테이너 내부 또는 주변의 가연성 환경을 예방하기 위한 불활성 가스를 사용 등

√ 접지 케이블과 클램프가 다음과 같이 확실한 접촉이 되도록 점검

- 클램프와 컨테이너 사이가 밀착되도록 깨끗한지

- 클램프가 컨테이너의 페인트나 녹에 침투하도록 예리한지

- 클램프가 단단히 체결되도록 튼튼한지

√ 가연성 고체나 분진의 이송에 사용하는 덕트 설비의 모든 부위가 접지 또는 본딩이 함께 되는지 확인 및 점검

 

 

4. 기타 참고 사항

√  정전기는 탱크 내부 가연성 기체와 공기의 혼합기를 점화할 수 있다.

√  배관과 덕트를 통한 액체, 가스 그리고 고체의 흐름은 정전기를 생성할 수 있다

√  0.2~0.3 mJ의 불꽃은 가연성 증기를 점화할 수 있다. 사람에서 발생하는 정전기 불꽃은 이 에너지의 100배에 해당한다.

√  일반적으로 정전기는 접지되지 않은 액위계 또는 철제 중량물과 같은 도체(금속)에 축적된다.

√  정전기를 감소하기 위한 다음의 몇 가지 방법을 참조한다.

 - 가연성 액체를 취급하는 모든 시설의 접지와 본딩

 - 용기 내부 가연성 액체의 자유낙하 예방.

 - 시스템의 모든 부위에 전도성 물질 사용

√  나일론과 같은 합성 물질은 정전기 생성을 촉진한다. 이러한 물질은 유연 중형 벌크컨테이너(FIBC) 또는 필터 매체와 같은 곳에 사용된다.

√  대부분의 방염 의류는 낮은 정전기 생성 물질이다.

 

Reference : 1. KOSHA GUIDE E - 89 – 2017 정전기 재해예방에 관한 기술지침

2. https://en.wikipedia.org/wiki/Intermediate_bulk_container

3. AIChe.org/CCPS, Process Safety Beacon, 2021.2