폭발위험장소 구분 국내 적용 기준

국내 폭발위험장소 구분에 관련된 기준은 산업표준화법 중의 KS C IEC 60079-10-1(2015) 및 산업안전보건기준에 관한 규칙 제230조(폭발위험이 있는 장소의 설정 및 관리)에 근거하고 있다.

 

 

 

폭발위험장소 구분 국내 적용 기준

국내 적용 법규

산업안전보건기준에 관한 규칙 제230조(폭발위험이 있는 장소의 설정 및 관리)

① 사업주는 다음 각 호의 장소에 대하여 폭발위험장소의 구분도(區分圖)를 작성하는 경우에는 한국산업표준으로 정하는 기준에 따라 가스폭발 위험장소 또는 분진폭발 위험장소로 설정하여 관리해야 한다.

1. 인화성 액체*의 증기나 인화성 가스 등을 제조ㆍ취급 또는 사용하는 장소

2. 인화성 고체를 제조ㆍ사용하는 장소

② 사업주는 제1항에 따른 폭발위험장소의 구분도를 작성ㆍ관리하여야 한다.

 

* 인화성 액체란 상온 상압(섭씨 20도, 1기압)에서 액체 상태로서 불에 탈 수 있는 물질을 말하며,  국내에서는 통상적으로 「산업안전보건법」과 「위험물안전관리법」에 따라 인화성 액체를 관리하고 있다.

 

 

국내 폭발위험장소 구분에 관련된 기준은 산업표준화법 중의 KS C IEC 60079-10-1(2015) 및 산업안전보건기준에 관한 규칙 제230조(폭발위험이 있는 장소의 설정 및 관리)에 근거하고 있다.

따라서 현재 국내 화학공장에서는 위험장소 구분을 위하여 KS C IEC 60079-10 (폭발성분위기) 및 KOSHA GUIDE (E-150-2017-가스폭발위험장소 설정지침) 등을 활용하여 화학물질의 누출유량, 밀도, 폭발하한농도를 사용하여 계산된 누출특성을 기준으로 폭발위험장소 범위를 설정하고 있다.

그러나 화학물질의 누출특성은 조건에 따른 영향이 크기 때문에 누출형태, 적정 환기량 및 압력조건 등의 다양한 변수에 대한 검토가 필요하며, 이러한 세부 기준은 현행의 KS지침 및 KOSHA GUIDE 등에서는 충분하지 않은 것이 현실이다. 예를 들면 누출원으로부터 산출된 폭발위험장소의 주범위, 누출형태를 고려한 2차 폭발 위험범위 및 소량의 누출원에 대한 누출특성과 폭발위험장소 구분을 위한 기준이 명확하지 않다는 문제가 존재하고 있다.

 

 

개정 전 IEC 60079-10-1(2011) vs. KS C IEC 60079-10-1(2015)

● 개정 전의 IEC 60079-10-1(2011)에서는 누출형태를 고려하지 않은 가상체적방식에 의한 폭발위험장소 구분 방법으로서 위험장소 범위가 누출구 면적에 크게 의존하기 때문에 실제 폭발위험 분위기 범위보다 폭발위험장소 구분 범위가 과대평가되는 경향이 있었다.

이는 폭발위험장소 구분에 대한 보수적인 접근방법으로서 안전을 중요시 하는 관점에서는 보면 위험요인 저감에는 매우 효과적이다.

● IEC 60079-10-1(2015)에서는 화학물질의 누출특성을 활용한 폭발위험장소 구분에 대한 로그 그래프가 제시되고 있으며, 본 로그 그래프는 누출형태를 제트 누출, 확산누출, 중가스 누출로 분류하고 연속등식과 CFD모델에 의한 계산 결과를 기반으로 개발되었다.

그러나 폭발위험장소 범위를 구분하는 규정은 몇 가지 간단한 사례만을 제시하고 있으며 다양한 조건 및 구체적인 기술적 사항에 대해서는 기술되어 있지 않다. 또한 실제 사업장에서 폭발위험장소 범위를 구분하는 경우에는 여러 가지 경험과 관련 지식을 필요로 하며 평가자의 판단을 필요로 하는 경우도 있다. 따라서 현재의 폭발위험장소 규정에서는 방폭설정기준의 법적근거로 사용되고 있지만 명확한 환기등급의 구분을 제시하지 않고 있어, 폭발위험장소의 종별 및 방폭거리의 산정이 쉽지 않으므로 이에 대한 개선방안이 필요하다.

또한 누출특성(㎥/s)과 환기속도(m/s) 및 방폭반경(m)의 환산이 로그 스케일에 의한 그래프에 의해 평가되고 있으므로 폭발위험장소의 종별과 범위를 정확히 판정하기가 쉽지 않다.

● 그러나 최근의 폭발위험장소에서의 설비 적용에 대한 사회적 관심 및 수요의 증가, 그리고 안전비용 효과를 높이기 위해서 보다 정확한 폭발위험장소의 구분에 대한 산업계의 요구와 함께 이에 대한 해결방안 필요성도 대두되고 있다.

 

 

개정된 KS C IEC 6079-10-1(2015)에 대한 연구

2015년에 개정된 KS C IEC 60079-10-1(2015)에는 누출계수(Cd), 압축인자(Z), 누출특성(Characteristic of release), 누출구멍의 단면적(Hole cross sections ; S) 등의 개념이 새롭게 추가되었으며 2017년 1월부터 법적 시행이 이루어졌다.

이와 같은 폭발위험장소의 제도 개선과 관련하여 위험장소의 구분 및 설정에 대한 다음과 같은 다양한 연구가 이루어졌다.

 

● 폭발위험장소 구분을 위하여 IEC 60079-10-1을 적용한 사례연구를 통해서 가연성 물질의 방출특성, 작업 환경 등을 함께 고려할 필요가 있음을 나타냈다.

- Bozek, A., “Application of IEC 60079-10-1 Edition 2.0 For Hazardous Area Classification,” Petroleum and Chemical Industry Technical Conference, September, Calgary;2017

● 폭발위험장소 구분 기준과 관련하여 KS C IEC 60079-10-1(2015)의 제한 사항과 대책을 제시하였으며, 2015년에 개정된 폭발위험장소 설정 기준 개정을 개정 전의 기준과 비교, 분석을 통하여 개선이 필요한 연구사항 및 내용을 제안하였다.

- Choi, J. Y., “An Analysis on the Main Amendment of Hazardous Area Classification in Korea and a Study on Its Limitation,” Korean Journal of Hazardous Materials;2018;6(1):8-17

- Jung, Y. J. and Lee, C. J., “A Study on Gas Explosion Hazardous Ranges for International Electrotechnical Commission Technical Standards,” Journal of the Korean Society of Safety;2018;33(3): 39-45

● 저압 도시가스의 사용설비에 대한 폭발위험성을 예측하기 위해서 화학공장에 적용되는 KS 기준 (KS C IEC 60079-10-1, 2015)에서 구체적으로 제시되지 않은 누출공의 크기, 환기 등급, 환기 유효성 등과 같은 주요 변수를 도입하여 폭발위험성을 평가한 결과, KS 기준에 의한 폭발위험범위는 실제 누출실험에 의한 폭발위험의 범위보다 과대평가의 결과를 나타냈다고 보고하고 있다.

- Sangil Han, et al., A study on the Prediction of Explosion Risk for the Low Pressure Natural Gas Facilities with Different Explosion Conditions, KIGAS;2016;20(3):59-65

 

 

● 가상체적을 이용한 폭발위험장소 구분 방법은 실제 폭발위험장소보다 넓은 폭발위험장소가 설정되는 경향이 있는데, 물질종류군 별의 평가 요소에 따라 비교한 결과 가벼운 물질은 분자량과 밀도에 영향을 많이 받고 있으며 폭발하한농도의 경우에는 부피단위보다 질량단위에 의한 영향이 큰 것을 확인할 수 있었다.

- D.Y, KIM, et al., A Study on the Improvement of Classification of Explosion Hazardous Area using Hypothetic Volume through Release, J. Korean Saf. Manag. Sci.;2017;19(2):31-39

● 폭발위험장소 구분을 위해 기존 기준(KS C IEC 60079-10, 2012)과 개정기준(KS C IEC 60079-10, 2015)에 있어서 환기 및 희석 관점에서 폭발위험장소 반경에 미치는 영향을 비교 검토한 결과에서는 누출특성값을 이용한 폭발위험장소 범위는 환기속도의 증가로 인한 영향이 거의 없었으며, 환기 및 희석이 잘 된다고 하더라도 위험반경에 영향이 없는 경우가 발생함을 알 수 있었다.

- N.S., KIM, et al., A Study on the Examination of Explosion Hazardous Area Applying Ventilation and Dilution, KIGAS;2018; 22(4):27-31

● 폭발위험장소 구분에 있어서 화학물질 누출 시에 있어서 누출구(Hole radius)의 크기는 누출률을 결정하기 위한 중요 변수이기 때문에 합리적인 결정이 중요하며, 반도체 산업용 가스인 실란(SiH4, LEL 1.62%)에 대한 폭발위험장소의 비방폭화를 위해서 환기속도를 높일 필요가 있으며, 이를 반도체 산업에 적용하는 방안으로서 배기 풍량의 증가에 의한 방법이 적용될 수 있음을 제시하였다.

- S.R, KIM, et al., A Study on the Explosion Hazardous Area in the Secondary Leakage of Vapor Phase Materials Based on the Test Results and the Leak Rate According to SEMI S6 in the Semi-conductor Industry, KIGAS;2020;24(2):15-21

 

Reference : KOSHA 화학물질의 누출특성을 고려한 위험장소 설정기준 개선방안 연구