위험성평가를 통한 위험장소 구분 방안(1)

폭발위험장소에서 누출된 가스 등에 의한 화재·폭발 시에 인체 피해영향 기준을 고려하여 위험장소 구분을 정량적으로 평가할 수 있다. 이를 위해 폭발 특성값을 활용하여 “무시할 수 있는 범위의 구역”으로 구분할 수 있는 판정 기준값이 필요하다.

 

 

 

위험성평가를 통한 위험장소 구분 방안(1)

화학공장이나 위험물질을 취급하는 사업장에는 폭발위험장소가 존재하며 이러한 장소에서 전기·계기설비를 도입하여 사용하는 경우에는 전기·계기설비가 착화원으로 작용하여 화재폭발사고 위험성으로 이어질 수 있다.

더욱이 현재 사업장 내의 폭발위험장소에서 전기·계기설비를 활용하는 경우에는 산업안전보건법이나 고압가스안전관리법 등에 의해 제도적으로 관리되고 있으며 사용상의 제한사항이 적지 않아 보급도 쉽지 않은 실정이다.

이러한 상황에서 전기·계기설비와 같은 최신 전자기기의 사용을 고려한 폭발위험장소 구분에 대한 지침 등도 없기 때문에 보다 정확한 폭발위험장소 구분에 대한 판단이 쉽지 않다. 따라서 산업안전보건법 및 관련 규정에서 요구하는 안전 수준을 확보하면서 전기·계기설비의 안전한 사용방법을 강구할 필요가 있다.

 

 

IEC 60079-10-1(2015) 기준

특히 폭발위험장소 범위 설정은 IEC 60079-10-1 (2015)의 규정에 따라 주로 이루어지고 있으며, 폭발위험장소 구분에 활용할 수 있는 상세한 기준이 충분하지 않고 관련 위험성 평가법이 매우 부족하여 사업장에서 활용할 수 있는 평가방법도 충분치 않은 것이 현실이다.

IEC 60079-10-1(2015) 기준에서는 “무시할 수 있는 범위의 구역”을 “Negligible Extend (NE)”로 나타내며 가스 등의 평균농도는 LEL의 50 vol%이며, 0.1㎥ 미만이거나 밀폐 공간의 1.0 % 미만의 가연성분위기로 규정하고 있다.

또한 “Negligible Extend (NE)”로 판정을 받은 구역은 “Non-hazardous (Zone 2 NE)”로 표기하고 있다.

 

 

폭발과압에 의한 기준

인화성 가스 등의 누출원이 존재하면 그 주변은 원칙적으로 위험장소로 구분된다.

그러나 위험장소에 대한 위험성평가를 통하여 “무시할 수 있는 범위의 구역”으로 판정할 수 있는 경우에는 비방폭구역으로 설정이 가능하다.

무시할 수 있는 범위의 구역에서는 폭발이 발생하더라도 사고로 인한 피해 영향이 매우 작기 때문이다. 다만, “무시할 수 있는 범위의 구역”의 정량적인 피해 크기에 대해서는 보다 상세한 검토가 필요하다.

 

● 위험장소 구분을 위한 폭발 특성 기준값

폭발 과압에 의한 피해 크기는 다음 <표 1>과 같으며, 인화성 가스 등이 누출로 인해 폭발이 발생하여 인체가 과압에 노출되어 나타나는 피해 영향을 보여주고 있다.

 

<표 1> 폭발 과압에 의한 피해의 크기

폭발 발생으로 인한 안전한 과압 기준은 2.1 kPa 이하로 알려지고 있으며, 이 때 발생한 폭풍압으로 인한 피해는 약 5%로 나타나는 것으로 보고되고 있다 (Clancey V.J.,1972). 따라서 위험장소 구분에 있어서 “무시할 수 있는 범위의 구역”의 판정기준을 폭발로 인한 과압이 2.1 kPa 이하로 정하면 타당할 것으로 판단된다.

그러나 “무시할 수 있는 범위의 구역”으로 판정되더라도 누출원이 있는 경우에는 주변의 위험을 완전히 무시할 수는 없다. 그러므로 누출원이 매우 가까운 구역에서는 비방폭 전기기기를 사용하지 않는 것이 필요하다.

 

 

폭발위험장소에서 누출된 가스 등에 의한 화재폭발 시에 인체 피해영향 기준을 고려하여 위험장소 구분을 정량적으로 평가할 수 있다. 이를 위해 폭발 특성값을 활용하여 “무시할 수 있는 범위의 구역”으로 구분할 수 있는 판정 기준값이 필요하다.

저장탱크의 크랙이나 배관 손상으로 가스 등이 누출되어 일어난 폭발에 따른 과압으로 평가하는 경우에는 <표 1>과 같이 2.1 kPa을 기준값으로 할 수 있다. 과압의 평가 결과 2.1 kPa보다 작은 경우에는 “무시할 수 있는 범위의 구역”으로서 누출원 발생 장소를 비 위험장소로 구분하여 나타낼 수 있다.

 

 

위험성평가를 통한 위험장소 구분의 판정

다음 <그림 1>은 플랜지 배관의 누출에 대해 가상체적을 적용하여 평가한 결과의 예로서 Zone 2가 넓게 설정되어 있으며, 상세 위험성평가를 실시한 후에 2차 누출원 주위의 비위험장소를 나타내었다.

 

<그림 1> 위험성평가를 통한 위험장소 구분의 판정

 

2차 누출원이 단독 누출원이라면 일반적으로 위험장소 구분은 Zone 2가 된다.

그림에서 배관의 플랜지 부분의 빨간색 점선 영역을 보면, 상세 위험성평가를 하기 전에는 넓은 Zone 2로 설정되어 있다.

누출원에 대해 IEC규정에 따라 평가하여 가스 등의 방출특성 및 환기조건을 만족하지 않으면 위험구역으로 분류되지만 만족하는 경우에는 비 위험장소로 구분된다.

비 위험장소로 평가되지 않는 경우에는 Zone 2가 되며, Zone 2에 대해 상세 위험성평가를 통하여 Zone 2의 범위를 평가할 수 있다. Zone 2의 범위 설정과 비 위험장소 구역의 판정을 동시에 실시할 수 있다.

 

Reference : KOSHA 화학물질의 누출특성을 고려한 위험장소 설정기준 개선방안 연구