폭발위험장소 구분도 작성 절차

IEC 60079-10-1 규격에 따른 폭발위험장소 구분도 작성 과정은 물질, 누출, 환기의 세 가지 핵심 요소를 결합하여 위험 지역의 종류(Zone)와 범위(Distance)를 결정하는 공학적인 절차이다.

 

 

 

폭발위험장소 구분도 작성 절차

폭발위험장소 결정 흐름도

1. 물질 검토: 인화성 가스/미스트 여부 확인

2. 누출원 파악: 밸브, 플랜지, 벤트 등 누출 등급 부여

3. 누출률 계산: 압력 및 개구부 면적 기반

4. 환기 해석: 자연/강제 환기 속도 및 가용성 평가

5. 범위 산정: 규격 그래프를 이용한 폭발위험장소의 범위 결정

 

 

물질 특성 분석 (Material Characteristics)

가장 먼저 취급하는 물질이 폭발성 분위기를 형성할 수 있는지를 파악한다.

• 인화점(Flash Point): 액체 유체가 가연성 증기를 발생시키는 최저 온도이다. 운전 온도가 인화점보다 높으면 위험 지역으로 분류된다.
• 폭발 한계(LEL/UEL): 공기 중 가연성 증기의 농도가 폭발 가능한 범위(Lower/Upper Explosive Limit) 내에 있는지 확인한다.
• 상대 밀도(Relative Density): 공기보다 가벼운지(상승) 혹은 무거운지(체류)에 따라 가스의 확산 방향이 결정된다.

 

 

누출 특성 평가 (Release Characteristics)

누출원은 위험 장소의 종류(Zone 0, 1, 2)를 결정하는 직결적인 요소이다.

1. 누출 등급 결정:

• 연속 누출 등급: 정상 운전 중 지속적 또는 장기간 누출 (Zone 0 생성)
• 1차 누출 등급: 정상 운전 중 주기적 또는 부차적으로 발생 가능 (Zone 1 생성)
• 2차 누출 등급: 정상 운전 중 발생할 가능성이 없으나, 발생 시 단기간 유지 (Zone 2 생성)

2. 누출률(Release Rate, W): 구멍의 크기, 압력, 온도 등을 고려하여 초당 누출되는 양(kg/s)을 산정한다. 누출률이 높을수록 위험 범위(Distance)가 넓어진다.

 

 

환기 특성 평가 (Ventilation Characteristics)

환기는 발생한 가스를 희석시켜 폭발 위험을 낮추는 역할을 합니다. IEC 60079-10-1에서는 환기를 두 가지 측면에서 평가한다.

1. 환기의 효율(Effectiveness of Ventilation):

• 누출 유량(Vz): 누출된 가스를 폭발 하한계(LEL)의 일정 비율 이하로 희석하는 데 필요한 신선한 공기의 양을 계산한다.
• 환기 등급(Degree of Ventilation): 환기 속도(Uw)과 누출특성의 관계에 따라 고(High), 중(Medium), 저(Low) 등급으로 나뉜다. 등급이 높을수록 위험 지역의 범위가 줄어들거나 비위험지역이 될 수 있다.

<그림 1> 희석등급 평가 챠트

 

2. 환기의 가용성(Availability): 환기 설비가 얼마나 안정적으로 작동하는지(Good, Fair, Poor)를 평가하여 최종 구분을 보완한다.

 

 

폭발위험장소의 범위(Distance) 결정

위의 데이터들이 모두 수집되면, 규격에서 제시하는 그래프(Nomograms)나 수식을 사용하여 구체적인 폭발위험장소의 범위를 산출한다.

• 기본 원리: 누출 특성(누출 등급/누출률)에 의해 종류(Zone)가 정해지고, 환기 특성에 의해 그 크기(Extent)가 축소되거나 확장된다.

<표 1> 누출등급과 환기유효성에 의한 폭발위험장소의 종별

 

 

<그림 2> 폭발위험장소의 거리 추정 차트

 

• 최종 결과물: 평면도와 단면도 상에 위험 지역을 가시화한 폭발위험장소 구분도(Hazardous Area Classification Map)를 작성하게 된다.