환기 유효성(희석 등급) 개념

IEC 60079-10-1:2020 부속서 C(Annex C)에서 규정하는 환기 유효성(Effectiveness) 및 희석(Dilution) 개념에 대해 공유하고자 한다.

 

 

 

환기 유효성(희석 등급) 개념

 

IEC 60079-10-1:2020 부속서 C(Annex C)에서 규정하는 환기 유효성(Effectiveness) 및 희석(Dilution) 등급의 개념을 이해하기 위한 내용이다.

• 환기 유효성(Ventilation Effectiveness)은 누출된 가스의 농도를 안전한 수준으로 유지하고 정체 구역을 최소화하는 능력을 평가하는 척도이다.
• 희석 등급(Dilution Degree)은 환기 유효성의 결과로 나타나는 가스 농도의 상태를 규정한 것이다.

 

환기 유효성 vs. 희석 등급에 대한 세부적인 내용은 기 포스팅한 다음 링크 자료 참조

https://sec-9070.tistory.com/1641

환기 유효성 vs. 희석 등급

 

 

희석 등급의 분류 및 정의

환기의 유효성은 누출원 주변의 가스 희석 능력에 따라 세 가지 등급으로 구분된다.

1. 고 등급 환기 (High Dilution)

• 정의: 누출원 근처의 가스 농도를 즉시 그리고 현저하게 감소시킬 수 있는 상태
• 특징: 가상 체적(Vz)이 매우 작거나 거의 0에 수렴하며, 폭발 위험 범위가 사실상 무시할 수 있는 수준(Negligible extent)으로 제한된다.

2. 중 등급 환기 (Medium Dilution)

• 정의: 누출이 진행되는 동안 가스 농도를 폭발하한계(LEL) 미만의 안정적인 상태로 제어할 수 있는 상태
• 특징: 누출이 정지된 후 잔류 가스가 대기 중으로 원활하게 배출되어 위험 장소가 지속되지 않는다.

3. 저 등급 환기 (Low Dilution)

• 정의: 누출이 진행되는 동안 가스 농도를 효과적으로 제어하지 못하거나, 누출 정지 후에도 가스가 장시간 체류하는 상태
• 특징: 이 경우 위험 장소의 범위가 크게 확장되며, 농도가 폭발 범위 내에 머무를 가능성이 높다.

 

 

환기 유효성 평가 주요 변수

희석 등급을 결정하기 위해 고려해야 할 핵심 물리량 및 지표는 다음과 같다.

• 누출 특성 (Qg): 초당 누출되는 가스의 체적 유량
• 가상 체적 (Vz): 가스 농도가 폭발하한계(LEL)의 일정 비율(k) 이하로 떨어지지 않는 가상의 공간 부피
• 공기 교체율 (C): 단위 시간당 환기되는 횟수
• 안전 계수 (k): LEL에 적용되는 여유치로, 일반적으로 0.25에서 0.5 사이의 값을 적용

 

 

폭발위험장소 구분과의 연계성

환기 유효성은 위험 장소의 종별(Zone)을 결정하는 결정적 요인이다.

• 고 희석 등급 적용 시: 적절한 가용성(Availability)이 확보된다면 1종 장소를 2종으로, 또는 비위험 장소로 완화할 수 있다.
• 저 희석 등급 적용 시: 환기가 불량할 경우 누출 빈도에 관계없이 위험 지역이 확장되거나 장소의 등급이 강화(예: 2종에서 1종으로)될 수 있다.

 

 

결론 및 제언

에탄(C₂H₆)과 같은 중성 부력 가스는 환기 흐름의 사각지대에 정체되기 쉽다.

따라서 부속서 C에 따른 환기 유효성 평가 시, 단순 환기량 계산뿐만 아니라 기류의 방향과 속도(uw)가 누출구 주변에서 적절히 형성되는지를 반드시 확인해야 한다. 특히 하부 피트나 구석진 곳에 저 등급 환기 구역이 발생하지 않도록 기계 환기 설비를 배치하는 것이 중요하다.