실내 환기 특성에 따른 폭발위험장소 범위 산정

IEC 60079-10-1:2020 표준에 따르면, 폭발위험장소의 범위(Extent) 산정은 누출률뿐만 아니라 대기 중의 배경 농도(Background concentration) 형성 여부에 따라 그 방법론이 달라진다. 따라서 IEC 표준 부속서 D의 그래프 적용 한계 분석 및 실내 중 및 저 희석 상황에서의 적절한 평가 방안을 제시가 필요하다.

 

 

 

실내 환기 특성에 따른 폭발위험장소 범위 산정

IEC 60079-10-1:2020 표준에 따르면, 폭발위험장소의 범위(Extent) 산정은 누출률뿐만 아니라 대기 중의 배경 농도(Background concentration) 형성 여부에 따라 그 방법론이 달라진다.

부속서 D의 그래프 적용 한계와 실내 중 및 저 희석 상황에서의 적절한 평가 방안은 다음과 같다.

 

 

부속서 D 차트(Figure D.1)의 적용 제한성

부속서 D.3의 그래프는 누출된 가스가 주변의 신선한 공기에 의해 즉각적으로 확산되어 배경 농도(Background concentration)가 쌓이지 않는 개방된 환경을 전제로 한다.

• 배경 농도 제로 (Zero Background): 누출된 가스가 즉각적인 대기 확산을 통해 잔류하지 않는 개방된 공간을 가정한다.
• 적용 제외: 실내(Indoor) 환경에서 환기 효율이 낮아 가스가 누적되어 배경 농도가 0보다 커질 수 있는 중(Medium) 및 저(Low) 희석 상황에는 해당 그래프를 직접 적용할 수 없다. (C.3.6.1 인용)
• 사유: 배경 농도가 형성되는 환경에서는 그래프가 제시하는 거리보다 실제 폭발 분위기가 형성되는 범위가 훨씬 넓어질 수 있기 때문이다.

 

 

실내 환기 부족 상황에서의 정밀 판정 (가상 체적 Vz 활용)

그래프를 사용할 수 없는 실내 중 및 저 희석 상황에서는 가상 체적(Vz) 개념을 사용하여 위험 범위를 결정한다.

구분	평가 프로세스 및 위험 범위 산정 방식
판정 도구	부속서 D.2에 따른 이론적 가상 체적(Vz)의 개념에 의거하여, 가스 누출률과 환기 효율을 고려한 산출식을 적용함
중 희석 상황	가상 체적(Vz)을 계산하여 환기에 의해 농도가 제어되는 공간의 크기를 산출함. 해당 체적을 포함하는 구역을 위험 지역(보통 2종)으로 설정하고, 누출 정지 후 제거 시간(t)을 평가함.
저 희석 상황	환기가 누출률을 감당하지 못해 Vz가 실내 전체 체적에 근접함. 이 경우 특정 거리를 산정하는 것이 의미가 없으며, 실내 전체를 위험 지역(1종 또는 2종)으로 확정함.

 

 

가스 밀도 특성별 거동 및 범위 산정 예시

1. 가벼운 가스 (Lighter-than-air Gas)

• 거동 특성: 누출 시 부력에 의해 상부로 부상하며 천장 부근에 체류함.
• 범위 산정 시사점: 실내 중 희석 상황 시, 가상 체적(Vz)은 누출원 상부 및 지붕 하부 정체 구역을 중심으로 형성됨. 환기구의 위치가 상부에 없을 경우 Vz가 급격히 커져 실내 상부 전체가 위험 지역으로 분류될 수 있음.

2. 무거운 가스 (Heavier-than-air Gas)

• 거동 특성: 지표면을 따라 확산되며 피트(Pit), 트렌치(Trench) 등 낮은 곳에 침강함.
• 범위 산정 시사점: 부속서 D.3의 c) 곡선과 유사한 거동을 보이나, 실내 환기가 불량할 경우 바닥면에 가스층이 형성됨. 가상 체적(Vz) 계산을 통해 바닥에서부터 어느 높이까지 위험 농도가 형성되는지 산출하며, 배수로나 맨홀 내부 등은 배경 농도가 상시 존재할 수 있으므로 보수적인 범위 설정이 필요함.

 

 

결론 및 제언

1. 실내 설비의 위험 장소 구분 시, 단순 그래프 인용은 위험을 과소평가할 수 있다. 따라서 다음과 같은 절차가 필요하다.

• 우선 환기 등급을 판정하여 실내 희석 상태(고, 중, 저)를 확인한다.
• 중 또는 저 희석인 경우, 부속서 D의 그래프 대신 가상 체적(Vz) 계산을 수행한다.
• 산출된 Vz와 실내 구조, 가스의 상대 밀도를 결합하여 정체 구역을 포함하는 실질적인 위험 범위를 도면상에 가시화한다.

2. 실내 중 및 저 희석 상태에서는 그래프에 의존하지 말고 가상 체적을 통해 환기 효율이 떨어지는 구역을 특정하거나, 최악의 경우 실내 전체를 위험 범위로 간주하는 보수적인 접근이 필요하다.