가상 체적(Vz)을 이용한 정밀 판정 방법

IEC 60079-10-1:2020 표준의 가상 체적(Vz) 인용 및 정밀 판정 방법을 공유하고자 한다.

 

 

 

가상 체적(Vz)을 이용한 정밀 판정 방법

부속서 D 내 가상 체적(Vz)의 명시 

부속서 C가 그래프 중심의 간략화된 판정법을 제시한다면, 부속서 D(Annex D)는 가상 체적(Vz)의 이론적 배경과 개념을 제시하고 있다.

부속서 D의 D.1(General) 및 D.2(Assessment of theoretical Vz) 에서는 가상 체적(Vz)을 이론적 가상 체적(Theoretical Vz)이라고 부르며, 누출된 가스가 폭발하한계(LEL) 미만으로 희석되지 않고 남아 있는 공간적 범위를 수치화한 것으로 정의하고 있다.

 

 

가상 체적(Vz)을 이용한 정밀 판정 방법

Vz를 이용한 판정은 단순히 그래프상의 점을 찍는 것보다 물리적 변수를 더 상세히 반영하므로 정밀한 분석이 가능하다.

• 누출률(Qg) 산출: 온도, 압력, 누출구 크기를 고려하여 초당 누출되는 가스 체적을 구한다.
• 환기 인자 파악: 해당 공간의 신선한 공기 유입량(Qa)과 공기 교체율(C)을 결정한다.
• 효율 계수(f) 적용: 기류가 얼마나 누출 지점을 효과적으로 통과하는지를 나타내는 계수(1에서 5)를 곱하여 실제 유효 환기량을 보정한다.
• Vz 계산: 공식 Vz = (f × Qg) / (C × k × LEL)를 통해 가상 체적 수치를 도출한다.
• 등급 판정: 산출된 Vz가 전체 실내 체적에 비해 매우 작으면 고(High) 등급, 일정 비율 이내면 중(Medium) 등급으로 확정한다.

 

 

정밀 판정 예시 

에탄 C₂H₆ 가스가 실내 설비에서 누출되는 다음의 가상 상황을 가정

 

1. 예시 조건:

• 누출률(Qg): 0.001 m³/s
• 공기 교체율(C): 시간당 12회 (0.0033회/s)
• 안전 계수(k): 0.25 (LEL의 25% 지점 기준)
• 에탄 LEL: 3.0% (0.03 vol/vol)
• 환기 효율 계수(f): 1.5 (양호한 환기)

 

2. 계산 과정:

• Vz = (1.5 × 0.001) / (0.0033 × 0.25 × 0.03)
• Vz = 0.0015 / 0.00002475
• Vz = 약 60.6 m³

 

3. 판정 결과:

만약 해당 작업장의 전체 체적이 2000 m³라면, Vz(60.6)는 전체의 약 3% 수준이다.

표준의 기준에 따라 이는 농도가 조절되는 상태이므로 중(Medium) 등급 희석으로 판정한다.

 

※ 만약 Vz가 0.1 m³ 미만으로 매우 작게 나왔다면 고(High) 등급으로 판정하여 위험 지역 범위를 대폭 축소할 수 있다.

 

이와 같이 부속서 D의 Vz 계산법은 그래프 판정(부속서 C) 결과가 경계선에 있어 모호하거나, 특정 환기 설계의 안전성을 수치로 입증해야 할 때 매우 유용하다.