RR630 기반 희석 등급 및 NE 판정

RR630 및 이를 인용한 최신 가이드라인에 따르면, 고희석(High Dilution) 및 무시할 수 있는 범위(NE, Negligible Extent)를 판정하는 수치적 기준이 있어 이를 공유하고자 한다. 또한 일반적인 환기 유효성 판정 기준도 제시하고 있다.

 

 

 

RR630 기반 희석 등급 및 NE 판정

RR630(UK HSE, Research Report 630) 규정은 IEC 60079-10-1의 희석 등급 판정을 더욱 구체화하고 정량화할 때 인용되는 매우 중요한 기술 지침이다.

 

 

고희석(High Dilution) 및 NE 판정 정량 기준

RR630 연구 보고서와 그에 기초한 설계 지침들은 Vz의 크기가 다음 조건에 부합할 때 고희석으로 간주하며, 결과적으로 위험 범위를 NE로 판정할 수 있다고 기술하고 있다.

• Vz 절대 체적 기준: Vz ≤ 0.1 m³
• 상대적 체적 비율 기준: Vz / Vₑ ≤ 1% (또는 전체 체적 대비 비율)
• 판정 결과: 위 조건을 만족하고 환기 이용도가 '우수(Good)' 또는 '양호(Fair)'할 경우, 위험 범위를 무시할 수 있는 수준(NE)으로 간주하여 비위험장소로 분류할 수 있다.

 

 

환기 유효성 판정 기준

1. 유효 대상 체적(Vₑ) 적용 근거

환기 유효성 판정의 목적은 누출된 가스가 실내 공기에 의해 얼마나 효과적으로 희석되는지를 평가하는 것다. 이때 전체 공간(Vₒ) 중 설비나 구조물에 의해 점유되어 공기가 존재할 수 없는 공간을 제외한 실제 공기의 가용 공간(Free Volume)을 기준으로 삼아야 희석 성능이 과대평가되지 않는다.

• 표준 지침: IEC 60079-10-1에서는 환기 횟수(C) 산정 및 가스 제거 시간 계산 시 유효 대상 체적(Vₑ)을 사용하도록 명시하고 있다.
• 물리적 타당성: 희석 등급 판정 기준인 Vz/Vₑ 비율에서 분모가 작아질수록(Vₒ 대신 Vₑ 적용) 비율은 커지게 되며, 이는 더 보수적(안전측)인 평가 결과이다.

 

2. 희석 등급 판정 기준 (Vz/Vₑ)

가상 체적(Vz)이 유효 대상 체적(Vₑ)에서 차지하는 비중에 따른 판정 논리는 다음과 같다.

• 고희석 (High Dilution): Vz ≤ 0.1 m³ (Vz가 극히 작아 누출원 주변에 국한됨)
• 중희석 (Medium Dilution): Vz < Vₑ 이며, 누출이 멈춘 후 합리적인 시간 내에 가스가 제거됨. (보통 Vz가 Vₑ의 상당 부분을 점유하지 않는 상태)
• 저희석 (Low Dilution): Vz ≥ Vₑ 이거나 배경 농도가 폭발하한계를 초과하는 상태.

 

 

판정 사례 

1. 시나리오 데이터 (Case 1 및 Case 2)

항목	Case 1 (상부 누출)	Case 2 (하부 누출)	판정 기준 (RR630 등)
가상 체적 (Vz)	4.48E+0 m³	4.28E+0 m³	≤ 0.1 m³ (불만족)
체적 비율 (Vz/Vₑ)	0.13%	0.13%	≤ 1.0% (만족)

 

2. NE 판정 가능성 분석

시나리오는 체적 비율(0.13%) 측면에서는 NE 기준을 충족하지만, Vz의 절대 크기(약 4.3 ~ 4.5 m³)가 RR630에서 제시하는 엄격한 기준인 0.1 m³를 초과하고 있다.

• 기술적 해석: 비율이 1% 미만이므로 실내 전체로 가스가 적체될 위험은 없으나, 누출원 주변에 형성되는 가스 구름의 크기(약 4.5 m³) 자체가 공학적으로 무시할 수 있는 수준(NE)인 '주먹 크기 이하'를 벗어난다.
• 따라서 이 경우 고희석(High) 보다는 중희석(Medium)으로 판정하는 것이 안전 설계 관점에서 더 일반적이다.

 

3. 환기 이용도(Availability)와의 연계 및 종별 추정

환기 이용도가 '양호(Fair)' 이상인 경우를 가정하면 다음과 같이 종별을 추정할 수 있다.

• 판정 시나리오 A (현 상태 유지): 희석 등급 '중(Medium)' + 이용도 '양호(Fair)' + 2차 누출등급 = 2종 장소 (Zone 2)
• 판정 시나리오 B (NE 주장 시): 희석 등급을 '고(High)'로 주장하기 위해서는 가상 체적을 0.1 m³ 이하로 줄여야 한다. 이를 위해서는 현재보다 환기 유량(Qa)을 약 45배 이상 늘려야 하므로 현실적으로 어렵다.

 

 

결론

RR630 지침에 따르면 가상 체적 비율이 1% 미만(본 공정 0.13%)으로 매우 낮아 전체적인 희석 성능은 우수하나, Vz의 절대 체적이 0.1 m³를 상회하므로 국소적 위험 범위를 완전히 배제할 수 없다.

따라서 무리하게 비위험장소(NE)로 판정하기보다는, 중희석(Medium Dilution) 및 환기 이용도 '양호(Fair)'를 적용하여 누출원 주변을 합리적인 범위의 2종 장소(Zone 2)로 설정하는 것이 기술적 타당성과 보수적 안전성을 동시에 확보하는 방안이다.

결론적으로, 현재 데이터상으로는 NE(비위험장소)로 판정하기에는 Vz 수치가 다소 크므로 2종 장소(Zone 2)로 유지해야 한다.