배출능력과 환기 횟수(ACH)

위험물안전관리법 시행규칙 [별표 4]에서 규정하는 배출능력(용적의 20배 이상)과 환기 횟수(ACH)의 관계를 법적 기준과 공학적 산출 방식을 결합하여 정리한 자료를 공유하고자 한다.

 

 

배출능력과 환기 횟수(ACH)

관련 법규

위험물안전관리법 시행규칙 [별표 4] 제조소의 위치·구조 및 설비의 기준(제28조관련)

Ⅵ. 배출설비

가연성의 증기 또는 미분이 체류할 우려가 있는 건축물에는 그 증기 또는 미분을 옥외의 높은 곳으로 배출할 수 있도록 다음 각호의 기준에 의하여 배출설비를 설치하여야 한다.

1. 배출설비는 국소방식으로 하여야 한다. 다만, 다음 각목의 1에 해당하는 경우에는 전역방식으로 할 수 있다.

가. 위험물취급설비가 배관이음 등으로만 된 경우

나. 건축물의 구조·작업장소의 분포 등의 조건에 의하여 전역방식이 유효한 경우

2. 배출설비는 배풍기(오염된 공기를 뽑아내는 통풍기)ㆍ배출 덕트(공기 배출통로)·후드 등을 이용하여 강제적으로 배출하는 것으로 해야 한다.

3. 배출능력은 1시간당 배출장소 용적의 20배 이상인 것으로 하여야 한다. 다만, 전역방식의 경우에는 바닥면적 1㎡당 18㎥ 이상으로 할 수 있다.

4. 배출설비의 급기구 및 배출구는 다음 각목의 기준에 의하여야 한다.

가. 급기구는 높은 곳에 설치하고, 가는 눈의 구리망 등으로 인화방지망을 설치할 것

나. 배출구는 지상 2m 이상으로서 연소의 우려가 없는 장소에 설치하고, 배출 덕트가 관통하는 벽부분의 바로 가까이에 화재시 자동으로 폐쇄되는 방화댐퍼(화재 시 연기 등을 차단하는 장치)를 설치할 것

5. 배풍기는 강제배기방식으로 하고, 옥내 덕트의 내압이 대기압 이상이 되지 아니하는 위치에 설치하여야 한다.

 

 

배출능력과 환기 횟수의 관계

법에서 명시한 '1시간당 용적의 20배'라는 기준은 산업 환기 설계 공학에서 20 ACH를 의미한다.

• 환기 횟수 (Air Change per Hour, ACH): 특정 공간의 전체 체적(용적)에 해당하는 공기가 1시간 동안 교체되는 횟수를 나타내는 단위이다.
• 법적 배출능력: 대상 장소의 용적이 V (m³)라고 할 때, 배출 설비(팬)의 용량 Q (m³/hr)는 20 * V 이상이어야 함을 뜻한다. 즉, 20 ACH가 강제 배출 설비의 법적 최소 기준이 된다.

 

법적 환기 횟수 기준의 세부적인 내용은 다음 링크 자료 참조

https://sec-9070.tistory.com/1857

법적 환기 횟수 기준

 

 

환기(자연)와 배출(강제)의 비교 분석

위험물안전관리법은 환기 설비와 배출 설비를 엄격히 구분하여 적용한다.

구분	환기 설비 (Ventilation)	배출 설비 (Exhaust)
방식	자연 환기 (무동력 벤틸레이터 등)	강제 배출 (방폭형 송풍기 이용)
설치 목적	평상시 가연성 증기 체류 방지	증기 다량 발생 시 또는 상시 강제 배기
환기 횟수	명시적 횟수 규정 없음 (급기구 면적 기준)	20 ACH 이상 (용적의 20배)
주요 기준	지붕 위 2m 이상 배기구 설치	전동기 및 스위치 방폭 구조 적용

 

 

 

배출능력 산정 실무 예시 (20 ACH 적용)

가로 10m, 세로 6m, 높이 5m인 위험물 취급 시설의 법적 배출 용량은 다음과 같이 산출한다.

1. 배출설비(국소방식) 적용

• 실 용적 (V): 10 * 6 * 5 = 300 m³
• 법적 필요 배출량 (용적의 20배): 300 * 20 = 6000 m³/hr
• 설비 선정: 정격 풍량이 6000 m³/hr 이상인 방폭형 배기 팬을 선정하여 법적 적합성을 확보한다.

 

2. 전역 방출 방식(바닥 면적 기준) 적용

국소적으로 증기를 포집하는 것이 아니라 실내 전체의 공기를 강제로 교체하는 방식을 의미한다. 법령은 층고가 높은 대형 제조소에서 용적 대비 20배(20 ACH)를 적용할 경우 설비가 과대해지는 것을 방지하기 위해 바닥 면적 기준(18 m³/hr (per m²) )을 대안으로 제시하고 있다.

• 실 용적 (V): 10 * 6 * 5 = 300 m³
• 법적 필요 배출량 (전역 방식 면적 기준): 60 m² * 18 = 1080 m³/hr
• 설비 선정: 전역 방출 방식을 채택할 경우, 1080 m³/hr 이상의 성능을 가진 배기 팬을 설치하면 법적 기준을 충족한다.
• 설비 적용 조건: 배출 설비가 온-오프(On-Off)만 되는 것이 아니라, 인화성 증기의 발생량에 따라 배출량을 조절할 수 있는 기능을 갖추어야 한다 (예: 인버터 제어 등).

3. 용적 기준(20 ACH)과 면적 기준의 비교

상기 계산 결과에서와 같이 동일 조건에서 두 기준의 결과값 차이는 매우 크다.

• 용적 기준 (20 ACH): 6000 m³/hr
• 면적 기준 (18 m³/m²): 1080 m³/hr
• 차이 분석: 면적 기준을 적용할 경우, 용적 기준 대비 약 18% 수준의 풍량만으로도 법적 하한선을 만족하게 된다.

 

4. 실무적 판단 근거

두 기준 중 어떤 것을 선택할지는 설계자의 판단과 소방관서의 기술 검토에 달려 있으나, 일반적인 가이드라인은 다음과 같다.

1) 면적 기준(18 m³/m²) 선택이 유리한 경우

• 층고(H)가 0.9m를 초과하는 대부분의 건축물에서 면적 기준이 용량 산정에 유리하다. (높이가 0.9m일 때 두 수식의 결과가 18 m³로 일치하기 때문)
• 대규모 플랜트나 천장이 매우 높은 창고형 제조소의 경우 면적 기준을 적용하여 설비 비용을 절감한다.

2) 용적 기준(20 ACH) 선택이 권장되는 경우

• 인화성 증기의 비중이 공기보다 가벼워 천장 부근에 체류할 가능성이 높은 물질을 취급할 때.
• 층고가 낮아(예: 1m 미만) 용적 기준을 적용해도 풍량이 크지 않은 소규모 설비.

 

5. 결론 및 요약

현재 예시인 층고 5m 시설에서는 바닥 면적 기준을 적용하는 것이 공학적·경제적으로 훨씬 합리적이다. 다만, 반드시 배출량을 가절할 수 있는(가변형) 제어 장치를 송풍기에 부착해야 한다는 전제 조건이 붙는다. 만약 단순 정속 주행형 팬을 설치한다면 원칙적으로 용적의 20배(6000 m³/hr)를 준수해야 한다.

 

 

 

실무적 해석 및 유의사항

1. 전역 방식과 국소 방식의 선택

• 전역 방식: 실 전체 용적을 기준으로 20 ACH를 적용하여 공간 전체의 공기를 희석·배출한다.
• 국소 방식: 가연성 증기 발생원 근처에서 직접 흡입하는 방식이며, 해당 구역의 배출 효율이 전체 용적의 20배 배출 효과와 동등함을 증명해야 한다.

2. 가변형 배출 설비의 예외 (바닥 면적 기준)

층고가 매우 높은 대형 공장의 경우 용적 기준(20 ACH) 적용 시 과도한 용량이 산출될 수 있다. 이때 시행규칙 별표 4에 따른 대체 기준을 적용한다.

• 기준: 바닥 면적 1 m²당 18 m³/hr 이상.
• 적용: 공간의 높이가 1m를 크게 초과하는 경우, 바닥 면적 기준을 활용하여 합리적인 배출 용량을 설계한다.

3. 급기구와의 밸런스 (Make-up Air)

강제 배출 시 배출량(20 ACH)에 상응하는 신선 외기가 유입되지 않으면 실내가 음압 상태가 되어 배기 효율이 급격히 떨어진다. 따라서 반드시 급기구 면적 확보와 외기 도입 계획을 수립해야 한다.