수봉식 진공펌프 방폭 필요성

수봉식 진공펌프(Liquid Ring Vacuum Pump)의 방폭 필요성과 관련하여, KOSHA Guide 및 IEC 60079 기준에 근거한 기술적 검토 결과를 공유하고자 한다.

결론부터 말하자면, 수봉식 진공펌프 자체와 그 배기 라인은 반드시 방폭 조치가 필요하다.

 

 

 

수봉식 진공펌프 방폭 필요성

수봉식 진공펌프의 방폭 필요성 근거

수봉식 펌프는 물이나 용매를 밀봉액(Liquid Ring)으로 사용하여 가스를 압축하므로, 다이아프램이나 피스톤 방식보다 온도 상승이 적어 상대적으로 안전하다고 여겨지기 쉽다. 그러나 다음의 이유로 방폭 구조를 갖추어야 한다.

• 내부 폭발 위험 (Internal Ignition Source): 펌프 내부로 톨루엔, THF와 같은 인화성 유증기가 유입된다. 펌프 기계적 마찰, 정전기, 또는 밀봉액 부족 시 발생하는 금속 간 마찰이 점화원으로 작용할 수 있다.
• 외부 방폭 구역 (Hazardous Area Classification): 펌프의 씰(Seal) 부위나 배관 연결부에서 유증기가 누출될 수 있으므로, 펌프가 설치된 주변 지역은 2종 장소(Zone 2) 또는 1종 장소(Zone 1)로 구분된다. (근거: KOSHA Guide E-180-2023)
• 밀봉액의 오염: 순환되는 밀봉액(물 등)에 인화성 용매가 용해되거나 혼입될 경우, 밀봉액 탱크 자체가 유증기를 발생시키는 발생원이 된다.

 

 

진공 펌프 배기 라인(Vent)의 위험성

사용자가 언급한 0.1 bar 조건에서는 유증기의 농도가 매우 높다. 응축기에서 미처 포집되지 못한 톨루엔과 THF 증기는 진공 펌프를 통과하여 대기로 배출되는데, 이때 배기구 주변은 항상 폭발 분위기가 형성되는 0종 장소(Zone 0) 또는 1종 장소(Zone 1)가 된다.

• THF의 특성: THF는 인화점이 -14.5°C로 매우 낮고 폭발 범위가 넓어(2.0 ~ 11.8%), 수봉식 펌프 배기 가스에 포함될 경우 작은 점화원에도 쉽게 인화된다.
• 톨루엔의 특성: 비전도성 물질이므로 배기 라인 내에서 고속으로 흐를 때 정전기가 축적될 수 있다.

 

 

수봉식 진공펌프 시스템의 안전장치 및 조치 사항

수봉식 펌프를 안전하게 운용하기 위해 다음의 설계 기준을 준수해야 한다.

구분	주요 조치 사항	근거 규정
모터 및 전기기기	해당 방폭 지역에 적합한 방폭 모터(Ex d, Ex e 등) 사용	KOSHA Guide E-180
액위 모니터링	밀봉액(Liquid Ring) 소실 시 마찰 및 온도 상승 방지를 위한 저액위 차단 인터록	API Standard 681
화염 방지기	배기 라인 끝단에 화염 방지기(Flame Arrester) 설치 (외부 화염의 역화 방지)	KOSHA Guide P-107
접지 및 본딩	펌프 본체, 배관, 배기 스택의 정전기 방지를 위한 접지	KOSHA Guide D-45

 

 

 

추가 제언

현재 설비에서 수봉식 펌프의 밀봉액으로 단순 '물'을 사용하고 있다면, THF와 같이 물에 잘 녹는 용매가 밀봉액에 축적되어 펌프 효율을 떨어뜨리고 폐수 처리 부담을 줄 것으로 추측된다.

• 대책: 가급적 폐쇄형 루프(Closed-loop) 시스템을 구성하고, 밀봉액의 온도를 낮게 유지하기 위한 열교환기를 설치하는 것이 안전과 효율 측면에서 유리하다.

 

 

출처 및 참고 자료:

KOSHA Guide E-180-2023: 가스 및 증기 폭발위험장소의 설정에 관한 기술지침

KOSHA Guide D-45-2020: 정전기 재해예방에 관한 기술지침

KOSHA Guide P-107-2020: 인화성 액체 및 가스 누출원 주위의 폭발위험장소 설정 범위에 관한 지침

IEC 60079-10-1: Explosive atmospheres - Part 10-1: Classification of areas - Explosive gas atmospheres