건식 진공펌프 방폭 필요성

건식 진공펌프(Dry Vacuum Pump)는 수봉식과 달리 밀봉액을 사용하지 않고 스크루(Screw)나 클로(Claw)의 정밀한 맞물림을 통해 가스를 압축한다. 수봉식에 비해 유기용매 회수와 진공도 유지 측면에서 유리하지만, 안전 관점에서는 내부 온도 상승과 점화원 관리에 더욱 주의가 필요하다.

 

 

 

건식 진공펌프 방폭 필요성

건식 진공펌프의 방폭 및 안전 특성

건식 펌프는 밀봉액이 기화열을 흡수해주지 않으므로, 압축 과정에서 가스의 온도가 급격히 상승하는 단열 압축(Adiabatic Compression) 현상이 발생한다.

1. 내부 방폭(Internal Protection): 펌프 내부로 톨루엔, THF 증기가 직접 유입되므로 펌프 내부는 0종 또는 1종 장소에 준하는 위험성을 가진다. 따라서 펌프 내부의 최고 표면 온도가 취급 물질의 발화점(Auto-ignition Temperature)을 초과하지 않아야 한다.

• 톨루엔 발화점: 약 480°C
• THF 발화점: 약 321°C

2. 외부 방폭(External Protection): 펌프 본체와 전기 모터는 설치 장소의 등급(Zone 1 또는 2)에 맞는 방폭 인증(Ex d, Ex p 등)을 반드시 획득해야 한다. (출처: KOSHA Guide E-180-2023)

 

 

 

수봉식 대비 건식 펌프의 위험 요인 (HAZOP 관점)

건식 펌프 도입 시 추가로 검토해야 할 이탈 요소는 다음과 같다.

이탈 (Deviations)	원인 (Causes)	결과 (Consequences)	안전 조치 (Safeguards)
높은 온도 (High Temp)	1. 냉각수(Cooling Water) 공급 중단 2. 고진공 하 지속 운전에 따른 압축열	1. 유입된 THF/톨루엔 유증기의 내부 발화 2. 스크루 팽창에 의한 펌프 고착(Seize-up)	1. 펌프 케이싱 온도 모니터링 및 인터록 2. 퍼지 질소(N₂) 공급
압력 상승 (High Pressure)	1. 배기 라인(Vent) 폐쇄 또는 화염방지기 막힘	1. 펌프 파손 및 유증기 역류	1. 배기측 압력계 및 고압 알람
역화 (Flashback)	1. 외부 점화원이 배기구를 통해 유입	1. 펌프 내부 및 반응기 방향으로 화염 전파	1. 배기 라인 화염방지기(Flame Arrester) 설치

 

수봉식 진공펌프의 HAZOP에 대해서는 다음 링크 자료 참조

https://sec-9070.tistory.com/1907

수봉식 진공펌프 HAZOP

 

 

 

건식 펌프 사용 시 필수 안전 조치

건식 펌프를 0.1 bar의 고진공 농축 공정에 사용할 경우, 다음 사항을 준수해야 한다.

• 질소 퍼지(N₂ Purging): 펌프 가동 전후 및 가동 중에 기계적 씰 부위와 압축 챔버에 질소를 주입하여 유증기 농도를 폭발 하한계(LFL) 미만으로 희석해야 한다. (출처: KOSHA Guide P-107-2020)
• 액체 유입 방지: 건식 펌프는 액체 유입 시 스크루 파손 위험이 크다. 응축기 후단에 넉아웃 드럼(Knock-out Drum)이나 미스트 제거기를 설치하여 액적(Droplet) 유입을 원천 차단해야 한다.
• 표면 온도 제한: 펌프 표면 온도는 취급 물질 발화점의 80%를 초과하지 않도록 관리한다. (예: THF 기준 약 256°C 이하 유지)

 

 

수봉식 vs 건식 비교 (기술적 근거 요약)

항목	수봉식 (Liquid Ring)	건식 (Dry)
주요 위험	밀봉액 오염, 폐수 발생	단열 압축열에 의한 내부 발화
방폭 필요성	필요 (전기 및 외함)	절대 필요 (내/외부 및 온도 등급)
유지 보수	밀봉액 관리 필요	스크루 정밀도 유지 및 냉각 관리
추가 검토	THF는 수용성이므로 수봉식 사용 시 농축 효율이 다소 저하될 것으로 추측된다.	건식은 용매 회수율이 높으나 THF의 낮은 발화점을 고려한 온도 인터록이 필수적일 것으로 추측된다.

 

출처:

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

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

API Standard 681: Liquid Ring Compressors and Vacuum Pumps

NFPA 69: Standard on Explosion Prevention Systems (퍼지 및 온도 제어 기준)