폭발위험지역 계산 대상 누출률

KOSHA GUIDE E-180-2023(가스폭발위험장소 설정에 관한 기술지침) 및 IEC 60079-10-1 기준에 따르면, 폭발위험지역 계산 대상 여부를 판단하는 핵심 수치는 10⁻⁷ kg/s이다.

 

 

 

폭발위험지역 계산 대상 누출률

10⁻⁷ kg/s와 10⁻³ kg/s의 차이점 (Technical Distinction)

무시할 수 없는 누출률(Significant Release Rate)의 판단 기준에서 사용되는 두 수치는 맥락과 목적에 따라 다음과 같이 구분된다.

1. 10⁻⁷ kg/s (계산 제외 하한치):

이 수치는 폭발위험장소 구분 자체를 고려할 필요가 없는(Negligible) 최소 누출률의 임계값이다.

• 누출률 Wg가 10⁻⁷ kg/s보다 작다면 환기 조건과 관계없이 폭발성 분위기를 형성할 가능성이 없다고 간주하여 위험장소 산정 대상에서 완전히 제외한다.

2. 10⁻³ kg/s (환기 유효성 판단 기준):

이 수치는 환기가 원활한(Open Area) 환경에서 위험장소의 범위를 최소화하거나 비위험지역으로 간주할 수 있는 상대적으로 큰 누출의 기준점이다.

• Wg가 10⁻³ kg/s 미만이고 환기가 양호하다면, 가상 체적 Vz가 매우 작게 형성되어 실질적인 위험 구역을 지정하지 않을 수 있다는 공학적 판단 근거로 활용된다.

 

 

가상 체적(Vz)과의 관계 (Relation with Virtual Volume)

무시할 수 없는 누출률의 근거는 누출된 가스가 확산되어 폭발 하한계(LEL)에 도달하는 가상 체적 Vz의 크기에 있다.

Vz = (f * Qg) / (Cₚᵣₒₜ * n)

• 일반적으로 Vz가 0.1 m³ 미만인 경우 위험장소로 구분하지 않는데, Wg가 10⁻⁷ kg/s 미만이면 대부분의 산업 환경에서 Vz가 이 기준치를 하회한다.

 

 

폭발위험지역 계산 대상 결정 로직 (Decision Logic)

폭발위험지역 산정 시 적용하는 단계별 판단 기준은 다음과 같다.

1. Wg < 10⁻⁷ kg/s: 위험장소 구분 대상에서 제외 (비위험지역).
2. 10⁻⁷ kg/s ≤ Wg < 10⁻³ kg/s: 위험장소 구분 대상에 해당하나, 환기 조건에 따라 Vz를 계산하여 범위가 매우 작으면 비위험지역 또는 Zone 2 NE(Negligible Extent)로 설정 가능.
3. Wg ≥ 10⁻³ kg/s: 반드시 정량적 계산을 통해 위험장소 범위를 확정해야 하는 주요 누출원.

 

 

결론 (Summary)

• 폭발위험지역 계산 대상의 절대적 하한선은 10⁻⁷ kg/s이다.
• 그리고 10⁻³ kg/s는 "환기가 원활할 때 위험 구역을 무시할 수 있는 수준의 기준"으로 활용되는 수치이다.
• 따라서 계산 검토 자체를 시작할 것인가를 결정하는 기준은 10⁻⁷ kg/s로 보아야 한다.

해당 설비의 압력과 온도 등 공정 조건이 구체화되어 있다면, 실제 Wg를 산정하여 위 기준과 비교 검토해야 한다. 수치 적용에 있어 혼선이 있다면 설비의 폐쇄성(Indoor/Outdoor) 여부를 먼저 확인하는 것이 필요하다.

 

관련 출처 및 근거 (References)

KOSHA GUIDE E-180-2023: 가스폭발위험장소 설정에 관한 기술지침 부록 (배경 기술 자료).

KOSHA GUIDE P-135-2023: 인화성 가스 및 증기 누출원에 의한 폭발위험장소 설정에 관한 기술지침.

IEC 60079-10-1 Edition 3.0: Annex D (Assessment of release rate), Annex B (Estimation of virtual volume).