IEC Figure D.1 시나리오별 회귀식(적용 불가)

IEC 60079-10-1:2020(Edition 3.0)의 그림 D.1(Figure D.1)을 근사화한 3가지 시나리오별 회귀식과 이를 적용한 사례 검토 결과를 공유하고자 한다.

 

 

 

IEC Figure D.1 시나리오별 회귀식(적용 불가)

"본 내용은 근거 부족으로 현업에서 사용을 하지 말 것"

시나리오별 회귀식 (Regression Equations)

차트의 로그-로그(Log-Log) 스케일을 분석하여 도출된 근사식은 다음과 같다. 고속 제트의 희석 효율을 높게 평가하여 제트 누출의 위험 거리가 가장 짧게 산정된다.

누출 시나리오 구분	근사 회귀식 (Regression Equation)	비고
무거운 가스 (Heavy Gas)	d_z = 10 * Q_c^0.5	가장 보수적인(긴) 거리 형성
확산형 누출 (Diffusive Release)	d_z = 5 * Q_c^0.5	장애물 등에 의한 중간 단계 확산
제트 누출 (Jet Release)	d_z = 2.5 * Q_c^0.5	높은 동력 에너지가 주변 공기를 흡입(Entrainment)하여 빠르게 희석

출처: IEC 60079-10-1:2020, Annex D, Figure D.1

 

 

사례 검토 및 비교 (Q_c = 0.3 m³/s 기준)

제시된 특성 유량 Q_c = 0.3 m³/s를 각 회귀식에 대입하여 산출한 수치와 차트 판독값을 비교한다.

구분	회귀식 계산값 (d_z)	차트 판독값 (사용자 제시)	물리적 거동 특성
Heavy Gas	10 * 0.3^0.5 ≈ 5.48 m	약 5.0 m	부력이 작아 지면에 체류하며 공기 혼합이 느림
Diffusive	5 * 0.3^0.5 ≈ 2.74 m	약 2.4 m	장애물 충돌 등으로 제트의 모멘텀(Momentum) 상실
Jet Release	2.5 * 0.3^0.5 ≈ 1.37 m	약 1.1 m	고속 분출로 인해 주변 공기 유입 및 희석 극대화

• 판독 오차 분석: 회귀식 계산값과 차트 판독값의 미세한 차이는 로그 스케일의 시각적 판독 오차 또는 표준 곡선의 미세한 비선형성에서 기인한다. 실무에서는 회귀식을 통한 수치 산출이 더 객관적인 근거로 활용된다.

 

 

시나리오별 물리적 근거 및 사례 검토

[사례 1] 무거운 가스 (Heavy Gas)

• 사례: 저온 액화 가스(LNG 등)의 누출 또는 고밀도 증기(핵산 등)의 저압 누출.
• 검토: 가스가 수직으로 확산되지 못하고 바닥에 층을 이루어 이동하므로, 상부의 공기와만 접촉하여 희석 속도가 가장 느리다. 따라서 동일 유량에서 위험 거리가 가장 길게(5.48 m) 산정되는 것이 타당하다.

[사례 2] 확산형 누출 (Diffusive Release)

• 사례: 설비가 밀집된 실내 공정 구역에서의 플랜지 누출.
• 검토: 누출된 가스가 인접한 구조물에 부딪히며 속도가 분산된다. 제트보다는 희석이 느리고 무거운 가스보다는 빠르므로 중간 거리(2.74 m)를 형성한다.

[사례 3] 제트 누출 (Jet Release)

• 사례: 실외 고압 배관의 핀홀(Pinhole) 누출.
• 검토: 2020년 모델은 제트의 고속 흐름이 주변 공기를 강력하게 끌어들여 혼합(Turbulent Mixing)을 촉진한다고 가정한다. 이로 인해 가스 농도가 급격히 낮아져 위험 거리(1.37 m)가 가장 짧게 나타난다. 

 

 

기술적 결론

• 회귀식 적용: 2020년 기준의 폭발위험장소 구분 보고서 작성 시, 위 표에 제시된 d_z = a * Q_c^0.5 (a = 10, 5, 2.5) 공식을 사용하여 수치를 산출한다.
• 보수적 판단: 현장의 환기 상태나 장애물 조건이 불분명할 경우, 가장 긴 거리를 제공하는 Heavy Gas 모델 또는 Diffusive 모델을 선택하여 안전 마진을 확보한다.