중희석 환경의 배경 농도

중희석(Medium Dilution) 환경에서는 시간이 지나도 배경 농도가 0이 되지 않으므로 Figure D.1을 직접 적용하는 것은 부적절하다.

원문 D.3에 따르면 Figure D.1의 곡선들은 배경 농도가 0인 상황을 전제로 설계되었다. 표준에서 정의하는 배경 농도 0의 조건은 다음과 같다.

중희석 상황에서 배경 농도가 0이 될 수 없는 이유는 Annex C.3.6의 정의 때문이다.

평형 상태(Steady State): 실내 누출 시 배경 농도 X_b는 가스의 방출 속도와 환기에 의한 제거 속도가 평형을 이룬 지점에서의 평균 농도를 의미한다.
중희석의 정의: 누출이 지속되는 동안 실내 환기가 가스를 제거하기는 하지만, 누출원 주변이 아닌 실내 전체의 농도가 무시할 수 없는 수준(배경 농도 존재)으로 유지되는 상태를 뜻한다.
지속적 축적: 환기량이 가스를 압도하여 농도를 즉각 0에 가깝게 떨어뜨리는 '고희석(High Dilution)'이 아니라면, 시간이 지나 평형에 도달했을 때 반드시 일정한 수준의 배경 농도 X_b가 남게 된다.

제시하신 원문 D.3에서는 다음과 같이 명시하고 있다.

곡선의 기반: Figure D.1은 배경 농도가 0인 CFD 시뮬레이션을 기반으로 한다.
적용 제외: 실내의 중희석(Medium Dilution) 및 저희석(Low Dilution) 상황에는 이 곡선들을 적용할 수 없다(Are not applicable).
물리적 이유: 배경 농도가 존재하면 가스 제트나 확산 구름이 공기와 섞일 때, 0% 농도의 신선한 공기가 아닌 이미 가스가 섞인 공기(X_b)와 혼합되므로 희석 속도가 현저히 느려지고 위험 거리가 차트보다 훨씬 길어지기 때문이다.

실내 중희석 상황에서 위험 범위를 결정해야 한다면 다음과 같은 절차를 따라야 한다.

배경 농도 산출: 먼저 환기량과 누출량을 기초로 실내 평형 배경 농도 X_b를 계산한다.
X_b와 X_crit 비교: X_b가 기준치(X_crit, 예: LFL의 25%)보다 현저히 낮은지 확인한다.
구역 설정: 만약 X_b가 무시할 수 없는 수준이라면, Figure D.1을 사용하는 대신 실 전체를 위험장소(Uniform Classification)로 지정하는 것이 안전한 관행이다.

중희석(Medium Dilution) 상황에서 배경 농도 제로(Zero Background Concentration)를 가정할 수 없는 기술적 이유는 다음과 같다.

배경 농도의 정의: 가스 방출과 환기에 의한 공기 흐름 사이의 평형 상태(Steady state)가 달성된 후의 평균 농도를 의미한다.
평형 상태의 결과: 환기가 누출량을 즉각적으로 압도하지 못하는 중희석 환경에서는 시간이 지남에 따라 0이 아닌 일정한 수치의 배경 농도 X_b가 형성된다.
Figure D.1 적용 제한: 해당 차트의 곡선은 배경 농도가 0인 상황(Zero background concentration)을 기반으로 하므로, 실내의 중희석 및 저희석 상황에는 적용할 수 없다.
희석 등급의 영향: 배경 농도가 존재하면 누출된 가스가 신선한 공기가 아닌 가스가 포함된 공기와 섞이게 되어 희석 등급이 낮아지고 위험 거리는 차트 값보다 길어지게 된다.

기술적 근거:

IEC 60079-10-1:2020, Annex C.3.6.1, C.3.6.2

IEC 60079-10-1:2020, Annex D.3

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