저희석(Low Dilution) 환경 가이드라인

저희석(Low Dilution) 환경에서도 실내 중희석(Medium Dilution) 환경에서 사용한 EI 15 확산 모델 수식과 가이드라인을 적용하는 것은 기술적으로 가능하지만, IEC 60079-10-1:2020 표준의 관점에서는 더욱 엄격한 설계적 제한이 따름을 유의해야 한다.

 

 

 

저희석(Low Dilution) 환경 가이드라인

저희석(Low Dilution) 상황의 기술적 정의와 한계

저희석은 환기 시스템이 누출되는 가스를 실내 전체에서 충분히 희석하지 못하여, 평형 상태에서의 배경 농도 X_b가 인화성 하한계(LFL)에 근접하거나 위험한 수준에 도달하는 상태를 의미한다.

• 배경 농도의 급증: 환기 효율이 낮아 가스가 지속적으로 축적되므로, 배경 농도 X_b가 X_crit (예: 25% LFL)를 초과할 가능성이 매우 높다.
• Figure D.1 적용 절대 불가: 저희석 환경은 배경 농도 제로(Zero Background Concentration) 조건에서 가장 멀리 벗어난 상태이므로, 표준서 사진에서 확인한 차트 수치를 그대로 사용하는 것은 매우 위험하다.

 

 

EI 15 확산식 적용 시의 보정 (Low Dilution Adjustment)

저희석 환경에서 d = Cₕ * [ Wg / (uw * LFLₘ * ρg) ]ⁿ 식을 사용할 때는 다음과 같은 보수적 접근이 필수적이다.

• 수평 거리 d의 신뢰성 저하: 풍속(u_w)이 극도로 낮은 저희석 상황에서는 식의 분모 값이 작아져 산출되는 거리 d가 비정상적으로 커질 수 있다.
• 상수 Cₕ 상향 조정: 공기 흐름이 정체되는 특성을 반영하여, 제트 누출이라 하더라도 Cₕ = 15 ~ 20 수준의 무거운 가스 상수를 적용하여 안전 여유율을 확보해야 한다.
• LFL 도달 지점의 변화: 배경 농도 X_b가 이미 높게 형성되어 있으므로, 가스가 신선한 공기와 섞일 때보다 훨씬 더 넓은 범위까지 가역적인 폭발 범위를 형성하게 된다.

 

 

저희석 환경 종합 적용 가이드 (Table)

항목 (Item)	저희석(Low Dilution) 적용 지침 (Low Dilution Guidelines)
최우선 판단 기준	실 전체 위험장소 지정 원칙. 일부 구역만 위험장소로 설정하는 것은 부적절함 (Annex C.3.6.1).
EI 15 식의 역할	국부적인 고농도 지역(Source of release 인근)의 1차 범위를 예측하는 보조 도구로만 활용함.
환기 효율 보정	비효율 계수(Inefficiency factor, f)를 5 이상으로 높게 설정하여 보수적으로 배경 농도를 재산출해야 함.
안전 조치 권고	환기 성능을 개선하여 중희석(Medium) 이상으로 올리거나, 가스 감지기 연동 강제 배기 설비를 추가해야 함.

 

 

 

기술적 결론 (Conclusion)

저희석 환경에서도 EI 15 식을 사용하여 이론적인 확산 거리를 계산할 수는 있다. 하지만 IEC 60079-10-1:2020 표준의 권고에 따라, 배경 농도 X_b가 통제되지 않는 저희석 지역은 계산된 거리 d와 상관없이 해당 공간(Room) 전체를 위험장소(통상 Zone 2 또는 Zone 1)로 분류하는 것이 표준에 부합하는 안전한 설계 방식이다.

 

참고 문헌:

IEC 60079-10-1:2020, Annex C.3.6 및 Annex D.3.

EI 15 (Energy Institute Model 15), Section 5.