누출에 의한 증발 풀의 위험 범위

EI 15 규정의 Section 3.8.1 "Liquid pools due to spillage" 및 Figure 3.4는 인화성 액체가 누출되어 지면에 고였을 때 형성되는 증발 풀(Liquid Pool)의 위험장소 범위를 결정하는 방법을 공유하고자 한다.

 

 

 

누출에 의한 증발 풀의 위험 범위

플랜트 설계는 누출을 최소화해야 하나, 부주의한 누출(Inadvertent spills)이 발생할 경우 전체 Zone 2 경계에 영향을 줄 수 있다. 설계상 정상 운전 중 누출을 방지하므로, 개방된 구역에서 발생하는 증발 풀 주변의 위험 구역은 일반적으로 Zone 2로 분류한다.

 

 

위험 범위 산정 요소 (Hazard Area Determination)

위험 구역의 크기는 Table C.6 및 Figure 3.4의 데이터를 바탕으로 결정한다.

Figure 3.4 Liquid pools due to spillage

 

주요 변수는 다음과 같다.

R₁: 풀(Pool)의 가장자리로부터 동일한 방향으로 확장되는 위험 반경(Hazard radius).

L: 형성된 풀의 등가 직경(Equivalent diameter).

h: 위험 구역의 수직 높이(Vertical height).

 

 

증발 풀의 위험 반경 R₁

다음 Table C.6는 인화성 액체 누출 시 형성된 풀(Pool)의 직경에 따른 수평 위험 반경(R₁)을 규정한다.

 

Table C.6 (Hazard radius R₁ for pool spills)

기준 조건: 풍속 0.1 m/s 및 depth 0.1 m 기준, 풀 가장자리로부터 LFL 농도까지의 거리(m)

물질 분류 (Fluid category)	풀 직경 (Pool diameter, m)	위험 반경 (Hazard radius R₁, m)
Category B	1	3
	3	6.5
	7.5	16
	10	21
Category C	1	2
	3	4
	7.5	10
	10	13

*Technical Notes

1. 모델링 대상 물질: Category B 및 C는 상온 조건에서 가장 휘발성이 강한 알칸(Alkane) 계열인 펜탄(Pentane)을 기준으로 모델링되었다. 이는 LFL까지의 거리를 가장 보수적으로(길게) 산출하기 위함이다.
2. 수치 처리: 산출된 거리는 10 m 이하일 경우 0.5 m 단위로, 10 m를 초과할 경우 1.0 m 단위로 반올림하여 적용한다. 모든 거리는 풀의 가장자리(Edge)로부터 측정한다.
3. Category A 관련: 이전 버전의 EI 15에는 Category A가 포함되었으나, 극저온 액체(Cryogenic liquid)의 경우 비등(Boiling)과 증발이 복합적으로 일어나므로 최신판에서는 별도의 특정 모델링(Specific modelling)을 수행할 것을 권고한다.

 

 

수직 높이(h) 결정 기준 (Vertical Extent)

수직 높이 h는 방출 시의 온도와 물질의 휘발성(Volatility)에 따라 달라진다.

물질 분류 (Category)	조건	수직 높이(h) 기준
Category C 유체	50°C 이하	공칭 1 m (Nominally 1 m)
휘발성 유체 또는 고온	휘발성 물질 또는 승온 조건	최소 3 m (At least 3 m)

 

EI 15에 따른 유체 분류 체계 (Fluid Categories)

EI 15는 누출 시 증기운(Vapour Cloud)을 형성하는 능력에 따라 유체를 분류하며, Category C는 상대적으로 위험성이 낮은 그룹에 속한다.

유체 범주 (Category)	정의 및 특징	비고
Category A	매우 휘발성이 강한 액체 (누출 시 즉시 기화)	액화가스 등
Category B	인화점이 21°C 미만인 가변성 액체	가솔린 등
Category C	인화점 21°C ~ 55°C이며, 인화점 미만에서 취급되는 액체	등유(Kerosene) 등
Category G	가스 상태의 물질 (인화성 가스)	메탄, 프로판 등

 

 

풀 크기(Pool Size) 제한

방유제(Bunds), 커브(Kerbs), 배수구 등의 물리적 장벽이 있는 경우 그에 따라 크기가 제한된다.

물리적 제한이 없는 경우, 사용자는 풀이 최대로 퍼질 수 있는 크기를 모델링해야 한다. 다만, 이는 일시적(Transient)이며 시간이 지남에 따라 직경이 줄어드는 특성을 갖는다.

 

 

기술적 해석 및 적용 가이드

• 수직 높이 논리: Category C 물질(상온)의 경우 수직 높이를 1 m로 규정하고 있는데, 이는 무거운 증기가 지면 근처에 정체되는 물리적 특성을 EI 15가 명시적으로 수치화한 것이다.
• 휘발성 물질의 예외: 만약 취급 물질이 매우 휘발성이 높거나 온도가 높다면 수직 범위를 3 m까지 보수적으로 확장해야 함을 알 수 있다.
• 보고서 적용: 무거운 가스(프로판 등)의 누출 시나리오에서 "지면으로부터 1 m 높이의 원반형 구역"을 설정하는 근거로 Figure 3.4와 Section 3.8.1을 직접 인용할 수 있다.

 

결론 및 제언:

가압 누출(Section 3.9)과 증발 풀(Section 3.8.1) 모두에서 지면 효과를 받는 구역의 높이를 1 m로 보고 있다.

• 수평 범위: 위 표에서 도출된 R₁ 값을 사용한다. (예: 직경 3m의 Category C 풀의 경우, 풀 가장자리로부터 4m까지가 위험 구역이다.)
• 수직 범위: 앞서 확인한 Figure 3.4에 따라 Category C 유체(50°C 이하)는 지면으로부터 1 m 높이를 적용한다.
• 총 위험 범위: (풀의 반경) + (R₁)을 합산한 구역이 지면으로부터 1 m 높이의 원반 형태로 형성된다.

 

정보 출처:

EI 15 (Model Code of Safe Practice Part 15), Section 3.8.1 & Figure 3.4.