EI 15 위험 범위 계산 계수(C, Cₕ, Cⱼ) 적용 기준

EI 15 및 HSE RR 185 수식에서 사용되는 각 계수(C, Cₕ, Cⱼ)는 단순한 고정 상수가 아니며, 가스의 폭발하한계 기준(질량 기준 또는 체적 기준), 가스의 거동 등급(Fluid Category), 그리고 허용하는 안전 마진의 정량적 수준에 따라 세부 수치가 달라진다.

 

 

 

EI 15 위험 범위 계산 계수(C, Cₕ, Cⱼ) 적용 기준

계수별 정의 및 적용 방법 비교표

계수 기호	소속 모델 및 수식 형태	주요 결정 변수 (선택 기준)	실무 적용 방법 및 수치 산정 근거
C	EI 15 / HSE RR 185 공기역학 모델 d = C * [ W_g / (u_w * LFL_mass * ρ_g) ]⁰·⁵	· 가스 거동 등급 (Fluid Category C, G_i, G_ii 등) · 누출원의 형태 (플랜지, 밸브 팩킹 등)	대기 풍속(u_w)이 존재하는 옥외 환경에서 가스의 유동 특성에 따라 EI 15 Chapter 5의 지정 범위 수치(일반적으로 4.0 ~ 7.5 범위)를 선택하여 대입한다.
Cₕ	EI 15 정체 대기 확산 모델 d = C_h * [ W_g / (u_w * LFL_mass * ρ_g) ]⁰·⁵	· 실내 환기 횟수 (Air Changes per Hour) · 대기 정체도 (Stagnation Level)	풍속(u_w)이 0.5 m/s 이하로 정체되는 실내 룸 내부 조건에 적용한다. 가스가 바닥에 고이는 최악의 상황을 방어하기 위해 일반 공기역학 계수 C보다 약 1.5배 ~ 2倍 높은 보수적 수치를 적용한다.
Cⱼ	EI 15 수정 제트 모델 d_z = C_j * [ W_g / (ρ_a * (LFL_mass - X_b)) ]⁰·⁵	· 제트 분출 압력 (Release Pressure) · 공기 동반 흡입 비율 (Entrainment Ratio)	실내 고압 누출 시 풍속 변수를 배제하고 제트의 모멘텀 확산만을 평가하는 계수이다. EI 15 Annex C의 제트 확산 도표에 따라 가스별 고유 분출 동력 상수를 매칭하여 적용한다.

 

 

 

가스 거동 등급(Fluid Category)별 실무 계수 적용 가이드

EI 15 표준에서는 취급하는 물질의 증기압과 인화점에 따라 Fluid Category를 구분하며, 이에 따라 계수 C의 세부 값이 매칭된다. 대표적인 무거운 가스인 헥산(Hexane)은 Category C(인화점 이하로 운전되는 인화성 액체) 또는 가열 운전 시 Category G(고인화성 가스/증기)의 계수를 준용한다.

 

[EI 15 계수 적용을 위한 물질 분류 체계]

 

취급 물질 (예: Hexane)

│

├───► 실온 운전 (Category C) ──► 누출 시 증발률 제한 ──► 상대적으로 작은 C 계수 적용

└───► 고온 운전 (Category G) ──► 즉시 전량 증발 기화 ──► 가장 보수적이고 큰 C 계수 적용

 

 

• 실외 공기역학 계수 (C) 결정: 옥외 배관 플랜지 누출 시, 가스가 액적(Droplet)을 형성하며 바닥에 떨어지는 기화율을 감안하여 전용 테이블에서 상수를 취한다. (Category C 기준 통상적으로 C = 4.5 내외 적용)
• 실내 확산 계수 (Cₕ) 결정: 실내 정체 대기 조건에서는 u_w에 최소 정체 풍속(예: 0.2 m/s)을 강제 고정 대입하고, 가스가 확산되지 않고 축적되는 리스크를 상쇄하기 위해 C_h = 7.0 ~ 9.5 수준의 가중 계수를 적용한다.
• 수정 제트 계수 (Cⱼ) 결정: 핀홀을 통한 고속 제트의 경우, 가스 분자량과 LFL 간의 상관관계 유도식에 의해 결정되는 무차원 상수 C_j(통상적으로 2.0 ~ 3.5 범위)를 산출하여 대입한다.

 

 

결론

모든 계수는 "어떤 물질이, 어떤 압력과 온도에서, 실내외 중 어디로 누출되는가"에 따라 EI 15 표준 본문의 해당 매트릭스 표를 통해 정량적으로 선택되어야 한다. 보고서의 수치적 타당성을 방어하기 위해서는 계수 선택 단계에서 해당 물질의 EI 15 Fluid Category(A, B, C, G) 분류 근거를 명확히 선행 기술한 후, 위 표의 선택 기준에 따라 상수를 대입하여 최종 위험 거리를 도출해야 공학적 신뢰성을 인정받는다.

 

출처 및 확실한 근거 규정

EI 15 (Energy Institute Model Code of Safe Practice Part 15) Chapter 5, Table 5.1 & Table 5.2: 물질의 거동 등급(Fluid Category) 및 누출원 형태에 따른 정량적 계수(C, C_h) 수치 규정 준수.

EI 15 Annex C (The Derivation of Mathematical Models for Area Classification): 수정 제트 모델의 이론적 배경 및 분자량 기반 고유 제트 상수(C_j) 산출 메커니즘 준용.