EI 15 위험 범위 차단 하한선(Cut-off Boundary)

차단 하한선(Cut-off Boundary, dₘᵢₙ)은 유체의 누출 동력이 상실된 극소 누출 상태에서 위험 범위를 보수적으로 방어하기 위한 최저 한계치(Lower Limit)이다.

온도가 비점(Boiling Point) 이상으로 상승하면 물리적 누출률(Wg)과 플래시 기화 분율이 급증하여 순수 계산값(d_calc)이 조견표의 명목 수치를 자연스럽게 초과하게 되므로, 고온 조건에서 하한선을 별도로 변경하여 정의하는 것은 공학적·수학적으로 중복이며 불필요하다.

이에 온도 변수와 무관하게 유체의 고유 물성 범주만을 기준으로 삼는 '온도 독립형 차단 하한선(Temperature-Independent Cut-off Boundary) 표준 모델'을 정립하여 명시한다.

 

 

 

EI 15 위험 범위 차단 하한선(Cut-off Boundary)

차단 하한선(dₘᵢₙ) 표준 마스터 매트릭스

본 매트릭스는 유체의 취급 온도 및 압력 조건에 영향을 받지 않으며, EI 15 규정이 정의하는 유체 범주(Fluid Category)의 상온 대기압 기준 nominal 2차 누출원(Release Hole Area, S = 0.25 mm²) 데이터를 한계선으로 고정 선언한다.

유체 범주 (Fluid Category)	트랙 1 하한선 (dₘᵢₙ_T₁) [옥외 / 고희석 환경]	트랙 2 하한선 (dₘᵢₙ_T₂) [옥내 중·저희석 환경]	기준 물리 거동
Category A (LPG, 프로판 등)	1.0 m	1.5 m	대기 방출 시 전량 플래싱 거동 유체
Category B (휘발유, 나프타 등)	1.0 m	1.5 m	상온 대기압 하 액체 풀 증발 지배 유체
Category C (헥산, 등유 등)	1.0 m	1.5 m	고인화성 액체, 상온 풀 증발 한계선
Category G(i) (수소, 메탄 등)	1.5 m	2.0 m	공기보다 가벼운 부력성 가스 제트 거동
Category G(ii) (에탄, 부탄 가스 등)	1.5 m	2.0 m	공기보다 무거운 고밀도 가스 제트 거동

 

 

 

결합형 방폭 위험반경 산정 표준화 매트릭스

구분	Track 1: 공기역학 모델 체계 (Aerodynamic Model System)	Track 2: 보정된 정체 대기 모델 체계 (Modified Stagnant Dispersion Model System)
위험반경 결정 알고리즘	d_final = max [ d_calc, d_min ] ※ d_calc = C * ( Wg / (uw * LFLmass * ρg) )^0.5	d_final = max [ d_calc, d_min ] ※ d_calc = Ch * ( Wg / (uw * (LFLmass - Xb) * ρg) )^0.5
실무 적용 기준 및 환기 등급	* 옥외 개방 공간 전체에 일괄 적용한다. * 옥내 고희석 (High Dilution) 환경에 적용한다. * 잔류 배경 농도 (Background Concentration, Xb)가 0에 수렴하는 운전 조건에 100% 매칭한다.	* 옥내 밀폐 건축물 및 사방이 막힌 구조물 하부 중/저희석 (Medium/Low Dilution) 환경에 일괄 적용한다. * 실내 기류 정체 특성 가중치 (Ch)와 배경 농도 상존 리스크를 동시 방어하여 안전 측 설계 (Conservative Design) 오버 마진을 확보한다. * 상온 상압 반응기 2차 누출을 포함한 비가압/저압 분출 거동까지 수용한다.
유체 범주별 고정 차단 하한선 (d_min)	* Category A/B/C : 1.0 m * Category G(i)/G(ii) : 1.5 m	* Category A/B/C : 1.5 m * Category G(i)/G(ii) : 2.0 m
공식 출처 및 기술 근거	* HSE RR 185 규정을 준용한다. * EI 15 Annex C Part 1 대기 확산 모형 (Atmospheric Dispersion Model) 기준에 의거한다.	* EI 15 Section 3.9 규정을 준용한다. * EI 15 Annex C.1.4 원리 결합 유도식에 의거한다.

 

 

 

엔지니어링 실무 주석 (Technical Notes)

• 상온 상압 및 Nominal 2차 누출 조건 (S = 0.25 mm²): 유체의 열역학적 추진력이 낮아 물리 확산 수식 계산값(d_calc)이 하한선 미만으로 산출되는 경우, 최대치 선택 함수(max)에 의해 온도 독립형 고정 차단 하한선(d_min)이 최종 방폭 반경으로 강제 채택된다. (예: Category G(ii)의 경우 Track 2 하한선인 2.0 m가 최종 방폭 반경 d_final로 강제 적용되어 국소 정체대 리스크를 방어한다.)
• 고온 과열 및 가압 조건: 공정 온도가 비점 이상으로 상승하여 d_calc가 고정 d_min을 초과하는 고에너지 누출 시나리오에서는, 하한선이 논리 함수에 의해 자동 소거되고 물리적 최악 확산 범위를 대변하는 d_calc 산출값이 최종 방폭 위험반경(d_final)으로 격상 반영된다.

문헌 출처: Energy Institute, EI 15:2015 (4th Edition), Model Code of Safe Practice Part 15: Area Classification Code for Installations Handling Flammable Fluids, Chapter 5 (Table 5.4) & Annex C.

 

 

문헌 출처 및 소명 근거 (Source Credit)

• EI 15 (4th Edition) Section 5.3.3 & Annex C: 규정집 내부에서도 2차 누출원에 대한 명목 위험 반경(Nominal Hazard Range) 설계 시, 기본 유체 범주의 대표 물성을 기준으로 테이블을 전개한 뒤 과열 상태(Handled above boiling point)에 대해서는 별도의 분출률 보정 수식을 사용하도록 유도하고 있다. 따라서 dₘᵢₙ을 고정하고 d_calc를 동적으로 연산하는 방식이 규정의 원 본질에 부합한다.
• API RP 505 / NFPA 497: 미국 표준계 규정 역시 유체의 종류에 따라 최저 방폭 반경(예: Flange 주변 3 feet 또는 5 feet)을 고정 선언한 후, 고온·고압 공정에 대해서는 별도의 가혹도 가중치를 분산 계산하도록 설계되어 있으므로 본 온도 독립형 모델의 행정적 소명력은 완벽하다.