희석등급의 결정

다음은 산안법 및 고압법, 액화석유가스법, 도시가스법의 적용을 받는 인화성 액체 및 가스시설 주변에 형성될 가능성이 있는 폭발위험장소의 종류의 구분 및 범위산정을 위해 필요한 내용이다.

금번은 희석등급의 결정에 대해 살펴보고자 한다. 

 

 

 

희석등급의 결정

 

희석등급구분 기본기준

1. 희석등급구분의 전제조건은 다음과 같다.

(1) 환기에 의하여 폭발성가스분위기가 형성되는 것을 방지할 수는 없지만, 형성된 폭발성가스분위기가 지속되는 것을 막을 수 있다.

(2) 누출유량 대비 환기량이 클수록 폭발위험장소의 범위는 작아지고 폭발성가스분위기의 지속시간은 짧아진다. 누출유량 대비 환기효과성이 충분히 높은 경우에는 폭발위험장소의 범위가 무시할 수 있는 수준으로 낮아지므로 비폭발위험장소으로 간주할 수 있다.

(3) 공기가 실내나 밀폐공간으로 들어가거나 나가는 거동과 같은 ‘환기’의 개념과 구름이 희석되는 거동과 같은 ‘확산’은 매우 상이하지만 폭발성가스분위기를 제거함에 있어서 둘 다 중요하다.

(4) “희석등급”이란 환기 또는 대기 조건이 누출된 가연성가스를 안전한 수준으로 희석시킬 수 있는 정도를 말한다. 특정 환기조건에서 누출유량이 증가하면 희석등급은 낮아지고 특정 누출유량에서 환기율이 감소하면 희석등급도 낮아진다.

(5) 희석등급은 가연성가스의 농도 변화에 따라 고희석등급(High dilution), 중희석등급(Medium dilution) 및 저희석등급(Low dilution)으로 구분한다.

 

 

2. 희석등급의 구분 및 정의는 표 1과 같다.

 

<표 1> 희석등급 구분 및 정의

 

 

3. 환기속도 설정 기준은 다음과 같다.

3.1 실내의 경우 환기속도는 다음 기준에 따라 산정한다.

(1) 환기속도는 환기에 의하여 발생하는 유동속도의 평균값을 말하고, 이는 공기와 가스 혼합물의 부피유량을 흐름 방향의 수직 단면적으로 나누어 계산한다.

(2) (1)에서 공기의 부피유량은 그림 1 및 다음 식에 따라 산정한다.

 

<그림 1> 풍압과 연돌효과 압력이 대립하는 경우의 환기동력

 

 

3.2 실외의 경우 환기속도는 다음 기준에 따라 산정한다.

(1) 실외의 환기속도는 풍속통계에 의하여 구한다.

(2) (1)에 따른 풍속통계가 없는 경우에는 표 2에 따라 실외 장소의 환기속도를 결정한다.

[비고] 풍속통계에 의하여 실외의 환기속도를 구하는 경우에는 풍속통계의 기준 높이에 따른 저감계수(reduction factor)를 고려하여 환기속도를 구한다. 이 경우 다량의 구조물, 배관 및 공정 설비가 설치되어 있는 플랜트 내의 환기속도는 장애물이 없는 플랜트 상부 풍속의 1/10으로 할 수 있다. 

 

<표 2> 실외 장소의 환기속도

 

 

4. 상기 2항에 따른 희석등급은 그림 2에 따라 산정한다.

(1) 그림 2에서 초기 배경농도는“0”으로 가정한다.

(2) 그림 2에서 세로축 값은 환기속도, 수평축 값은 다음 식에 따라 계산된 누출 특성 값으로 한다.

 

 

<그림 2> 희석등급 구분의 기준

 

 

희석등급구분 특례기준

 

상기에 따른 희석등급구분 기본기준에도 불구하고 다음 항목에 해당하는 경우에는 다음 기준에 따라 희석등급을 분류한다.

1. 실외에서 가스가 누출되는 경우 희석등급은 다음과 같이 구분한다.

(1) 고희석 등급의 조건에 해당하지 아니하는 경우로서 공기흐름에 현저한 제한이 없는 실외장소는 “중희석등급”으로 분류한다. 

(2) 피트 내부와 같이 공기흐름에 제한이 있는 실외장소는 실내장소로 간주한다. 

 

2. 실내에서 가스가 누출되는 경우 희석등급은 다음과 같이 구분한다.

(1) 환기가 이루어지는 실내 장소의 경우, 다음 식에 따라 계산한 배경농도가 폭발하한의 25%를 초과하는 경우에는 “저희석등급”으로 분류한다.

 

(2) 저속누출 가능성이 있는 실내 누출원에 대하여 강제국소환기(그림 3 참조)를 적용하는 경우로서 강제환기 적용 공간 범위 밖으로 가스가 흘러나가지 아니하도록 제어하는 경우에는 누출원 주위의 희석등급을 “중희석등급”으로 분류한다.

 

 

<그림 3> 강제국소환기

 

 

(3) 대규모 건축물에서 제트누출이 발생하는 경우로서 다음에 해당하는 환기환경을 가진 경우에는 “중희석등급”으로 분류한다.

(3-1) 바람에 관계없이 환기가 항상 가능하도록 서로 마주보는 벽의 바닥 쪽에 급기용 개구부를 설치하고 지붕 쪽에 배기용 개구부를 설치한 경우

(3-2) 건축물 규모에 따라 (1)에 따른 개구부(닫을 수 없는 구조의 것을 말한다)의 크기가 충분한 경우

(4) 대규모 건축물에서 제트누출이 발생하는 경우로서 충분하지 아니한 환기환경을 가진 경우에는 “저희석등급”으로 분류한다. 다만, 공간을 분할하여 각 공간별로 다른 희석등급을 적용할 수 있다.

(5) 자연환기가 적용되는 소규모 건축물에서 제트누출이 발생하는 경우로서 누출되는 모든 가스를 충분히 제거할 수 있는 경우에는 “중희석등급”으로 분류한다.

(6) 자연환기가 적용되는 소규모 건축물에서 제트누출이 발생하는 경우로서 누출원의 수가 적거나 누출원이 한 곳에 몰려 있는 경우에는 누출원 주변의 제한된 범위를 폭발위험장소로 분류한다. 다만, 누출원의 수가 많은 경우에는 공간 전체를 하나의 위험장소로 분류한다.

(7) 자연환기가 적용되는 소규모 건축물에서 제트누출이 발생하는 경우로서 저희석등급이 적용되는 건축물의 경우에는 누출원 수와 관계없이 공간 전체를 하나의 위험장소로 분류한다.

(8) 그림 4의 경우와 같이 강제급기 및 자연배기가 적용되는 소규모 건축물(예: 압축기실)에서 제트누출이 발생하는 경우에는 공기의 순환이동으로 인한 배경농도 상승 가능성을 고려하여 “저희석등급”으로 분류한다.

 

<그림 4> 제트누출이 발생하는 소규모 건축물(1)

 

(9) 그림 5의 경우와 같이 강제급기 및 강제배기가 적용되는 소규모 건축물에서 제트누출이 발생하는 경우에는 공기의 순환이동이 최소화 될 수 있는 점을 고려하여 “중희석등급”으로 분류한다.

 

<그림 5> 제트 누출이 발생하는 소규모 건축물(2)

 

(10) 자연환기가 적용되는 건축물의 경우로서 자연환기가 촉진된다는 것을 입증할 수 있는 명확한 증거나 건축물의 특징을 제시할 수 없는 경우에는 “저희석등급”으로 분류한다.

 

 

3. 내장되어 있는 고압가스 설비나 배관으로부터 순간적 소량누출(일반적으로 10^-7 ㎏/s 에서 10^-9 ㎏/s사이의 값)이 발생할 가능성이 있는 다음의 시설 또는 설비가 밀폐되어 있고 자연환기가 적용되는 경우에는 “저희석등급”으로 분류한다.

(1) 분석실(analyzer house)

(2) 계기수납패널(instrument panel) 또는 계기보호외함(instrument weather protection enclosure)과 같은 밀폐 외함

(3) 단열가열 외함(thermally insulated heated enclosure)

(4) 배관 설비와 단열재 사이의 밀폐 공간

(5) 그 밖에 배관이 내장되어 있는 (1)부터 (4)까지와 유사한 설비

 

Reference : KGS GC101 2018 가스시설의 폭발위험장소 종류 구분 및 범위 산정에 관한 기준