EI 15 규격

영국에서 사용되는 EI 15 규격은 인화성 물질(flammable fluids)을 취급하는 화학공정, 이송시스템, 저장시설 등에 널리 적용될 수 있다.

 

 

 

EI 15 규격

 영국에서 사용되는 EI 15 규격은 인화성 물질(flammable fluids)을 취급하는 화학공정, 이송시스템, 저장시설 등에 널리 적용될 수 있다.

 

유체 구분(Category/Class)

이 규격에서는 유체를 <표 1> 및 <표 2>와 같이 구분하고 있다.

Category A는 LPG와 누출 시에 주변온도에 의해 체적의 약 40% 이상이 증발될 수 있는 물질이고, Category B 물질은 Category A에 해당되지 않지만 누출 시에 상당량이 증발될 수 있는 물질이고, Category C 물질은 인화점 이상으로 취급되거나 누출 시에 인화성 미스트 또는 스프레이를 형성할 수 있는 물질이 해당된다. Category G(i)는 메탄 함량이 높은 natural gas이고, G(ⅱ)는 정유공장의 수소로 구분된다.

 

<표 1> Categorization of petroleum and flammable liquids (from Table 1.3 of EI 15)

<표 2> Class of petroleum and flammable liquids 

 

 

다음 <표 3>는 Category와 Class간의 관계를 나타내는 표이다.

 

<표 3> Relationship between fluid classification and fluid category

 

누출등급과 위험지역의 종(zone)

이 규격에서는 IEC 60079-10-1, API RP 505 및 NFPA 497에서 구체적으로 언급되지 않은 미스트(mists)가 발생되는 환경에서의 폭발위험장소에 대한 사항도 다루고 있다. 또한 누출등급과 위험지역의 종(zone)에 대해 연간 인화성 물질의 존재가능 시간 및 정상운전 시의 발생가능성에 따라 <표 4>와 같이 제시하고 있다. 정상운전 시에 발생할 것 같지 않으나 연간 발생가능 시간이 10 시간 이상이면 1종 장소가 되고, 10 시간 미만이면 2종 장소로 구분된다.

 

 <표 4> Relationship of grade of release to zone for an open area (from Table 1.2 of EI 15) 

Grade of release	Likely to occur in normal operation	Presence of flammable atmosphere hours/year in open area	Zone
Continuous	Yes	Greater than 1000	Zone 0
Primary	Yes	1000 ~ 10	Zone 1
Primary	Yes	Fewer than 10	Zone 2
Secondary	No	Greater than 10	Zone 1
Secondary	No	Fewer than 10	Zone 2

 

누출원 접근법(point source approach)

 EI 15 규격은 기본적으로 누출원 접근법(point source approach)을 따르고 있다. 대안의 방법으로 위험기반접근법(risk-based approach)과 직접예시법(direct example approach)이 있다.

 

<그림 1> Example of direct example approach vs. point source approach

 

직접예시법은 NFPA 497과 비슷하게 석유화학공정의 설비 종류별로 폭발위험지역의 범위가 제시된다. 따라서 누출률을 계산할 수 있으면 누출원 접근법을 적용하고, 누출률을 계산할 수 없는 경우에는 위험기반접근법을 적용한다. 그리고 석유화학공정의 일반적인 설비에 대해서는 직접예시법을 적용하게 된다.

 

 

 누출원 접근법을 적용하기 위해서는 누출률이 요구된다. 누출원 접근법이 적용되는 표준 공정설비들은 다음과 같다. 즉, 표준 공정설비는 공정 드레인밸브 및 액체 샘플링지점, 벤트, 배관 시스템, 피그 리시버 및 런처(pig receiver and launchers), 누설에 의한 액체 pool, sump, interceptor 및 분리기, 피트, 폐수 드레인 시스템, 펌프, 압축기이다.

 

<그림 1> Point Source Approach Concept

 

 

 

 누출원 접근법의 진행단계를 간략하게 정리하면 다음과 같다.

즉, 1단계에서는 누출원 및 관련 누출조건을 파악한다.

2단계에서는 누출등급을 결정한다.

3단계에서는 유체 카테고리를 결정한다.

4단계에는 위험장소의 종(0종, 1종, 2종 장소)을 결정한다.

5단계에서는 표를 사용하여 폭발위험장소의 반경을 결정한다.

6단계에서는 폭발위험장소를 결정한다.

마지막으로 7단계에서는 모든 누출원에 대한 폭발위험장소를 결합하여 종합적으로 정리한다.

 

 <그림 2> The procedure flowchart FOR HAZARDOUS AREA CLASSIFICATION METHODOLOGY 

 

 

 이 규격에서 압력이 걸린 상태로 누출(pressurized release)되는 경우의 폭발위험장소의 형태는 <그림 3>와 같이 3가지 형태로 위험반경 R1과 R2(지면효과에 의한 거리)로 표시된다. <그림 3> (a)는 누출원이 R1+1 m 보다 더 높은 곳에 있으면 지면효과가 없다는 것을 보여주고, <그림 3> (b)는 누출원이 높이 1 m 이상에 있지만 위험반경 R1+1 m 보다 낮은 경우에는 누출방향이 아래로 향하고, 1 m 아래를 통과하면 지면효과에 의해 영향을 받으므로 위험반경 R2가 추가되는 것을 보여주고, <그림 3> (c)는 높이 1 m 미만의 누출은 지면에 의해 영향을 받고 지면효과에 의한 위험반경 R2가 추가되는 것을 보여준다.

 여기서 위험반경 R1과 R2는 <표 5>와 같이 유체 카테고리, 압력 및 누출구멍의 지름별로 제공된다.

 

 

<그림 3> Shape factors for pressurized release (from Figure 3.6 of EI 15).

 

 

<표 5> Hazard radii R1 and R2 for pressurised releases (from Table C4 of EI 15)

 

폭발위험장소 구분 절차

EI 15 규격에서 폭발위험장소를 구분하는 절차는 연속 누출, 1차 누출 및 2차 누출에 따라 차이가 있다.

연속 누출 및 1차 누출 시에 폭발위험장소를 구분하는 절차는 <부록 A1-2>와 같다. 취급하는 유체가 폭발위험장소 구분 대상에 해당되고, 일반적인 공정설비(common facility)일 경우에는 직접예시법을 적용하고, 일반적인 공정설비가 아닌 경우에는 누출구멍의 사이즈가 EI 15의 부속서 C에 해당되고 공정조건이 부속서 C의 적용범위에 있는 경우에는 <표 5>를 통해 위험반경(R1)을 구한다. 만약 유체가 구분대상이 아니거나 구분대상이 맞더라도 누출구멍의 사이즈가 제시되지 않거나 공정조건이 부속서 C의 범위에 있지 않은 경우에는 확산모델링을 통해 구하도록 되어 있다.

 2차 누출 시에 폭발위험장소를 구분하는 절차는 <그림 4>(EI 15 부록 A1-3)와 같다.

 

<그림 4> IP 15 PROCEDURE – SECONDARY GRADE RELEASE

 

먼저 2차 누출원에 대한 누출빈도를 EI 15의 부속서 C의 Part 2에서 제시되는 위험기반접근법에 따라 구해야 한다. 해당 설비가 일반적인 공정설비이거나 부속서 <부록 A1-4>에 해당되는 설비(seal, 왕복동 펌프, 원심압축기, 왕복동압축기, 플랜지, 밸브)인 경우에는 주어진 홀 사이즈를 적용한다. 만약 해당 설비가 일반적인 공정설비도 아니고 <부록 A1-4>에 해당되는 설비가 아닌 경우에는 누출구멍을 결정하기 위한 특별한 평가를 실시하도록 요구하고 있다. 만약 취급되는 물질이 <표 1>의 카테고리 A, B, C, G(i) 또는 G(ⅱ)이고, 해당 설비가 부속서 C의 적용을 받는 경우에는 EI 15의 Section 3.6 및 3.7에서 제시되는 위험반경(R1)을 선택하도록 되어 있다. 만약 취급물질이 카테고리 A, B, C, G(i) 또는 G(ⅱ)에 해당되고 설비의 누출구멍이 <표 5>의 범위 내에 있으면 <표 5>를 통해 위험반경(R1, R2)을 구하도록 되어있다. 만약 취급물질이 카테고리 A, B, C, G(i) 또는 G(ⅱ)에 해당되지 않거나 누출구멍이 <표 5>의 범위에 있지 않을 때에는 누출 모델링을 요구하고 있다.

 

 

현재 표준 장비/배치에 대한 일반적인 등급 및 release source는 다음 <표 6>과 같다.

 

<표 6> Typical sources of release

 

 <그림 5>는 EI 15 규격의 직접예시법의 한 예를 보여준다. 이와 같은 방식은 NFPA 497과 유사한 형태이다.

 

 

<그림 5> Tanks with outer protective wall (from Figure D5 of EI 15).

 

Reference : 조필래, 폭발위험장소 구분을 위한 KS C IEC 60079-10-1:2015 규격 적용에 관한 연구

               RAMBOLL, HAZARDOUS AREA CLASSIFICATION DS/EN 60079-10-1 & UK ENERGY INSTITUTE, IP15