수소 누출 감지 및 방폭설비

수소는 누출되기 쉽고 수소 가스와 화염은 눈으로 잘 보이지 않으므로 누출을 조기에 감지하는 것이 사고 예방 및 피해 방지의 첫걸음이기에 수소 감지기는 매우 중요하여 이에 대해 공유하고자 한다.

 

 

 

수소 누출 감지 및 방폭설비

 

수소 감지 설비

 

● 수소는 누출되기 쉽고 수소 가스와 화염은 눈으로 잘 보이지 않으므로 누출을 조기에 감지하는 것이 사고 예방 및 피해 방지의 첫걸음이기에 수소 감지기는 매우 중요한 역할

 

- 수소 감지 센서에서 고려되는 주요 성능 지표에는 측정 농도 범위, 사용온도 및 압력 범위, 민감도, 응답시간, 안전성, 가격 등이 있음

- 미국 에너지부(DOE)의 수소 센서에 대한 요구사양은 다음과 같음

 

<표 1> 수소 센서 요구사양

 

● 수소 화염(불꽃) 감지기

 

- 자외선(UV)와 적외선(IR) 파장을 감지하는 광학식 감지기가 필요하며, 적외선파장만 검지하는 형태는 수소불꽃을 감지하는 데 제한

- 자외선식 감지기는 수소 화염을 감지하는데 사용될 수 있지만 햇빛이나 용접 불꽃이 자외선 감지기에 영향을 미칠 수 있으므로 감지기 설치위치 선정에 주의가 필요하며, 또한 태양광 또는 반사광에 의한 오작동을 방지하기 위해 후드를 부착하는 등의 추가 조치를 검토하여야 함

 

● 가스 누출 감지기

 

- 수소가 누출될 가능성이 높은 곳, 체류할 가능성이 높은 곳과 환기구등에 고정식 감지기를 설치

- 수소를 취급하는 장소라면 어디든지 감지기를 사용하는 것이 바람직하며,특히 수소 공장 운전원들은 설비 운전 및 작업 시 휴대형 수소 가스 감지기를항시 사용할 필요

 

휴대형 또는 고정식 감지기를 사용하여야 하는 장소
1. 수소가 누출될 수 있는 장소
2. 정상 작업 시 탈착되는 수소 연결설비 (ex. 수소 충전 접속구)
3. 수소가 상시 축적된 장소'
4. 만약 수소가 건물 내로 침입할 수 있다면, 공기 흡입구 안
5. 만약 수소가 건물 내부에서 방출된다면, 건물의 통풍구 출구 안

 

- 고정식 감지기 이 경우, 주전원이 차단되어도 30분 이상 작동되어 경보가가능하도록 비상전원 공급장치와 연결

- 휴대형 감지기의 경우, 현장에서 4시간 이상 사용 가능토록 전지(Battery)를 충전하거나 교체해 두고 최소한 2시간 이상 사용 가능한 상태로 유지

- 감지기의 경보 장치는 연소하한값(LEL)의 25% 이하에서 설정

※ 2중으로 설정 (1, 2차)하는 경우, 1차 경보는 연소하한값(LEL)의 25% 이하,2차 경보는 연소하한값의 50% 이하로 설정을 권고

- 특히 현장에서 자주 사용하는 휴대형 가스감지기의 경우, 제조자가 제공하는 사용설명서를 참고하여 사용 전 점검 실시, 사용설명서가 없으면 다음 절차에 따른 점검 실시 요망

 

 

휴대형 수소 가스감지기 점검 절차

1. 전원이 켜진 상태에서 계기의 영점을 조정한다.

2. 검지센서 및 전원 공급장치의 전기 접속부가 적절하게 체결되어 있는지 확인한다.

3. 배터리의 전압 및 상태를 점검하고, 연속해서 4시간 이상 사용이 가능토록 배터리 등의성능을 유지할 수 있도록 필요한 경우 사용설명서에 따라 조정 및 교체 등을 실시한다.

4. 오염되거나 손상을 입은 필터, 화염방지기 등이 있는지 점검한 후 필요한 경우에는 교체한다.

5. 전원을 투입하고, 적당한 예열시간을 둔다.

6. 흡입식 감지기의 경우에는 흡입배관의 누설여부와 흡입유량을 점검한다.

7. 고장회로 (오작동) 시험을 실시한다.

8. 일체형 또는 원격 감지센서의 흡입장치는 감지기와 반응하는 가스가 없는 청정공기에 위치시키고, 배관 내의 정화를 위해 충분한 양의 공기를 흡입시킨 후 (흡입방식 감지기만 적용) 출력값이 0(제로)을 가리키도록 조정한다.

9. 가스감지기가 표시할 수 있는 최대 측정범위의 25-75%에 해당하는 농도의 인화성 교정가스를 사용하여 감지기의 응답성능(감도)을 점검하고, 시험결과가 응답성능이 시험용 가스 농도의 10% 이상 벗어날 경우에는 정기검사 또는 자체교정을 다시 실시한다. 다만, 경보 기능만을 갖춘 감지기의 경우 농도가 폭발하한의 5%인 시험용 가스를 사용하며, 이 농도는 경보기의 최고 경보 설정값 이상이어야 한다. 이때, 모든 경보기는 위의 시험을 실시하는 동안 지속적으로 경보를 울려야 한다.

10. 인화성 가스가 없는 청정공기 상태에서 센서를 이용하여 경보 설정값에서 감지기 작동여부를 확인한다.

11. 감지기가 위의 절차에 부적합하여 사용설명서의 정기검사 또는 자체교정 방법으로 문제가 해결되지 않으면 감지기의 유지보수에 관한 책임이 있는 교정 및 검사기관, 제조회사 등에 정비를 의뢰한다.

 

 

방폭설비

 

● 방폭설비의 기본 원리

 

- 방폭설비의 종류별 화재·폭발을 방지하는 원리에 따라 내압(d), 본질안전 (i) 및 안전증(e) 방폭설비로 구분되어 설치

 

● 방폭설비 폭발등급(가스그룹)

 

- 방폭설비는 화염전파한계(틈) 및 최소점화전류비에 따라 3개 그룹으로 구분

- 이 중에서 수소는 'IIC'그룹에 해당. 그러나 'IIB'그룹이지만, 'IB+H2'그룹의 방폭설비는 수소에 대해 안전성 시험 및 검사 등의 인증절차를 진행하였으므로 수소 설비에도 적용이 가능.

 

 

● 방폭설비의 온도등급

 

- 방폭설비는 최고표면온도가 인화성 가스의 최소 발화온도에 도달하지 않는 것으로 선정되어 설치되어야 함

- 수소의 최소 발화온도는 571°C로서, T1~T6까지 모든 온도등급의 방폭설비를 적용할 수 있지만, 안전을 위해 T3~T6의 온도등급 범위의 방폭설비 선정을 권장함.

 

<표 2> 방폭설비의 온도등급

 

● 참고사항

 

- 방폭설비 안전인증 표시

 

<그림 1> 방폭설비 안전인증 표시

 

- 수소 가스를 부피 비율로 30% 이상 포함하는 혼합가스의 경우, 기기그룹을 'IIC' 또는 'IIB+H2'로 적용

- 혼합물의 온도등급은 부피 비율로 3%를 초과하는 가스의 가장 작은 최소 발화온도로 적용

 

Reference : KOSHA 수소안전매뉴얼