소량 취급시설의 폭발위험장소 구분

연구실, 분석실 등 소량의 인화성 액체를 취급하는 경우 폭발위험장소 제외가 가능한 수량을 공유하고자 한다.

 

 

 

소량 취급시설의 폭발위험장소 구분

KS C IEC 60079-10-1:2015 규격을 실험실 및 분석실 등의 소량으로 위험물질을 취급하는 시설에 대해 적용할 때 구체적인 기준이 없어 적용하는데 어려움이 있다.

따라서 위험물질을 소량 취급하는 시설에 대한 폭발위험장소 구분에 대한 다른 국제적인 기준들을 비교하였다.

 

 

1. KS C IEC 60079-10-1:2015 규격

KS C IEC 60079-10-1 규격에서는 일시적인 누출량은 일정 수준이지만 누출될 수 있는 총량, 즉 취급량 자체가 많고 적음을 고려하지 않고 있다.즉 소량 취급시설에 대한 규정량이 없다.

 

● KS C IEC 60079-10-1:2015 규격의 6.2항(누출원)에서 “실험실과 같이 잠재 폭발위험조건이 존재하더라도 누출될 수 있는 인화성 물질의 양이 적은 경우에는 이와 같은 폭발위험장소 구분 절차를 적용하는 것이 부적절할 수 있다. 이러한 경우에는 관련된 특정 요인을 고려하여야 한다.”고 규정하고 있다.

즉, 소량 취급시설에 대한 기본적인 개념을 소개 하지만 명확한 기준을 제시하지 않는다.

 

● 다만 이 규격의 부속서 C.4.6항(비산 누출)에서는 다음과 같이 소량 누출일 경우에도 축적될 수 있는 환경에 대해서는 적절한 환기방안을 마련하도록 규정하고 있다.

"비산 누출은 압력용기로부터의 가스 또는 증기의 소량 누출(일반적으로 10^-7 kg/s ∼ 10^-9 kg/s 크기)을 말한다.

이와 같은 소량 누출이라도 환기가 되지 않는 밀폐공간 내에서는 축적될 수 있다. 이러한 비산 누출은 그 과정에서 축적되어 폭발위험을 야기할 수도 있다. 따라서 분석실 및 기밀된 용기(예: 계기용 패널 또는 방수형 용기, 단열된 가열 용기 또는 파이프 설비와 단열재 또는 고압의 가스 라인이 있는 이와 유사품 사이의 밀폐된 공간)와 같이 특별히 설계되는 설비 및 장비는 유의하여야 한다.

이러한 설비는 특정 시간(critical time)만이라도 환기 또는 가스 분산을 위한 장치를 구비하도록 한다. 만약 이것이 현실적으로 불가능한 경우에는 주요 누출원을 용기 외부에 위치하도록 강구한다. 예를 들어, 배관 접속부를 잠재적인 누출원이 될 수 있는 다른 장비와 같이 둘러싼(insulation) 용기 밖에 설치하도록 하는 것이다.”

 

 

2. KGS GC101 2018 규격

KGS GC101 2018 규격에서도 KS C IEC 60079-10-1 규격에서와 마찬가지로 소량기준의 취급 또는 저장량에 대한 규정이 없고 비산 누출의 개념만 규정하고 있다.

● 누출등급구분 특례기준 3.2.2.5항에서 다음과 같이 규정하고 있다.

3.2.2.5 잠재적인 폭발 조건이 존재하지만 누출될 수있는 가연성가스의 양이 적은 경우(예:실험실)에는 이 기준의 위험장소구분 절차를 따르는 것이 적절하지 아니하며 관련 특정 인자를 고려하여 위험장소를 구분한다.

 

● 희석등급을 결정하는 기준의 희석등급구분 특례기준 3.5.2.4에서 다음과 같이 규정하고 있다.

3.5.2.4 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

 

● 환기유효성구분 특례기준 3.6.2.4항에서 다음과 같이 규정하고 있다.

3.6.2.4 내장되어 있는 고압가스 설비나 배관으로부터 순간적 소량누출(일반적으로 10^-7㎏/s에서 10^-9 ㎏/s사이의 값)이 발생할 가능성이 있는 다음의 시설 또는 설비가 밀폐되어 있고 자연환기가 적용되는 경우에는 환기유효성을 “미흡”으로 구분한다.

(1)분석실(analyzer house)

(2) 계기수납패널(instrument panel) 또는 계기보호외함(instrument weather protection en-

closure)과같은 밀폐 외함

(3) 단열가열 외함(thermally insulated heated enclosure)

(4) 배관 설비와 단열재 사이의 밀폐 공간

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

 

 

3. API 505, NFPA 497 규격

KOSHA GUIDE E - 146 - 2015 (폭발위험장소 설정을 위한 인화성물질누출원 평가에 관한 기술지침)

일반적으로 폭발위험분위기의 생성 여부는 폭발에 영향을 미치는 물질의 양에 비례하며, 경험상 그 양이 10 ℓ(dm³) 이상일 경우에는 위험분위기가 조성될 수 있다. 

● 인화성액체를 취급·사용하는 경우, 해당 액체가 분당 40～400 ℓ(10～100 갤런) 정도로 누출되어 폭발이 일어났을 때의 사망확률을 수용 가능한 위험(ALARP)으로 보고 있다. 따라서 여기에 안전율을 고려하면 분당 12～20 ℓ 이상의 누출을 ‘누출원’으로 판단할 수 있다. 누출원의 대부분은 패킹 글랜드로 이때 누출되는 양은 통상 0.95 ℓ/분(또는360 갤런/일) 넘지 않으며, 옥외에서 분당 1.0 ℓ 정도의 인화성물질이 누출된다 하여도가연성 가스 검지기(LEL의 25 % 설정)가 이를 검출하기 어려운 점을 고려한다(API 505, NFPA 497 참조).

 

 

4. EI-15 규격

그러나 상기 규격과 달리 IP-15 규격에서는 EI Model code of safe practice Part 15: Area classification for installations handling flammable fluids 를 통해 이를 기술적으로 제시하고 있다.

● EI-15의 "1.2.1 Small scale operations"에서는 누출원으로 해당되는, 폭발위험 장소 선정시 고려대상이 되는 최소량을 다음 표와 같이 제시하고 있다.

 

<표 1> Capacity thresholds above which area classification is required

However remember that the given threshold value is based on good engineering practice and the Process Safety Engineer to consider the additional protection measures as listed below:

1. Adequate ventilation with redundant fans

2. Adequate F&G detectors with executive action to shut down the power supply to non-rated appliances upon detection of flammable gas

3. Extractive fume cupboards for testing/analyzing flammable fluids

4. Adequate standard operating procedures to ensure that at any time flammable fluid stored shall not exceed threshold limit

 

상기 수치는 가이드일 뿐이며, 이 값 미만의 인벤토리에 대해 위험 범위와 필요한 안전 거리를 결정하는 것은 사용자의 몫이다. 즉, 상기의 임계값 이하를 취급하더라도 정상 작동(연속/1차 누출), 예측 가능한 장비 고장, 작업자 오류(2차 누출) 중에 발생할 수 있는 누출 크기 등을 고려하여 평가되어야 한다.

 

● 물질로 인한 폭발사고가 났을 경우에 대피할 만한 시간적 및 공간적 여유가있는 경우에는 그 취급량이 <표 1> 보다 작을 경우에는 위험장소를 설정하지않을 수도 있다.(KOSHA GUIDE E - 146 - 2015)

 

● 그러나 실험실/분석실과 같이 소량의 인화성 유체만 취급하는 장소에서는 하기와 같은 통제조치가 되어 있는 경우에는 비폭발위험장소로 구분될 수 있다.

- 연속 운전이 가능한 환기 설비

- 인화성가스 누출 시 비방폭 전기설비 S/D와 연동되는 가스누출감지경보설비 설치 

- 인화성 유체 취급 시 사용 가능한 흄 후드 설치

- 저장 또는 보관 중인 인화성 유체가 임계값 한계를 초과하지 않도록 적절한 표준 / 절차 확보

 

● 또한 인화성 액체의 증기가 비교적 적은 양으로 취급·사용되는 공정에서 밀폐 구조나 플랜지부 개스킷 등의 불량으로 인한 액체 누출을 방지하는 조치를 취하고 액체 누출 시에 폭발하한값 25% 이하에서 검출(감지기)하여 적절한 조치를 취하는 경우에도 비위험장소로 구분할 수 있다.

 

 

폭발위험장소로 구분된 실험실

상기와 같은 통제조치가 이루어 지지 않은 실험실인 경우는 다음 예시와 같은 폭발위험장소 구분도를 확보하고 실험실 내 전기계기 등을 방폭 등급을 사용하여야 한다.

 

 <그림 1> 실험실 폭발위험장소 구분도(예시)

 

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