KGS GC101 누출 등급 및 누출홀 크기

KGS GC101에 포함된 누출 등급 및 누출홀 크기에 대해 적용상의 구체화를 위하여 본 내용을 공유하고자 한다.

 

 

 

KGS GC101 누출 등급 및 누출홀 크기 

 

폭발위험장소를 설정하기 위해서는 다음의 순서대로 ① 누출 등급의 결정, ② 누출홀 크기의 결정, ③ 누출유량의 결정, ④ 희석등급의 결정, ⑤ 환기유효성의 결정을 하고, 최종적으로 ⑥ 위험장소의 결정, ⑦ 폭발위험장소 범위의 산정을 하여 결과를 얻을 수 있다.

각각의 누출원별로 선정 및 결과를 계산하여 종합적으로 도면 등에 나타낼 수 있다.

 

 

금번은 ①누출 등급의 결정 및 ②누출홀 크기의 결정에 대한 적용을 기술하였다.

 

누출 등급의 결정

누출 등급은 누출원(point source of release)별로 나타내야 하며, 원칙적으로 정상운전 (normal operation) 상태에서의 누출(leak) 가능 여부로 판단한다.

원칙적으로 공정설비의 특성 상 불가피한 누출(사실상 연속적으로 누출 및 체류)을 연속누출등급, 정상운전 상태에서 빈도가 높게 발생하거나 체류가 길게 발생하는 누출을 1차누출등급, 정상운전 상태에서는 거의 누출이 발생하지 않는 정도의 누출을 2차누출 등급으로 구분한다.

폭발위험장소를 설정함에 있어서, 누출등급은 가장 중요한 인자이나, 다소 정성적인 부분이 있다. 그나마, 정량적으로 판단 가능한 근거가 영국의 EI-15 코드에 있다. 누출 등급은 가스누출의 빈도 및 지속시간에 따른다고 볼 수 있으며, 영국 Energy Institute의 EI-15 코드에서는 정상운전 상태에서 발생할 수 있는지 여부와 연간 대기 중에 가연환경으로 지속 될 수 있는 시간(체류시간)으로 구분한다. 연간 1,000시간 이상이면 연속누출등급, 연간 10시간에서 1,000시간 사이면 1차누출등급, 연간 10시간 이내면 2차누출등급 정도로 본다.

 

<표 1> Decision of release grade

 

 

한 누출원에 대하여 2개 이상의 누출등급을 부여할 수 있다. 예를 들어 1차누출등급에 의한 누출규모보다 2차누출등급일 때 누출규모가 큰 경우, 한 누출원에 대하여 2개의 폭발위험장소를 설정할 수 있다. 위험장소구분에서 ‘+’가 의미하는 바는 그림 1과 같다.

 

<그림 1> Zone1 surrounded by longer Zone2

 

 

누출공 크기(Hole size)의 결정

연속누출등급 및 1차누출등급의 경우, 누출홀 크기는 누출이 일어날 수 있는 방출구(예: 각종 통기관 및 브리더 밸브 등의 오리피스)의 크기로 한다. 누출이 어쩔 수 없이 이뤄져야 하는 경우로, 이런 경우 밸브 등의 제조사에서 공차 등을 감안하여 스펙(specification)으로 제시해야 한다.

2차누출등급의 경우, 정상상태에서는 누출이 되지 않는 상황으로 볼 수 있으나, 너무 미세한 값으로 누출공의 실측이 힘들기 때문에 품목 및 누출상황에 따라서 누출공의 크기를 표로 제시하였다. 누출공 크기는 다음 표 2에 따라 구한다.

 

<표 2> Suggested hole cross sections for secondary grade of releases

 

 

상기 표 2에서 고정 부품들의 밀봉재료의 의미는 다음 그림과 같다.

 

<그림 2> Sealing elements on fixed parts example.

 

표 2에서 범위로 주어진 값(예: 0.025 이상 0.25 이하)는 운전조건이 설계수준 보다 현저하게 낮은 경우에는 고장 가능성이 낮아지므로 규정하는 홀 크기 범위 내에서 작은 값 (0.025)을 선택한다. 통상의 경우, 설계수준과 운전조건이 같거나 근접하는 경우가 많으므로, 이 경우 범위 내에서 큰 값(0.25)를 선택한다. 또한 사람이 상주하지 않는 시설은 방치에 따라 심각한 고장이 발생할 수 있으므로 큰 값(0.25)을 선택하고, 표 2에서도 단면적이 큰 쪽으로 선택한다.

예를 들면, 스파이럴 와운드 개스킷(spiral wound gasket)을 사용한 플랜지 지점에 홀 크기가 침식될 수 있는 누출상황이라면 표 2에서 0.25㎟를 선택할 수 있다.

 

Reference : 김정환 등, KGS GC101을 통한 가스시설 폭발위험장소의 설정