KGS GC101 희석등급 및 환기유효성 결정

KGS GC101에 포함된 희석등급 및 환기유효성 결정에 대해 적용상의 구체화를 위하여 본 내용을 공유하고자 한다.

 

 

KGS GC101 희석등급 및 환기유효성 결정 

 

폭발위험장소를 설정하기 위해서는 다음의 순서대로 ① 누출 등급의 결정, ② 누출홀 크기의 결정, ③ 누출유량(누출특성)의 결정, ④ KGS GC101 희석등급, ⑤ 환기유효성 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 ④ KGS GC101 희석등급,  ⑤ 환기유효성 결정에 대한 적용을 기술하였다.

 

희석 등급의 결정

희석등급은 누출특성(Wg/ρ/k/LEL)과 환기속도(uw)의 관계에서 결정된다.

● 실외(outdoor)

실외이면서 풍속통계를 구하기 어려운 경우, 다음 표 1과 같이 가스 및 장애물 여부에 따라 환기속도를 결정할 수 있다.

 

<표 1> Indicative outdoor ventilation velocities

 

 

● 실내(indoor)

실내이면서 환기속도가 정해진 바가 없으면 공기의 부피유량으로부터 환기속도를 추정할 수 있다.

공기의 부피유량 계산식에서 유동계수(Cd′) 적용은 다음 내용에 의한다.

Cd′ :

- 유체의 난류 및 점성 정도에 따라 개구부, 입구 또는 출구의 특성을 나타내는 유동계수(무차원)로서 0.5 내지 0.75의 값

 

[비고] 공기가 단일 방향으로 흐르는 환기환경의 경우로서 환기구가 원형인 경우에는 0.75를 적용하고 같은 환기환경의 경우로서 환기구가 사각형인 경우에는 0.65를 적용하며 신뢰성 있는 근거자료를 제시하지 못하는 경우에는 0.5를 적용한다.

 

<배경농도(Xb, vol/vol)>

배경농도(Xb, vol/vol) 계산식에서 혼합효율계수(f)의 수치 적용은 다음과 같다.

 

f :

- 혼합효율계수로서 가연성가스와 공기의 혼합 효율이 높은 경우 1.5, 낮은 경우 5 의 값

 

[비고] 가연성가스와 공기의 혼합을 방해하는 장애물이 없고 공기가 단일 방향으로 흐르는 경우 1.5를 적용하고, 그렇지 아니한 경우 5를 적용한다.

 

 

● 상기에 설명한 일련의 계산과 무관하게 다음의 표 2에서 보여주는 특정사례에 있어서는 정해진 희석등급을 사용한다.

중희석등급에 해당하는 대표적인 사례 6가지와 저희석등급에 해당하는 대표적인 사례 5가지 및 특정 설비 등을 나타내고 있다.

 

<표 2> Specific Example of Each Dilution Degree

 

희석 등급	특정 사례
고희석 등급	없음
중희석 등급	① 고희석등급의 조건에 해당하지 아니하는 경우, 공기흐름에 현저한 제한이 없는 실외장소 ② 저속누출 가능성이 있는 실내 누출원에 대하여 강제국소환기(코드 참조)를 적용하는 경우로서 강제환기 적용 공간 범위 밖으로 가스가 흘러 나가지 아니하도록 제어하는 경우 ③ 대규모 건축물, 제트누출, 바람에 관계없이 환기가 항상 가능하도록 서로 마주보는 벽의 바닥 쪽에 급기용 개구부를 설치하고 지붕 쪽에 배기용 개구부를 설치한 경우 ④ 대규모 건축물, 제트누출, 건축물 규모에 따라 개구부(닫을 수 없는 구조의 것을 말한다)의 크기가 충분한 경우 ⑤ 자연환기가 적용되는 소규모 건축물, 제트누출, 누출되는 모든 가스를 충분히 제거할 수 있는 경우 ⑥ 가스 및 증기의 밀도를 고려하여 서로 다른 위치에 설치한 출구가 있는 강제급기 및 강제배기가 적용되는 소규모 건축물, 제트누출(공기의 순환이동이 최소화 될 수 있는 점을 고려)
저희석 등급	① 환기가 이루어지는 실내 장소의 경우, 식(10)에 따라 계산한 배경농도가 폭발하한의 25 %를 초과하는 경우 ② 대규모 건축물, 제트누출이 발생하는 경우로서 충분하지 아니한 환기환경을 가진 경우, 다만, 공간을 분할하여 각 공간별로 다른 희석등급을 적용할 수 있다. ③ 강제급기 및 자연배기가 적용되는 소규모 건축물(예: 압축기실), 제트누출(공기의 순환이동으로 인한 배경농도 상승 가능성을 고려) ④ 자연환기가 적용되는 건축물, 자연환기가 촉진된다는 것을 입증할 수 있는 명확한 증거나 건축물의 특징을 제시할 수 없는 경우 ⑤ 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 경우 - 분석실(analyzer house), 계기수납패널(instrument panel) 또는 계기보호외함(instrument weather protection enclosure)과 같은 밀폐 외함, 단열가열 외함(thermally insulated heated enclosure), 배관 설비와 단열재 사이의 밀폐 공간, 그 밖에 배관이 내장되어 있는 유사한 설비

 

 

환기 유효성의 결정

환기 유효성은 환기의 연속성 정도를 말하며, 환기의 연속 여부에 따라 우수(Good), 양호(Fair) 및 미흡(Poor)으로 구분한다.

● 다음의 표 3과 같은 사례에서는 환기 유효성을 정해진 바와 같이 결정한다.

 

<표 3> Specific Example of Each Ventilation Availability

 

환기 유효성	특정 사례
우수	① 실외에서 누출의 유형이 제트 누출인 경우(주위의 바람과는 무관하게 희석이 일어남) ② 실외에서 누출되는 가스의 상대밀도가 0.8 미만인 경우 ③ 강제환기의 유효성을 평가할 때에는 강제환기 설비의 신뢰성 및 유효성을 고려한다. 강제환기 설비의 고장 시 예비 설비가 자동으로 작동되는 경우 및 공정의 자동폐쇄 등에 의하여 가연성가스의 누출을 예방할 수 있는 조치가 강구되어 있는 경우
양호	① 대규모 건축물, 제트누출, 바람에 관계없이 환기가 항상 가능하도록 서로 마주보는 벽의 바닥 쪽에 급기용 개구부를 설치하고 지붕 쪽에 배기용 개구부를 설치한 경우 ② 대규모 건축물, 제트누출, 건축물 규모에 따라 개구부(닫을 수 없는 구조의 것을 말한다)의 크기가 충분한 경우
미흡	① 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 자연 환기가 적용되는 경우 - 분석실(analyzer house), 계기수납패널(instrument panel) 또는 계기보호외함(instrument weather protection enclosure)과 같은 밀폐 외함, 단열가열 외함(thermally insulated heated enclosure), 배관 설비와 단열재 사이의 밀폐 공간, 그 밖에 배관이 내장되어 있는 유사한 설비

● 실내 자연 환기의 경우에는 외기 온도 및 바람과 같은 주위 환경의 영향을 크게 받으므로 환기 유효성을 “우수”로 구분하지 않는다.

 

Reference : 김정환 등, KGS GC101을 통한 가스시설 폭발위험장소의 설정