HF 충진공정의 가상사고 시나리오 발굴 및 선정

장창봉(Chang Bong, Jang) 한국가스학회 2013 한국가스학회 학술대회논문집 Vol.2013 No.5

CFD를 이용한 가연성 가스의 확산 및 폭발 Simulation

장창봉(Chang-Bong Jang),이향직(Hyang-Jik Lee),이민호(Min-Ho Lee),민동철(Dong-Chul Min),백종배(Jong-Bae Back),고재욱(Jae Wook Ko),권혁면(Hyuck-Myun Kwon) 한국가스학회 2012 한국가스학회지 Vol.16 No.5

현재 가연성 가스의 누출시 누출된 가스의 확산과 VCE에 의한 과압을 예측하기 위해 여러 모델들이 이용되고 있다. 그러나 이 모델들은 누출설비의 지형과 장애물 그리고 건물들의 영향에 대해서는 충분히 고려하지 않은 단순한 접근방법을 이용하고 있다. 이에 본 연구는 누출된 물질의 연소형태, 설비의 Geometry, 난류, 장애물, 바람의 영향등 여러 변수를 고려하여 보다 정확하게 분석할 수 있는 CFD(Computational Fluid Dynamics) Model을 검토함으로서 누출된 가스의 확산과정과 분포형태 그리고 폭발시 화염과 과압의 결과를 2D와 3D의 가상공간에서 제시하였다. 이러한 CFD분석결과는 폭발에 대한 리스크 분석과 리스크 기반의 설계에 있어 유용하게 활용될 것으로 판단된다. Various models are currently applied to predict the dispersion of leaked combustible gas and overpressure from a vapor cloud explosion(VCE). However, those models use simple approaches where topography and barriers of anti-leakage facilities and the effects of buildings were not sufficiently taken into considerations. For this reason, this study has proposed the dispersion process of leaked gas, distribution patterns, and flames and overpressure generated from gas explosions in 2D and 3D virtual spaces by reviewing more accurately analyzable computational fluid dynamics(CFD) model by considering various variables including combustion types of leaked substances, geometry of facility, warm currents, barriers, the influence of wind, and others. The CFD analysis results are anticipated to be usefully applied for the risk analysis of explosion and for the risk-based design.

금속성 분진폭발의 영향 분석을 위한 기반구축에 관한 연구

장창봉(Chang Bong Jang),이경진(Kyung Jin Lee),문명환(Myong Hwan Moon),백주홍(Ju Hong Baek),고재욱(Jae Wook Ko) 한국가스학회 2017 한국가스학회지 Vol.21 No.4

다양한 산업분야의 첨단제품들의 기능향상이나 디자인 등을 위해 알루미늄이나 마그네슘과 같은 가연성 금속의 사용량이 증가하고 있으며, 이러한 금속의 가공공정의 증가로 인한 금속분진이 발생할 가능성이 증가되며 이는 금속분진으로 인한 폭발사고의 증가로 이어지고 있다. 금속분진에 의한 폭발의 경우 고체 및 열분해에 의해 발생된 증기의 혼합 상태에서의 연소라는 점에서 실험적인 해석이 가스폭발이나 증기운 연소에 비해 매우 복잡하기 때문에 국내 · 외적으로 분진폭발에 대한 연구가 현재로서는 부족한 실정이다. 본 연구에서는 가연성 금속분진의 폭발에 대한 리스크 분석을 위한 기반구조를 마련하고, 이러한 기반을 토대로 효율적인 분석방법을 제시하기 위해 분진폭발에 대한 폭발이론과 특성에 대하여 정리 및 제시하였으며, 금속성분진 별 폭발특성을 데이터베이스화 하여 분진폭발에 대한 리스크 분석과 연구에 사용할 수 있는 기반을 마련하였다. Recent years have witnessed the increased usage of flammable metals, such as aluminum or magnesium, in wide range of high-tech industries. These metals are indispensable for the improvement of physical properties of materials as well as the design capability of the final product. During the process, unwanted metal dusts could be released to the environment. This can lead to an occupational health and safety issues. Due to their flammable nature, more serious problem of an explosion can happen in extreme cases. The explosion is the combustion of tiny solid particles and vapor mixture, caused by pyrolysis. This complex composition makes engineering analysis more difficult, compared to simple gas explosions or vapor cloud combustions. The study was conducted to assess this light metal dust explosion in an effort to provide the bases for a risk assessment. Dust explosion characteristics of each material was carefully evaluated and an appropriate analysis tool was developed. A comprehensive database was also constructed and utilized for the calibration of the developed response model and the verification for its accuracy. Subsequently, guidelines were provided to prevent dust explosions that could occur in top-notch industrial processes.

HF 충진 공정의 위험성 평가를 위한 가상사고 시나리오 발굴 및 선정

장창봉(Chang-Bong Jang) 한국가스학회 2013 한국가스학회지 Vol.17 No.4

산업현장에서 중대산업사고를 예방하기 위해서는 원천적으로 위험물질의 사용을 금지하고 안전이 확보된 대체물질을 사용하는 것이 최상의 안전을 확보하는 방법이다. 그러나 대체물질의 비효율적인 경제성과 생산기술의 부재로 인해 위험물질을 취급할 수밖에 없는 상황이라면 사고가 발생하지 않도록 예방을 철저하게 하는 것이 차선의 안전대책이라 하겠다. 이에 본 연구는 최근 연속적인 누출사고로 인해 위험성이 대두 되었음에도 산업현장에서 사용 및 취급될 수밖에 없는 HF에 대해 누출사고가 발생함과 동시에 향후에도 누출사고 가능성이 높은 HF 충진공정의 위험성 평가시 사고결과 영향분석과 비상조치계획 수립에 효율적으로 활용 할 수 있는 사고 시나리오를 발굴 및 선정하였다. The best way to prevent major occupational accidents is prohibiting use of hazardous substances such as flammable gas, toxic gas whereas using alternative substances that ensured safety. but if there are no economic efficiency and substituting technologies of alternative substances, the best way is preparing to prevent accidents thoroughly. Therefore, this study has developed and selected release scenarios to use and apply for consequence analysis and emergency action plan for HF charging process of chemical plants that have HF release accidents and high probability of release accidents.

가연성 금속분진 폭발시 저장 및 포집용 구조물에 대한 3차원 유한요소 해석

장창봉(Chang Bong Jang),용종원(Yong Jong Won),백종배(Jong Bae Baek),권혁면(Hyuck Myun Kwon),고재욱(Jae Wook Ko) 한국가스학회 2011 한국가스학회지 Vol.15 No.5

최근 산업구조가 미래 첨단산업 위주로 전환되면서 자동차를 비롯한 항공기, 휴대폰, 전자기기 등 다양한 산업분야의 제품에 Al, Mg, Li, Zn과 같은 가연성 금속의 사용량이 크게 증가하고 있으며 이러한 가연성 금속의 가공과정에서 발생하는 금속분진에 의한 폭발 사고 또한 증가하고 있다. 금속분진에 의한 폭발사고는 가연성 금속분진을 포집 및 저장하는 국소배기설비의 공기정화장치에서 대부분 발생함에 따라 공기정화장치내 폭발 발생시 폭발압력에 의한 공기정화장치 구조물의 변형과 파열형태를 단순 예측이 아닌 유한요소해석(FEA)법에 의해 기술적으로 분석 및 제시하고자 본 연구를 수행하였다. Due to the latest industrial flow comes mainly switch to high-tech industries, combustible metals as Al, Mg, Li, Zn more require to use for the aircraft, car, cell phones, electronics and others. As a result, Increasing the processing of combustible metals due to increase in amount of combustible metals giving rise dust explosions also. Most Explosions caused by combustible metal dust, occurred in air cleaning device of local exhaust ventilation to capture and store the combustible dust. Therefore, this study was conducted to present and analyze technically that deformation and rupture shape of air cleaning device structure by Finite Element Analysis(FEA) rather than a simple prediction, in case of explosion occurs in an air cleaning device.

냉열을 이용한 LNG 증발기체 BOG 재액화 신공정과 기존공정에 관한 비교연구

이동혁(Dong Hyuck Lee),장창봉(Chang Bong Jang),정상용(Sang Yong Jung),김정환(Jung Hwan Kim),이헌석(Heon Seok Lee),김범수(Bum Su Kim),고재욱(Jae Wook Ko) 한국가스학회 2010 한국가스학회지 Vol.14 No.1

LNG (Liquefied Natural Gas)기지의 LNG 저장탱크에서 BOG (Boil Off Gas)가 약 0.5 vol%/day로 자연적으로 생성된다. 이를 회수하기 위해서 기존에는 LNG와 BOG를 1:12의 질량비로 직접 접촉시켜 액화시켰다. 이 공정은 단순하지만 하절기에는 LNG 사용량 저하로 인해 공정운영의 어려움이 있다. 이러한 단점을 보완하기 위해 대안된 LNG 냉열을 사용하는 간접접촉방식을 HYSYS를 이용하여 분석해보고 직접접촉방식과 BOG 재액화 효율비교를 통해 분석하여 유리한 공정을 도출하였다. BOG(Boil Off Gas) is formed about 0.05 vol%/day from LNG(Liquefied Natural Gas) tanks of LNG receiving terminal. To recycle the BOG using direct contacting, Previously the quantities of LNG and BOG is mixed at the ratio of 11:1 by mass. However simple this process uses, there is the difficulty of processing operation resulted from decrease of using LNG in summer. To complement these shortcomings, Advantages of the process are investigated by comparison of cost and analysis of the indirect contact method using LNG cold energy. It was studied that principles and types of development using LNG cold energy which is abandoned in the carburettor and found how to contact each to find the appropriate cold energy development process. Therefore, in this research, the indirect contact method will be investigated the feasibility of a comparative analysis by using HYSYS.

유해화학물질 누출 사고에 대한 안전관리시스템 개발에 관한 연구

김범수(Bum Su Kim),류병태(Byung Tae Ryu),김민섭(Min Seop Kim),장창봉(Chang-Bong Jang),고재욱(Jae Wook Ko) 한국위험물학회 2013 한국위험물학회지 Vol.1 No.1

Development of safety management system in this study is a monitoring system for the establishment and operation of harmful chemical substances that can be in cost less to match the actual situation of middle and small business. By utilizing the dispersion model set to build a system that can be applied to the field, simulation enables real-time monitoring and accidental of harmful chemical substances that occur in industrial sites, the diffusion behavior were analyzed. Effectively monitored by output to the screen in real time dispersion behavior of harmful chemical substances, we will be able to advise the contractor and the surrounding portion is included in the problem. This is a safety management and emergency response in the field can be possible.

CFD 시뮬레이션을 이용한 제한된 공간에서의 수소, LNG, LPG 폭발특성 비교

백주홍(Ju-Hong Baek),이향직(Hyang-Jig Lee),장창봉(Chang Bong Jang) 한국가스학회 2016 한국가스학회지 Vol.20 No.3

화석연료의 의존도를 줄이고자 대체에너지 연구가 활발하게 이루어지고 있는 현재, 산업에서 가장 많이 사용하고 있는 대체에너지 중 하나가 수소이다. 수소의 수요는 매년 꾸준히 증가하고 있으며, 수소의 생산 및 이송을 위한 설비도 늘어나고 있는 실정이다. 이에 따른 수소설비에서 중대사고가 발생할 확률 또한 증가할 것으로 예상된다. 또한 산업현장에서 가장 사고를 많이 초래하는 물질은 LPG 61%, 수소 12%, LNG 10%로 세 가지 가연성가스의 사고 빈도는 높은 축에 속한다. 따라서 산업용으로 많이 사용되며 사고다발성 가연성 가스인 수소, LNG, LPG가 제한된 공간에서 폭발했을 때의 폭발위험성에 대하여 CFD 시뮬레이션을 이용하여 계산을 하였고, 그 결과들을 기반으로 비교분석하여, 제한된 공간에서의 각 가스별 폭발에 대한 위험성을 검토하였다. The demand for hydrogen is steadily increasing every year, and the facilities to produce and transfer hydrogen are being increased as well. Therefore, the possibility of a critical accident at hydrogen is expected to increase. Furthermore, the materials most likely to cause accidents at industrial sites are LPG 61%, hydrogen 12%, and LNG 10%, and the frequency of accidents due to these three combustible gases is relatively high. Thus, a CFD simulation was used to compute the explosion risk of danger-frequent combustible gases - hydrogen, LNG, and LPG - within a limited space, and the outcomes were compared and analyzed to review the risk of explosion of each gase within a limited space.

SIL(Safety Integrity Level) 선택에 의한 리스크 감소에 관한 연구

김정환(Jung Hwan Kim),김범수(Bum Su Kim),양재모(Jae Mo Yang),장창봉(Chang Bong Jang),김민섭(Min Seop Kim),정상용(Sang Yong Jung),고재욱(Jae Wook Ko) 한국가스학회 2011 한국가스학회지 Vol.15 No.5

현대의 화학공장 및 석유?가스산업 시설은 공정 및 설비가 더욱 복잡해지고 세분화됨으로써 산업현장에서는 다양한 잠재위험으로 인하여 화재, 폭발, 독성물질 누출 등의 중대 산업사고의 발생 가능성 및 사고결과의 피해가능 범위가 증가되고 있다. 이러한 위험요소를 줄이기 위하여 공정 내 안전장치를 설치하여 공정의 위험도를 줄여야 하지만, 공장 운전 효율성과 안전도는 서로 적절한 수준을 유지하지 않으면 잦은 검사와 확인으로 효율성을 저해할 수 있다. 그를 위하여 이번 연구에서 SIL(Safety Integrity Level)을 이용한 SIF(Safety Instrument Function)의 추가로 장치의 적절한 사양, 설계를 이루고 공정내의 잠재위험이 사고로 이어지는 것을 방지하여, 화학공장의 안전성을 향상시켰다. Modern chemical plants including petroleum refinery and gas industries have evolved into more complex and specialized. In these industrial complexes, it is important to maintain acceptable safety level protecting from various potential disasters caused by fire, explosion and the leakage of toxic materials. Recently possibility and consequence of accidents are increasing in the industrial process. So there is a trade-off between the plant operation efficiency and safety level. In this study SIF(Safety instrument Functions) was incorporated into SIL(Safety Integrity Levels). As a result, the safety level was upgraded by designing resonable allocation of safety instruments.

CFD 모델링을 이용한 화학공장의 안전거리 산정 방법론에 관한 연구

백주홍 ( Ju Hong Baek ),이향직 ( Hyang Jig Lee ),장창봉 ( Chang Bong Jang ) 한국안전학회(구 한국산업안전학회) 2016 한국안전학회지 Vol.31 No.3

As the simple empirical and phenomenological model applied to the analysis of leakage and explosion of chemical substances does not regard numerous variables, such as positional density of installations and equipment, turbulence, atmospheric conditions, obstacles, and wind effects, there is a significant gap between actual accident consequence and computation. Therefore, the risk management of a chemical plant based on such a computation surely has low reliability. Since a process plant is required to have outcomes more similar to the actual outcomes to secure highly reliable safety, this study was designed to apply the CFD (computational fluid dynamics) simulation technique to analyze a virtual prediction under numerous variables of leakages and explosions very similarly to reality, in order to review the computation technique of the practical safety distance at a process plant.