화재와 폭발 방지를 위한 소염구조체의 개발 및 성능 평가

국문 초록 (Abstract)

가연성 가스 및 액체를 취급하는 시설은 폭발위험장소로 분류되기 때문에 방폭구조의 설비를 사용해야 하지만, MFC와 같은 일부 필수적인 장비는 방폭구조의 제품을 사용하기 어려운 실정이다. 이렇게 불가피한 이유로 폭발위험장소에서 사용되는 비방폭 장비들은 점화원으로 작용하여 화재 및 폭발 사고를 야기할 수 있어 많은 우려가 제기되고 있다.
본 연구에서는 이러한 안전 한계를 극복하기 위해 비방폭 장치를 둘러싸는 형태를 가지며, 장치가 점화원으로 작용하여 착화가 일어나도 폭발위험장소로의 화염의 확산을 막아 폭발을 방지할 수 있는 소염구조체를 개발하였다. 개발된 소염구조체는 내부에서 착화해 화염이 발생하여도 소염구조체 외부로의 화염 전파를 차단하며 소염된 가스의 온도 또한 크게 낮출 수 있다. 또한 3.7 vol%, 4.1 vol% 및 4.5 vol%의 프로판/공기 혼합 가스를 이용한 인화 시험을 통해 소염구조체의 화염 차단 성능을 확인하였으며, 점화로 인해 순간적인 압력 발생에도 견딜 수 있는 강도를 갖는다는 것을 확인하였다.
본 연구를 통해 개발된 소염구조체는 필요에 따라 다양한 형태와 크기로 조절이 가능하며, 폭발위험장소의 화재·폭발 위험을 낮춰 근원적인 안전 수준을 향상시킬 뿐만 아니라 다양한 분야에 널리 활용될 수 있다.

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

Facilities handling combustible gases and liquids are classified as explosion-risk zones, so explosion-proof products should be used, but some essential equipment such as MFCs are difficult to use explosion-proof products. For this inevitable reason, many concerns have been raised as non-explosion-proof equipment used in explosion-risk places can act as ignition sources and cause fire and explosion accidents.
To overcome this safety limitation, this research developed a quenching structure that surrounds a non-explosion-proof device and prevents explosion by preventing propagation of flame to an explosion-risk zone even when the device acts as an ignition source and is ignited. The developed quenching structure blocks the propagation of flames to the outside of the quenching structure even if flames occur due to ignition inside, and the temperature of the quenched gas can also be greatly lowered. In addition, it was confirmed that the flame blocking performance of the flame structure was confirmed through the test for non-transmission of an internal ignition using 3.7 vol%, 4.1 vol% and 4.5 vol% of propane/air mixed gas, and it has strength capable of withstanding instantaneous pressure generation due to ignition.
The quenching structure developed through this research could be adjusted in various shapes and sizes as needed, improved the fundamental safety level, and could be widely used in various fields by lowering the risk of fire and explosion in explosion-risk areas.

목차 (Table of Contents)

• Ⅰ. 서 론 1
• 1. 연구 배경 및 목적 1
• Ⅱ. 연구 방법 4
• 1. 소염소자 선정 4
• 1.1. 금속망 화염 차단 성능 평가 7
• 2. 소염구조체 설계 및 제작 9
• 2.1. 소염구조체 기본 모델 설계 9
• 2.2. 소염구조체 예비 성능 평가 10
• 3. 소염구조체 성능 평가 12
• 3.1. 온도 감소 성능 평가 12
• 3.2. 인화 시험 14
• Ⅲ. 연구 결과 및 고찰 17
• 1. 소염소자의 화염 차단 성능 평가 17
• 2. 소염구조체 기본 모델 설계 22
• 3. 소염구조체 예비 성능 평가 27
• 4. 소염구조체 온도 감소 성능 평가 32
• 5. 인화 시험 34
• Ⅳ. 결 론 39