밀폐공간에서 적정공기 확보에 필요한 환기 소요시간 추정

국문 초록 (Abstract)

산소농도가 부족할 수 있는 밀폐공간에서 작업 시 질식사고를 예방하기 위하여 충분한 산소농도의 확보가 필수적 요소이다. 공기 중의 산소농도는 20.9%이지만 18% 미만일 경우 질식사고로 이어질 수 있다. 따라서, 산소결핍이 우려되는 장소에서는 작업시작 전 환기를 통하여 충분한 산소농도가 확보되어야 한다.
본 연구는 산소결핍으로 질식사고의 조건이 될 수 있는 10% 미만의 산소농도에서 20.9%의 산소농도 확보까지 소요되는 환기시간을 추정하는 데 목적이 있다. 밀폐공간 크기와 송풍기의 송풍능력에 따른 환기실험을 통해 원 박스 모델(One-Box Model)과 비교하였고, 이를 통해 다양한 크기의 밀폐구역과 환기에 사용되는 송풍기별 송풍능력에 따라 산소 농도를 확보할 수 있는 환기시간을 제시하였다.
실험을 통한 연구결과는 다음과 같았다. 72 ㎥ 규모의 공간에 질소가스를 주입하여 산소농도를 10vol%로 낮추고 송풍능력 1,988 ㎥/h 용량의 송풍기로 흡기와 배기의 두 가지 방법으로 20.9vol%의 산소농도가 확보되는 시간을 측정하였고, 이를 원 박스 모델 이론과 비교한 결과 매우 유사한 환기시간을 확인할 수 있었다. 또한, 밀폐공간의 크기와 송풍기의 송풍능력을 비교하고자 1.2 ㎥의 크기에 72 ㎥/h의 송풍기로 환기실험을 하여 비례적 관계가 형성되는 것을 확인할 수 있었다.
밀폐공간 크기와 환기에 사용되는 송풍기의 송풍능력을 고려하여 원 박스 모델과 적용 한다면 다양한 크기의 산소결핍 장소에서 산소농도 확보에 소요되는 환기시간을 추정하여 적용할 수 있으며, 이를 통해 질식사고는 미연에 방지할 수 있을 것이라 판단된다.

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

Securing sufficient oxygen concentration is essential in order to prevent suffocation accidents when working in a confined space where oxygen concentration may be insufficient. Oxygen concentration in the air is 20.9 %, but less than 18% can lead to suffocation accidents. Therefore, sufficient oxygen concentration should be secured through ventilation before work begins in places where oxygen deficiency is feared.
The purpose of this study is to estimate the ventilation time required from less than 10% oxygen concentration to 20.9% oxygen concentration, which can be a condition of suffocation due to oxygen deficiency. The ventilation experiment was compared with One-Box Model through the ventilation experiment regarding to the size of the enclosed space and the ventilation capacity of the fan. The ventilation time was presented to secure oxygen concentration regarding on the air ventilation capacity of each fan in various sizes which is used for ventilation.
The results of the experiment were as follow. Nitrogen gas was injected into a space of 72 ㎥ to reduce oxygen concentration to 10vol% and 20.9vol% oxygen concentration was obtained by using two methods of intake and exhaust with an air blast capacity of 1,988 ㎥/h and when the results were compared with One-Box Model theory, very similar ventilation time was identified. And also, ventilation tests were conducted with a ventilator of 72 ㎥/h with a size of 1.2 ㎥ to compare the size of the enclosed space with the ventilation capacity of the ventilator, which was confirmed to form a proportional relationship.
Considering the size of the enclosed space and the ventilation capacity of the ventilator used for ventilation, One-Box Model can be applied to estimate the ventilation time required to secure oxygen concentration in various oxygen-deficient locations, which to judge from these tests can prevent suffocation accidents from happening.

목차 (Table of Contents)

• Abstract ⅲ
• List of figures ⅴ
• List of tables ⅶ
• Ⅰ. 서 론 1
• 1. 연구배경 및 목적 1
• 2. 연구 동향 5
• 2.1 밀폐공간 사고예방을 위한 관리적 차원의 연구 6
• 2.2 밀폐공간 사고예방을 위한 적정공기 확보를 위한 공학적 연구 8
• Ⅱ. 이론적 배경 10
• 1. 밀폐공간 10
• 1.1 밀폐공간 등 용어의 정의 10
• 1.2 질식의 개념 11
• 1.3 산소농도가 낮아질 수 있는 조건 12
• 1.4 밀폐공간에서의 건강장해 13
• 2. 밀폐공간 기준 16
• 2.1 국가별 밀폐공간 규정 16
• 2.2 국가별 밀폐공간 개념 비교 18
• 3. 원 박스 모델(One-Box Model) 20
• 3.1 비이상적 혼합 20
• 3.2 농도의 변화 21
• Ⅲ. 실험 방법 23
• 1. 밀폐공간 실험조건 구성 23
• 2. 실험 순서 26
• 3. 송풍기 송풍능력에 따른 환기실험 시 산소농도 변화 시간 측정 28
• 3.1 중규모 공간 흡배기 소요시간 29
• 3.2 소규모 공간 흡배기 소요시간 38
• Ⅳ. 결과 및 분석 44
• 1. 환기 소요시간 추정 44
• 1.1 규모별 환기용량 실험 해석 결과 및 분석 45
• 1.2 적용이론 응용 해석 46
• Ⅴ. 결 론 51
• 참고문헌 53
• 국문요약 55