인화성 물질 취급 사업장의 폭발위험장소 구분에 대한 사례 연구 : 조합법을 통한 메탄 및 프로판 가스 압축기 범위 산정 = A Case Study on the Hazardous area classification in Flammable Substances Handling Workplaces - Estimating the extent of methane and propane gas compressors using a ‘Combination methods’-

국문 초록 (Abstract)

인화성 물질 취급 사업장의 폭발위험장소 구분에 대한 사례 연구 -조합법을 통한 메탄 및 프로판 가스 압축기 범위 산정- 인화성 물질을 사용하는 산업 현장에서는 화재·폭발 사고의 위험성이 있을 수 있 다. 폭발 사고는 음속 이상의 속도를 가지고 있으며 충격파를 동반하기에 사고가 발생하는 경우 심각한 인명 피해 및 자산적 피해를 야기할 수 있다. 폭발 사고를 방지하기 위해서는 인화성 물질이 누출될 수 있는 공정기기를 파악하고 누출이 되 었을 시에 인화성 물질과 공기의 혼합물이 점화원에 의해 화재·폭발이 발생할 수 있는 범위를 추정하여 해당 지역에 점화원을 제거하는 것이 매우 중요하다. 이러한 범위의 지역을 폭발위험장소라 한다. 폭발위험장소 구분의 종별과 범위를 선정하는 방법은 크게 ‘산업코드와 국가표준의 이용’ 방법, ‘누출원 계산에 의한 구분’ 방법과 앞선 두 방법을 모두 사용하는 ‘조합법’ 방법이 있다. ‘산업코드와 국가표준의 이용’ 방법의 경우 누출되는 인화성 물질의 양이 매우 크거나 매우 적은 경우, 적용을 하 기에 어려움이 있을 수 있다. 누출되는 물질의 양이 적은 상황인 경우에는 위험성 이 과도하게 평가될 수 있어 안전상으로는 문제가 없겠지만 누출되는 물질의 양이 많은 경우에는 위험성이 과소평가되어 안전상으로 문제가 될 수 있다. 본 연구에서는 화학공정에 많이 사용하고 있는 압축기를 대상으로 물질은 공기보 다 가벼운 물질인 메탄과 공기보다 무거운 물질인 프로판을 선정하여 ‘산업코드와 국가표준의 이용’ 방법을 활용하여 범위를 선정하고 ‘누출원 계산에 의한 구분’ 방 법을 사용할 때 압력과 누출 구멍의 크기를 다양하게 선정하여 범위를 추정하여 두 범위를 비교하였다. 적용 사례를 통해 선정한 폭발위험장소의 범위를 비교하여 ‘산업코드와 국가표준 의 이용’ 방법을 사용한 범위 선정이 타당한지 확인해 본 결과 같은 산업코드를 사 용하더라도 사용된 구절에 따라 범위가 다르게 선정이 될 수 있으며 ‘누출원 계산 에 의한 구분’ 방법에서 기기의 운전 압력 및 누출 구멍의 크기 선정에 따라 계산 에 의한 범위가 산업코드를 사용해 선정한 범위보다 큰 것을 확인할 수 있었다. 그 결과로 폭발위험장소 구분 시 ‘산업코드와 국가표준의 이용’ 방법을 사용하여 초기 작업을 하고 ‘누출원 계산에 의한 구분’ 방법을 통해 검토하는 ‘조합법’ 방법의 사용 이 필요하다는 것을 확인하였다.

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

A Case Study on the Hazardous area
classification in Flammable Substances
Handling Workplaces
- Estimating the extent of methane and propane gas
compressors using a ‘Combination methods’-
In industrial sites that handle flammable materials, there is a potential risk of fire and explosion accidents. Explosions occur at speeds exceeding the velocity of sound and are accompanied by shock waves, which can result in severe loss of life and property if an accident occurs. To prevent explosion accidents, it is essential to identify process equipment where flammable materials might leak and estimate the range where a mixture of flammable materials and air could ignite and cause a fire or explosion. Removing ignition sources in these areas is crucial. Such areas are referred to as hazardous locations.
The classification and determination of hazardous locations can be broadly categorized into three methods: the "use of industry codes and national standards", the "Classification by sources of release method" and a "combination method" that incorporates both approaches. The "use of industry codes and national standards" method can be challenging to apply when the amount of leaked flammable material is either very large or very small. When the amount of leaked material is small, the risk may be overestimated, posing no safety concerns. However, if the amount of leaked material is large, the risk may be underestimated, leading to potential safety issues.
In this study, compressors commonly used in chemical processes were examined. Methane, which is lighter than air, and propane, which is heavier than air, were selected as the substances for analysis. The range of hazardous locations was determined using the "use of industry codes and national standards" method, and the "Classification by sources of release method " method was applied by varying the pressure and size of the leakage hole to estimate the range. These two ranges were then compared.
The comparison of the hazardous location ranges determined through case applications revealed that even when using the same industrial code, the selected range could vary depending on the specific clauses applied. Additionally, it was confirmed that the range calculated using the "Classification by sources of release method" method could be larger than the range determined using industrial codes, depending on the operating pressure of the equipment and the size of the leakage hole. Consequently, the study demonstrated the need for a "combination method", where the "use of industry codes and national standards" method is used for initial classification, followed by validation and review using the " Classification by sources of release method" method.

목차 (Table of Contents)

• 1-1 연구배경 및 목적
• 1-2 연구방법 및 범위
• 2 이론적 배경
• 2-1 방폭전기기기의 선정
• 2-2 가스 폭발위험장소 구분(Hazardous area classification-Gas)
• 2-3 폭발위험장소 구분에 대한 선행 연구
• 3 메탄 및 프로판 가스 압축기에 대한 사례
• 3-1 ‘산업코드와 국가표준의 이용’ 방법을 통한 범위 선정
• 3-2 ‘누출원 계산에 의한 구분’ 방법을 통한 범위 선정
• 3-3 ‘조합법’ 방법을 통한 범위 선정
• 3-4 적용사례에 대한 검토
• 4 결론
• 참고문헌
• Abstract