가스폭발위험장소의 설정에 관한 기술지침 2020. 12. 한국산업안전보건공단

(1)

가스폭발위험장소의 설정에 관한 기술지침

2020. 12.

한국산업안전보건공단

(2)

○ 통합제정자 : (전)산업안전보건연구원 최상원

○ 제·개정 경과

- 2020년 10월 전기안전분야 표준제정위원회 심의(제정)

○ 관련규격 및 자료

- KS C IEC 60079-10-1(폭발분위기- 제10-1부 : 폭발위험장소의 구분)

- NFPA 497(Recommended practice for the classification of flammable liquids, gases, or vapors and of hazardous locations in electrical installations at chemical process areas) - EI 15(Area classification code for installations handling flammable fluids)

- EN 1127-1(Explosive Atmospheres Explosion Prevention and Protection

○ 관련법규․규칙․고시 등

- 산업안전보건법 제41조의 2(위험성 평가)

- 산업안전보건기준에 관한 규칙 제230조(폭발위험이 있는 장소의 설정 및 관리)

○ 기술지침의 적용 및 문의

- 이 기술지침에 대한 의견 또는 문의는 한국산업안전보건공단 홈페이지(www.kosha.or.kr) 의 안전보건기술지침 소관분야별 문의처 안내를 참고하시기 바랍니다.

- 동 설명서 내에서 인용된 관련규격 및 자료, 법규 등에 관하여 최근 개정본이 있을 경우에는 해당 개정본의 내용을 참고하시기 바랍니다.

공표일자 : 2020년 12월

제 정 자 : 한국산업안전보건공단 이사장

(3)

2. 적용범위 ··· 1

3. 용어의 정의 ··· 2

4. 일반사항 ··· 6

5. 폭발위험장소 구분 방법 ··· 9

6. 인화성 물질의 누출 ··· 13

7. 폭발위험장소의 종류 ··· 25

8. 폭발위험장소의 범위 ··· 27

9. 문서화 ··· 28

<부록 1> 가스폭발위험장소 설정을 위한 누출원 평가 ··· 38

<부록 2> 가스폭발위험장소 설정을 위한 환기평가 ··· 57

<부록 3> 가스폭발위험장소의 범위설정 ··· 83

<부록 4> 실험실 등 소량의 인화성액체 취급장소에서의 폭발위험장소 설정 ···· 112

<부록 5> 위험성평가를 기반으로 하는 폭발위험장소 설정 ··· 116

(4)

가스폭발위험장소의 설정에 관한 기술지침

1. 목 적

이 지침은 「산업안전보건기준에 관한 규칙 제230조(폭발위험이 있는 장소의 설정 및 관리)」에 따라 인화성의 액체, 가스 또는 미스트를 취급하는 장소에서의 전기설비 의 적절한 선정 및 설치를 위한 가스폭발위험장소(이하 ‘폭발위험장소’라 한다)의 설정 에 관한 기술 사항을 정함을 목적으로 한다.

2. 적용범위

(1) 이 지침은 정상대기상태에서 공기와 혼합되어 있는 인화성의 액체, 가스 또는 미 스트의 존재로 인하여 발화위험이 조성될 우려가 있는 장소에 적용한다.

(2) 이 지침은 다음의 경우에는 적용하지 아니한다.

(가) 폭발성 갱내가스가 존재할 우려가 있는 광산

(나) 폭발성 물질의 제조 및 취급공정

(다) 이 지침에서 다루는 비정상(Abnormal) 상태를 벗어나는 매우 드믈거나 치명 적 고장(이 지침의 3.(1)(저) 및 (처) 참조)

(라) 의료용으로 사용되는 공간

(마) 저압의 연료가스가 취사, 온수 기타 유사한 용도로 사용되는 상업용 및 산업 용 기기(Appliances), 다만 해당설비(Installation)가 관련 도시가스사업법에 부합되는 경우에 한함

주) 도시가스의 경우 관련법에 따라 "저압"은 0.1 MPaG(게이지 압력) 미만을 말한다.

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(바) 주거 공간 및 시설(Domestic premise)

(사) 가연성 분진 또는 섬유로 인한 폭발위험의 우려가 있는 장소(KS C IEC 60079-10-2 참조)

3. 용어의 정의

(1) 이 지침에서 사용되는 용어의 정의는 다음과 같다.

(가) “폭발성 가스분위기(Explosive gas atmosphere)”라 함은 점화 후 연소가 계속 될 수 있는 가스, 증기 형태의 인화성 물질이 대기상태에서 공기와 혼합되어 있는 상태를 말한다.

비고 인화상한(UFL) 이상 농도의 혼합기체는 폭발성가스분위기는 아니지만 쉽게 폭발 성분위기로 될 수 있으므로 폭발위험장소 구분 목적상 폭발성 가스분위기로 간 주한다.

(나) “폭발위험장소(Hazardous area)”라 함은 전기설비를 제조․설치․사용함에 있 어 특별한 주의를 요구하는 정도의 폭발성 가스분위기가 조성되거나 조성될 우려가 있는 장소를 말한다.

비고 공정설비의 대부분의 구성품 내부에는 공기가 인입될 가능성이 없어 인화성 분위 기로 간주되지 않음에도 불구하고 그 설비 내부는 폭발위험장소로 간주한다. 내부 에 불활성화와 같은 특정 조치를 하는 경우에는 폭발위험장소로 구분하지 않을 수 있다.

(다) “비폭발위험장소(Non-hazardous area)”라 함은 전기설비를 제조․설치․사용 함에 있어 특별한 주의를 요하는 정도의 폭발성 가스분위기가 조성될 우려가 없는 장소를 말한다.

(라) “폭발위험장소 종별(Zones)”이라 함은 폭발성 가스분위기의 생성 빈도와 지속 시간을 바탕으로 하는 구분되는 폭발위험장소를 말하며, 다음과 같이 3가지로 구분한다.

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① “0종장소(Zone 0)”라 함은 폭발성 가스분위기가 연속적으로 장기간 또는 빈 번하게 존재할 수 있는 장소를 말한다.

② “1종장소(Zone 1)”라 함은 폭발성 가스분위기가 정상작동 중 주기적 또는 빈 번하게 생성되는 장소를 말한다.

③ “2종장소(zone 2)”라 함은 폭발성 가스분위기가 정상작동(운전) 중 조성되지 않거나 조성된다 하더라도 짧은 기간에만 지속될 수 있는 장소를 말한다.

비고 폭발성 가스분위기의 발생 빈도와 지속시간은 해당 산업 또는 적용에 관련된 별 도의 코드를 적용할 수 있다.

(마) “폭발위험장소의 범위(Extent of zone)”라 함은 누출원에서 가스/공기 혼합물 의 농도가 공기에 의하여 인화하한 값 이하로 희석되는 지점까지의 거리를 말한다.

(바) “누출원(Source of release)”이라 함은 폭발성가스분위기를 조성할 수 있는 인 화성 가스, 증기, 미스트 또는 액체가 대기 중으로 누출될 우려가 있는 지점 또는 위치를 말한다. 누출원의 등급은 다음과 같이 3가지로 분류한다.

① “연속 누출등급(Continuous grade of release)”이라 함은 연속, 빈번 또는 장 기간 발생할 것으로 예상되는 누출을 말한다.

② “1차 누출등급(Primary grade of release)”이라 함은 정상작동 중에 주기적 또는 빈번하게 발생할 수 있을 것으로 예상되는 누출을 말한다.

③ “2차 누출등급(Secondary grade of release)”이라 함은 정상작동 중에는 누출 되지 않고 만약 누출된다 하더라도 아주 드물거나 단시간 동안의 누출을 말 한다.

(사) “누출률(Release rate)”이라 함은 누출원에서 단위 시간당 누출되는 인화성 가 스, 액체, 증기 또는 미스트의 양(㎏/s)을 말한다.

(아) “환기(Ventilation)”라 함은 바람 또는 공기의 온도차에 의한 영향이나 인위적 인 수단(예를 들면 환풍기, 배출기 등)을 이용하여 공기를 이동시켜 신선한

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공기로 치환시키는 것을 말한다.

(자) “희석(Dilution)”이라 함은 공기와 혼합된 인화성 증기 또는 가스가 시간이 지 나면서 인화성 농도가 감소되는 것을 말한다.

(차) “배경농도(Background concentration)”라 함은 누출 풀름(Plume) 또는 제트 (Jet)의 외곽 내부 부피에서의 인화성 물질의 평균농도를 말한다.

(카) “인화성 물질(Flammable substance)”이라 함은 물질 자체가 인화성으로 인화 성 가스, 증기 또는 미스트를 생성할 수 있는 물질을 총칭하여 말한다.

(타) “인화성 액체(Flammable liquid)”라 함은 예측 가능한 작동조건에서 인화성 증기가 생성될 수 있는 액체로, 「산업안전보건법 시행령」별표 10에서 정하 는 바에 따라 표준압력(101.3 kPa)하에서 인화점이 60 ℃ 이하인 물질이거나 고온의 공정운전조건으로 인하여 화재폭발위험이 있는 상태에서 취급하는 가 연물질을 말한다.

비고 예측 가능한 작동조건의 한 예는 인화성액체가 인화점 이상에서 취급되는 것을 말하며, 상온에서 다루어지는 물질은 이 지침의 목적상 NFPA 497의 3.3.6 (Flammable liquid)에 따라 인화점이 40 ℃ 이하인 물질을 말한다.

(파) “인화성 가스(Flammable gas)”라 함은 산업안전보건법 시 행령 별표 10에서 정하는 바에 따라 인화한계 농도의 최저한도가 13 % 이하 또는 최고한도와 최저한도의 차가 12 % 이상인 것으로서 표준압력(101.3 ㎪) 하의 20 ℃에서 가스 상태인 물질을 말한다.

(하) “가스 또는 증기의 비중(상대밀도)(Relative density of a gas or a vapor)”이 라 함은 같은 압력과 온도에서 공기 밀도(공기 1.0)에 대한 가스 또는 증기의 상대 밀도를 말한다.

(거) “인화점(Flash point)”이라 함은 어떠한 표준조건에서 인화성 가스/공기 혼합 물이 형성될 수 있는 양의 증기를 발생시키는 액체의 최저온도를 말한다.

(너) “비점(Boiling point)”이라 함은 대기압 101.3 kPa (1,013 mbar)에서 액체가 끓 는 온도를 말한다.

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(더) “증기압(Vapour pressure)”이라 함은 고체 또는 액체가 그 자신의 증기와 평 형상태에 있을 때 발생하는 압력을 말한다.

(러) “폭발성가스분위기 발화온도(ignition temperature of an explosive gas atmosphere)”

라 함은 특정조건(IEC 60079-20-1)에서, 공기와 혼합된 가스 또는 증기의 형 태인 인화성 물질을 발화시키는 가열된 표면의 최저온도를 말한다.

(머) “인화하한값(LFL: Lower flammable Limit)”이라 함은 공기 중에서 인화성 가 스, 증기 또는 미스트의 농도가 이 값 미만에서는 폭발성 가스분위기가 조성 되지 않는 한계 값을 말한다.

(버) “인화상한값(UFL: Upper flammable Limit)”이라 함은 공기 중에서 인화성 가 스, 액체, 증기 또는 미스트의 농도가 이 값 넘어서는 폭발성 가스분위기가 조성되지 않는 한계 값을 말한다.

(서) “정상작동(Normal operation)”이라 함은 설비가 설계변수 범위 내에서 작동되 는 상태를 말한다.

비고 1. 수리 또는 가동정지 등의 사고로 인한 고장(펌프 씰, 플랜지 개스킷의 손상 또 는 넘침 등)은 정상작동의 일부로 보지 않는다.

2. 기동 및 정지 조건, 일상 정비는 정상작동에 포함되[지만 시운전의 일환인 처음 기동은 제외한다.

(어) “일상 정비(Routine maintenance)”라 함은 설비의 적절한 성능 유지를 위하여 정상 작동 중에 가끔 또는 주기적으로 실시하는 활동을 말한다.

(저) “드문 오작동(Rare malfunction)”이라 함은 아주 드물게 발생될 수 있는 오작 동의 유형을 말한다.

비고 1. 이 지침에서의 드문 오작동은 자동 또는 수동일 수도 있고 별도의 독립적인 공정제어 실패를 포함하며, 인화성 물질의 대량유출의 주요 요인이 될 수도 있다.

2. 드문 오작동은 누출로 인한 예측되지 않는 부식 등 공정 설계에서 적용되지 않 은 조건을 포함 할 수 있다. 공정운영의 일환으로 논리적으로 예측되는 부식이 나 이와 비슷한 상황은 드문 오작동으로 보지 않는다.

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(처) “치명적 고장(Catastrophic failure)”라 함은 인화성 물질의 누출 결과로 공정 플랜트 및 제어 시스템의 설계 매개 변수를 넘는 사고를 말한다.

비고 이 지침에 포함되는 치명적 고장은 공정 베셀의 파열, 플랜지 또는 씰의 전체 고 장 등과 같은 설비나 배관의 대형 고장과 같은 대형 사고를 말한다.

(터) “기기보호수준(EPL, Equipment protection level)”이라 함은 폭발위험장소 설 정 이외에도 잠재적 폭발결과를 고려하는 위험성평가 결과를 말한다.

(2) 기타 이 지침에서 사용하는 용어의 정의는 특별한 규정이 있는 경우를 제외하고 는 산업안전보건법, 같은 법 시행령, 같은 법 시행규칙 및 산업안전보건기준에 관한 규칙에서 정하는 바에 의한다.

4. 일반사항

4.1 안전원칙

(1) 인화성 물질의 취급 또는 저장하는 장소의 설비는 물질의 누출 빈도, 지속시간 및 누출률에 대하여 정상 또는 비정상 운전과 관계없이 당해 물질의 누출과 그 로 인해 결정되는 폭발위험장소(이하 ‘위험장소’라 한다)의 범위가 최소가 되도록 설계, 제조, 운전 및 정비하도록 한다.

(2) 공정설비 및 기기는 인화성 물질이 누출될 수 있는 부분을 조사하여 그 가능성, 빈도, 누출률 및 누출속도가 최소가 되도록 설계변경을 고려하는 것이 중요하다.

(3) 이러한 기본적인 검토는 공정설비 설계 초기단계부터 조사해야 하며, 위험장소 구분을 검토함에 있어서도 각별한 주의를 기울이는 것이 좋다.

(4) 시운전이나 일상 정비와 같이 정상작동상태가 아닌 경우에는 위험장소 구분이 부적합할 수도 있으므로, 이때의 위험장소 구분은 모든 일상 정비를 고려하되, 정상 운전상태 이외의 활동의 경우, 안전 작업 시스템으로 다루어야 한다.

(5) 폭발성 가스분위기가 조성될 우려가 있는 경우, 다음의 단계적 조치를 취한다.

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(가) 점화원 주위에 폭발성 가스 분위기의 생성될 가능성 제거 또는

(나) 점화원 제거

(6) (5)의 조치가 불가능할 경우에는 (가)와 (나)가 동시에 발생하는 가능성이 충분히 낮아지도록 보호조치, 공정기기, 시스템 및 절차를 선정하고 준비하는 것이 좋다.

이러한 조치의 신뢰성이 충분하다고 인정되면 단독으로 사용될 수 있고 그렇지 않다면 필요한 안전수준을 얻기 위하여 조합하여 사용한다.

4.2 폭발위험장소 구분의 목적

(1) 위험장소 구분은 폭발성 가스분위기가 생성될 우려가 있는 장소에서 전기설비를 안전하게 사용할 수 있도록 설비의 적절한 선정, 설치 및 가동하기 위한 환경을 분석하고 구분하는 방법이다.

(가) 위험장소 구분에서는 발화 에너지(가스 그룹) 및 발화온도(온도등급)와 같은 가스 또는 증기의 발화특성을 고려한다.

(나) 위험장소 구분은 두 가지 목적, 즉 위험장소 종별과 그 범위를 결정하는 것이 다(7, 8항 참조).

(2) 인화성 물질을 사용하는 현장 중에서 폭발성 가스분위기가 생성될 우려가 높은 지역에서는 점화원이 될 가능성이 낮은 설비를 사용하여 안전을 도모해야 하고, 반면에 폭발성 가스 분위기가 생성될 우려가 낮은 장소에는 덜 엄격한 요구사항 에 따라 제작된 설비를 사용한다.

(3) 설계 및 적절한 운전절차에 의하여 0종장소나 1종장소의 수와 범위를 최소화하 는 것이 바람직하며, 플랜트를 설계할 때 다음 원칙을 우선적으로 고려한다.

(가) 플랜트 및 설비를 주로 2종장소나 비위험 장소로 한다.

(나) 인화성 물질의 누출을 피할 수 없는 경우, 이 불가피한 2차 누출등급의 기기 를 제한하거나 이것이 불가능한 경우(1차 누출 등급이나 연속 누출등급을 피 할 수 없는 경우)에는 누출률과 누출속도를 더욱 제한한다.

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(4) 필요한 경우, 위험장소의 범위를 줄이기 위해 비정상 작동 시에도 대기로 누출되 는 인화성 물질의 양이 최소화되도록 공정설비를 설계, 운전 및 배치한다.

(5) 일단 플랜트에 위험장소가 구분되고 필요한 문서가 모두 기록되면 위험장소 구 분 책임자와의 사전 협의 없이 설비나 운전절차를 변경해서는 안 된다.

- 위험장소 구분은 모든 설비나 운전상의 변경에 따라 최신화(up-date)하되, 이의 검토는 플랜트 수명동안 지속적으로 실시하도록 한다.

4.3 폭발 위험성 평가

비고 필요한 경우, 위험성평가는 산업안전보건법 제41조의 2(위험성평가) 및 관련 고시에 따라 적합한 자격을 가진 관계자가 규정된 절차에 따라 시행한다.

(1) 위험장소의 구분이 완료되면, 폭발사고의 결과를 고려하여 더 높은 보호수준 (EPL)의 설비가 필요한지 아니면 일반적인 요구사항보다 낮은 보호수준의 설비 를 사용하는 것이 적정한지에 대한 위험성평가를 수행할 수 있다.

(2) 무시할 수 있는 정도의 범위(NE)는 비위험장소로 간주할 수 있다.

(가) NE에서는 폭발이 발생해도 그 결과를 무시할 수 있다는 것을 의미한다.

(나) 영역 NE 개념은 EPL을 결정하기 위한 위험성평가에 대한 조정에서 다른 어 떠한 것에 관계없이 적용될 수 있다.

비고 NE의 예는 천연가스 구름(Cloud)의 평균농도가 LFL의 50 %인 부피가 0.1 ㎥ 또 는 밀폐공간의 1.0 % 이하의 부피 중 작은 부피의 것을 말한다.

(3) 기기보호수준(EPL) 요구사항은 설비를 적절하게 선정하기 위하여 위험장소 구분 문서와 도면에 기록할 수 있다.

비고 KS C IEC 60079-0에서 EPL에 대하여 규정하고 있고, KS C IEC 60079-14는 설비 에 대한 EPL의 적용에 대하여 정의하고 있다.

4.4 관련자의 자격(적격자, Competence of personnel)

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(1) 위험장소의 구분은 인화성 물질에 관련된 주요 특성, 가스/증기 확산의 원칙을 이해하고 공정과 설비에 충분히 익숙한 전문가가 참여하여 실시한다.

비고 전문가는 해당 플랜트의 특성과 위험장소 구분 수행에 적합한 전기, 기계 등의 관 련 전공자와 안전에 대한 구체적인 책임을 가진 자로서 위험장소 설정에 관한 교 육·훈련을 받은 자를 말한다.

(2) (1)항에서 교육·훈련이라 함은 위험장소 설정 등 전기방폭에 대하여 정규학교에 서 1학기 이상 또는 전문교육기관에서 20시간 이상 교육을 수강한 자를 말한다.

비고 해당분야에 대한 학위논문, 학회지 발표의 경우 등을 포함할 수 있다.

(3) 전문가는 정기적으로 적절한 교육 및 훈련은 지속적으로 받아야 한다. 정기교육 은 관련 표준의 제·개정이나 기술 발전·변화 등을 고려하여 5년 주기로 한다.

비고 관련분야에 대한 3개월 이상의 정규과정 강의, 전문단체 논문 발표 등의 경우에는 정기교육 수강으로 본다.

5. 폭발위험장소 구분 방법

5.1 일반사항

(1) 플랜트나 플랜트 설계의 간략한 조사만으로 플랜트 각 부분의 위험장소를 3종(0 종, 1종 또는 2종장소)으로 단순히 구분하는 것은 쉽지 않으므로, 폭발성 가스분 위기가 생성될 가능성에 대한 정밀한 분석이 필요하다.

(2) 인화성 가스나 증기가 생성될 수 있는 장소의 결정은 누출의 가능성과 누출 빈 도를 연속 누출, 1차 누출 및 2차 누출 등급의 정의에 따라 평가한다.

(가) 위험장소의 종류 및/또는 범위에 영향을 주는 누출빈도와 주기(누출 등급), 누출률, 농도, 속도, 환기 또는 기타 요인이 결정되면 이것은 주변지역에서 폭 발성 분위기가 생성될 가능성을 정해주는 확실한 근거가 된다.

(나) 일단 누출등급·누출률·농도·속도·환기 및 기타 요소들을 평가하고 그 주위의 폭발성가스 분위기의 존재확률을 평가하면 위험장소의 종별 및 그 범위를 결

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정하는 확실한 근거가 된다. 따라서 이 접근방법에서는 그 자체적으로 또는 공정 조건상 인화성 물질을 갖고 있으므로 누출원이 될 수 있는 공정 설비의 각 부품에 대한 상세한 검토가 필요하다.

비고 위험장소를 구분하는 체계도는 <그림 2>∼<그림 5> 참조

(3) 위험장소 구분은 입수 가능한 초기 P&ID(Process and instrumentation line diagrams)와 설비배치도(Layout plans)를 바탕으로 실시하고 설비 가동전에 확 인한다.

(4) 전체 평가에서 다양한 잠재 누출원의 종류, 수, 위치를 지속적으로 고려하여 적 절한 장소와 경계조건을 할당한다.

(가) 기능안전 표준(Functional safety standard)에 따라 설계 및 설치되는 제어 시 스템은 잠재된 누출원 및/또는 누출의 양을 감소시킬 수 있다(회분식 순차제 어(Batch sequence controls), 비활성시스템(Inerting systems 등). 따라서 이 러한 제어장치들은 위험장소 구분할 때 적절히 고려한다.

(나) 위험장소를 구분할 때에는 동일하거나 유사한 시설물에 대한 이전의 경험 또 한 신중하게 평가한다.

① 인화성 물질의 잠재적인 누출원이 있다는 것만으로 1종장소 또는 2종장소의 범위를 정하는 것은 적절하지 않다.

② 특정 설비의 설계 및 운전에 대한 경험 또는 입증된 문서가 명확한 경우, 장 소 구분에 활용할 수 있다. 또한 현장 경험이나 새로운 증거를 바탕으로 새 로 구분하는 것이 중요하다.

5.2 누출원 계산에 의한 구분

(1) 위험장소는 각각의 누출원 및 관련 요소들에 대한 적합한 통계 및 수치평가를 고려한 계산을 바탕으로 설정하되, 그 방법은 다음과 같이 요약할 수도 있다 (<그림 3> ∼<그림 6> 참조).

(가) 누출원의 빈도와 지속기간을 기반으로 한 각 누출원의 누출률과 누출등급의

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결정

(나) 환기 또는 희속 조건 및 유효성의 평가

(다) 누출등급 및 환기 또는 희석유효성을 바탕으로 한 위험장소 종별 결정

(라) 위험장소의 범위 결정

비고 1. 지정된 조건하에서 누출률을 결정하기 위한 공식은 <부록 1>의 식을 참조한다.

2. 환기 및 확산 평가에 관한 지침은 <부록 3>을 참조한다.

(2) 평가자는 모든 평가방법, 도구 등의 적합함이 입증되거나 적절한 주의사항에 따 라 이용하되, 해당 도구 등의 한계와 요구사항을 이해하고 적합한 결론의 보장을 위해 입력 조건이나 결과를 조정하도록 한다.

5.3 산업코드와 국가표준의 이용

평가자는 이 지침의 일반적인 원칙에 부합되고 적용에 적합한 지침이나 예를 제공하 는 산업코드 및 국가표준을 적용 할 수 있다(<표 1> 참조).

5.4 위험장소의 설정

5.4.1 간이법(Simplified methods)

(1) 누출원에 대하여 각각 평가하는 것이 비현실적인 경우에는 간이법을 이용한다.

(2) 간이법은 개별 세부사항 없이 보수적으로 잠재 누출원에 따라 0종, 1종 또는 2종 장소를 구분하는 것으로, 판단은 경험을 바탕으로 하며 특정 설비에 적절한 기준 을 참조할 때 가장 정확할 수 있다.

(3) 플랜트 내의 하나의 장치 또는 조건에 대한 평가가 플랜트 내의 기타 유사한 항 목이나 조건에 대한 보수적인 위험장소 구분에 적합한 경우에는 플랜트 내의 모 든 장치들에 대한 상세한 평가를 필요로 하지 않는다.

(4) 간이법의 특징은 위험장소의 범위가 더 넓어진다는 것이며, 위험성의 존재에 의

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심이 있는 경우에는 보다 더 보수적으로 위험장소 구분을 적용할 필요가 있다.

(5) 위험장소 구분의 경계에 대하여 덜 보수적이거나 더 정확한 도표를 구하기 위해 서는 적용가능한 점누출원의 보다 자세한 평가 내용이나 예시를 참조한다.

5.4.2 조합법(Combination methods)

(1) 플랜트에서의 위험장소 구분은 플랜트의 진척 단계 또는 각 장치별로 다양한 방 법을 사용하는 것이 적합하다.

(가) 예를 들어 플랜트 초기 개념 설계단계에서는 간이법이 장치의 분류, 플랜트의 배치 및 경계 등을 정하기 위하여 적절할 수도 있다.

(나) 간이법은 누출원에 관한 상세한 데이터가 없기 때문에 적용할 수 있는 유일 한 방법일 수도 있다.

(다) 플랜트 설계가 진행되고 잠재 누출원에 관한 상세한 데이터를 입수하게 되면, 보다 상세한 평가방법을 이용해 위험장소 구분을 최신화한다.

(2) 경우에 따라, 플랜트 내의 유사한 장비(예, 파이프 랙과 같은 플랜지를 이용한 배 관 등)는 간이법을 적용하는 반면, 보다 중요한 잠재 누출원(예, 릴리프밸브, 벤 트, 가스 컴프레서, 펌프 등과 유사한 것)에 대해서는 더욱 상세한 평가법을 적용 할 수 있다.

(3) 대부분의 경우, 관련된 국가 또는 산업 코드에서 제공되는 위험장소 구분 예시들 이 대규모 플랜트의 구성 장치의 위험장소 구분에 이용되고 있다.

5.4.3 위험장소 설정 접근법

위험장소 설정 접근법에는 다음과 같은 방법이 있다(<그림 1> 참조).

(1) 도표이용접근법(DEA, Direct Example Approach) : 인화성 물질 취급설비의 위 험장소를 직접 구분하는 전형적인 방법으로, 설비 배치도 및 크기·취급물질의 종 류·환기 등을 고려한 경험적 방법이다.

(2) 점누출원접근법(PSA, Point Source Approach) : 설비의 운전 온도 및 압력·환기의

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정도 및 유형 등의 변화가 커서 도표 이용방법이 곤란한 경우에 적용하는 것으로 누 출원의 누출 확률을 알아야 한다(EI 15의 Chapter 5, 및 Chapter 6 참조).

(3) 위험기반접근법(RBA, Risk-Based Approach) : 누출확률을 모르거나 자주 변화 되는 시스템에서 2차 누출의 크기를 결정할 때 사용하는 방법으로, 주로 기존 설 비에 유용하다.

위험장소 설정 을 요하는 정 도의 충분한 양이 누출될 수 있는 인화 성 물질의 양 인가?

N

설비/플랜트 또 는 공정의 자세 한 설계도서

Y

물질로 지정되 는 IP 등급인 가?

물질특성, 비등 N

점, 인화점, 대기 온도, 공정조건 (압력, 미스트누 설 등)

Y

인화성 물질이 누출 될 수 있 는지?

N

Y

석유 등급

(Class) 표 A3, I, II, 인화점 이 상의 물질 누 출

유체 카테고리 (A, B, C, G(i), G(ⅱ)

Y

1.3.1에서 정의 되는 설비 여 부??

알려진 누출률 인가(홀 크기, 압력)?

N Y

DEA를 이용한 위험장소의 종 별 및 범위

PSA를 이용한 위험장소의 종 별 및 범위

RBA를 이용한 위험장소의 종 별 및 범위

비위험장소 (기타 안전조 치 필요)

<그림 1> 폭발위험장소 구분 방법

비고 자세한 사항은 EI 15(Area classification code for installations handling flammable fluids) 참조

6. 인화성 물질의 누출

6.1 일반사항

(1) 인화성 물질의 누출률은 위험장소의 범위에 영향을 미치는 가장 중요한 요소로, 일반적으로 누출률이 많으면 많을수록 더 넓은 범위를 갖고, 주어진 누출률에 대 해 인화하한값(LFL)이 낮을수록 위험장소의 범위는 넓어진다.

(17)

비고 경험적으로 인화하한값이 15 %인 암모니아 가스는 누출되면, 개방된 공간에서 빠르 게 희석되므로, 폭발성가스분위기의 생성은 일반적으로 무시한다.

(2) 위험장소의 구분방법 접근 시에 고려해야 하는 누출원 특성은 6.2 ∼ 6.5 항에 따른다.

6.2 누출원

(1) 누출원을 식별하고 누출등급을 정하는 것은 위험장소 구분의 기본 요소이다. 폭 발성 가스분위기는 공기 중에 인화성 가스 또는 증기가 존재하는 경우에만 생성 되므로 이러한 물질이 해당 장소에 존재할 수 있는지의 결정이 필요하다.

(가) 일반적으로 인화성의 가스와 액체는 공정설비 내에 들어 있으며 이러한 설비 는 완전 밀폐식이거나 아닐 수도 있다.

(나) 공정설비 내의 인화성 분위기가 조성될 우려가 있는 곳이나 인화성 물질의 누 출로 공정설비 외부에 인화성 분위기가 조성될 우려가 있는 곳을 구분할 필요 가 있다.

(2) 공정설비의 각 단위장치(예: 탱크․펌프․배관․용기 등)들은 인화성 물질의 잠재 누출원으로 간주한다.

(가) 이 단위장치에 인화성 물질이 들어있을 가능성이 없으면 그 주변은 위험장소 가 되지 않는다.

(나) 단위장치에 인화성 물질이 들어있으나, 대기로 누출될 우려가 없는 경우에도 위험장소가 되지 않는다(예: 전체가 용접된 배관 등은 누출원에서 제외).

(3) 단위 장치로부터 인화성물질이 대기로 누출될 우려가 있다고 판단되면, 우선 누출빈 도와 지속시간에 따라 정해지는 누출등급을 정한다.

(가) 위험장소 구분 시, 밀폐 공정 시스템의 개방될 수 있는 부품(예: 필터 교체 또는 배치 충전 중)도 누출원으로 간주한다.

(나) 평가 절차에 따라 누출을 “연속”, “1차” 및 “2차 누출등급”으로 구분한다.

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비고 1. 누출은 샘플 채취 등의 작업이나 일상적인 정비절차에서 발생할 수 있으며, 이 러한 형태의 누출은 일반적으로 연속 또는 1차 누출등급으로 구분하고, 기타 사고성 누출은 2차 누출등급으로 구분한다.

2. 하나의 장치에서 두 개 이상의 누출등급을 가질 수 있다. 예를 들어 작은 1차 누출등급의 누출원이 있는 곳에 비정상 운전시 더 큰 누출이 발생될 수 있다면 2차 누출등급의 누출을 야기할 수 있다. 이러한 상황에서는 두 개의 누출조건 (두개의 누출 등급 모두)을 충분히 고려한다.

(4) 누출등급을 정한 후, 위험장소의 종류와 범위에 영향을 미칠 수 있는 누출률과 기타요소를 정할 필요가 있다.

(5) 실험실과 같이 잠재 폭발위험조건이 존재하더라도 누출될 수 있는 인화성 물질의 양이 "적은" 경우에는 이와 같은 위험장소 구분 절차를 적용하는 것이 부적절할 수 있다. 이러한 경우에도 수반되는 특정위험을 고려한다.

비고 실험실 등의 폭발위험장소 설정은 <부록 4> 참조

(6) 가열로, 화로, 보일러, 가스터빈 등과 같이 내부에서 인화성 물질이 연소되는 공 정설비의 위험장소 구분은 퍼지(Purge)주기, 기동 및 정지조건을 고려한다.

(7) 특정 구조 관련 코드에 적합한 폐쇄설비의 구조인 경우, 인화성 물질의 누출을 무시할 수 있을 정도로 효과적으로 방지하거나 제한할 수 있어 위험장소에서 제 한 할 수 있다.

비고 1. 특정구조관련 코드는 EN 1127-1(Explosive Atmospheres Explosion Prevention and Protection-Part 1: Basic Concept and Methodology)을 말한다.

2. <부록 1> 참조

(가) 이러한 장치 또는 설비의 위험장소 구분은 관련 구조 및 운전표준을 준수하고 완벽하게 설치되었는지를 검증하기 위하여 완전한 평가를 필요로 한다. 표준 준 수 검증은 설계, 설치, 운영, 정비 및 모니터링 활동을 고려한다.

(나) 압력을 가진 액체의 누출로 형성되는 미스트는 해당 액체의 인화점보다 낮은 온 도에서도 연소될 수 있다.

6.3 누출의 형태

(19)

6.3.1 일반사항

(1) 누출특성은 인화성 물질의 물리적 상태, 온도 및 압력에 따라 달라지며 물리적 상 태는 다음과 같다.

- 상승된(높은) 온도 또는 압력에서 존재할 수 있는 가스 - 압력에 의해 액화되는 가스, 예) LPG

- 냉각에 의해서만 액화될 수 있는 가스, 예) 메탄 - 인화성 증기가 누출되는 액체

(2) 파이프 접속부, 펌프, 압축기씰(Seal) 및 밸브 패킹 등의 단위장치로 부터의 누출은 주로 적은 양으로 시작하나 누출이 중단되지 않으면, 누출률과 위험장소의 범위가 크게 증가될 수 있다.

(3) 인화점 이상에서의 인화성 물질 누출은 인화성 증기 또는 가스운을 발생시킬 수도 있다. 이는 초기 주변 공기보다 상대밀도가 낮거나 높을 수도 있고, 중립부력일 수도 있다<부록 1> 참조).

(4) 누출의 모든 형태는 결국 가스 또는 증기 누출로 이어지고, 가스 또는 증기는 부 력, 중립부력 또는 가라앉는 형태로 나타난다<부록 1>의 <그림 1> 참조). 이러한 특성은 누출의 특정형태에 의해 생성된 위험장소의 범위에 영향을 미치게 된다.

(5) 지면에서 위험장소의 수평범위는 상대밀도의 증가함에 따라 증가하고, 위험원 상 부의 수직범위는 상대밀도가 저하됨에 따라 증가한다.

6.3.2 가스상 누출

(1) 가스상 누출은 누출지점(예, 펌프 씰(Seal), 파이프 접속부 또는 증발 풀 지역)의 압력에 의존되는 누출원에서 가스제트나 가스풀름을 만든다. 가스의 상대밀도, 난 류혼합도 및 공기의 주요 이동은 모든 가스 운의 연이은 이동에 영향을 미친다.

(2) 잔잔한 상태에서 공기보다 현저히 가벼운 가스(수소, 메탄 등)의 저속 누출은 위 로 이동하는 경향이, 반대로 공기보다 현저하게 무거운 가스(부탄, 프로판 등)일 경 우에는 지표면이나 움푹 파인 곳에 체류되는 경향이 있다.

(20)

(가) 시간의 흐름에 따라 대기난기류는 누출가스와 공기의 혼합을 유도하여 중립 부력이 된다.

(나) 공기의 비중과 별 차이가 없는 가스나 증기는 중립부력(Neutrally buoyant)으 로 간주한다.

(3) 고압으로 누출된 가스는 초기에는 주위 공기와 혼합된 난류 제트분출을 형성한다.

이어서 높은 압력에서 가스 팽창으로 인한 열역학적 영향이 나타날 수 있다.

(가) 가스가 누출되면, 그 가스는 팽창되면서 줄-톰슨 효과(Joule-Thomson effect) 로 인하여 냉각되어, 공기보다 무거워져 아래로 깔리면서 공기에 의하여 공급 된 열을 상쇄시킨다.

(나) 그 결과 가스 운은 결국 중립부력이 되어, 공기보다 무거운 가스에서 중립부력으 로의 전환은 누출원의 본질에 따라 언제든지 발생하며 가스 운은 LFL(인화하 한) 이하로 희석되게 된다.

비고 수소는 역 줄-톰슨 효과를 나타내므로, 팽창으로 가열되어 절대로 공기보다 무거 워지지 않는다.

6.3.3 액화가스

(1) 프로판, 부탄 등과 같은 가스는 압력을 가하면 액화되어 액화 상태에서 저장되고 이송된다.

(2) 가압된 액화가스가 용기에서 누설되었을 때, 가장 가능성이 높은 시나리오는 용 기 내 증기 공간 또는 배관내의 물질이 가스 상태로 새어나가는 것이다. 누출 점 에서의 빠른 증발은 큰 냉각현상을 일으켜 대기 중의 수증기의 응축 및 결빙현 상이 있을 수 있다.

(3) 액체 누출은 누출 점에서 부분적으로 플래시 증발(Flash evaporation))하며, 증발 되는 액체는 자신과 주위의 대기로부터 에너지를 흡수하여 누출된 유체를 냉각 시킨다.

(가) 유체가 냉각되면 전체가 증발되지 않고 일부는 에어로졸형태가 된다.

(21)

(나) 누출이 충분히 많다면 냉각된 유체 풀(Pool)이 지면에 축적될 수 있고 시간이 지남에 따라 누출된 가스는 증발하게 된다.

(4) 냉각된 에어로졸 운은 짙은 가스처럼 이동하며, 가압된 액체 누출은 눈에 보이는 구름을 형성하여 주위의 습기를 응축시키는 증발 냉각효과를 자주 보인다.

6.3.4 냉동 가스(초저온 가스)

(1) 초저온가스(Permanent gas)라고 부르는 메탄이나 수소 등의 기타 가스는 냉각에 의해서만 액화시킬 수 있다. 냉각된 가스에서의 작은 누설은 주위로부터 열을 흡 수함으로써 풀을 형성하지 않고 신속하게 증발된다. 만약 누설이 많다면 찬 액체 풀(Cold pool of liquid)이 형성될 수 있다.

(2) 찬 액체는 지면 및 주변 환경에서 에너지를 흡수하므로 차고 짙은 가스 운을 발 생시키는 비등현상을 일으키게 된다. 누설된 액체 흐름을 유도 또는 제한하기 위 해서 방유제(Dike)나 방호벽을 이용할 수 있다.

비고 1. 액화천연가스(LNG)와 같은 초저온 인화성가스가 포함된 곳의 위험장소 구분에는 유의할 필요가 있다. 분출된 증기는 저온에서는 일반적으로 공기보다 무겁지만, 주변 온도 가까이 올라감에 따라 중립 부력으로 된다.

2. 초저온가스의 임계온도는 –50 ℃ 이하이다.

6.3.5 에어로졸

(1) 에어로졸은 가스가 아니라 공기 중에 부유 상태인 작은 방울로 구성되어 있는데, 이 방울은 가압된 액체의 플래쉬 증발 또는 열역학적 조건하의 증기 또는 가스 로부터 형성된다.

(2) 에어로졸 구름 내 빛의 산란이 종종 육안으로 보이는 구름형태를 형성한다. 에어 로졸의 분산은 고밀도 가스의 동태 또는 중성 부력 가스 사이에서 다양하게 나 타나며, 에어로졸 방울은 풀룸 또는 구름에서 서로 달라붙거나 떨어질 수 있다.

(3) 인화성 액체의 에어로졸은 주위 환경으로부터 열을 흡수하여 증발하고 가스/증 기 운에 더해 질 수 있다.

(22)

6.3.6 증기

(1) 주위 환경과 평형상태에 있는 액체는 그 표면에 증기 층이 생성되는데, 이 증기 가 밀폐계(Closed system)에 미치는 압력을 증기압(Vapour pressure)이라 하며, 이는 온도와 비선형 함수로 증가한다.

(2) 증발공정에서는 해당 액체 또는 주위 환경에서의 에너지 등 다양한 에너지원을 이용한다.

(가) 증발과정은 액체의 온도를 저하시키고 온도 상승을 제한할 수도 있다.

(나) 통상 환경 조건에서 증가된 증발로 인한 액체온도의 변화는 위험장소 구분에 영향을 미치는 데는 한계가 있고, 발생된 증기의 농도는 액체의 증발율, 온도, 주위 공기흐름의 함수로 나타나기 때문에 이를 예측하기도 쉽지 않다.

6.3.7 액체 누출

(1) 인화성 액체가 누출되는 경우, 그 표면이 흡수성이 아니라면 액체 표면에 증기운 이 형성되는 풀 형태로 나타나게 되며, 그 크기는 물질의 특성과 주위 온도에서 의 증기압에 따라 정해진다.

비고 증기압은 액체 증기화량을 나타내며, 정상 온도에서 높은 증기압을 가진 물질은 흔 히 휘발성물질이라고 부른다. 일반적으로 주위온도에서의 액체 증기압은 끓는 점 (Boiling point)이 낮으면 올라가므로, 온도가 상승하면 증기압도 올라간다.

(2) 인화성 물질의 누설은 물에서도 발생할 수 있고, 대부분의 인화성 액체는 물보다 밀도가 낮아 물과 혼합도 잘 되지 않아, 물 아니면 지표면, 플랜트 배수구, 배관 트랜치 또는 수면(바다, 호수, 강 등) 위에 넓게 퍼지면서 표면적을 증가시켜 얇 은 막을 형성하여 증발율을 증가시키게 된다.

6.4 환기(또는 공기 이동) 및 희석

(1) 대기 중으로 누출된 가스 또는 증기는 공기와의 난류 혼합을 통하여 희석되는데, 가스가 완전히 분산되어 그 농도가 0 이 될 때까지 농도변화에 따라 확산되면서 폭발성가스분위기의 범위는 좁아진다.

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(가) 자연 또는 강제 환기에 의한 공기 이동은 분산을 촉진시킨다.

(나) 또한 공기 이동량의 증가는 개방된 액체 표면 위의 증발량을 증가시켜 증기 의 누출률도 증가시킬 수 있다.

(2) 적절한 환기량은 폭발성가스 분위기의 지속시간을 줄일 수 있으므로 위험장소의 종별에 영향을 미친다.

(3) 건물 내 공기 흐름이 원활하기에 충분한 크기의 개구부가 있는 구조는 환기가 양호한 개방공간(즉, 한쪽이 개방되고 위쪽에 환기구가 있는 칸막이 등)으로 취 급한다.

(4) 대기 중으로 가스 또는 증기의 분산이나 확산은 가스 또는 증기의 농도를 인화 하한값 이하로 감소시키는 중요한 요소로, 환기 및 공기의 이동은 두 가지 기본 기능을 갖는다.

(가) 위험장소 범위를 제한하기 위하여 희석 비율의 증가 및 분산 촉진

(나) 위험장소의 종별에 영향을 미칠 수 있는 폭발성 분위기의 지속 회피

(5) 환기의 증가 또는 공기의 이동은 일반적으로 위험장소 범위를 감소시키며, 이를 방해하는 장애물은 위험장소의 범위를 증가시킨다. 증기 또는 가스의 이동 범위 를 제한하는 방유제, 방호벽 및 천장 등과 같은 장애물은 위험장소의 범위도 제 한할 수 있다.

비고 공기이동의 증가는 개방 액체표면의 증발율을 증가시킬 수도 있으나 일반적으로 공기 이동증가로 인한 이점이 누출률 증가에 따른 불리함보다 앞선다.

(6) 낮은 누출속도에서 대기 중의 가스 또는 증기 확산률은 풍속과 함께 증가되나, 안정된 대기 조건에서 가스 또는 증기 층이 발생되어 안전한 분산거리는 크게 증가될 수 있다.

비고 대형 베셀(용기) 및 구조물 등과 같이 환기를 저해할 수 있는 설비에서는 저속의 소용돌이가 형성될 수도 있어, 분산을 증진시키는 충분한 난류없이 가스 또는 증기

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주머니(Pocket)을 형성하게 된다.

(가) 실제적으로는 이러한 층이 형성되는 것은 극히 드물고, 짧은 시간동안에만 발 생하게 되므로 위험장소 구분에서는 고려하지 않는다.

(나) 그러나 특정상황에서 저 풍속이 상당기간 지속된다면 위험장소의 범위는 분 산시키는데 요구되는 추가적인 거리를 고려하도록 한다.

6.5 환기의 주요 형태

환기는 자연환기와 강제환기(누출원의 전체 또는 국부적) 등 두 형태가 있다.

6.5.1 자연환기

(1) 건물 내에서의 자연 환기는 바람 및/또는 온도변화(환기에 의한 부력)에 의한 압 력차에 의하여 일어나며, 누출물을 안전하게 희석시키기 위하여 특정 옥내 상황 (건물 내의 벽 및/또는 천장에 개구부가 있는 경우 등)에서 유효하며, 건물 내의 자연환기의 예는 다음과 같다.

(가) 건물 내의 환기용 벽 및/또는 천장의 개구부를 갖고 있는 개방 건물은 위험 장소의 목적 상 그 크기와 위치에 따라 관련 가스 및/또는 증기의 상대밀도 에 대하여 개방상태와 동등한 환기 성능이 가능하다.

(나) 개방 건물은 아니지만 환기 목적의 영구적인 개구부에 의해 자연환기(일반적 으로 개방 건물보다 적음)가 되는 건물이다.

(2) 건물 내에서 자연환기를 고려하는 경우, 가스 또는 증기의 부력이 중요한 요소가 되므로 환기는 분산과 희석을 촉진하도록 배치해야 함을 인식한다.

(3) 자연환기로 인한 환기량은 아주 다양하므로, 최악의 시나리오를 적절히 고려하여 환기등급을 정해야 한다.

(가) 이러한 시나리오에서는 환기등급이 낮을 지라도 환기이용도는 크게 된다.

(나) 낮은 환기등급에서도 환기 이용도는 높게 되고 그 반대에도 마찬가지이며, 환

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기등급의 지나친 낙관적인 추정의 경우에는 이를 보상하게 될 것이다.

(4) 환기구가 밀폐공간의 한 면에 한정되는 경우, 바람 부는 날 밀폐계의 환기구 쪽 으로 바람이 불어오는 것과 같은 특정 불리한 환경 조건 하에서, 외부 공기의 흐 름이 열부력 메커니즘 작용을 방해할 수 있다. 이러한 환경에서는 환기 등급과 이용도를 보다 엄격하게 분류하여 둘 모두 낮은 등급을 적용할 수도 있다.

6.5.2 강제 환기

6.5.2.1 일반 사항

(1) 강제환기는 환기 또는 공기의 흐름이 환풍기나 배출기 등과 같은 인위적인 수단 에 의하여 이루어지는 방식으로 주로 방이나 밀폐된 공간 내에 적용되지만, 장애 물로 인하여 제한된 자연환기를 보완하기 위하여 사용되기도 한다.

(2) 강제환기에는 전체 환기(예, 옥내 전체)와 국소배기(누출점 인근 배기)가 있으며, 방식에 따라 공기 이동 및 치환 정도가 다양하다. 강제환기는 다음 목적을 위하 여 이용한다.

(가) 위험장소의 형태 및/ 또는 범위의 축소

(나) 폭발성 가스분위기 지속시간의 단축

(다) 폭발성 가스분위기의 생성 방지

6.5.2.2 강제환기 고려사항

(1) 강제환기는 옥내에서 유효하고 신뢰성 있는 환기시스템에 의하여 제공되며, 여기 에서 강제 환기시스템은 다음 사항을 고려한다.

(가) 배기시스템의 내부, 배기구 외부 인접부 및 기타 개구부의 위험장소 설정

(나) 위험장소의 환기용 공기는 비위험장소에서 흡기

(다) 환기시스템의 용량 및 설계를 정하기 전에 설치 위치, 누출등급, 누출속도 및

(26)

누출률 등의 명확화

(2) 추가로 다음 요소들은 강제 환기시스템의 성능에 영향을 준다.

(가) 일반적으로 인화성 가스와 증기는 공기와 다른 밀도를 가지므로 공기가 거의 이동되지 않는 밀폐된 장소의 바닥이나 천정 부근에 체류하는 경향을 보인다.

(나) 누출원 인근의 강제환기; 누출원 인근의 강제환기는 가스 또는 증기의 이동을 보다 효과적이고 적절히 제어하는 데 필요할 수 있다.

(다) 온도에 따른 가스 밀도의 변화

(라) 장애물(Impediment)과 방해물(Obstacle)은 공기의 이동을 저하 또는 정체시킬 수 있다. 즉 일부 장소에서는 환기가 안 될 수 있다.

(마) 난류 및 순환 공기 패턴

비고 보다 자세한 사항은 <부록 2>를 참조한다.

(3) 환기시스템 내에서 공기 재순환의 가능성 또는 필요성에 대하여 고려하는데, 이 는 위험장소를 줄이기 위한 환기시스템의 배경농도 값에 영향을 미칠 수 있다.

(가) 이러한 경우, 위험장소 구분은 그에 적합하게 변경할 필요가 있다.

(나) 특히 공기의 재순환의 경우 필요할 수도 있다. 즉, 외기 온도가 너무 높거나 낮아서 사람 또는 공정을 위하여 추가적인 공기의 냉각이나 가열이 필요할 수도 있다.

(다) 공기의 재순환이 필요한 경우, 신선한 공기의 인입량을 조절하는 댐퍼와 가스 분석 장치와 같은 안전을 위한 추가적인 장치가 필요하다.

6.5.2.3 강제환기의 예

(1) 전체 강제 환기는 건축물의 전체 환기를 증진시키기 위한 벽 및/또는 천장에 설 치된 환풍기를 포함할 수 있다.

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(2) 환풍기는 두 가지 역할, 건물의 공기 이동을 증가시키고 건물 내 가스를 제거하 는데 도움을 줄 수 있다.

(가) 건물내의 환풍기는 난류를 증가시켜 실내에 연기가 없다 하더라도 연기가 포 함된 실내보다 훨씬 작은 양의 연기를 희석하는 데에도 도움을 줄 수 있다.

(나) 환풍기는 옥외에서도 일부 난류를 증가시켜 연기의 희석을 증진시킬 수 있다.

(3) 강제국소배기는 다음과 같다

(가) 인화성 증기가 연속적 또는 주기적으로 누출되는 공정설비에 적용하는 공기/

증기 배기시스템

(나) 폭발성 가스분위기가 조성될 것으로 예상되는 국소지역에 적용하는 강제 또 는 배출 환기설비

6.5.3 희석등급(Degree of dilution)

(1) 폭발성 가스분위기의 분산과 지속시간을 제어하는 환기의 효과는 희석등급, 환기 이용도 및 시스템의 설계에 달려있다. 예로 환기는 폭발성 가스분위기의 생성을 막는데 충분하지 않지만 이의 지속을 억제하는 데는 효과적일 수 있다.

(2) 희석등급은 누출률을 안전한 수준으로 희석시키기 위한 환기능력 또는 대기조건 의 척도를 말한다.

(가) 주어진 환기 및 대기조건에서 누출률이 크면 클수록 더 낮은 희석등급이 되 며, 주어진 크기의 누출률에서 환기 량이 낮으면 낮을수록 더 낮은 희석등급 이 된다.

(나) 냉각팬과 같이 다른 형태의 환기를 고려한다면, 환기의 이용도를 고려한다.

다른 목적을 위한 환기는 긍정적 또는 부정적 측면에서 희석에 영향을 미칠 수도 있다.

(28)

(3) 희석등급은 희석체적에 영향을 미칠 수도 있는데, 수학적으로는 위험체적과 같지 만, 위험장소의 경계는 누출의 방향과 속도 및 주위 공기의 체적으로 인한 누출 이동과 같은 기타 요소를 추가적으로 고려한다.

(4) 희석등급은 환기 뿐 아니라 예상되는 누출 가스의 형태와 특성에도 영향을 받는 다. 예를 들면 저속의 누출은 향상된 환기 등에 의해 고속 누출보다 더 많이 완 화시킬 수 있을 것이다.

(5) 희석등급은 다음과 같이 3가지로 구분한다.

(가) 고희석(High dilution)

누출원 근처에서의 농도를 순간적으로 감소시키고 누출이 중단 된 후 사실상 지속되지 않는다.

(나) 중희석(Medium dilution)

누출이 진행되는 동안에는 누출농도를 안정된 상태로 제어할 수 있고, 누출이 중단된 후에는 더 이상 폭발성 가스분위기가 지속되지 않는다.

(다) 저희석(Low dilution)

누출이 진행되는 동안에 상당한 농도로 지속되고 누출이 정지된 후에도 인화 성 분위기가 상당기간 동안 지속된다.

7. 폭발위험장소의 종류

7.1 일반 사항

(1) 폭발성 가스분위기가 형성될 가능성은 주로 누출등급과 환기에 영향을 받게 되 며, 그 가능성에 따라 위험장소를 0종, 1종, 2종 또는 비위험장소로 구분한다.

(2) 하나의 누출원에 의해 위험장소로 구분된 곳이 또 다른 누출원에 의한 위험장소 와 중첩되면, 중첩된 장소에는 더 높은 위험장소 등급을 적용한다. 중첩된 장소 가 같은 등급의 위험장소인 경우, 같은 등급의 위험장소가 된다.

(29)

7.2 누출원 등급의 영향

(1) 누출등급은 기본적으로 3가지로 구분하며, 인화성 물질 누출의 지속성과 발생빈 도의 내림차순에 따라 정리하면 다음과 같다. 이 누출원은 3가지 등급 중 하나 또는 그 이상의 조합된 형태로 존재할 수 있다.

(가) 연속누출등급

(나) 1차누출등급

(다) 2차누출등급

(2) 일반적으로 누출등급은 위험장소 설정의 주요 요소로, 충분한 환기지역(일반적으 로 옥외 플랜트)에서의 연속누출등급은 0종장소, 1차등급은 1종장소, 2차등급은 2 종장소로 이어진다. 이 일반규칙은 희석등급 및 환기이용도에 의하여 위험장소가 완화되거나 강화될 수도 있다(7.3 및 7.4 참조).

7.3 희석의 영향

(1) 위험장소를 평가하는 데 환기 또는 희석등급의 영향은 고려한다.

(가) 중희석은 누출원 형태를 바탕으로 하는 위험장소의 사전 결정에 고려한다.

(나) 고희석은 0종장소를 1종장소, 1종장소를 2종장소 또는 위험장소를 무시할 수 있는 정도로 완화시킬 수 있다.

(다) 저희석은 더 높은 위험장소 등급을 유도한다.

7.4 환기이용도의 영향

(1) 환기이용도는 폭발성 가스분위기의 지속 및 형성에 영향을 미치며 결국 위험장 소 구분에도 영향을 준다.

(30)

(2) 일반적으로 환기의 이용도 또는 신뢰성이 저하되면 인화성분위기가 분산되지 않 고 증가되어 위험장소가 더 높아지는 경향, 예를 들어 2종장소는 1종장소 또는 0 종장소로 더 높은 위험장소 등급으로 변경될 수 있다.

비고 1. 환기이용도에 관한 보다 자세한 사항은 <부록 3>을 참조한다.

2. 환기의 유효성(Efficiency)과 이용도(Availability)의 개념 조합은 위험장소 평가를 위 한 하나의 정성적인 방법(Qualitative method)이다.

8. 폭발위험장소의 범위

(1) 위험장소의 범위는 공기 중 인화성 물질의 농도가 인화하한 이하로 희석되기 전 폭발성분위기가 존재하는 추정 또는 계산된 거리를 말한다.

(가) 위험장소 범위의 결정은 불확실성의 평가수준을 고려한 안전율을 적용한다.

(나) 인화하한값 이하로 희석되기 전의 가스 또는 증기의 확산범위를 평가할 때에 는 전문가의 의견을 구하는 것이 바람직하다.

(2) 공기보다 무거운 가스는 지면보다 낮은 장소(예: 피트, 우묵한 곳 등)로 흐를 수 있고, 공기보다 가벼운 가스는 높은 장소(지붕 쪽 등)에 체류할 가능성이 있다.

(3) 누출원이 외부에 있거나 인접한 곳에 위치하는 경우에는 다음과 같은 적합한 조 치에 의해 해당 장소로 인화성 가스나 증기가 침입하는 것을 방지할 수 있다.

(가) 물리적인 장벽의 설치

비고 물리적 장벽의 예는 대기압에서 기체 또는 증기의 이동 통로를 제한하는 벽 또 는 기타 장애물을 말하며, 이는 인화성 분위기의 축적을 예방하기 위한 것이다.

(나) 해당 장소에 충분한 양압을 유지하여 인접된 위험장소의 폭발성 가스분위기 가 침입하는 것을 막는다.

(다) 충분한 유량의 신선한 공기로 해당 지역을 치환시킴으로써 인화성 가스나 증 기가 들어올 우려가 있는 모든 개구부를 통해 공기가 배출되도록 한다.

(31)

(4) 위험장소의 범위는 인화성 물질의 화학적 및 물리적인 매개변수에 주로 영향을 받 는데, 이중 일부는 인화성 물질의 속성이며 나머지는 환경특성이다(6 및 7 참조).

(가) 질량이 작은 물질의 누출에서는 누출이 진행되는 동안에도 더 짧은 거리가 작용된다.

(나) 공기보다 무거운 상태의 가스 및 증기는 쏟아지는 액체처럼 지면 위의 플랜 트 내 배수구 또는 배관 트렌치 내로 흘러들어 갈 수 있으며, 원래의 누출 지 점으로부터 멀리 떨어진 곳에서 발화되어 넓은 플랜트 전역이 위험해 질 수 도 있다.

(다) 가능하다면 플랜트의 배치는 폭발성 가스분위기의 신속한 분산이 이루어지도 록 설계한다.

(5) 환기가 제한되는 장소(예: 피트 또는 트랜치 내부)는 2종장소가 아닌 1종장소로 구분한다. 반면에 펌프 또는 배관이 위치해 있는 넓고 얕은 침하지에는 이러한 엄격한 적용을 하지 않을 수도 있다.

9. 문서화

9.1 일반사항

(1) 위험장소 구분은 여러 단계를 거쳐 수행되며, 사용되는 정보와 가정 등은 모두 문서화하도록 한다.

(2) 위험장소 문서는 실제적인 문서로써 위험장소 구분에 사용된 방법을 포함하고 설비가 변경되면 개정하되, 사용되는 다음의 모든 정보, 자료 등을 표시한다.

(가) 관련 코드 및 표준 등의 내용

(나) 가스와 증기의 분산 특성 및 계산

(다) 환기의 유효성 평가를 위한 인화성 물질의 누출 매개변수와 관련된 환기특성

(32)

검토

(라) 플랜트에 사용되는 모든 공정물질(KS C IEC 60079-20-1 참조)의 다음 특성 - 분자량, 인화점, 비점, 발화점, 증기압, 증기밀도, 인화하한값, 가스그룹 및 온

도등급 등

(3) 인화성물질의 목록 및 특성 작성용 양식은 <표 2>, 위험장소 구분 결과와 추후 변경사항에 대한 작성 양식(누출원 목록)은 <표 3>에 따른다.

(4) 정보(코드, 국가 표준, 계산)의 원천은 위험장소 구분 팀의 철학을 분명히 하고 이어지는 검토를 확실히 하기 위하여 기록한다.

9.2 도면, 자료시트 및 표

(1) 위험장소 구분에 대한 문서는 종이 또는 전자문서로 작성하되, 위험장소의 종류 와 범위, 가스 그룹, 발화온도 및/또는 온도등급이 모두 포함되는 평면도, 입면도 또는 3차원 모델로 표시한다. 또한 지역의 형상이 위험장소 범위에 영향을 미치 는 경우, 이를 문서화한다.

(2) 위험장소 구분 문서에는 다음과 같은 기타 관련 정보를 포함한다.

(가) 누출원의 위치와 표시. 대규모 복합 플랜트 또는 공정 지역의 경우, 위험장소 의 구분 자료 시트와 도면의 상호 참조를 위하여 누출원의 항목화 또는 번호 부여 고려

(나) 건물 내 개구부의 위치(예: 문, 창, 환기 급기구 및 배기구)

(3) 위험장소 구분 표시는 <그림 2>와 같다. 주요 표시는 각 도면에 제시하여야 하 며, 복수의 기기 그룹 및/또는 온도등급이 같은 위험장소 내에서 요구되는 경우, 다양한 기호가 필요할 수 있다(예를 들어, 2종장소 IIC T1 및 2종장소 IIA T3).

(33)

a) 0종장소((Zone 0)

b) 1종장소((Zone 1)

c) 2종장소((Zone 2)

<그림 2> 폭발위험장소 구분 표시

(34)

시작

인화성 물질 용기

용기에 들어있는 인화성 물질의 양이 위험한

폭발성가스분위기를 조성할 수 있는 양 인가? 아니오

예

인화성 물질의 누출 가능성이 있는가? 아니오

예

누출원을 제거할 수 있는가? 예

아니오

누출등급을 결정한다.

연속누출등급 1차누출등급 2차누출등급

<그림 4> <그림 5> <그림 6>

비 위험 장소

<그림 3> 폭발위험장소 구분절차도(1)

(35)

<그림 3>

연속 누출등급

1차 등급으로 변환 할 수 있는가?

아니오 예 <그림 5>

위험장소의 종별, 범위에 영향을 미치는 변수 평가 (예, 누출률, 속도 등)

희석 등급 결정 (옥내는 배경농도 평가)

고희석 중희석 저희석

예 고희석 전환 가능한가? 예 중희석 전환 가능한가?

아니오 아니오

환기 이용도 결정 환기 이용도 결정 환기 이용도 미 고려

우수 양호 미흡 우수 양호 미흡

위험장소 종별 결정 위험장소 종별 결정 위험 장소 종별 결정

0종 장소 NE 비 위험

장소

0종 장소 NE 1종 장소

0종 장소 0종 장소 + 1종 장소

0종 장소 + 2종 장소

0종 장소

위험장소 범위 결정하기 위하여 관련 코드

또는 계산 이용

위험장소 범위 결정하기 위하여 관련

코드 또는 계산 이용

(36)

장소

1종 장소 또는 0종 장소

<그림 3 또는 4>

1차 누출등급

2차 등급으로 변환 할 수 있는가?

아니오 예 <그림 6>

고희석 전환 가능한가?

아니오

중희석 전환 가능한가?

아니오

예 예

(37)

<그림 3 또는 5>

2차 누출등급

2차 누출원을 없앨 수 있는가?

아니오 예 비 위험장소

장소

1종 장소 또는 0종 장소

아니오 아니오

고희석 전환 가능한가?

예 예 중희석 전환 가능한가?

(38)

<표 1> 국가 표준 및 산업 표준의 예

구 분 코드,표준 제 목 제정기관 비 고

호주, 뉴질랜드

AS/NZS (IEC) 60079-10-1

Explosive Atmospheres Part 10-1:

Classification of areas – Explosive Gas Atmospheres

Standards Australia/

Standards New Zealand

독일

BRG 104

ExRL »Explosionsschutz- Regeln – Regeln für das Vermeiden der Gefahren durch explosionsfähige Atmosphäre mit Beispielsammlung«

TRBS 2152.

Technischen Regeln fϋr Betriebssicherheitsverordnung

Technical Rules for Plant Safety Provisions

EN-1127-1 의 독일판

영국

EI 15 (구 IP 15)

Model code of safe practice for the petroleum industry, Part 15: Area Classification Code for Petroleum Installations Handling Flammable Liquids

Energy Institute

IGEM/SR/25 Hazardous area classification of natural gas installations

institution of Gas Engineers and Managers

미국

API RP 505

Recommended Practice for Classification of Locations for Electrical Installations at Petroleum Facilities classified as Class I, Zone 0, Zone 1 and Zone 2.

American Petroleum Institute (API)

NFPA 59A Standard for the Production, Storage, and Handling of Liquefied Natural Gas

National Fire Protection Association

NFPA 497

Recommended Practice for the Classification of Flammable Liquids, Gases, or Vapors and of Hazardous (Classified) Locations for Electrical Installations in Chemical Process Areas

National Fire Protection Association

단체표준 IEC 60079-10-2

Explosive atmospheres – Part 10-2:

Classification of areas – Combustible dust atmosphere

International Electrotechnical Commission

IEC 61285 Industrial Process Control – Safety of Analysers House: 2004-10

International Electrotechnical Commission

EN 1127-1

Explosive Atmospheres – Explosion Prevention and Protection – Part 1: Basic Concept and Methodology; 2010-05

European

Commission 참고문헌

(39)

설비 :

지역 : 관련도면:

인화성 물질 휘발성^ 인화하한값(LFL) 방폭 특성

비 고 관련정보)(기타

물질명 분자식

(구성성분) 분자량

(kg/kmol) 비중

(가스,공기) 단열팽창폴리

트로프 지수 인화점

(℃) 발화점

(℃) 비점

(℃) 증기압

20℃ (kPa) vol

(%) (^)

기기그룹및 온도등급 1

2 3 4 5 6 7 8 9 10

a 일반적으로 증기압 값이 주어지며, 증기압 값이 주어지지 않은 경우, 비점 사용 가능

<표 2> 인화성 물질 목록 및 특성_폭발위험장소 구분 데이터 시트(파트 I)