BLEVE 발생 원리와 방지 대책: 안전한 산업 환경을 위한 필수 지침

BLEVE 발생 원리와 방지 대책: 안전한 산업 환경을 위한 필수 지침

 

1. 비등액체 팽창증기 폭발 (BLEVE, Boiling Liquid Expanding Vapor Explosion) 정의
  1) 비등액체 팽창증기 폭발(BLEVE)은 압력 용기에 저장된 액체가 갑작스럽게 기화하며 폭발하는 현상이다.

  2) 이 현상은 주로 가연성 또는 독성 물질을 포함한 용기가 외부 요인으로 인해 파열될 때 발생하며,

      폭발의 강도와 피해 규모는 저장된 액체의 특성과 주변 환경 조건에 따라 달라진다.

 

 

2. BLEVE 발생 원리 및 과정
BLEVE는 일정한 압력과 온도를 유지하며 저장된 액체가 용기 파손과 함께 급격히 증발할 때 발생한다. 주요 발생 과정은 다음과 같다.

  1) 외부 열원에 의한 탱크 가열
    - 저장 탱크 주변에서 화재가 발생하면, 탱크 표면이 열에 의해 가열된다.
    - 액체가 채워진 부분은 상대적으로 냉각되지만, 탱크 내부 온도가 점차 상승한다.
 

  2) 탱크 내부 압력 증가
    - 지속적인 가열로 인해 내부 액체의 온도가 상승하고, 증기압이 증가한다.
    - 탱크 상부(기체 공간)의 금속이 고온에 노출되면서 강도가 약해진다.

  3) 탱크 구조 약화 및 파열
    - 기체만 존재하는 공간의 금속이 높은 온도에 장시간 노출되면 구조적 강도를 상실한다.
    - 결국 용기는 내부 압력을 견디지 못하고 갑작스럽게 파열된다.

  4) 내용물의 급격한 증발
    - 내부 액체가 대기압에 노출되면서 순간적으로 대량의 증기가 방출된다.
    - 이 과정에서 엄청난 팽창이 이루어지며, 충격파를 동반한 폭발이 발생할 수 있다.

  5) 2차 화재 및 추가 폭발 가능성
    - 가연성 액체일 경우, 용기 파열과 동시에 증기가 점화되어 대형 화재가 발생한다.
    - 독성 물질이 포함된 경우, 방출된 증기가 광범위한 지역으로 확산되면서 인체 및 환경에 악영향을 미칠 수 있다.
    - 가연성 증기가 점화되지 않고 공기 중에 확산되었다가 나중에 점화되면, 증기운 폭발

      (VCE, Vapor Cloud Explosion)로 이어질 수 있다.

3. BLEVE의 주요 위험 요소
BLEVE가 발생하면 강력한 폭발과 함께 다양한 위험 요소가 동반된다.

  1) 폭발적 충격파 발생
    - 급격한 증발로 인해 강한 압력파가 형성되며, 주변 구조물에 심각한 피해를 준다.
    - 충격파로 인해 사람이나 차량이 밀려나거나 부상 위험이 증가한다.

  2) 고속 파편 비산
    - 용기가 파열되면서 탱크 조각이 빠른 속도로 사방으로 튕겨 나간다.
    - 탱크 크기에 따라 수백 미터 이상 날아가며 심각한 피해를 유발할 수 있다.

  3) 화재 및 연쇄 폭발 가능성
    - 가연성 액체일 경우, BLEVE 발생 직후 증기가 점화되어 거대한 불덩이(Fireball)가 형성된다.
    - 주변에 연료 또는 인화성 물질이 있을 경우, 연쇄적인 폭발과 대형 화재로 이어질 수 있다.

  4) 유해 물질 확산
    - 독성 물질이 포함된 경우, 증기가 빠르게 퍼지면서 광범위한 지역에 건강 위험을 초래한다.
    - 독성 가스를 흡입하면 심각한 호흡기 질환을 유발할 수 있다.

4. BLEVE 예방 및 안전 대책
BLEVE를 방지하기 위해서는 다음과 같은 대책이 필요하다.

  1) 내화 구조 및 방호벽 설치
    - 압력 용기 주변에 내화 구조물을 배치하여 화재로 인한 직접적인 열 노출을 방지한다.
    - 방유제를 경사지게 설치하여 누출된 액체가 특정 구역에 고이지 않도록 설계한다.

  2) 냉각 시스템 운영
    - 물분무 설비를 이용하여 탱크 표면을 지속적으로 냉각한다.
    - 고온에 장시간 노출되는 것을 방지하여 탱크 강도를 유지한다.

  3) 비상 차단 및 감압 장치 적용
    - 긴급 상황 시 액체의 방출을 차단할 수 있도록 비상 차단 밸브를 설치한다.
    - 압력이 일정 수준을 초과하지 않도록 감압 밸브를 운영하여 탱크 내부 압력을 조절한다.

  4) 위험 물질 관리 강화
    - 저장소 내 가연성 및 독성 물질의 출하 절차를 철저히 관리한다.
    - 허용된 압력과 온도를 초과하지 않도록 정기적인 점검을 실시한다.

  5) 화재 감지 및 대응 시스템 구축
    - 온도 센서 및 화재 감지 시스템을 활용하여 이상 징후를 조기에 탐지한다.
    - 소방 장비 및 대응 절차를 마련하여 긴급 상황에 신속하게 대처할 수 있도록 한다.

5. BLEVE 사고 사례 및 교훈
BLEVE는 실제 산업 현장에서 심각한 피해를 초래한 사례가 많다. 몇 가지 대표적인 사례를 통해 교훈을 살펴보자.

  1) 1973년 미국 타이어 트럭 사고
    - 프로판을 운반하던 트럭이 전복되면서 화재가 발생했다.
    - 탱크가 고온에 노출되면서 BLEVE가 발생하였고, 폭발로 인해 수십 미터에 걸쳐 충격파와 파편이 퍼졌다.

  2) 2005년 스페인 푸에르톨라노 화학공장 사고
    - 가연성 화학물질이 저장된 탱크가 화재로 인해 과열되었고, 결국 BLEVE가 발생하였다.
    - 폭발로 인해 인근 건물들이 붕괴되고, 다수의 인명 피해가 발생했다.

6. 결론
  1) BLEVE는 저장된 액체가 급격히 기화하면서 발생하는 폭발로, 화재, 충격파, 파편 비산 등의 심각한 피해를 

      초래할 수 있다.

  2) 특히 가연성 또는 독성 물질이 포함된 경우, 추가적인 폭발과 유해 물질 확산으로 인해 피해 규모가 더욱 커질 수 있다.    3) 철저한 안전 관리와 대비를 통해 BLEVE 발생 가능성을 최소화하는 것이 중요하다.