퍼지(Purge) 기술을 활용한 화재·폭발 방지

 

 

 

 

 

1. 퍼지(Purge) 개요

 

1) 퍼지의 정의
  - 퍼지(Purge)란 공정 장비나 배관 내부의 가연성 가스를 제거하여 폭발 위험을 방지하는 기술임
 

2) 퍼지의 필요성
  - 산업 현장에서 화재와 폭발이 발생하는 주요 원인은 가연성 물질, 산소, 점화원이 동시에 존재하기 때문임
  - 퍼지 기술은 이 세 가지 요소 중 하나를 제거함으로써 폭발 위험을 감소시키는 역할을 함
  - 석유화학, 반도체, 발전소, 제약 등 다양한 산업에서 필수적으로 적용됨

 

3) 퍼지의 적용 대상
  - 배관 및 저장탱크 내부의 가연성 가스 제거
  - 화학 반응기 내부 산소 농도 조절
  - 용접 및 유지보수 전 배관 내부 정화
  - 연소 시스템의 안전 운전 보장
  - 실험실 및 클린룸 환경에서 가스 농도 조절

 

 

 

 

2. 퍼지 방식의 종류

1) 진공 퍼지(Vacuum Purge)
  - 용기 내부의 공기를 제거하기 위해 먼저 진공 상태를 형성하는 방식
  - 원하는 진공 상태에 도달하면 외부 공기를 주입하여 대기압과 같은 압력으로 되돌림
  - 이 과정을 반복하여 내부의 가연성 가스를 완전히 제거함
  - 반도체 제조, 극저온 저장탱크, 특수 화학 반응기 등에서 적용됨

2) 압력 퍼지(Pressure Purge)
  - 용기 내부에 불활성 가스를 주입하여 내부 압력을 상승시킴
  - 이후 가압된 불활성 가스를 대기 중으로 방출하여 내부의 가연성 가스를 배출함
  - 목표 산소 농도에 도달할 때까지 이 과정을 반복함
  - 가스 저장탱크, 화학 공정 장비 등에서 주로 사용됨

3) 스위프 퍼지(Sweep Purge)
  - 용기의 한쪽 개구부에서 질소가스를 공급하고, 반대쪽 개구부(예: 맨홀)를 통해 대기 또는 가스 처리 장치(RTO)로

    배출하는 방식
  - 일정한 방향으로 기체를 흐르게 하여 가연성 가스를 밀어내는 원리
  - 긴 배관이나 대형 장비의 퍼지에 적합함

4) 사이폰 퍼지(Siphon Purge)
  - 용기를 물로 가득 채운 후, 내부의 액체를 배출하는 과정에서 불활성 가스를 주입하여 내부의 가스를 제거하는 방식
  - 가연성 가스가 용기에 잔류하지 않도록 하기 위한 방법이며, 특정 용액을 이용하는 공정에서도 활용됨

 

5) 공기를 이용한 퍼지
  - 가연성 가스의 농도가 낮고 산소 농도를 조절할 필요가 없는 경우 공기를 주입하여 내부를 정화하는 방식
  - 주로 유지보수 전후에 환기(Ventilation) 목적으로 사용됨

6) 증기 퍼지(Steam Purge)
  - 수증기를 주입하여 내부의 가연성 가스를 희석하고 제거하는 방식
  - 휘발성 유기화합물(VOCs) 제거에 효과적이며, 화학 공정에서 자주 사용됨

7) 물 퍼지(Water Purge)
  - 물을 이용하여 가연성 가스를 밀어내거나 희석하는 방식
  - 액체 상태의 가연성 물질 제거 및 반응기 세척 등에 활용됨

 

 

 

 

3. 퍼지 기술 적용 시 고려사항

 

1) 퍼지율(Purge Rate) 설정
  - 퍼지 효과를 극대화하기 위해 적절한 가스 유량과 시간을 설정해야 함
  - 보통 불활성 가스를 이용한 퍼지의 경우, 내부 부피 대비 최소 5~10배의 가스를 주입하는 것이 일반적임

2) 퍼지 순서(Purge Sequence)
  - 퍼지는 일정한 순서로 수행해야 하며, 가연성 가스를 배출하는 과정에서 폭발 위험이 발생하지 않도록 해야 함
  - 배관 및 장비의 구조에 따라 퍼지 방향과 가스 배출 경로를 사전에 설계해야 함

3) 가스 농도 모니터링
  - 퍼지 과정에서 가연성 가스 또는 산소 농도를 지속적으로 측정하여 목표 농도에 도달했는지 확인해야 함
  - 일반적으로 폭발 하한계(Lower Explosive Limit, LEL)의 25% 이하로 유지하는 것이 안전 기준임

4) 배출 가스 처리
  - 퍼지 과정에서 배출된 가연성 가스는 환경 오염 및 안전 문제를 초래할 수 있으므로 적절한 배출 및 처리 시스템이

    필요함
  - 연소처리(Flare), 흡착(Adsorption), 흡수(Absorption) 등의 방법을 통해 가스를 처리함

5) 퍼지 가스 비용 및 공급 안정성
  - 불활성 가스를 활용하는 퍼지 방식은 운영 비용이 높을 수 있으며, 연속적인 퍼지가 필요한 경우 가스 공급 안정성이

    중요함
  - 비용 절감을 위해 공정 설계 시 퍼지 빈도 및 가스 회수 시스템을 고려해야 함

 

 

 

 

4. 퍼지 기술의 산업별 적용 사례

 

1) 석유화학 공정
  - 정유 및 석유화학 플랜트에서 반응기 및 저장탱크의 내부 퍼지에 질소를 활용하여 폭발 위험을 방지
  - 배관 내 가연성 가스를 제거하고 유지보수 작업 전후에 퍼지를 수행함

2) 반도체 제조
  - 클린룸 내 산소 농도를 조절하여 화재 위험을 줄이고, 반도체 공정에서 사용되는 화학 물질 제거를 위해 퍼지를 적용

3) 발전소
  - 가스터빈 및 보일러 연소 시스템의 안전 운전을 위해 퍼지 시스템을 활용
  - 연료 공급 시스템에서 폭발을 방지하기 위해 사용됨

4) 항공 및 우주산업
  - 로켓 연료 탱크 및 추진 시스템의 가연성 가스를 제거하기 위해 질소 퍼지를 수행
  - 고압 가스 시스템의 잔류 가스를 제거하는 데 사용됨

5) 제약 및 화학 산업
  - 반응기 내부의 산소 농도를 조절하여 화학 반응 안전성을 확보
  - 용매 및 유기 화합물을 다루는 공정에서 퍼지를 수행하여 화재·폭발 위험을 최소화함