장치 내 가연성 관리 기술을 활용한 화재·폭발 방지
장치 내 가연성 관리 기술을 활용한 화재·폭발 방지
1. 장치 내 가연성 관리 개요
1) 가연성 관리의 정의
- 장치 내 가연성 관리란 화재 및 폭발 위험을 예방하기 위해 장치 내부의 가연성 물질 농도를 조절하고,
산소 농도를 제어하며, 점화원을 관리하는 기술임
- 화재 및 폭발은 가연성 물질, 산소, 점화원이 동시에 존재할 때 발생할 가능성이 크므로,
이를 효과적으로 제어하는 것이 중요함
2) 가연성 관리의 필요성
- 석유화학, 화학, 제약, 반도체, 발전소 등에서 사용되는 장치들은 가연성 물질을 다루는 경우가 많음
- 공정 중 가연성 물질이 허용 기준을 초과하여 축적되면 폭발 위험이 커짐
- 이를 방지하기 위해 가연성 가스의 농도를 낮추고, 산소 농도를 적절히 조절하며, 점화원을 철저히 관리해야 함
3) 가연성 관리의 주요 목표
- 가연성 가스 농도의 감소: 폭발 가능성을 낮추기 위해 가연성 가스를 희석하여 폭발 하한계
(LEL, Lower Explosive Limit)의 25% 이하로 유지
- 산소 농도의 감소: 질소 등의 불활성 가스를 이용하여 산소 농도를 연소 한계 이하로 낮춤
- 점화원의 철저한 관리: 정전기 방지, 용접·절단 등 화기 작업 시 안전 절차를 준수하여 점화원이 발생하지 않도록 예방
2. 장치 내 가연성 관리 기술의 주요 방식
1) 가연성 가스 농도의 감소
- 가연성 가스를 줄이기 위해 불활성화(Inerting), 희석(Dilution), 환기 및 배기(Ventilation and Exhaust) 등의 방법을 사용
- 폭발을 방지하기 위해 가연성 가스 농도를 LEL의 25% 이하로 유지해야 하며, 역화(Flashback) 방지 대책도 고려해야 함
- 필요에 따라 연소 처리(Flare), 흡착(Adsorption), 흡수(Absorption) 등의 방법을 활용하여 가스를 제거
2) 산소 농도의 감소
- 연소가 일어나지 않도록 질소(N₂), 이산화탄소(CO₂) 등 불활성 기체를 주입하여 산소 농도를 낮추는 방식을 적용
- 대표적인 방법으로 지속적 불활성화(Continuous Inerting)와 배치 불활성화(Batch Inerting)가 있음
** 지속적 불활성화: 공정 내 산소 농도를 일정 수준 이하로 유지하기 위해 지속적으로 불활성 기체를 주입하는 방식
** 배치 불활성화: 일정 간격으로 불활성 기체를 주입하여 산소 농도를 조절하는 방식
3. 장치 내 가연성 관리 적용 시 고려사항
1) 가연성 농도 모니터링
- 실시간으로 가연성 가스 농도를 측정하여 허용 범위를 초과하지 않도록 관리해야 함
- 폭발 하한계(LEL)의 25% 이하로 유지하는 것이 일반적인 안전 기준임
2) 산소 농도 제어
- 불활성 기체를 주입하여 산소 농도를 조절하는 경우, 필요한 농도를 유지하기 위한 유량 및 압력 조절이 중요함
3) 점화원 통제 및 감시
- 정전기 발생을 예방하기 위한 접지 및 본딩 조치를 수행
- 화기 작업을 수행할 경우, 주변 환경을 철저히 점검하고 안전 절차를 준수해야 함
4) 배출 가스 처리
- 가연성 물질을 포함한 배출 가스는 적절한 처리 과정을 거쳐 안전하게 배출해야 함
- 연소 처리(Flare), 흡착(Adsorption), 흡수(Absorption) 등의 방법이 사용됨
5) 장치의 기밀성 유지
- 가연성 물질이 외부로 유출되지 않도록 배관, 저장탱크, 반응기 등의 밀폐성을 유지해야 함
- 정기적인 점검과 유지보수를 통해 가스 누출 여부를 확인해야 함
4. 장치 내 가연성 관리의 산업별 적용 사례
1) 석유화학 공정
- 저장탱크 및 반응기 내부의 산소 농도를 낮추기 위해 질소 퍼지를 적용
- 가연성 가스 배출 시 흡착 및 연소 처리를 수행하여 안전성을 확보
2) 반도체 제조
- 클린룸 및 반응 챔버에서 가연성 가스를 제거하기 위해 지속적인 환기 및 불활성화 기술을 적용
- 특정 공정에서 발생하는 가연성 화학 물질을 희석하여 폭발 위험을 줄임
3) 발전소
- 연료 공급 시스템에서 가연성 가스 농도를 제어하여 화재 및 폭발 위험을 방지
- 압력 조절 및 배기 시스템을 활용하여 안전성을 강화
4) 항공 및 우주산업
- 로켓 연료 탱크 및 추진 시스템에서 산소 농도를 제어하여 가연성 물질의 폭발 가능성을 최소화
- 극저온 연료 저장시설에서 가연성 가스의 누출을 감지하고 차단하는 기술을 활용
5) 제약 및 화학 산업
- 반응기 내부의 산소 농도를 조절하여 화학 반응 안전성을 확보
- 휘발성 유기 화합물(VOCs) 제거를 위해 흡착 및 흡수 기술을 적용