자료마당
- 홈
- 자료마당
- 통합자료실
- 연구보고서
- 연구원
연구 보고서
중장기적인 정책연구과제와 대안을 포괄적인 시각에서 이론적 · 실중적 분석을 통해 제시함으로써 연구원의 설립목표를 가장 잘 실행하고있는 보고서입니다.
화재폭발 영향도 및 사고 해석모델 연구(I)
- 연구책임자
- 한우섭 외 3명
- 수 행 연 도
- 2016년
- 핵 심 단 어
- 주 요 내 용
- , 1. 연구제목 : 화재폭발 영향도 및 사고 해석모델 연구(I) 2. 연구 필요성 및 목적 산업안전보건법에서 규정하고 있는 위험물질 중에서 인화성 가스는 고압가스 형태로 고압 용기 또는 탱크 등에 저장되어 사용되고 있다. 이러한 인화성 가스가 용기의 파열 등으로 누출이 일어나면 착화에 따른 폭발사고 위험성이 있으며 그에 따른 인적, 물적 피해가 예상된다. 그러므로 폭발피해 예측을 통한 예방대책이 필요하다. 국내외에서 일반적으로 사용되고 있는 화학물질의 화재 폭발사고 피해영향평가는 사고시나리오를 기반으로 누출속도, 누출시간, 누출량 등을 중심으로 과압과 환산거리를 해석하는 경우가 많다. 이러한 화재폭발 해석방법은 공정안전(PSM)보고서나 위험성성평가보고서에 활용되고는 있지만 해석결과는 실제 화재폭발사고의 피해영향과 차이가 날 수 있다. 그러므로 실험적으로 평가하기 어려운 대규모 화재폭발사고의 예방과 피해저감 대책을 강구하고 효율적인 화학사고 관리를 위해서는 기존의 폭발피해를 예측하기 위한 평가방법 및 영향도 분석의 적용 가능성을 조사하고 실제 사고의 피해평가에 효과적인 분석모델을 제시하여 체계적인 위험관리구축이 필요하다. 따라서 본 연구에서는 저장탱크나 배관 등의 파손으로 누출된 가스의 폭발로 발생하는 폭발압력 영향을 산정하기 위한 폭발모델을 조사하였다. 이를 위해 국내외적으로 많이 적용되는 TNT equivalent model(TNT 등가법)을 중심으로 그 활용성을 검토하였다. 또한 저장 용기로부터의 누출 위험성을 평가하기 위해서 저장 탱크의 파열에너지를 추정하는 기존의 평가모델을 대상으로 실제 사고결과와의 비교, 분석을 통해서 가장 적합한 해석모델이 무엇이지를 조사하였다. 이를 위해 저장 용기의 파열 전후의 압력 차이에 따른 방출에너지를 계산하고 그 결과와 등가인 TNT 화약량을 계산하고 TNT 등가 모델식을 사용하여 일정 지점의 폭발압력을 계산함으로서 모델의 정확성 정도를 평가하였다. 또한 폭발사고의 피해 크기를 지배하는 폭풍압이 폭발공간에 놓여진 장애물에 어떤 영향을 주는 가에 대해서 실험적으로 검토하였다. 구체적으로는 화염전파 특성이 장애물의 유무 및 장애 크기 조건에 어떠한 영향을 주는 가에 대하여 장애율이라는 평가 파라메타를 도입하여 실험적인 조사를 실시하였으며 연구결과를 활용하기 위한 적용방안을 제시하였다. 3. 연구내용 및 방법 (1) 연구내용 및 범위 ○ 국내외 화재폭발사고 영향도 연구의 조사 및 분석 ○ 화재폭발 현상 및 해석모델의 조사와 평가 ○ 실제 화학사고결과와의 비교검토를 통한 화재폭발해석모델 제안 (2) 연구방법 ○ 화재폭발 피해 영향도에 대하여 기준값과 그 타당성 검토 ○ 정상작업시의 가스 및 액체 누출 시의 사고형태 조사 ○ 실제 사고결과와의 비교를 통한 폭발해석 모델의 적용성 조사 ○ 폭발공간에서의 장애물 크기에 따른 폭발과압 특성에 대한 실험적 조사 ○ 폭발피해 영향평가 결과의 활용 및 적용방안 제시 4. 연구결과 (1) 화재폭발 피해 평가를 위해 파열에너지 및 폭풍압에 대한 평가모델을 검토하였으며 실제 사고피해의 결과와 비교. 검토한 결과 Brode model을 적용한 폭발과압 환산거리가 가장 오차가 작았다. (2) 폭풍압 계산을 위한 파열에너지 계산모델로서 Kinney model은 실제 사고결과보다 과대평가된 값을 나타내며 Baker model은 과소평가의 결과를 나타냄을 확인할 수 있었다. (3) 밀폐용기에서 메탄-공기 불균일 혼합기의 농도 차이가 0.05 %가 되는 조건으로서 용기 길이가 2배가 되면 소요 시간은 약 4배가 얻어졌다. (4) 11종의 연소가스를 고려한 화학반응식을 적용하여 메탄의 농도변화에 따른 폭발압력을 계산한 결과, 계산값은 모든 농도에 있어서 실험값보다 컸지만 농도에 따른 폭발압력의 증감 경향을 설명할 수 있었다. (5) 폭발공간에서 폭발압력 및 화염전파속도에 미치는 영향을 일반화하고자 장애율 파라메타를 도입하였으며, 실험 결과를 통하여 장애물의 개수에 관계없이 장애율이 증가하면 폭발압력이 증가하였다. (6) 10 %의 메탄 농도에서 장애물이 없는 조건(장애율이 0)에서 화염전파속도는 3.46 m/s이지만 장애율 0.98에서 24.2 m/s 높아져 약 8배로 증가하였다. (7) 동일한 장애율 조건에서는 장애물의 개수가 많을수록 폭발압력 및 화염전파속도가 급격하게 증가하는 것으로 나타났다. (8) 밀폐공간에서의 장애율 효과에 대한 실험결과와 동일한 조건으로 시뮬레이션을 통해 검토한 결과 유사한 결과를 얻을 수 있었다. 5. 활용방안 및 기대성과 (1) 화재폭발 영향도에 대한 위험성 정보 제공을 통한 체계적인 화학사고 관리 (2) 화재폭발 피해예측 사례 및 예측 정보제공을 통한 재해저감에 기여 (3) 화학사고조사 및 안전진단 시에 피해예측 자료를 제공 6. 중 심 어 메탄, 가스폭발, 폭발압력, 화염전파속도, 폭발시뮬레이션 (Methane, Gas explosion, Explosion pressure, Flame propgation velocity, Explosion simulation) 7. 연락처 ▶ 연구책임자：화학물질독성연구실 한우섭 부장 ▶ 연구원 담당자：산업안전보건연구원 화학물질독성연구실 한우섭 부장
 이전글 |
화학물질 유해성평가를 위한 실험동물의 자연발생 병변 조사 연구 |
|---|---|
 다음글 |
흡입독성시험을 위한 시험물질의 발생 및 모니터링에 관한 신뢰성 연구 |
문의처
- 연구기획부
- 제유리
- 052-703-0814
