방폭관련 자료

 

방폭 기술 종합정리

I. 방폭의 개념

 1. 방폭의 중요성

석유화학, 가스, 정유관련 공장 및 저장소등에서는 수 많은 위험물질을 여러 공정에서 고온, 고압으로 취급함으로서 폭발로 인한 화재나 가스중독등의 위험을 내포하고 있습니다.  또한 이러한 공장의 폭발은 공장 및 저유 시설에만 그치는 것이 아니고 주위의 공장이나 주택가로 번져 대형 사고로 이어지는바 이러한 지역에서 방폭의 정확한 개념을 가지고 설계, 시공 및 운전이 이루어져야 만 폭발의 위험성을 미연에 방지할 수 있습니다.

 2. 폭발 및 화재의 3 요소

폭발사고가 일어나기 위해서는 다음의 3가지 기본조건이 필요합니다.

1) 지역내에 가연성 가스나 증기가 존재해야 한다. (가연물질)
2) 가연성 가스나 증기가 연소 또는 점화가 가능한 정도의 산소 또는 공기와 혼합되어 있      어야 하고 이 혼합물의 양은 설비 주위의 공기를 충분히 점화시킬 수 있는 양이어야 한     다. (산소공급원, 산화제)
3) 이러한 혼합물이 점화되어야 한다. (점화원) -  점화원으로는 전기, 기계, 화학 등 여러      가지 점화원이 있으나 본 SITE 에서는 전기적인 점화원을 중심으로 설명하고자 합니다.

 

Ⅱ. 방폭지역의 구분

폭발이나 화재를 유발할 수 있는 가스나 증기에 의한 위험지역은 위험 분위기의 발생가능성에 따라 다음의 장소로 구분합니다. 이 분류기준은 폭발성 농도에 따라 하는 것이 아니고 농도가 폭발한계에 달한 확률에 따라 하는 것으로 정확한 수치적 표시가 아니라 개념적인 것임으로 공정상을 잘 이해하여 선정해야 합니다.

 1. JIS, IEC 기준
 2. API, NFPA 기준
 3. 비방폭 지역 분류
 4. 위험지역의 분류 절차
 5. 위험지역의 범위 결정
 6. 가연성/ 인화성 가스나 증기에 의한 분류
 ▶ JIS , IEC 기준
    (1) 0종장소 (Zone 0)
      - 위험분위기가  보통 상태에서 계속해서 발생하거나 또는 발생할 염려가 있는 장소
      - 폭발성 농도가 연속적 또는 장시간 계속해서 폭발한계 이상이 되는 인화성 액체의          용기 또는 tank 내 액면상부 공간 , 가연성 가스용기내부, 가연성액체가 모여 있는          Pit Trench 등이 이에 속한다.
    (2) 1종장소 (Zone 1)
      - 보통장소에서 위험분위기가 발생할 우려가 있는 장소
      - 폭발성 가스가 보통 상태에서 집적해서 위험한 농도가 될 우려가 있는 장소 및 수          선 보수 또는 폭발성 가스가 모여서 위험한 농도로 될 우려가 있는 장소
      - 0종 장소의 근접 주변, 송급 특구의 근접주변, 운전상 열게 되는 연결부의 근접주          변, 배기관의 유출구 근접주변 등이 이에 속한다.
    (3) 2종장소 (Zone 2)
      - 이상상태에서 위험 분위기가 단시간 존재할 수 있는 장소
      - 이상상태는 지진등 예상을 초월하는 극히 빈도가 낮은 재난상태 가 아닌 통상적인          운전상태, 통상적인 유지보수 및 관리 상태를 벗어난 상태, 일부기기의 고장, 기능          상실, 오동작 등.
      - 0종 1종장소의 주변용기나 장치의 연결부 주변, Pump 의 Sealing 주변등이 이에           속한다.
▶ API, NFPA 기준 (미국기준)
     1) Class 에 의한 분류
      - Class I Location : 가연성증기 또는 가스가 폭발이나 연소할 수 있는 충분한 양이                            공기 중에 존재하거나 존재가능성이 있는 장소
      - Class II Location : 연소성 먼지가 존재하는 장소
      - Class III Location : 쉽게 발화할 수 있는 섬유질 또는 솜털 부스러기가 존재하나                              이러한 섬유질이나 부유 물질은 발화될 수 있는 만큼 충분한                              양이 공기 중에 존재하지 않는 장소
    (2) Division 에 의한 분류
      - Division 1
        ① 정상상태에서도 가연성 증기나 가스가 존재하는 장소
        ② 이 장소에서 설치하는 설비는 정상운전시는 물론 전기 시스템 고장시에 설비내             부의 연소가 주위대기를 연소시킬 수 있는 불꽃이나 고온 가스를 방출시키지               않도록 설계된 방폭 구조기기를 사용하고 본질적으로 안전하다고 승인된 기기나             배선은 방폭구조 없이도 사용할 수 있음.
      - Division 2
        ① 비정상상태 경우 - 기기파열, 고장의 경우 가연성 증기나 가스가 나타날 수 있                                는 장소  
        ② Arcing 이나 이와 유사한 경우가 정상상태에서도 점화원을 발생하지 않도록 만             들어진 기기를 사용한다
        ③ 이 경우 사고는 매우 희귀하게 일어나고 보통 사고시에는 각 설비가 전원으로부             터 차단되기 때문에 완벽한 보호는 요구되지 않는다. 

◈ 비방폭 지역 분류

(1) 환기가 충분한 지역에 설치하고 개구부가 없는 상태에서 인화성 또는 가연성 액체가 간     헐적으로 사용되는 배관으로 적절한 유지 관리가 이루어지는 배관주위
(2) 환기가 불충분한 장소에 설치된 배관으로 Valve, Fitting, Flange 등과 같이 이상 발생이     누설될 수 있는 부속품이 전혀 없고 모두 용접으로 접속된 배관부위 
(3) 가연성 물질이 완전히 밀봉된 수납용기 속에 저장되고 있는 경우의 수납용기 주위
(4) 보일러, 가열로, 소각로 등 개방된 화염이나 고온 표면의 존재가 불가피 한 설비로서 연     료주입 배관상의 Valve, Pump, 등의 위험 발생원 주변의 전기, 기계, 기구가 없는 경우     의 개방화염 또는 고온 표면이 있는 설비 주위
(5) 분진 발생량이 미비하거나 발생하지 않아 화재, 폭발의 우려가 없는 장소  

◈ 위험지역의 분류절차

1. 하기의 장소는 위험지역으로 분류한다.
 -인화성 물질의 증기 또는 가연성 가스가 쉽게 존재할 가능성이 있는 지역
 -인화점 40°C 이하의 액체가 저장, 취급되고 있는 지역
 -인화점 65°C 이하의 액체가 인화점 이상으로 저장 취급될 수 있는 지역
 -분진등이 발생하거나 분진이 기기의 표면 또는 바닥등에 퇴적되는  지역

2. 가스 위험 지역은 지역 종별을 다음과 같이 판정한다.
A. 0종장소
 - 설비의 내부
 - 인화성 또는 가연성 액체가 존재하는 Pit의 내부
 - 인화성 물질의 증기 또는 가연성 가스가 지속적 또는 장기간 체류하는 곳
B. 1종장소
 - 통상의 상태에서 위험분위기가 쉽게 생성되는 곳
 - 운전, 유지보수 또는 누설에 의하여 자주 위험 분위기가 생성되는 곳
 - 설비일부의 고장시 가연성 물질의 방출과 전기 계통의 고장이 동시에 발생되기 쉬운 곳
 - 환기가 불충분한 장소에서 설치된 배관계통으로 배관이 쉽게 누설되는 구조의 것
 - 주변 지역보다 지대가 낮아 가스나 증기가 체류될 수 있는 곳
 - 상용의 상태에서 위험 분위기가 주기적 또는 간헐적으로 존재하는 곳
C. 2종장소
 - 환기가 불충분한 장소에서 설치된 배관 계통으로 배관이 쉽게 누설되지 않는 구조의 것
 - Gasket, Packing 등의 고장과 같이 이상 상태에서만 누설될 수 있는 공정 설비 또는 배     관의 환기가 충분한 곳에 설치될 경우
 - 1종 장소와 직접 접하고 개방되어 있는 곳 또는 1종장소와 Duct, Trench, Pipe 등으로      연결되어 이들을 통해 가스나 증기의 유입이 가능한 곳
 - 강제 환기 방식이 채용되는 곳으로 환기설비의 고장이나 이상시에 위험 분위기가 생성     될 수 있는 곳

◈ 위험지역의 범위결정

위험지역의 범위결정은 설치 위치, 취급물질, 설비크기, 운전조건, 충분한 환기여부에 따라 방폭지역 구분도 적합한 것들을 선정하여 결정하되 다음의 사항을 고려 한다.

 1. 설비크기 및 운전 조건의 구별은 아래 표에 나타난 구분 중에 있다.

 2. 설비의 크기 및 운전 조건에 따른 위험지역의 구분범위가 상이할 경우 구분 범위가 큰     쪽을 선정하여 가장 넓은 위험 지역을 보유하게 되는 위험지역 구분도를 작성한다.

 

Ⅲ. 방폭 전기기기의 선정

방폭 전기기기의 선정은 위험지역내의 상황과 폭발가능성 그리고 취부 등의 여러가지 요인을 종합검토하여 선정하여야만 안정성이 있는 제품을 선정할 수 있습니다.
이 부분에서는 선정에 참고로 되실 수 있는 자료를 입력하였습니다.

 1. 선정 요건
 2. 방폭 전기기기의 선정 원칙
 3. 방폭 전기기기 선정 비교표 (IEC, 미국기준)
 4. 방폭 전기기기 , 기구의 표시 예
 5. 중요가스의 폭발한계(연소한계)

▶ 방폭 전기기기의 선정요건
 (1) 방폭 전기기기 가 설치될 지역의 방폭 지역 등급구분
 (2) 가스 등의 발화온도
 (3) 내압방폭 구조의 경우 최대 안전 틈새
 (4) 본질안전방폭구조의 경우 최소 점화 전류
 (5) 압력 방폭구조 , 유입 방폭구조, 안전증 방폭구조의 경우 최고 표면온도
 (6) 방폭 전기기기가 설치될 장소의 주변온도, 표고, 또는 상대습도, 먼지, 부식성, 가스        또는 습기등 환경조건
 (7) 분진 방폭구조의 경우 분진의 도전성 유무

▶ 방폭 전기기기의 선정원칙 - 가스위험 종별에 따른 전기기기 선정방법
  (1) 0종장소
    - 본질안전방폭구조(EXi) - 정상시 및 사고시 (단선, 단락, 지락 등)에 발생하는 전기                                  불꽃, 아크, 또는 고온에 의하여 폭발성가스 또는 증기에                                 점화하지 않는 것이 점화시험, 기타에 의하여 확인된 구조 
    - 0종장소에서 사용토록 특별히 고안된 방폭구조
  (2) 1종장소
    - 0종장소 사용구조
    - 내압방폭구조(EXd) - 용기내부에서 폭발성가스 또는 증기가 폭발하였을 때 용기가                               그 압력에 견디며 또한 접합면 개구부 등을 통해서 외부의 폭                              발성 증기에 인화될 우려가 없도록 한 구조 
    - 압력방폭구조(EXp) - 용기내부에 보호 가스(신선한 공기 또는 불연성 가스)를 인입                              하여 내부압력을 유지 함으로서 폭발성 가스 또는 증기가 용                              기 내부로 유입하지 않도록 된 구조
    - 유입방폭구조 (EXo) - 전기기기의 불꽃, 아아크, 또는 고온이 발생하는 부분을 기름                              속에 넣고 기름면 위에 존재하는 폭발성가스 또는 증기에 인                              화될 우려가 없도록 한 구조
  (3) 2종장소
    - 0종 및 1종 장소 사용 구조
    - 안전증 방폭구조(EXe) - 정상 운전중에 폭발성가스 또는 증기에 점화원이 될 불꽃,                                아크, 또는 고온 부분 등의 발생을 방지하기 위하여 기계                                 적, 전기적 구조상 또는 온도상승에 대해서 특히 안전도를                                증가시킨 구조
    - 비 점화용 방폭구조(EXn)
    - 슬림링, 정류자등 스파크를 발생시키는 스위치류가 없는 고정설치된 조명기구로서 정        상사용시 최고 표면온도가 당해 물질발화온도의 80%를 초과하지 않고 고온 부분의        낙하방지를 위한 가드가 있는 비방폭형 기기. 단 조명기구에 스위치류가 있으면 그         부분은 1종 장소 또는 2종 장소에 준하는 방폭 구조여야 한다.   
    - 2종 장소에서 사용토록 특별히 고안된 방폭구조

 

 

▶ 방폭형 전기기기의 분류

  방폭형 전기기기는 사용되어지는 장소에 따라 크게 광산용과 공장·사업장용으로 분류되어지며 광산용은 Group I, 공장·사업장용은 Group II로 표시한다. Group II는 방폭형전기기기의 방폭성능에 따라 Group IIA, Group IIB, Group IIC로 분류된다.

  Group II의 방폭형 전기기기는 최고표면 온도에 따라 온도등급이 T1, T2, T3, T4, T5 및  T6의 6등급으로 분류된다.

◈ 방폭형 전기기기의 기호 및 의미

 ☞ 가스의 구분
 - 분류 I : 메탄.
 - 분류 IIA : 암모니아, 산업용 메탄, 카본 모녹사이드, 프로판, 부탄, 펜탄, 헥산, 이소옥
             탄, 벤젠, 시클로헥산, 아세톤, 에틸메틸케톤, 메틸아세테이트, 크롤로에틸렌,
             데칸, 이소부타놀, 에타놀 외
 - 분류 IIB : 에틸렌, 부타-1, 3-다이엔, 에틸렌 옥사이드 외
 - 분류 IIC : 수소 외
 ※ 주) 내압 방폭의 경우 폭발 등급에 따라 그룹 I, IIA, IIB, IIC로 세분된다.
 ⇒ 방폭구조의 전기기기는 본체의 보기 쉬운 위치에 각각의 전기기기의 일반규격에 의한       표시 외에 특히 방폭구조에 대해 표시해야 한다.
    1. 제조자의 명칭 or 등록상표,   2. 제품의 형식번호,   3. 제품의 일련번호
    4. 공인기관의 마크, 명칭 혹은 증명서 부호,  5. 기타 전기기기의 요구표시 
◈ 방폭전기기기의 선정 - 선정 비교표
 

◈ 방폭 전기기기의 선정 - 방폭 전기기기, 기구의 표시 예

◈ 방폭전기기기의 선정 - 중요가스의 폭발한계(연소한계)  (1atm 상온)

◈ 산소중 폭발한계 (1atm 상온)