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기획특집 <특집: 방재 기술의 최근 동향> 플랜트 방재 시뮬레이션

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작성자 댓글 0건 조회 1,214회 작성일 21-11-04 11:05

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그림 1. 누출・액의 확산・폭발 


서론: 플랜트의 재해

정유소나 화학 플랜트에서의 재해는 주로 아래의 세 가지가 있으며 모두 그 발단이 되는 초기 현상은 누출인 경우가 많다.


(1) 위험물의 누출과 가스 확산

① 누출

② 누출된 액체의 확산

③ 증발

④ 가스 확산으로 인한 건강 피해 등


(2) 폭발

① 증기 구름 폭발 VCE(Vapor Cloud Explosi on); 피해를 줄 정도의 폭압이 발생하는 야외에서 일어나는 가스 구름의 폭발

② 플래시 파이어 (Flash Fire); 폭압이 발생하지 않는 폭발적 연소지만 고온이기 때문에 특히 인적 피해가 크다.

③ BLEVE (Boiling Liquid Expanding Vapor Explosion); 브레비라고 불리며, 비등액 팽창 증기 폭발이나 비등 액체 증기 확산 폭발 등으로 번역된다. 액체가 급격하게 끓는 것에 의한 폭발 현상이며 용기의 파손으로 인해 일어난다.

④ 파이어볼(Fire Ball); BLEVE 등으로 대기 중에 방출된 가연성 증기가 공중에 떠있는 채로 급격히 연소하며 불덩어리가 되어 매우 큰 복사열을 가져오는 현상이다.


(3) 화재

① 복사열 피해

② 원유 탱크 등의 보일 오버; 대형 원유 탱크가 화재 발생 시에 어느 정도의 시간이 경과한 후 갑자기 연소유가 뿜어지면서 주위에 막대한 피해를 미치는 현상이다.


방재 시뮬레이션

프로세스 플랜트에서의 소방 소화 설비의 설계・방재 및 위험 분석 전문회사로서 발전해온 경험을 살려 당사는 화재, 폭발, 가스/연기 확산 및 이들 대책을 위한 소프트웨어를 개발하여 재해 발생 시 영향도 평가와 재해 방지 및 경계에 대한 계획 등 대책안을 검토하고 있다. 아래는 당사 개발의 시뮬레이션 툴이다.


(1) 누출・액체의 확산 및 증발 시뮬레이션

유출 속도 계산, 플래시 계산, 누출한 액체가 바닥에 확산되는 속도의 계산 및 누출된 액면으로부터의 증발 속도 계산을 누출 후 경과 시간에 따라 계산하는 프로그램이다. 누출 풀에 들어오고 나가는 전체 에너지 균형을 통해 증발 속도를 계산하였다. 기온, 풍속, 태양열 강도 및 방액제(防液堤) 유무도 계산에 반영된다.(그림 1)


(2) 가스 확산 시뮬레이션

계산 모델은 대기 확산 평가에서 실적을 가진 퍼프 모델을 채용하였다. 최대한 조밀하게 퍼프 간격을 두고 각 퍼프에서의 농도를 더하여 계산 정밀도를 높였다. 기상 조건, 배기 가스량 및 농도의 경시변화에도 대응하였다. (그림 2)


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그림 2. 가스 확산 


(3) 폭발 시뮬레이션 (BLEVE・VCE・파이어볼)

석유 콤비나트의 방재 평가 지침(이하 콤비 지침)에 의거하는 계산 프로그램이다. 또한 가스 확산 시뮬레이션과 맞추어 플래시 파이어의 가능성과 피해 범위도 검토할 수 있다.(그림 3)


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그림 3. BLEVE 



..(후략) 


加藤 羲幸 / FPEC

  본 기사는 2021년 11월호에 게재되었습니다. 

 

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본 기사는 월간지[計側技術] (일본일본공업출판주식회사 발행)로부터 번역·전재한 것입니다.

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