연구실 내부 수소가스 사용으로 인한 폭발 영역 연구 (A Study on the Explosion Risk Site due to the Use of Hydrogen Gas in the Laboratory)

서지정보

· 발행기관 : 사단법인 한국융합기술연구학회
· 수록지 정보 : 아시아태평양융합연구교류논문지 / 11권 / 1호 / 355 ~ 364페이지
· 저자명 : 김성하, 박성영

초록

GC분석기는 기체 및 액체 시료의 성분을 측정하는데 사용하는 기본장비이다. GC분석기는 시료를 분리하기 위하여 시료와 반응하지 않는 고순도의 비활성 가스를 운송 가스로 사용한다. 수소는 높은 운송속도에서 안정적인 이론단 높이를 보인다는 특성으로 인하여 운송가스로 사용한다. 하지만, 수소는 산업안전보건법에서 가장 위험성이 큰 IIC등급으로 구분되어 한국산업안전보건공단의 ‘가스폭발위험장소의 설정에 관한 기술지침’에 따라서 위험범위를 설정한다. KS표준에서 제시하는 폭발위험범위 산정을 위한 그래프는 최소 단위가 1m로 표기되어 이보다 작은 범위에 대하여 설정할 때 어려움이 있다. 본 연구에서는 폭발위험범위 산정을 위한 그래프에 표기되지 않은 소량의 누출 특성값에서의 폭발범위를 알아보기 위하여 CFD를 이용하여 해석 및 분석을 진행하였다. 최대 질량유량을 계산하여 Leak Hole에 적용하였으며, 유량을 변경하며 누출공 주변에서의 유동 특성을 분석하였다. 해석결과, 폭발 가능 거리가 기존 산업안전보건법에서 폭발위험범위 산정을 위한 그래프의 최소 단위인 1m보다 작은 거리가 측정되었다. 하지만, 본 연구에서 해석을 진행한 범위는 기존 그래프의 누출 특성 범위에 비해 현저히 낮은 범위에 해당하고, 해석결과가 Pb/Pin이 0.94에서 Lc값은 약 0.782m로, Pb/Pin이 0.53에서 Lc값은 약 0.899m로 나타나 1m에 근접한 결과를 보였다. 본 연구는 수소의 누출 및 수소 설비 설계에 대한 기초자료 또는 산업안전보건법의 폭발 위험범위 산정을 위한 그래프의 뒷바침 자료로 활용 가능할 것으로 사료된다.

영어초록

Gas-Chromatography (GC) analyzers are basic equipment used to measure the components of gas and liquid samples. GC analyzers use high-purity inert gas that does not react with the sample as the carrier gas to separate the sample. Hydrogen is used as a carrier gas due to its characteristic of showing a stable theoretical height at a high transport speed. However, hydrogen is classified into the IIC grade, which is the most dangerous in the Occupational Safety and Health Act, and the risk range is set according to the 'Technical Guidelines for Establishing a Gas Explosion Risk Site' of the Korea Occupational Safety and Health Agency. In the graph for calculating the explosion risk range presented in the KS standard, the minimum unit is indicated as 1m, so it is difficult to set a smaller range. In this study, simulation and analysis were performed using CFD to determine the explosion range at the small number of release characteristics not indicated in the graph for calculating the explosion risk range. The maximum mass flow rate was calculated and applied to the Leak Hole, and the flow characteristics around the leak hole were analyzed by changing the flow rate. As a result of the analysis, the distance that can explode was measured to be less than 1m, the minimum unit of the graph for calculating the explosion risk range in the existing Occupational Safety and Health Act. However, it was an exploding range of regions for a significantly lower range than the graph’s release characteristic. As a result of the analysis, Pb/Pin was 0.94, the Lc value was about 0.782m, Pb/Pin was 0.53, and the Lc value was about 0.899m. The result was close to 1m. This study can be used as basic data on the design of hydrogen leaks and hydrogen facilities or as back-reaching data on graphs for calculating the explosion risk range of the Occupational Safety and Health Act.

참고자료

· 없음