건조설비안전

2006 102006 102006 102006 10

교재자료개발팀교재자료개발팀

목 차

I 건조설비 관련법규I 건조설비 관련법규

II 건조 및 위험물질 발생

III 건조설비 용어 정의III 건조설비 용어 정의

IV 건조설비 구조

V 건조설비 화재폭발

VI 건조설비 화재폭발 피해 최소화 방법VI 건조설비 화재폭발 피해 최소화 방법

VII 건조설비 부속장치 등

2

I 건조설비 관련법규I 건조설비 관련법규

3

건조설비 관련법규

산업안전규칙 제301조 위험물 또는 위험물이 발생하는 물질을 가열middot

건조하는 설비

위험물을 가열middot건조하는 경우 내용적 1이상

비위험물을 가열middot건조하는 경우에 해당

연료의 최대사용량이 10kgh이상

기체연료의 최대사용량이 1h 이상

전기사용 정격용량이 10kw 이상

4

건조설비 관련법규

산업안전규칙 제262조

(화재위험이 있는 장소)가연성물질을 취급하는 설비는 화재예방을 위한 배치

와 구조

화기사용 장소로부터 격리 소화활동 가능조치

산업안전규칙 제266조 화기사용 금지위험물질위험물질 가연성물질이가연성물질이 취급장소에서취급장소에서 화기화기 사용금지사용금지

산업안전규칙 제267조 용접작업 금지위험물질이 존재하는 용기 배관 설비에서 화기사용위험물질이 존재하는 용기 배관 설비에서 화기사용

금지

용접작업 시 사전 안전조치

5

용접작업 시 사전 안전조치

건조설비 관련법규

산업안전규칙 제269조

(화기사용 금지 표시)화재 폭발의 위험장소에서 화기사용 금지 표지판 설치

관계자 외에 출입을 금지

산업안전규칙 제270조 소화설비산업안전규칙 제270조 소화설비적절한적절한 장소에장소에 소화설비소화설비

취급하는취급하는 위험물질에위험물질에 적합한적합한 소화설비소화설비 설치설치취급하는취급하는 위험물질에위험물질에 적합한적합한 소화설비소화설비 설치설치

ldquo적절한 장소rdquo라 함은 소화설비의 사용이 편리한 곳 통행이나 피난에 방해가 되지 않는 눈에 잘 띄는 곳 통행이나 피 에 방해가 되지 에 띄 곳보관 중에 성능의 저하나 상실이 없는 곳

6

건조설비 관련법규

산업안전규칙 제291조위험물위험물 저장저장 사무실사무실 연구실연구실 실험실실험실 등과등과 20m 20m 이상이상

방호벽방호벽 살수설비살수설비 등의등의 경우는경우는 예외예외

산업안전규칙 제299조 소화설비화재 또는 폭발을 방지하기 위하여 작업요령을 작성

하고 이에 따라 작업을 하도록 하여야 한다

7

II 건조 및 위험물질 발생II 건조 및 위험물질 발생

8

건조 및 위험물질 발생

건조의 정의고체 중에 포함된 수분이나 다른 휘발성 물체를 주로

열에 의하여 제거하며 이의 함량을 적게 하는 조작

건조 중 위험 물질 발생침지 도장 분무 함침 공정

효소 효모 소성(제과)

목재 종이 Plastic Pellet 포장재

인쇄 코팅

Plastic Resin (PVC SBR HDPE EPDM)

접착 성형 압출

9

위험물질의 종류

폭발성 물질 가열 마찰 충격으로 산소공급 없이폭발폭발

발화성 물질 스스로 발화 또는 물과 접촉하여 발화

산화성 물질 강한 산화력 혼촉시 분해

인화성 물질 인화점이 65oC 이하인 가연성 액체인화성 물질 인화점이 65oC 이하인 가연성 액체

가연성 가스 LEL 10이하 또는 폭발 상 bull 하한의차이가 20 이상(예 암모니아 TCE)차이가 20 이상(예 암모니아 TCE)

부식성 물질 강산 강알카리

독성물질 LC50(쥐 4시간 흡입) 2000PPM 이하

10

건조설비의 분류(NFPA)( )

Class A 잠재적 인화성물질이 다량존재

Class B 대기압 운전으로 가연성 인화성Class B 대기압 운전으로 가연성 인화성

물질이 없음물질이 없음

Class C 연료사용으로 잠재적 위험이 있음

Class D 5000를 초과하는 특수로

11

안 전 색 의미

안 전 색 의미 사용보기

빨 강45R 415

방 화 방화표지 배관계 식별 소화표시

금 지 금지표시

정 지 긴급 정지 버튼 정지신호기정 지 긴급 정지 버튼 정지신호기

고도위험 화약 경고표 발파 경고표 화약류의 표시

주 황 위 험 위험표지 배관계 식별 위험표시 스위치 박스주 황25YR 614

위 험 위험표지 배관계 식별 위험표시 스위치 박스뚜껑 안쪽면 기계의 안전커버 안쪽면 노출 기어의 옆면 눈금판의 위험 범위

항해 항공 구명 보트 구명구 구명대 수로표지 선박계항해 항공보안시설

구명 보트 구명구 구명대 수로표지 선박계류 부표 비행장용 구급차 비행장용 연료차

12

안 전 색 의미

안 전 색 의미 사용보기

노 랑 주의 주의표지 감전주의 표지 크레인 범퍼 충돌위험25Y 814

기둥 바닥 돌출물 피트 가장자리 바닥면 끝호퍼 주위 및 계단 가장자리 전선 방호구 도로바리케이드 해로운 물질을 잘게 부수는 용기 또는 사용장소 가전제품의 경고표시

녹 색10G 410

안전 안전지도표지 및 안전기

피난 유도표지 비상구 방향 표지 대피소 위치 갱구10G 410 피난 유도표지 비상구 방향 표지 대피소 위치 갱구특정 구역의 방향을 나타내는 표지

구호 위생지도표지 노동 위생기 구호표지 보호구 상자 들것 구급상자 구호소의 위치 및 방향 표지자 들것 구급상자 구호소의 위치 및 방향 표지

진행 통행신호기

13

안 전 색 의미

안 전 색 의미 사 용 보 기파 랑25PB 3510

의무적행 동

지시표시3510 지 시 보호안경의 착용 가스측정 등 지시하는 표지 수리 중

또는 운전휴게 장소를 나타내는 표지 스위치 박스의바깥면

자 주25RP 412

방사능 방사능표지 방사능 경표 방사성 동위원소 및 여기에관한 폐지작업실 저장시설 관리구역 등에 설치하는울타리 등

1 파랑색은 원형 속에 사용하는 경우에 한하여 안전색으로 간주2 KSA 3501 ISO 384 Safety colors and safety signs

14

y y g

표지판 모양 및 의미

모 양 의 미모 양 의 미금지 정지 고도의 위험 의무행동 지시안전 구호 지 보호 방사능안전 구호 지도 보호 방사능

위 험위 험

주 의

정보(지시 포함) 금지 정지 고도의 위험 방화 안전구호 지도 보호 방사능 유도 보조 표지

15

대 비 색

안 전 색 대응하는 대비색

빨 강 흰색 검정색

주 황 검정색주 황 검정색

노 랑 검정색

녹 색 흰색 검정색

파 랑 흰색 검정색

자 주 검정색

16

III 건조설비 용어 정의III 건조설비 용어 정의

17

건조설비 용어 정의

연소실 연료 등을 점화middot연소시켜 열을 발생시키는 공간키는 공간

건조실 피(彼)건조물이 건조되는 공간

덕트 연소공기 배기가스 또는 건조 시 발생하는 물질을 배출시키는 도관

간접 가열식 연료의 연소가스가 건조실에 들어가지 않고 복사 열 교환 등의 간접방식으로 건조(위험물질을 발생하는 물질 건조)조(위험물질을 발생하는 물질 건조)

연소식 건조설비 연료의 연소가스가 건조실 내부를 통하여 피(彼)건조물과 직접 접촉하는 건조부를 통하여 피(彼)건조물과 직접 접촉하는 건조설비(자동차 도장건조실)

18

건조설비 용어 정의

폭발구 건조실 내부 압력상승 시 내부압력을 외부로 안전하게 분출시키기 위하여 설치한 문 창문부로 안전하게 분출시키기 위하여 설치한 문 창문 패널 파열판 등자동 점화 온도(A i i i T ) 물자동 점화 온도(Auto-ignition Temperature) 물질의 자동 점화가 시작되는 온도 먼지는 먼지층및 먼지운에만 해당및 먼지운에만 해당확산 화염(Diffusion flame) 점화 가 주위 대기 내에서 확산되는 속도에 의해 연소가 제어되는 화염에서 확산되는 속도에 의해 연소가 제어되는 화염폭연(Deflagration) 화염 전선이 음속 이하로 확산되는 현상산되는 현상폭굉(Detonation) 화염 전선이 음속 이상으로 확산되는 현상

19

산되는 현상

건조설비 용어 정의

폭발(Explosion) 폭연 폭굉 등으로 생성되는 압력의 급상승으로 밀폐 구역이 파열되는 현상력의 급상승으로 밀폐 구역이 파열되는 현상

폭연(폭발) 차단(Deflagration isolation) 폭연이연결 덕트를 통해 확산되는 것을 차단하는 조치

폭연(폭발) 진압(Deflagration suppression) 폭연폭 (폭발) ( g pp ) 폭을 초기에 (60 ~ 80 ms 이내) 소화시키기 위해 고출력 소화기를 사용 압력과 화염의 영향을 완화력 화기 사용 력과 화 의 영향 화시키는 조치

폭연(폭발) 배풍 (Deflagration venting) 밀폐 구폭연(폭발) 배풍 (Deflagration venting) 밀폐 구역이나 용기 등의 내부에서 발생하는 폭연에 의한압력을 완화시키기 위해 Panel door 개구장치

20

압력을 완화시키기 위해 Panel door 개구장치등을 이용 압력을 완화시키는 조치

건조설비 용어 정의억제(Containment) 공정 건조시 폭연의 최대 압력에 견디어 파열되지 않도록 견고하게 건조하는력에 견디어 파열되지 않도록 견고하게 건조하는조치폭발성(Explosible) 통상 부유 중인 먼지운 또는폭발성(Explosible) 통상 부유 중인 먼지운 또는연무에 적용되는 용어게이트 밸브(Gate valve) 배관 내에 물질의 흐름게이 밸 ( ) 배 내에 물질의에 수직방향으로 Plate를 삽입하여 흐름을 차단시키는 밸브

( )로터리 밸브(Rotary Airlock valve) 원추형 상자내의 Motor로 작동되는 복수 날개 회전익으로 구성된 밸브성된 밸브평균입자크기(Mean particle size) Micronμ단위로 표시되는 입자 물질의 평균직경

21

로 표시되는 입자 물질의 평균직경

건조설비 용어 정의

Kg 가스의 폭발지수

Kst 먼지의 폭발지수

Pmax 억제된 폭연이나 폭굉의 최대압력억제 폭 이나 폭굉의 최대 력

Pred 폭연배풍 또는 폭연집압 등과 같은 폭발방지 기법을 이용한 결과로 감소된 폭연 압력지 기법을 이용한 결과로 감소된 폭연 압력

Pstat Vent panel 또는 Vent door가 개방되기시작하는 정압(static pressure)시작하는 정압(static pressure)

Reaction force 배풍된 폭연에서 나오는 가스의방출로 1개의 Pl t 구성품에 가해지는 힘방출로 1개의 Plant 구성품에 가해지는 힘

22

Dryer 분류y

Indirect Dryer연속식 피건조물을 연속 또는 회분 투입

tray sheeting pneumatic conveying rotary spray th h i l ti t l fl id b dthrough-circulation tunnel fluid beds

회분식 회분으로 투입

through circulation tray through-circulation tray

Infrared or radiant heat dryerInfrared or radiant-heat dryer

Dielectric-heat dryer

23

Dryer 분류y

Direct dryer

연속식 피 건조물이 연속으로 투입되고 고온표면에접촉

cylinder drum screw-conveyer vibrating-tray t t b t i l tsteam-tube rotary special type

회분식 교반 등을 시키면서 진공 상압 건조회분식 교반 등을 시키면서 진공 상압 건조

agitated-pan free vacuum rotary vacuum-tray

24

IV 건조설비 구조IV 건조설비 구조

25

건조설비 건축물 구조

독립된 단층건물

최상층 또는 내화구조인 경우는 예외건조로를 지하 밀폐장소에 설치 시에는 충분한 환기와

누출된 위험물질이 체류하지 않도록 할 것

연료의 증기비중이 공기보다 큰 경우는 지상에 설치

건물의 바닥 벽 기둥 계단 및 지붕은 불연재 사용

상부를 가벼운 재료 사용상부를 가벼운 재료 사용

폭발구를 설치하고 안전한 곳으로 배출

건조 시 발생하는 가스 증기 또는 분진을 안전한 곳건조 시 발생하는 가스증기 또는 분진을 안전한 곳으로 배출

26

건조설비 건축물 구조

직화식 건조설비는 점화 시 폭발 또는 화재를 예방하기 위하여 연소실이나 기타 점화하는 부분을방하기 위하여 연소실이나 기타 점화하는 부분을환기시킬 수 있는 구조로 할 것

내부는 청소가 쉬운 구조로 할 것

감시창출입구 및 배기구 등의 개구부는 발화시에시창 출 구 및 배기구 등의 개구부 발화시에불이 다른 곳으로 번지지 아니하는 위치에 설치하고 필요한 때에는 즉시 밀폐가능 구조로 할 것때에 즉시 폐가능 구 것

내부의 온도가 국부적으로 상승방지 구조로 설치할 것할 것

위험물 건조설비 열원으로 직화를 사용하지 말 것

27

건조설비 건축물 구조

위험물 건조설비 외의 건조설비의 열원으로 직화를 사용하는 때에는 불꽃 등에 의한 화재를 예화를 사용하는 때에는 불꽃 등에 의한 화재를 예방하기 위하여 덮개를 설치하거나 격벽을 설치최대운전온도에서의 열팽창에 의한 응력을 충분최대운전온도에서의 열팽창에 의한 응력을 충분히 견딜 수 있도록 설계 및 제작되어야 함건조설비의 외부표면온도가 70(160)이하건조설비의 외부표면온도가 70(160)이하초과시에는 접촉방지 시설과 경고표지판을 설치연소실에는 각 버너마다 연료의 연소상태를 확연소실에는 각 버너마다 연료의 연소상태를 확인할 수 있도록 관찰구(Peep hole) 등을 설치

설치 불가시에는 육안 감시 가능설비를 설치설치 불가시에는 육안 감시 가능설비를 설치

건조실의 출입문은 건조실 내부에서도 열 수 있는 구조

28

는 구조

건조설비 비상구 설치

출입구로 부터 3m 이상 떨어진 곳에 설치출입구로 부터 3m 이상 떨어진 곳에 설치

비상구 출입구로부터 50m 이내 마다 설치

너비는 075m 이상 높이는 15m 이상

문은 피난방향으로 열리고 실내에서 항상 열리도록 할 것

실내 외에 비상구의 표지판 설치실내 외에 비상구의 표지판 설치

유도등 설치양방향 대피로 확보양방향 대피로 확보

29

건조설비 부속전기설비

건조설비에 부속된 전열기전동기 및 전등 등에

접속된 배선 및 개폐기를 사용하는 때에는 당해

건조설비 전용의 것을 사용설비 용의 것을 사용

건조설비의 내부에서 전기불꽃의 발생으로 인하여 위험물의 점화원이 될 우려가 있는 전기기계여 위험물의 점화원이 될 우려가 있는 전기기계기구 또는 전선 케이블 설치 금지건조설비 설치환경에 적합한 용량 방폭 등급 내열건조설비 설치환경에 적합한 용량 방폭 등급 내열

등급 밀폐구조 등으로 설치해야 함

30

V 건조설비 화재폭발V 건조설비 화재폭발

31

건조공정 화재폭발가연물

연소(화재)3요소

연소(화재)

1 가연물

2 점화원

연소(화재)3요소

점화원 산소

(화재)2 점화원

3 산소(공기)

분진폭발 5요소가연물가연물

1 가연물

2 점화원밀폐공간

부유

점화원

3 산소(공기)

4 분산부유

공간

32

점화원 산소4 분산부유

5 밀폐공간

화재폭발 방지

함진 농도 입도제어

점화원 제어

산소농도 제어농 제어

비산방지설비를 밀폐시켜 누출 방지설비를 밀폐시켜 누출 방지

분진퇴적 방지를 위한 청소

개방개방옥외에 설치하거나 개방 건물에 설치

33

분진가연물

분진 종류 입도크기는 나라마다 상이함

KOSHA 코드 40 mesh (lt 420 μm) 이하인 입자

NFPA는 20 mesh(lt 850 μm) 이하인 입자( μ ) 이하 자

일반적으로 입도크기가 420 μm 이상인 입자는화염성장 (Propagation) 을 억제화염성장 (Propagation) 을 억제

가스 증기 Hume 먼지 분진 등이 혼합상태가일반적임일반적임

폭발하한 농도는 20 ~ 60g 폭발상한농도는

2000 ~ 6000g의 범위

34

분진실험장치 조건

Ignition Source TwoIgnition Source ndashTwo

pyrotechnic igniter

(5000Jeach)(5000Jeach)

혼합분진

40 i i t l 40 zirconium metal

30 barium nitrate

30 b i id 30 barium peroxide

This source is initiated by

1 A l t i f h da 1-A electric fuse head

35Siwek 20-L chamber

분진 크기별 실험결과

300 μm 이상 분진은300 μm 이상 분진은점화최소농도 점화에너지가 급격히 증가너지가 급격히 증가의미는

36

분진폭발물질

종 류 물 질 명

곡물 곡물류 분유 녹말 설탕 셀룰로오스 등

탄소질 석탄류 목재 종이류 섬유류탄소질 석탄류 목재 종이류 섬유류

금속 Al Mg Li K Na Zn Fe 등

플라스틱 PE ABS PVC PP PVA E Ph l플라스틱 PE ABS PVC PP PVA Epoxy Phenol

Melamine Poly Acrylamide PVB 등

화학물질화학물질 Adipic Acid Calcium Acetate TPA PA

DOP Dextrin Lead Stearate 황

Methyl cellulose Methyl cellulose

분진취급 시 가연성증기 가스혼합 여부에 따라 차이

37

분진취급 시 가연성증기 가스혼합 여부에 따라 차이

PVC는 자기 소화성으로 분진폭발이 가능

분진의 제어

분진이 새는 곳을 막는다

공장 내부를 환기

국소배기장치 등으로 부유 분진을 포집(捕集)

누출된 분진은 정기적으로 제거누출된 분진은 정기적으로 제거

물 분무 또는 습식공정을 적용하여 정전기 발생

을 억제

불활성 분진을 첨가

38

점화원 종류 및 크기

집진장치 등 분진 제거할 때 정전기 방전 불꽃

집진장치 등 분진 제거용 전기기기 불꽃 과열

회전축 과열 회전 날개 접촉 모터 불꽃 과열회 축 과열 회 날개 촉 터 불꽃 과열

회수분진 배출용 기기의 과열 마찰 등

고온 물체 불씨 착화 불꽃 혼입고온 물체 불씨 착화 불꽃 혼입

금속편(金屬片) 등 이물질 혼입

분진 자연발화

보수작업에 따른 용접 등 불꽃

최소발화에너지(MIC)는 가스 1mj 분진 100mj 이하 이나 온도 산소 습도 입도 등에 좌우

39

이하 이나 온도 산소 습도 입도 등에 좌우

인화성 가스 특징

발열 착화 비중Gas MW

발열

Btu

착화

LEL

UEL

비중

Air공기비

Butane 58 0 3 200 550 1 9 8 5 2 0 31 0Butane 580 3200 550 19 85 20 310

CO 280 310 1128 125 740 097 25

Hydrogen 2 0 311 932 4 74 2 0 07 2 5Hydrogen 20 311 932 4 742 007 25

LNG 186 1115 - 46 145 064 106

LNG 162 960 - 4 150 056 90

LNG 203 1000 - 39 140 07 94

Propane 440 2500 842 21 95 157 240

40

점화원 제어장치

접지접지

금속탐지기

온도감지기

컨베이어 벨트 이탈감지컨베이어 벨트 이탈감지

입도분포 제어

습도조절습도조절

불활성물질 투입

진동체 전단에 금속감지기

자석기 금속감지기

41

진동체 전단에 금속감지기

불활성 조치(Inert)( )

불활성 조치 원리밀폐된 체적 내에서 산소 농도를 연소에 요구되는 농도

미만으로 낮춰 사전에 폭발을 방지하는 조치

질소 이산화탄소 등의 불활성 가스를 사전에 주입시켜 폭발을 방지하는 조치 (NFPA 69)

불활성 조치 시 주의사항공정 내에서 퍼지가스 및 산소의 농도를 계속 모니터링

퍼지가스가 누설 시 질식으로 인해 인체에 미칠 잠퍼지가 가 누 시 식 해 체에 미재적 위험성을 사전 고려

42

불활성 조치 장단점

장점

연소를 미연에 방지 제품의 생산 중단에 따른 손실

가능성을 사전에 막을 수 있음가능성을 사전에 막을 수 있음

단점

질소비용의 지속적인 투자질소비용의 지속적인 투자

누설 시 질식의 위험 상존

높은 유지 관리 비용

43

질소순환 공기이송설비

44

불활성가스 치환

운전자의 안전위치를 확인운전자의 안전위치를 확인

불활성가스 충분한 저장량을 보관

용매회수설비 작동준비

순환 팬을 가동하고 불활성가스 투입순환 팬을 가동하고 불활성가스 투입

한계 산소농도보다 3 이상 낮게 투입한계 산소농도보다 3 이상 낮게 투입

재순환 오븐가스를 운전온도까지 가열

정상운전

45

불활성가스 치환(아세톤)( )

46

불활성가스 치환(헵탄)( )

47

저산소 농도 용매회수설비

저산소 농도로 운전저산소 농도로 운전

공기가 유입되지 않도록 기밀성을 유지

산소농도 측정장치를 연동 설치

불활성가스는 용적의 5배 이상 보관

비상전원 공급장치 설치비상전원 공급장치 설치

48

저산소 분위기 오븐 운전운전준비최저산소농도(LOC) 보다 3이상 낮게 운전최저산소농도(LOC) 보다 3이상 낮게 운전 3 이하 시 비상퍼지 및 용매 및 피(彼)건조물 공급 중

단용매 증기가 응축되지 않도록 운전운전중지용매 및 피(彼)건조물 유입을 차단용매 및 피(彼)건조물 유입을 차단 LOC 이하로 치환용매 흐름을 차단하고 열원 공급을 중지산소농도를 195 까지 되게 공기유입비상절차정전 시 비상전원을 팬 제어설비에 공급정전 시 비상전원을 팬 제어설비에 공급건조로(乾燥爐)내에 유입 차단비상시에도 산소농도를 연속측정

비상퍼지 시 오븐 과열방지

49

비상퍼지 시 오븐 과열방지

VI 건조설비 화재폭발 피해 최소화VI 건조설비 화재폭발 피해 최소화

50

화재폭발 피해 최소화 방법

억제(Containment)

방산(Deflagration Venting)

폭연 진압(Deflagration Suspension)

폭연 차단(Deflagration Isolation)폭연 차단(Deflagration Isolation)

완벽한 대책을 세우는 것은 불가능

폭발에 의한 피해를 최소화 대책 강구

1차 폭발을 배출하거나 봉쇄시켜 피해를 최소화

1차 폭발을 감지 2차 폭발로 발전 차단

51

1차 폭발을 감지 2차 폭발로 발전 차단

억제(Containment) ( )

공정 자체를 미리 취급 재료의 최대 폭연압력에견딜 수 있게 설계

최종 변형 압력은 용기내의 최대 초기압력에 좌우최종 변형 압력은 용기내의 최대 초기압력에 좌우

억제 용기의 경우 최대 초기압력을 30 psig (2Bar 2 1 KgCm2)로 제한시킴(NFPA 69)21 KgCm2)로 제한시킴(NFPA 69)

장비의 설계는 영구적으로 변형 방지 설계항복강 ( ) 이하에서 전 설계항복강도 (yield strength) 이하에서 운전토록 설계

허용 가능한 변형으로도 파열방지 설계

항복강도 (yield strength) 이상이라 하더라도 극한 강도 (ultimate strength)이하에서 운전되게끔 설계

52

억제(Containment) 장단점( )

억제 시 고려해야 할 사항용기의 평평한 표면들과 사각 모양의 강도를 극대화

시키는 것은 용기 설계 시 고려

용접 부위 및 기타 조임 장치들의 강도 또한 고려용접 부위 및 기타 조임 장치들의 강도 또한 고려

분진폭발위험이 높은 건조기 분쇄기 등에 적용

억제의 장점유지 관리비의 절감

소극적 방호조치

억제의 단점높은 초기 투자비

플랜트 구조에 무게 하중을 미침

53

플랜트 구조에 무게 하중을 미침

방산(Deflagration Venting)( g g)

방산원리공정 구성품 공정실 등의 내부로부터 발생하는 폭연의

고온 팽창 가스를 개방용 패널 또는 도어를 통해 완화시기는 폭발방지조치기는 폭발방지조치

폭연 배풍장치 - Vent panel Vent door

방산 작동 방법폭발성 가스가 대기로 직접 방출될 수 있게끔 유도하는

개방된 방산구 (Open vent)를 제외

방산장치는 사전에 예정된 압력 즉 P t t에서 개방방산장치는 사전에 예정된 압력 즉 Pstat에서 개방

압축된 가스는 대기로 직접 또는 Vent duct를 통해 배출

54

방산 설계 시 고려사항

반발력(反撥力 Reaction force)폭발 후의 화재 (P l i fi )폭발 후의 화재 (Post explosion fire)재료의 유독성 또는 부식독성 문제에 대한 고려독성 문제에 대한 고려배풍 효율 (Vent efficiency) 다른 공정 장비와의 연결 부위다른 공정 장비와의 연결 부위배풍 덕트의 배압 (Back pressure) 단열 보온재 (Th l i l ti )단열 보온재 (Thermal insulation) 안전한 배풍 구역 (Safe Venting Area) 진공 상태 방호 (V P t ti )진공 상태 방호 (Vacuum Protection) 설치 위치

55

방산구 설계기준(NFPA 68)( )

공정 물질(재료) K K l (b d)Kst or Kg value (barmiddotmsecond)용기의 치수와 체적최대 및 최소의 운전 압력 및 온도최대 및 최소의 운전 압력 및 온도용기의 강도V t D t L th(있을 경우)Vent Duct Length(있을 경우)공정 물질(재료) Kst or Kg value용기의 치수와 체적 최대 및 최소의 운전 압력 및용기의 치수와 체적 최대 및 최소의 운전 압력 및온도 용기의 강도 Vent Duct Length 등의 정보로 NFPA 68에 들어 있는 계산도표( h )로 NFPA 68에 들어 있는 계산도표(nomography)를 사용하여 Vent panel의 사이즈를 결정

56

방산구 설치 기준내부 폭발압력을 외부로 안전하게 방출(예외)

철 구조물과 4 8 이상 철판으로 제작 시(봉쇄)철 구조물과 48mm 이상 철판으로 제작 시(봉쇄)

저산소 농도에서 운전하는 건조설비

가스증기 N₂air CO₂air

Methane 12 145

n-Hexane 12 145

Ethylene 10 11 5Ethylene 10 115

Hydrogene 50 52

S l 9 0Stylene 90 -

로(爐)의 부피 0424당 0093 방출면적(151)

57

(爐)의 부피 0424 당 0093 방출면적(15 1)

방산구 설치 기준

패널 출입문 개구부 등을 이용 1 15법칙 준수패널 출입문 개구부 등을 이용 1 15법칙 준수

방출구 주위에 가이드 레일 설치와 경고표지

가능한 연소장치 가까이 설치

패널이 비산되지 않도록 끈으로 묶어패널이 비산되지 않도록 끈으로 묶어

패널은 05psig의 서지 내압력

지붕 패널을 단위면적당 최대244kg 설치

길이가 긴 건조설비는 최소 내경의 5배 초과 금지길이가 긴 건 설비는 최 내경의 5배 과 금지

초기 증기폭발압력을 조기에 배출시켜 배출시간을 길게

58

방산구 덕트 설치 기준

배출구 덕트는 폭발 방산구 면적 이상으로 설치

벤트 면적은 가능한 균형 있고 대칭적으로 분포

덕트는 가능한 짧게(3m 이하) 설치덕트는 가능한 짧게(3m 이하) 설치

가능한 상부의 높은 곳에 장애물이 없도록 설치

일직선으로 설치

외벽에 가깝게 설치외벽에 가깝게 설치

옥외 안전한 곳에 설치옥외 안전한 곳에 설치

폭발 방산구 주위에 경고 표지판 설치

59

방산구 설치 장단점방산구 장점방산구가 옥외에 있을 경우에는 비용 절감방산구가 옥외에 있을 경우에는 비용 절감유지 관리 비용의 절감

방산구 단점 Filter bag 등의 가연성 재료가 아직 남아 있을 경우

방산 후에도방산 후에도화재의 잠재력 상존

배출구를 옥외로 유도하기 위하여 설치설비가 옥외배출구를 옥외로 유도하기 위하여 설치설비가 옥외또는 바깥쪽벽 가까이에 위치분진화염이 외부로 배출되어 2차 재해 위험분진화염이 외부로 배출되어 2차 재해 위험

독성 부식성 재료에는 부적합잘못 설계 및 설치하면 잦은 작동으로 신뢰성이 저하

60

잘못 설계 및 설치하면 잦은 작동으로 신뢰성이 저하

패널형 방산구(Vent Panel)( )

평평한 모양이나 Dome 모양의 Panel로 방호 대

상이 되는 공정 구성품의 개구부에 볼트를 사용하

여 연결 설치

한 장의 Stainless Steel 또는 316 Stainless

Steel (밀봉용) Teflon 및 Stainless Steel SandSteel (밀봉용) Teflon 및 Stainless Steel Sand

witch 구조로도 구성 가능

D 형 V t P l은 풍압 및 공정 진공 상태Dome 형 Vent Panel은 풍압 및 공정 진공 상태

에 대비하여 저항 값을 크게 설계

Vent Panel 모양 직사각형 또는 원형

61

패널형 방산구(Vent Panel)( )

62

패널 비산방지 끈

63

폭발 방산(Explosion Venting)( p g)

분진폭발 시 폭발압력을 외부로 방출

내부압력을 완화시켜 설비를 보호

피해확대를 방지 감소피해확대를 방지

rupture disk bursting diaphragm 폭발 방산 문(안전핀)(안전핀)

64

방산 문(Vent Door)( )

방호 대상이 되는 공정방호 대상이 되는 공정의 구성품에 설치하는경첩이 달린 도어경첩이 달린 도어

미리 예정된 압력에서개방되도록 설계개방되도록 설계

특수한 걸쇠 경첩 배열 제어열로 제어

Vent panel보다 동작시간이 길다

65

방산구 설치 예시

가스와 먼지를 취급하는 장소에 사용

전형적인 설치 장소 Dust collector

Silo

Dryer

Bucket elevator

Mixer Pulverizing

Bucket elevators

W t Sh ddWaste Shredders

최초 설계 기기 배치시에 분진폭발 고려

66

시에 분진폭발 고려

방산구 덮개 비산방지 끈

67

폭연 진압장치 구성

68

폭연 진압 설계 기준

설계 기준 NFPA 69 ISO 61844설계 기준 NFPA 69 ISO 61844

공정 물질

Kst or Kg value(폭발지수)

최대 및 최소 운전 압력 및 온도최대 및 최소 운전 압력 및 온도

용기의 강도용기의 강

용기의 치수와 체적

69

폭연 진압 장단점

폭연 진압(Deflagration Suspension) 장점

화염 제거 및 연이은 화재의 방지

독성 부식성 재료의 배출 위험 감소독성 부식성 재료의 배출 위험 감소

공정 구성품의 위치 선정에 유연성

폭연 진압(Deflagration Suspension) 약점

폭연 배풍 보다 통상 높은 비용

정기적인 유지 관리정기적인 유지 관리

일부 금속분진 아세틸렌 수소에는 부적합

70

폭연 진압 설치

가스 및 먼지를 취급하는가 및 먼지를 취급하는장소에 사용

전형적인 설치 장소전형적인 설치 장 Dust collectors

Silos

Spray dryers

Bucket elevators

Mixers

Pulverizing

Fluid Bed Dryers

Cyclone Separators

W t Sh dd

71

Waste Shredders

폭연 진압 불가

자체 산화원을 갖고 있는 nitro cellulose 및 이와자체 산화원을 갖고 있는 nitro-cellulose 및 이와

유사한 기타 폭발성 물질

화염의 확산속도가 음속보다 빠른 폭굉 사고

분해 반응 스팀과 같은 열팽창 폭발사고 등으로

초래되는 폭발사고

72

폭연 차단집진기 사일로 등의 공정 구성품은 Suppression Venting Containment 등으로 폭발방지가 가능Venting Containment 등으로 폭발방지가 가능배관 및 덕트에 의해 기타 공정 구성품에 연결되는부위는 폭발 확산의 위험 상존부위는 폭발 확산의 위험 상존집진기는 Deflagration vent 설치로 파괴를 방지할수 있을지는 모르나 유입 덕트 (inlet duct)를 통해수 있을지 나 유 덕 ( )를 통해화염이 플랜트의 다른 부위로 확산될 수 있음이러한 화염의 확산으로 2차 폭발이 초래될 수 있고 실제로 초래되어 왔음NFPA 68에서는 장비들간의 연결된 부위에 설치할선택사양으로 V ti 을 시사하고는 있으나 이는선택사양으로 Venting을 시사하고는 있으나 이는상호 연결된 장비에 폭발방지시스템이 설치되어있을 경우에만 Venting의 효력이 있음

73

있을 경우에만 Venting의 효력이 있음

기계적 폭연 차단적절한 구조의 rotary airlock valve로 가능 dust collector hopper dust collector hopper효과적이기 위해서는

폭연 감지 즉시 Rotary gate valve가 중지폭 지 즉시 y g 가 중지화염과 타고 있는 물질의 이송을 방지진짜 효과적이기 위해서는 rotary airlock valve를

방호 대상 장비의 폭발 감지 및 방지 설비에 통합방호 대상 장비의 폭발 감지 및 방지 설비에 통합필요

High speed knife gate valve적절한 구조로 150 psig 내압력( 충분한 내압력) ms(11000초) 내에 닫힘(빠른 응답속도)배관도 최대 폭연압력 Pmax에 내압

74

기계적 폭연 차단

폭발감지기(압력스위치 또는 불꽃감지기)가 폭연압력 또는 화염 전선 감지압력 또는 화염 전선 감지

폭발감지기가 폭연 압력 화염전선을 감지

신속히 Valve를 차단시켜 화염과 압력의 확산방지

연결된 장비가 D fl ti ti i연결된 장비가 Deflagration venting suppression에 의해 방호되고 있을 경우

예상되는 압력은 거의 없음

연결 배관을 차단하는 Valve를 보다 경제적인연결 배관을 차단하는 Valve를 보다 경제적인chemical isolation barrier로 대체 가능

75

공기수송장치 설치 예시

A

B

A

76

Rotary airlock valvey

77

화학적 폭연 차단

폭발감지기(압력스위치 또는 광학 감지기)가

폭연 압력 화염전선을 감지

고속 방출 소화기에서 소화약제가 신속히 방출고속 방출 소화기에서 소화약제가 신속히 방출

화염과 타고 있는 물질의 확산을 막음

점화원(스파크) 진압 설비

덕트 아래로 이송되는 타고 있는 입자를 감지있

아래쪽으로 물을 분사시켜 소화

일단 폭연이 시작되었을 경우일단 폭연이 시작되었을 경우

확산을 막는 데는 효과가 없음

78

VII 건조설비 부속장치 등VII 건조설비 부속장치 등

79

전체환기 및 배기시설덕트는 불연재 사용 표면온도는 70 이하(24m 이내)이내)

벽 건물 등을 통과시 불연재료로 차단덕트는 방화벽 다른 건물 통과 금지덕트는 방화벽 다른 건물 통과 금지

덕트에 청소구를 설치

건물 일부를 덕트로 사용금지건물 일부를 덕트로 사용금지

위험물질이 응축되지 않도록 설치(단열)

덕트에 고체가 퇴적되지 않도록 설치

배기구는 지붕보다 15m 이상 높게 설치

분진퇴적방지

80

연소장치

연료 먼저 투입되지 않도록 Sequence 구성

연료가스를 감소시켜 연소공기를 차단

2차 공기의 설정치는 급격한 변화가 없도록 잠금차 공기의 설정치 급격 화가 없 록장치 설치시건 암호설정시건 암호설정

연료배관은 수동차단밸브를 설치밸브가 개방된 상태에서 레버가 수직방향이 되지 않게밸브가 개방된 상태에서 레버가 수직방향이 되지 않게

14 회전상태가 권장

파일럿 버너의 불꽃은 주 버너마다 점화를 확실히파일럿 버너의 불꽃은 주 버너마다 점화를 확실히할 수 있게 설치

81

연소 퍼지 설비

예비 퍼지

운전 전middot후에 연료 유입을 차단설비 설치

예비점화 퍼지는 챔버 용적의 4배 실시(1 831)예비점화 퍼지는 챔버 용적의 4배 실시(1831)

예비점화에 필요한 최소 공기만 유입

최소유량 유지 실패 시는 퍼지 타이머 Auto-reset

안전 차단밸브는 닫음안전 차단밸브는 닫음

퍼지 시 화염감지기 신호는 감지되어서는 안 된다

LEL50 이상의 공기로 치환 금지

82

연소 퍼지 설비

예비 퍼지 예외 경우 760초과 또는 다음 3가지 동시

파일럿 불꽃 감시

안전 차단밸브 설치

가열 챔버 내의 가연성농도가 LEL25 이하

파일럿 점화 시운전 시간 15초 미만

예외 조건

공인기관의 승인을 받은 경우

연장시간 동안 LEL 25를 초과하지 않은 경우

83

연료 차단밸브

연동장치 작동 전원차단 시 차단밸브 닫힘

By-pass valve는 항상 닫음

차단밸브를 타 용도 사용금지

차단밸브 전단에 안전밸브를 설치

차단 파일럿 밸브마다 안전밸브를 설치차단 파일럿 밸브마다 안전밸브를 설치

8 62bar초과 시 이중으로 설치862bar초과 시 이중으로 설치

84

Pilot Burner

각 버너 마다 설치

서로 근접설치 시 최소 1개 이상설치로 감지

4초 이하의 실화를 감지하여 연동4초 이하의 실화를 감지하여 연동

예외 사항

로(爐) 내의 온도가 760를 초과 시에만 By-pass 가능

760 이하로 운전시 By-pass 기능을 반드시 복원 760 이하로 운전시 By-pass 기능을 반드시 복원

방폭형 복사 튜브 한쪽이 열린 경우는 제외

760 이하로 운전이 안 되는 버너는 By-pass 가능

온도제어 감지와 병용 금지

85

고산소 분위기 건조설비

산소 공급배관은 CGA G-44에 따름산소 공급배관은 CGA G 44에 따름

산소 투입 전에 배관 청소

연료 차단밸브는 가능한 화실에서 먼 곳에 설치

방산구 퍼지 배출구는 안전한 곳으로 배출방산구 퍼지 배출구는 안전한 곳으로 배출

산소가 연료배관으로 유입 금지

유리 재질 산소 유량계 사용 억제

산소 감압기 2차 측에 안전밸브 설치산소 감압기 2차 측에 안전밸브 설치

86

소방설비

오븐에 자동 스프링클러 물 분무설비 설치

필요 시 덕트 내에도 설치

로(爐)내 온도가 330를 초과 플래시 화재 위험로(爐)내 온도가 330를 초과 플래시 화재 위험

시에는 일제개방형 스프링클러를 설치

CO2 분말 포 소화설비 설치

필요 시 수증기 소화설비 설치필요 시 수증기 소화설비 설치

지속적인 수증기가 공급 가능

물 1lb는 076 부피

연소물질의 소화는 부적합

87

연소물질의 소화는 부적합

건조설비 연동장치

파일럿 버너파일럿 버너

송풍기운전 유량

산소농도 LEL 측정산소농도 LEL 측정

건조실 운전 온도

연료 차단밸브연료 차단밸브

연료공급 압력유량

외부 가연성가스 농도외부 가연성가스 농도

피(彼)건조물의 유입차단

정전

기타(화재 비상정지 등)

88

안전장치 설치 목적

인명과 재산을 보호인명과 재산을 보호

평상시 철저한 유지middot보수로 성능 유지평상시 철저한 유지middot보수로 성능 유지

안전장치는 절대 안전을 보장하지 않음안전장치는 절대 안전을 보장하지 않음

자주 반복하여 사용하면 수명 단축자주 반복하여 사용하면 수명 단축

89

안전장치 설치 원칙

원하는 동작마다 안전장치를 설치원하는 동작마다 안전장치를 설치

안전관행과 제조자의 지침

연료공급장치의 안전밸브연료공급장치의 안전밸브

안전장치의 운전중지는 수동조작으로 재(再)작동

제조자는 안전운전지침서를 제공

시동 정지 비상사태 점검 유지 보수 등시동 정지 비상사태 점검 유지 보수 등

안전장치는 제조자의 지침에 따라 설치 및 유지

안전장치는 외부충격 등으로 보호 조치

90

안전장치 설치 원칙

안전장치를 제거 또는 고장방지

전기 기계적인 연동장치 무력화 방지

제어회로는 150(120)V 이하 사용제어회로는 150(120)V 이하 사용

제어회로는 한쪽만 접지

PLC Sequence

정전 시 안전상태로 자동 복귀되는 회로유지

PLC와 별도의 비상정지스위치 설치

Sequence 변경은 담당자 승인 통제 기록middot유지 Sequence 변경은 담당자 승인 통제 기록 유지

안전 및 재산상의 피해가 우려될 때는 원격제어 금지

91

PLC 안전회로

제조자의 지침에 따라 PLC 회로 구성

안전회로는 변경 금지

안전회로는 독립 필요 시 접점은 공유가능안전회로는 독립 필요 시 접점은 공유가능

다른 설비를 이용하여 치환 점화시도 금지

연동장치는 안전 차단밸브 전원을 직접 차단하도

록 연동시키고 안전상태로 복귀록 연동시키고 안전상태로 복귀

PLC 고장 시 감시되고 안전상태로 복귀

Program은 소멸되지 않도록 저장

92

근로자 교육훈련 사항

연료-공기 혼합물의 연소

폭발위험

자연발화를 포함한 점화원자연발화를 포함한 점화원

제어 및 안전장치의 기능

특수 운전조건

저산소 분위기 운전조건저산소 분위기 운전조건

위험물질의 취급 및 처리

제한장소의 출입절차제한장소의 출입절차

운전 지침

93

참고자료

산업안전보건법

KOSHA CODE D-4-2001 건조설비 설치 기술지침

NFPA 86 Standard for oven and furnaces

NFPA 61A Standard for the prevention of Fire and Dust Explosion in Facilities Manufacturing and Handling StarchHandling Starch

NFPA 61B Standard for the prevention of Fire and Explosion in Grain Elevators and Facilities H dli B lk R A i l l C di iHandling Bulk Raw Agricultural Commodities

NFPA 61C Standard for the prevention of Fire and Dust Explosion in Feed MillsDust Explosion in Feed Mills

NFPA 68 NFPA 69 NFPA 77 NFPA 91 NFPA 231

94

감 사 합 니 다감 사 합 니 다

95

집필 장희(한국산업안전공단)편집 및 제작 교재자료개발팀

목 차

I 건조설비 관련법규I 건조설비 관련법규

II 건조 및 위험물질 발생

III 건조설비 용어 정의III 건조설비 용어 정의

IV 건조설비 구조

V 건조설비 화재폭발

VI 건조설비 화재폭발 피해 최소화 방법VI 건조설비 화재폭발 피해 최소화 방법

VII 건조설비 부속장치 등

2

I 건조설비 관련법규I 건조설비 관련법규

3

건조설비 관련법규

산업안전규칙 제301조 위험물 또는 위험물이 발생하는 물질을 가열middot

건조하는 설비

위험물을 가열middot건조하는 경우 내용적 1이상

비위험물을 가열middot건조하는 경우에 해당

연료의 최대사용량이 10kgh이상

기체연료의 최대사용량이 1h 이상

전기사용 정격용량이 10kw 이상

4

건조설비 관련법규

산업안전규칙 제262조

(화재위험이 있는 장소)가연성물질을 취급하는 설비는 화재예방을 위한 배치

와 구조

화기사용 장소로부터 격리 소화활동 가능조치

산업안전규칙 제266조 화기사용 금지위험물질위험물질 가연성물질이가연성물질이 취급장소에서취급장소에서 화기화기 사용금지사용금지

산업안전규칙 제267조 용접작업 금지위험물질이 존재하는 용기 배관 설비에서 화기사용위험물질이 존재하는 용기 배관 설비에서 화기사용

금지

용접작업 시 사전 안전조치

5

용접작업 시 사전 안전조치

건조설비 관련법규

산업안전규칙 제269조

(화기사용 금지 표시)화재 폭발의 위험장소에서 화기사용 금지 표지판 설치

관계자 외에 출입을 금지

산업안전규칙 제270조 소화설비산업안전규칙 제270조 소화설비적절한적절한 장소에장소에 소화설비소화설비

취급하는취급하는 위험물질에위험물질에 적합한적합한 소화설비소화설비 설치설치취급하는취급하는 위험물질에위험물질에 적합한적합한 소화설비소화설비 설치설치

ldquo적절한 장소rdquo라 함은 소화설비의 사용이 편리한 곳 통행이나 피난에 방해가 되지 않는 눈에 잘 띄는 곳 통행이나 피 에 방해가 되지 에 띄 곳보관 중에 성능의 저하나 상실이 없는 곳

6

건조설비 관련법규

산업안전규칙 제291조위험물위험물 저장저장 사무실사무실 연구실연구실 실험실실험실 등과등과 20m 20m 이상이상

방호벽방호벽 살수설비살수설비 등의등의 경우는경우는 예외예외

산업안전규칙 제299조 소화설비화재 또는 폭발을 방지하기 위하여 작업요령을 작성

하고 이에 따라 작업을 하도록 하여야 한다

7

II 건조 및 위험물질 발생II 건조 및 위험물질 발생

8

건조 및 위험물질 발생

건조의 정의고체 중에 포함된 수분이나 다른 휘발성 물체를 주로

열에 의하여 제거하며 이의 함량을 적게 하는 조작

건조 중 위험 물질 발생침지 도장 분무 함침 공정

효소 효모 소성(제과)

목재 종이 Plastic Pellet 포장재

인쇄 코팅

Plastic Resin (PVC SBR HDPE EPDM)

접착 성형 압출

9

위험물질의 종류

폭발성 물질 가열 마찰 충격으로 산소공급 없이폭발폭발

발화성 물질 스스로 발화 또는 물과 접촉하여 발화

산화성 물질 강한 산화력 혼촉시 분해

인화성 물질 인화점이 65oC 이하인 가연성 액체인화성 물질 인화점이 65oC 이하인 가연성 액체

가연성 가스 LEL 10이하 또는 폭발 상 bull 하한의차이가 20 이상(예 암모니아 TCE)차이가 20 이상(예 암모니아 TCE)

부식성 물질 강산 강알카리

독성물질 LC50(쥐 4시간 흡입) 2000PPM 이하

10

건조설비의 분류(NFPA)( )

Class A 잠재적 인화성물질이 다량존재

Class B 대기압 운전으로 가연성 인화성Class B 대기압 운전으로 가연성 인화성

물질이 없음물질이 없음

Class C 연료사용으로 잠재적 위험이 있음

Class D 5000를 초과하는 특수로

11

안 전 색 의미

안 전 색 의미 사용보기

빨 강45R 415

방 화 방화표지 배관계 식별 소화표시

금 지 금지표시

정 지 긴급 정지 버튼 정지신호기정 지 긴급 정지 버튼 정지신호기

고도위험 화약 경고표 발파 경고표 화약류의 표시

주 황 위 험 위험표지 배관계 식별 위험표시 스위치 박스주 황25YR 614

위 험 위험표지 배관계 식별 위험표시 스위치 박스뚜껑 안쪽면 기계의 안전커버 안쪽면 노출 기어의 옆면 눈금판의 위험 범위

항해 항공 구명 보트 구명구 구명대 수로표지 선박계항해 항공보안시설

구명 보트 구명구 구명대 수로표지 선박계류 부표 비행장용 구급차 비행장용 연료차

12

안 전 색 의미

안 전 색 의미 사용보기

노 랑 주의 주의표지 감전주의 표지 크레인 범퍼 충돌위험25Y 814

기둥 바닥 돌출물 피트 가장자리 바닥면 끝호퍼 주위 및 계단 가장자리 전선 방호구 도로바리케이드 해로운 물질을 잘게 부수는 용기 또는 사용장소 가전제품의 경고표시

녹 색10G 410

안전 안전지도표지 및 안전기

피난 유도표지 비상구 방향 표지 대피소 위치 갱구10G 410 피난 유도표지 비상구 방향 표지 대피소 위치 갱구특정 구역의 방향을 나타내는 표지

구호 위생지도표지 노동 위생기 구호표지 보호구 상자 들것 구급상자 구호소의 위치 및 방향 표지자 들것 구급상자 구호소의 위치 및 방향 표지

진행 통행신호기

13

안 전 색 의미

안 전 색 의미 사 용 보 기파 랑25PB 3510

의무적행 동

지시표시3510 지 시 보호안경의 착용 가스측정 등 지시하는 표지 수리 중

또는 운전휴게 장소를 나타내는 표지 스위치 박스의바깥면

자 주25RP 412

방사능 방사능표지 방사능 경표 방사성 동위원소 및 여기에관한 폐지작업실 저장시설 관리구역 등에 설치하는울타리 등

1 파랑색은 원형 속에 사용하는 경우에 한하여 안전색으로 간주2 KSA 3501 ISO 384 Safety colors and safety signs

14

y y g

표지판 모양 및 의미

모 양 의 미모 양 의 미금지 정지 고도의 위험 의무행동 지시안전 구호 지 보호 방사능안전 구호 지도 보호 방사능

위 험위 험

주 의

정보(지시 포함) 금지 정지 고도의 위험 방화 안전구호 지도 보호 방사능 유도 보조 표지

15

대 비 색

안 전 색 대응하는 대비색

빨 강 흰색 검정색

주 황 검정색주 황 검정색

노 랑 검정색

녹 색 흰색 검정색

파 랑 흰색 검정색

자 주 검정색

16

III 건조설비 용어 정의III 건조설비 용어 정의

17

건조설비 용어 정의

연소실 연료 등을 점화middot연소시켜 열을 발생시키는 공간키는 공간

건조실 피(彼)건조물이 건조되는 공간

덕트 연소공기 배기가스 또는 건조 시 발생하는 물질을 배출시키는 도관

간접 가열식 연료의 연소가스가 건조실에 들어가지 않고 복사 열 교환 등의 간접방식으로 건조(위험물질을 발생하는 물질 건조)조(위험물질을 발생하는 물질 건조)

연소식 건조설비 연료의 연소가스가 건조실 내부를 통하여 피(彼)건조물과 직접 접촉하는 건조부를 통하여 피(彼)건조물과 직접 접촉하는 건조설비(자동차 도장건조실)

18

건조설비 용어 정의

폭발구 건조실 내부 압력상승 시 내부압력을 외부로 안전하게 분출시키기 위하여 설치한 문 창문부로 안전하게 분출시키기 위하여 설치한 문 창문 패널 파열판 등자동 점화 온도(A i i i T ) 물자동 점화 온도(Auto-ignition Temperature) 물질의 자동 점화가 시작되는 온도 먼지는 먼지층및 먼지운에만 해당및 먼지운에만 해당확산 화염(Diffusion flame) 점화 가 주위 대기 내에서 확산되는 속도에 의해 연소가 제어되는 화염에서 확산되는 속도에 의해 연소가 제어되는 화염폭연(Deflagration) 화염 전선이 음속 이하로 확산되는 현상산되는 현상폭굉(Detonation) 화염 전선이 음속 이상으로 확산되는 현상

19

산되는 현상

건조설비 용어 정의

폭발(Explosion) 폭연 폭굉 등으로 생성되는 압력의 급상승으로 밀폐 구역이 파열되는 현상력의 급상승으로 밀폐 구역이 파열되는 현상

폭연(폭발) 차단(Deflagration isolation) 폭연이연결 덕트를 통해 확산되는 것을 차단하는 조치

폭연(폭발) 진압(Deflagration suppression) 폭연폭 (폭발) ( g pp ) 폭을 초기에 (60 ~ 80 ms 이내) 소화시키기 위해 고출력 소화기를 사용 압력과 화염의 영향을 완화력 화기 사용 력과 화 의 영향 화시키는 조치

폭연(폭발) 배풍 (Deflagration venting) 밀폐 구폭연(폭발) 배풍 (Deflagration venting) 밀폐 구역이나 용기 등의 내부에서 발생하는 폭연에 의한압력을 완화시키기 위해 Panel door 개구장치

20

압력을 완화시키기 위해 Panel door 개구장치등을 이용 압력을 완화시키는 조치

건조설비 용어 정의억제(Containment) 공정 건조시 폭연의 최대 압력에 견디어 파열되지 않도록 견고하게 건조하는력에 견디어 파열되지 않도록 견고하게 건조하는조치폭발성(Explosible) 통상 부유 중인 먼지운 또는폭발성(Explosible) 통상 부유 중인 먼지운 또는연무에 적용되는 용어게이트 밸브(Gate valve) 배관 내에 물질의 흐름게이 밸 ( ) 배 내에 물질의에 수직방향으로 Plate를 삽입하여 흐름을 차단시키는 밸브

( )로터리 밸브(Rotary Airlock valve) 원추형 상자내의 Motor로 작동되는 복수 날개 회전익으로 구성된 밸브성된 밸브평균입자크기(Mean particle size) Micronμ단위로 표시되는 입자 물질의 평균직경

21

로 표시되는 입자 물질의 평균직경

건조설비 용어 정의

Kg 가스의 폭발지수

Kst 먼지의 폭발지수

Pmax 억제된 폭연이나 폭굉의 최대압력억제 폭 이나 폭굉의 최대 력

Pred 폭연배풍 또는 폭연집압 등과 같은 폭발방지 기법을 이용한 결과로 감소된 폭연 압력지 기법을 이용한 결과로 감소된 폭연 압력

Pstat Vent panel 또는 Vent door가 개방되기시작하는 정압(static pressure)시작하는 정압(static pressure)

Reaction force 배풍된 폭연에서 나오는 가스의방출로 1개의 Pl t 구성품에 가해지는 힘방출로 1개의 Plant 구성품에 가해지는 힘

22

Dryer 분류y

Indirect Dryer연속식 피건조물을 연속 또는 회분 투입

tray sheeting pneumatic conveying rotary spray th h i l ti t l fl id b dthrough-circulation tunnel fluid beds

회분식 회분으로 투입

through circulation tray through-circulation tray

Infrared or radiant heat dryerInfrared or radiant-heat dryer

Dielectric-heat dryer

23

Dryer 분류y

Direct dryer

연속식 피 건조물이 연속으로 투입되고 고온표면에접촉

cylinder drum screw-conveyer vibrating-tray t t b t i l tsteam-tube rotary special type

회분식 교반 등을 시키면서 진공 상압 건조회분식 교반 등을 시키면서 진공 상압 건조

agitated-pan free vacuum rotary vacuum-tray

24

IV 건조설비 구조IV 건조설비 구조

25

건조설비 건축물 구조

독립된 단층건물

최상층 또는 내화구조인 경우는 예외건조로를 지하 밀폐장소에 설치 시에는 충분한 환기와

누출된 위험물질이 체류하지 않도록 할 것

연료의 증기비중이 공기보다 큰 경우는 지상에 설치

건물의 바닥 벽 기둥 계단 및 지붕은 불연재 사용

상부를 가벼운 재료 사용상부를 가벼운 재료 사용

폭발구를 설치하고 안전한 곳으로 배출

건조 시 발생하는 가스 증기 또는 분진을 안전한 곳건조 시 발생하는 가스증기 또는 분진을 안전한 곳으로 배출

26

건조설비 건축물 구조

직화식 건조설비는 점화 시 폭발 또는 화재를 예방하기 위하여 연소실이나 기타 점화하는 부분을방하기 위하여 연소실이나 기타 점화하는 부분을환기시킬 수 있는 구조로 할 것

내부는 청소가 쉬운 구조로 할 것

감시창출입구 및 배기구 등의 개구부는 발화시에시창 출 구 및 배기구 등의 개구부 발화시에불이 다른 곳으로 번지지 아니하는 위치에 설치하고 필요한 때에는 즉시 밀폐가능 구조로 할 것때에 즉시 폐가능 구 것

내부의 온도가 국부적으로 상승방지 구조로 설치할 것할 것

위험물 건조설비 열원으로 직화를 사용하지 말 것

27

건조설비 건축물 구조

위험물 건조설비 외의 건조설비의 열원으로 직화를 사용하는 때에는 불꽃 등에 의한 화재를 예화를 사용하는 때에는 불꽃 등에 의한 화재를 예방하기 위하여 덮개를 설치하거나 격벽을 설치최대운전온도에서의 열팽창에 의한 응력을 충분최대운전온도에서의 열팽창에 의한 응력을 충분히 견딜 수 있도록 설계 및 제작되어야 함건조설비의 외부표면온도가 70(160)이하건조설비의 외부표면온도가 70(160)이하초과시에는 접촉방지 시설과 경고표지판을 설치연소실에는 각 버너마다 연료의 연소상태를 확연소실에는 각 버너마다 연료의 연소상태를 확인할 수 있도록 관찰구(Peep hole) 등을 설치

설치 불가시에는 육안 감시 가능설비를 설치설치 불가시에는 육안 감시 가능설비를 설치

건조실의 출입문은 건조실 내부에서도 열 수 있는 구조

28

는 구조

건조설비 비상구 설치

출입구로 부터 3m 이상 떨어진 곳에 설치출입구로 부터 3m 이상 떨어진 곳에 설치

비상구 출입구로부터 50m 이내 마다 설치

너비는 075m 이상 높이는 15m 이상

문은 피난방향으로 열리고 실내에서 항상 열리도록 할 것

실내 외에 비상구의 표지판 설치실내 외에 비상구의 표지판 설치

유도등 설치양방향 대피로 확보양방향 대피로 확보

29

건조설비 부속전기설비

건조설비에 부속된 전열기전동기 및 전등 등에

접속된 배선 및 개폐기를 사용하는 때에는 당해

건조설비 전용의 것을 사용설비 용의 것을 사용

건조설비의 내부에서 전기불꽃의 발생으로 인하여 위험물의 점화원이 될 우려가 있는 전기기계여 위험물의 점화원이 될 우려가 있는 전기기계기구 또는 전선 케이블 설치 금지건조설비 설치환경에 적합한 용량 방폭 등급 내열건조설비 설치환경에 적합한 용량 방폭 등급 내열

등급 밀폐구조 등으로 설치해야 함

30

V 건조설비 화재폭발V 건조설비 화재폭발

31

건조공정 화재폭발가연물

연소(화재)3요소

연소(화재)

1 가연물

2 점화원

연소(화재)3요소

점화원 산소

(화재)2 점화원

3 산소(공기)

분진폭발 5요소가연물가연물

1 가연물

2 점화원밀폐공간

부유

점화원

3 산소(공기)

4 분산부유

공간

32

점화원 산소4 분산부유

5 밀폐공간

화재폭발 방지

함진 농도 입도제어

점화원 제어

산소농도 제어농 제어

비산방지설비를 밀폐시켜 누출 방지설비를 밀폐시켜 누출 방지

분진퇴적 방지를 위한 청소

개방개방옥외에 설치하거나 개방 건물에 설치

33

분진가연물

분진 종류 입도크기는 나라마다 상이함

KOSHA 코드 40 mesh (lt 420 μm) 이하인 입자

NFPA는 20 mesh(lt 850 μm) 이하인 입자( μ ) 이하 자

일반적으로 입도크기가 420 μm 이상인 입자는화염성장 (Propagation) 을 억제화염성장 (Propagation) 을 억제

가스 증기 Hume 먼지 분진 등이 혼합상태가일반적임일반적임

폭발하한 농도는 20 ~ 60g 폭발상한농도는

2000 ~ 6000g의 범위

34

분진실험장치 조건

Ignition Source TwoIgnition Source ndashTwo

pyrotechnic igniter

(5000Jeach)(5000Jeach)

혼합분진

40 i i t l 40 zirconium metal

30 barium nitrate

30 b i id 30 barium peroxide

This source is initiated by

1 A l t i f h da 1-A electric fuse head

35Siwek 20-L chamber

분진 크기별 실험결과

300 μm 이상 분진은300 μm 이상 분진은점화최소농도 점화에너지가 급격히 증가너지가 급격히 증가의미는

36

분진폭발물질

종 류 물 질 명

곡물 곡물류 분유 녹말 설탕 셀룰로오스 등

탄소질 석탄류 목재 종이류 섬유류탄소질 석탄류 목재 종이류 섬유류

금속 Al Mg Li K Na Zn Fe 등

플라스틱 PE ABS PVC PP PVA E Ph l플라스틱 PE ABS PVC PP PVA Epoxy Phenol

Melamine Poly Acrylamide PVB 등

화학물질화학물질 Adipic Acid Calcium Acetate TPA PA

DOP Dextrin Lead Stearate 황

Methyl cellulose Methyl cellulose

분진취급 시 가연성증기 가스혼합 여부에 따라 차이

37

분진취급 시 가연성증기 가스혼합 여부에 따라 차이

PVC는 자기 소화성으로 분진폭발이 가능

분진의 제어

분진이 새는 곳을 막는다

공장 내부를 환기

국소배기장치 등으로 부유 분진을 포집(捕集)

누출된 분진은 정기적으로 제거누출된 분진은 정기적으로 제거

물 분무 또는 습식공정을 적용하여 정전기 발생

을 억제

불활성 분진을 첨가

38

점화원 종류 및 크기

집진장치 등 분진 제거할 때 정전기 방전 불꽃

집진장치 등 분진 제거용 전기기기 불꽃 과열

회전축 과열 회전 날개 접촉 모터 불꽃 과열회 축 과열 회 날개 촉 터 불꽃 과열

회수분진 배출용 기기의 과열 마찰 등

고온 물체 불씨 착화 불꽃 혼입고온 물체 불씨 착화 불꽃 혼입

금속편(金屬片) 등 이물질 혼입

분진 자연발화

보수작업에 따른 용접 등 불꽃

최소발화에너지(MIC)는 가스 1mj 분진 100mj 이하 이나 온도 산소 습도 입도 등에 좌우

39

이하 이나 온도 산소 습도 입도 등에 좌우

인화성 가스 특징

발열 착화 비중Gas MW

발열

Btu

착화

LEL

UEL

비중

Air공기비

Butane 58 0 3 200 550 1 9 8 5 2 0 31 0Butane 580 3200 550 19 85 20 310

CO 280 310 1128 125 740 097 25

Hydrogen 2 0 311 932 4 74 2 0 07 2 5Hydrogen 20 311 932 4 742 007 25

LNG 186 1115 - 46 145 064 106

LNG 162 960 - 4 150 056 90

LNG 203 1000 - 39 140 07 94

Propane 440 2500 842 21 95 157 240

40

점화원 제어장치

접지접지

금속탐지기

온도감지기

컨베이어 벨트 이탈감지컨베이어 벨트 이탈감지

입도분포 제어

습도조절습도조절

불활성물질 투입

진동체 전단에 금속감지기

자석기 금속감지기

41

진동체 전단에 금속감지기

불활성 조치(Inert)( )

불활성 조치 원리밀폐된 체적 내에서 산소 농도를 연소에 요구되는 농도

미만으로 낮춰 사전에 폭발을 방지하는 조치

질소 이산화탄소 등의 불활성 가스를 사전에 주입시켜 폭발을 방지하는 조치 (NFPA 69)

불활성 조치 시 주의사항공정 내에서 퍼지가스 및 산소의 농도를 계속 모니터링

퍼지가스가 누설 시 질식으로 인해 인체에 미칠 잠퍼지가 가 누 시 식 해 체에 미재적 위험성을 사전 고려

42

불활성 조치 장단점

장점

연소를 미연에 방지 제품의 생산 중단에 따른 손실

가능성을 사전에 막을 수 있음가능성을 사전에 막을 수 있음

단점

질소비용의 지속적인 투자질소비용의 지속적인 투자

누설 시 질식의 위험 상존

높은 유지 관리 비용

43

질소순환 공기이송설비

44

불활성가스 치환

운전자의 안전위치를 확인운전자의 안전위치를 확인

불활성가스 충분한 저장량을 보관

용매회수설비 작동준비

순환 팬을 가동하고 불활성가스 투입순환 팬을 가동하고 불활성가스 투입

한계 산소농도보다 3 이상 낮게 투입한계 산소농도보다 3 이상 낮게 투입

재순환 오븐가스를 운전온도까지 가열

정상운전

45

불활성가스 치환(아세톤)( )

46

불활성가스 치환(헵탄)( )

47

저산소 농도 용매회수설비

저산소 농도로 운전저산소 농도로 운전

공기가 유입되지 않도록 기밀성을 유지

산소농도 측정장치를 연동 설치

불활성가스는 용적의 5배 이상 보관

비상전원 공급장치 설치비상전원 공급장치 설치

48

저산소 분위기 오븐 운전운전준비최저산소농도(LOC) 보다 3이상 낮게 운전최저산소농도(LOC) 보다 3이상 낮게 운전 3 이하 시 비상퍼지 및 용매 및 피(彼)건조물 공급 중

단용매 증기가 응축되지 않도록 운전운전중지용매 및 피(彼)건조물 유입을 차단용매 및 피(彼)건조물 유입을 차단 LOC 이하로 치환용매 흐름을 차단하고 열원 공급을 중지산소농도를 195 까지 되게 공기유입비상절차정전 시 비상전원을 팬 제어설비에 공급정전 시 비상전원을 팬 제어설비에 공급건조로(乾燥爐)내에 유입 차단비상시에도 산소농도를 연속측정

비상퍼지 시 오븐 과열방지

49

비상퍼지 시 오븐 과열방지

VI 건조설비 화재폭발 피해 최소화VI 건조설비 화재폭발 피해 최소화

50

화재폭발 피해 최소화 방법

억제(Containment)

방산(Deflagration Venting)

폭연 진압(Deflagration Suspension)

폭연 차단(Deflagration Isolation)폭연 차단(Deflagration Isolation)

완벽한 대책을 세우는 것은 불가능

폭발에 의한 피해를 최소화 대책 강구

1차 폭발을 배출하거나 봉쇄시켜 피해를 최소화

1차 폭발을 감지 2차 폭발로 발전 차단

51

1차 폭발을 감지 2차 폭발로 발전 차단

억제(Containment) ( )

공정 자체를 미리 취급 재료의 최대 폭연압력에견딜 수 있게 설계

최종 변형 압력은 용기내의 최대 초기압력에 좌우최종 변형 압력은 용기내의 최대 초기압력에 좌우

억제 용기의 경우 최대 초기압력을 30 psig (2Bar 2 1 KgCm2)로 제한시킴(NFPA 69)21 KgCm2)로 제한시킴(NFPA 69)

장비의 설계는 영구적으로 변형 방지 설계항복강 ( ) 이하에서 전 설계항복강도 (yield strength) 이하에서 운전토록 설계

허용 가능한 변형으로도 파열방지 설계

항복강도 (yield strength) 이상이라 하더라도 극한 강도 (ultimate strength)이하에서 운전되게끔 설계

52

억제(Containment) 장단점( )

억제 시 고려해야 할 사항용기의 평평한 표면들과 사각 모양의 강도를 극대화

시키는 것은 용기 설계 시 고려

용접 부위 및 기타 조임 장치들의 강도 또한 고려용접 부위 및 기타 조임 장치들의 강도 또한 고려

분진폭발위험이 높은 건조기 분쇄기 등에 적용

억제의 장점유지 관리비의 절감

소극적 방호조치

억제의 단점높은 초기 투자비

플랜트 구조에 무게 하중을 미침

53

플랜트 구조에 무게 하중을 미침

방산(Deflagration Venting)( g g)

방산원리공정 구성품 공정실 등의 내부로부터 발생하는 폭연의

고온 팽창 가스를 개방용 패널 또는 도어를 통해 완화시기는 폭발방지조치기는 폭발방지조치

폭연 배풍장치 - Vent panel Vent door

방산 작동 방법폭발성 가스가 대기로 직접 방출될 수 있게끔 유도하는

개방된 방산구 (Open vent)를 제외

방산장치는 사전에 예정된 압력 즉 P t t에서 개방방산장치는 사전에 예정된 압력 즉 Pstat에서 개방

압축된 가스는 대기로 직접 또는 Vent duct를 통해 배출

54

방산 설계 시 고려사항

반발력(反撥力 Reaction force)폭발 후의 화재 (P l i fi )폭발 후의 화재 (Post explosion fire)재료의 유독성 또는 부식독성 문제에 대한 고려독성 문제에 대한 고려배풍 효율 (Vent efficiency) 다른 공정 장비와의 연결 부위다른 공정 장비와의 연결 부위배풍 덕트의 배압 (Back pressure) 단열 보온재 (Th l i l ti )단열 보온재 (Thermal insulation) 안전한 배풍 구역 (Safe Venting Area) 진공 상태 방호 (V P t ti )진공 상태 방호 (Vacuum Protection) 설치 위치

55

방산구 설계기준(NFPA 68)( )

공정 물질(재료) K K l (b d)Kst or Kg value (barmiddotmsecond)용기의 치수와 체적최대 및 최소의 운전 압력 및 온도최대 및 최소의 운전 압력 및 온도용기의 강도V t D t L th(있을 경우)Vent Duct Length(있을 경우)공정 물질(재료) Kst or Kg value용기의 치수와 체적 최대 및 최소의 운전 압력 및용기의 치수와 체적 최대 및 최소의 운전 압력 및온도 용기의 강도 Vent Duct Length 등의 정보로 NFPA 68에 들어 있는 계산도표( h )로 NFPA 68에 들어 있는 계산도표(nomography)를 사용하여 Vent panel의 사이즈를 결정

56

방산구 설치 기준내부 폭발압력을 외부로 안전하게 방출(예외)

철 구조물과 4 8 이상 철판으로 제작 시(봉쇄)철 구조물과 48mm 이상 철판으로 제작 시(봉쇄)

저산소 농도에서 운전하는 건조설비

가스증기 N₂air CO₂air

Methane 12 145

n-Hexane 12 145

Ethylene 10 11 5Ethylene 10 115

Hydrogene 50 52

S l 9 0Stylene 90 -

로(爐)의 부피 0424당 0093 방출면적(151)

57

(爐)의 부피 0424 당 0093 방출면적(15 1)

방산구 설치 기준

패널 출입문 개구부 등을 이용 1 15법칙 준수패널 출입문 개구부 등을 이용 1 15법칙 준수

방출구 주위에 가이드 레일 설치와 경고표지

가능한 연소장치 가까이 설치

패널이 비산되지 않도록 끈으로 묶어패널이 비산되지 않도록 끈으로 묶어

패널은 05psig의 서지 내압력

지붕 패널을 단위면적당 최대244kg 설치

길이가 긴 건조설비는 최소 내경의 5배 초과 금지길이가 긴 건 설비는 최 내경의 5배 과 금지

초기 증기폭발압력을 조기에 배출시켜 배출시간을 길게

58

방산구 덕트 설치 기준

배출구 덕트는 폭발 방산구 면적 이상으로 설치

벤트 면적은 가능한 균형 있고 대칭적으로 분포

덕트는 가능한 짧게(3m 이하) 설치덕트는 가능한 짧게(3m 이하) 설치

가능한 상부의 높은 곳에 장애물이 없도록 설치

일직선으로 설치

외벽에 가깝게 설치외벽에 가깝게 설치

옥외 안전한 곳에 설치옥외 안전한 곳에 설치

폭발 방산구 주위에 경고 표지판 설치

59

방산구 설치 장단점방산구 장점방산구가 옥외에 있을 경우에는 비용 절감방산구가 옥외에 있을 경우에는 비용 절감유지 관리 비용의 절감

방산구 단점 Filter bag 등의 가연성 재료가 아직 남아 있을 경우

방산 후에도방산 후에도화재의 잠재력 상존

배출구를 옥외로 유도하기 위하여 설치설비가 옥외배출구를 옥외로 유도하기 위하여 설치설비가 옥외또는 바깥쪽벽 가까이에 위치분진화염이 외부로 배출되어 2차 재해 위험분진화염이 외부로 배출되어 2차 재해 위험

독성 부식성 재료에는 부적합잘못 설계 및 설치하면 잦은 작동으로 신뢰성이 저하

60

잘못 설계 및 설치하면 잦은 작동으로 신뢰성이 저하

패널형 방산구(Vent Panel)( )

평평한 모양이나 Dome 모양의 Panel로 방호 대

상이 되는 공정 구성품의 개구부에 볼트를 사용하

여 연결 설치

한 장의 Stainless Steel 또는 316 Stainless

Steel (밀봉용) Teflon 및 Stainless Steel SandSteel (밀봉용) Teflon 및 Stainless Steel Sand

witch 구조로도 구성 가능

D 형 V t P l은 풍압 및 공정 진공 상태Dome 형 Vent Panel은 풍압 및 공정 진공 상태

에 대비하여 저항 값을 크게 설계

Vent Panel 모양 직사각형 또는 원형

61

패널형 방산구(Vent Panel)( )

62

패널 비산방지 끈

63

폭발 방산(Explosion Venting)( p g)

분진폭발 시 폭발압력을 외부로 방출

내부압력을 완화시켜 설비를 보호

피해확대를 방지 감소피해확대를 방지

rupture disk bursting diaphragm 폭발 방산 문(안전핀)(안전핀)

64

방산 문(Vent Door)( )

방호 대상이 되는 공정방호 대상이 되는 공정의 구성품에 설치하는경첩이 달린 도어경첩이 달린 도어

미리 예정된 압력에서개방되도록 설계개방되도록 설계

특수한 걸쇠 경첩 배열 제어열로 제어

Vent panel보다 동작시간이 길다

65

방산구 설치 예시

가스와 먼지를 취급하는 장소에 사용

전형적인 설치 장소 Dust collector

Silo

Dryer

Bucket elevator

Mixer Pulverizing

Bucket elevators

W t Sh ddWaste Shredders

최초 설계 기기 배치시에 분진폭발 고려

66

시에 분진폭발 고려

방산구 덮개 비산방지 끈

67

폭연 진압장치 구성

68

폭연 진압 설계 기준

설계 기준 NFPA 69 ISO 61844설계 기준 NFPA 69 ISO 61844

공정 물질

Kst or Kg value(폭발지수)

최대 및 최소 운전 압력 및 온도최대 및 최소 운전 압력 및 온도

용기의 강도용기의 강

용기의 치수와 체적

69

폭연 진압 장단점

폭연 진압(Deflagration Suspension) 장점

화염 제거 및 연이은 화재의 방지

독성 부식성 재료의 배출 위험 감소독성 부식성 재료의 배출 위험 감소

공정 구성품의 위치 선정에 유연성

폭연 진압(Deflagration Suspension) 약점

폭연 배풍 보다 통상 높은 비용

정기적인 유지 관리정기적인 유지 관리

일부 금속분진 아세틸렌 수소에는 부적합

70

폭연 진압 설치

가스 및 먼지를 취급하는가 및 먼지를 취급하는장소에 사용

전형적인 설치 장소전형적인 설치 장 Dust collectors

Silos

Spray dryers

Bucket elevators

Mixers

Pulverizing

Fluid Bed Dryers

Cyclone Separators

W t Sh dd

71

Waste Shredders

폭연 진압 불가

자체 산화원을 갖고 있는 nitro cellulose 및 이와자체 산화원을 갖고 있는 nitro-cellulose 및 이와

유사한 기타 폭발성 물질

화염의 확산속도가 음속보다 빠른 폭굉 사고

분해 반응 스팀과 같은 열팽창 폭발사고 등으로

초래되는 폭발사고

72

폭연 차단집진기 사일로 등의 공정 구성품은 Suppression Venting Containment 등으로 폭발방지가 가능Venting Containment 등으로 폭발방지가 가능배관 및 덕트에 의해 기타 공정 구성품에 연결되는부위는 폭발 확산의 위험 상존부위는 폭발 확산의 위험 상존집진기는 Deflagration vent 설치로 파괴를 방지할수 있을지는 모르나 유입 덕트 (inlet duct)를 통해수 있을지 나 유 덕 ( )를 통해화염이 플랜트의 다른 부위로 확산될 수 있음이러한 화염의 확산으로 2차 폭발이 초래될 수 있고 실제로 초래되어 왔음NFPA 68에서는 장비들간의 연결된 부위에 설치할선택사양으로 V ti 을 시사하고는 있으나 이는선택사양으로 Venting을 시사하고는 있으나 이는상호 연결된 장비에 폭발방지시스템이 설치되어있을 경우에만 Venting의 효력이 있음

73

있을 경우에만 Venting의 효력이 있음

기계적 폭연 차단적절한 구조의 rotary airlock valve로 가능 dust collector hopper dust collector hopper효과적이기 위해서는

폭연 감지 즉시 Rotary gate valve가 중지폭 지 즉시 y g 가 중지화염과 타고 있는 물질의 이송을 방지진짜 효과적이기 위해서는 rotary airlock valve를

방호 대상 장비의 폭발 감지 및 방지 설비에 통합방호 대상 장비의 폭발 감지 및 방지 설비에 통합필요

High speed knife gate valve적절한 구조로 150 psig 내압력( 충분한 내압력) ms(11000초) 내에 닫힘(빠른 응답속도)배관도 최대 폭연압력 Pmax에 내압

74

기계적 폭연 차단

폭발감지기(압력스위치 또는 불꽃감지기)가 폭연압력 또는 화염 전선 감지압력 또는 화염 전선 감지

폭발감지기가 폭연 압력 화염전선을 감지

신속히 Valve를 차단시켜 화염과 압력의 확산방지

연결된 장비가 D fl ti ti i연결된 장비가 Deflagration venting suppression에 의해 방호되고 있을 경우

예상되는 압력은 거의 없음

연결 배관을 차단하는 Valve를 보다 경제적인연결 배관을 차단하는 Valve를 보다 경제적인chemical isolation barrier로 대체 가능

75

공기수송장치 설치 예시

A

B

A

76

Rotary airlock valvey

77

화학적 폭연 차단

폭발감지기(압력스위치 또는 광학 감지기)가

폭연 압력 화염전선을 감지

고속 방출 소화기에서 소화약제가 신속히 방출고속 방출 소화기에서 소화약제가 신속히 방출

화염과 타고 있는 물질의 확산을 막음

점화원(스파크) 진압 설비

덕트 아래로 이송되는 타고 있는 입자를 감지있

아래쪽으로 물을 분사시켜 소화

일단 폭연이 시작되었을 경우일단 폭연이 시작되었을 경우

확산을 막는 데는 효과가 없음

78

VII 건조설비 부속장치 등VII 건조설비 부속장치 등

79

전체환기 및 배기시설덕트는 불연재 사용 표면온도는 70 이하(24m 이내)이내)

벽 건물 등을 통과시 불연재료로 차단덕트는 방화벽 다른 건물 통과 금지덕트는 방화벽 다른 건물 통과 금지

덕트에 청소구를 설치

건물 일부를 덕트로 사용금지건물 일부를 덕트로 사용금지

위험물질이 응축되지 않도록 설치(단열)

덕트에 고체가 퇴적되지 않도록 설치

배기구는 지붕보다 15m 이상 높게 설치

분진퇴적방지

80

연소장치

연료 먼저 투입되지 않도록 Sequence 구성

연료가스를 감소시켜 연소공기를 차단

2차 공기의 설정치는 급격한 변화가 없도록 잠금차 공기의 설정치 급격 화가 없 록장치 설치시건 암호설정시건 암호설정

연료배관은 수동차단밸브를 설치밸브가 개방된 상태에서 레버가 수직방향이 되지 않게밸브가 개방된 상태에서 레버가 수직방향이 되지 않게

14 회전상태가 권장

파일럿 버너의 불꽃은 주 버너마다 점화를 확실히파일럿 버너의 불꽃은 주 버너마다 점화를 확실히할 수 있게 설치

81

연소 퍼지 설비

예비 퍼지

운전 전middot후에 연료 유입을 차단설비 설치

예비점화 퍼지는 챔버 용적의 4배 실시(1 831)예비점화 퍼지는 챔버 용적의 4배 실시(1831)

예비점화에 필요한 최소 공기만 유입

최소유량 유지 실패 시는 퍼지 타이머 Auto-reset

안전 차단밸브는 닫음안전 차단밸브는 닫음

퍼지 시 화염감지기 신호는 감지되어서는 안 된다

LEL50 이상의 공기로 치환 금지

82

연소 퍼지 설비

예비 퍼지 예외 경우 760초과 또는 다음 3가지 동시

파일럿 불꽃 감시

안전 차단밸브 설치

가열 챔버 내의 가연성농도가 LEL25 이하

파일럿 점화 시운전 시간 15초 미만

예외 조건

공인기관의 승인을 받은 경우

연장시간 동안 LEL 25를 초과하지 않은 경우

83

연료 차단밸브

연동장치 작동 전원차단 시 차단밸브 닫힘

By-pass valve는 항상 닫음

차단밸브를 타 용도 사용금지

차단밸브 전단에 안전밸브를 설치

차단 파일럿 밸브마다 안전밸브를 설치차단 파일럿 밸브마다 안전밸브를 설치

8 62bar초과 시 이중으로 설치862bar초과 시 이중으로 설치

84

Pilot Burner

각 버너 마다 설치

서로 근접설치 시 최소 1개 이상설치로 감지

4초 이하의 실화를 감지하여 연동4초 이하의 실화를 감지하여 연동

예외 사항

로(爐) 내의 온도가 760를 초과 시에만 By-pass 가능

760 이하로 운전시 By-pass 기능을 반드시 복원 760 이하로 운전시 By-pass 기능을 반드시 복원

방폭형 복사 튜브 한쪽이 열린 경우는 제외

760 이하로 운전이 안 되는 버너는 By-pass 가능

온도제어 감지와 병용 금지

85

고산소 분위기 건조설비

산소 공급배관은 CGA G-44에 따름산소 공급배관은 CGA G 44에 따름

산소 투입 전에 배관 청소

연료 차단밸브는 가능한 화실에서 먼 곳에 설치

방산구 퍼지 배출구는 안전한 곳으로 배출방산구 퍼지 배출구는 안전한 곳으로 배출

산소가 연료배관으로 유입 금지

유리 재질 산소 유량계 사용 억제

산소 감압기 2차 측에 안전밸브 설치산소 감압기 2차 측에 안전밸브 설치

86

소방설비

오븐에 자동 스프링클러 물 분무설비 설치

필요 시 덕트 내에도 설치

로(爐)내 온도가 330를 초과 플래시 화재 위험로(爐)내 온도가 330를 초과 플래시 화재 위험

시에는 일제개방형 스프링클러를 설치

CO2 분말 포 소화설비 설치

필요 시 수증기 소화설비 설치필요 시 수증기 소화설비 설치

지속적인 수증기가 공급 가능

물 1lb는 076 부피

연소물질의 소화는 부적합

87

연소물질의 소화는 부적합

건조설비 연동장치

파일럿 버너파일럿 버너

송풍기운전 유량

산소농도 LEL 측정산소농도 LEL 측정

건조실 운전 온도

연료 차단밸브연료 차단밸브

연료공급 압력유량

외부 가연성가스 농도외부 가연성가스 농도

피(彼)건조물의 유입차단

정전

기타(화재 비상정지 등)

88

안전장치 설치 목적

인명과 재산을 보호인명과 재산을 보호

평상시 철저한 유지middot보수로 성능 유지평상시 철저한 유지middot보수로 성능 유지

안전장치는 절대 안전을 보장하지 않음안전장치는 절대 안전을 보장하지 않음

자주 반복하여 사용하면 수명 단축자주 반복하여 사용하면 수명 단축

89

안전장치 설치 원칙

원하는 동작마다 안전장치를 설치원하는 동작마다 안전장치를 설치

안전관행과 제조자의 지침

연료공급장치의 안전밸브연료공급장치의 안전밸브

안전장치의 운전중지는 수동조작으로 재(再)작동

제조자는 안전운전지침서를 제공

시동 정지 비상사태 점검 유지 보수 등시동 정지 비상사태 점검 유지 보수 등

안전장치는 제조자의 지침에 따라 설치 및 유지

안전장치는 외부충격 등으로 보호 조치

90

안전장치 설치 원칙

안전장치를 제거 또는 고장방지

전기 기계적인 연동장치 무력화 방지

제어회로는 150(120)V 이하 사용제어회로는 150(120)V 이하 사용

제어회로는 한쪽만 접지

PLC Sequence

정전 시 안전상태로 자동 복귀되는 회로유지

PLC와 별도의 비상정지스위치 설치

Sequence 변경은 담당자 승인 통제 기록middot유지 Sequence 변경은 담당자 승인 통제 기록 유지

안전 및 재산상의 피해가 우려될 때는 원격제어 금지

91

PLC 안전회로

제조자의 지침에 따라 PLC 회로 구성

안전회로는 변경 금지

안전회로는 독립 필요 시 접점은 공유가능안전회로는 독립 필요 시 접점은 공유가능

다른 설비를 이용하여 치환 점화시도 금지

연동장치는 안전 차단밸브 전원을 직접 차단하도

록 연동시키고 안전상태로 복귀록 연동시키고 안전상태로 복귀

PLC 고장 시 감시되고 안전상태로 복귀

Program은 소멸되지 않도록 저장

92

근로자 교육훈련 사항

연료-공기 혼합물의 연소

폭발위험

자연발화를 포함한 점화원자연발화를 포함한 점화원

제어 및 안전장치의 기능

특수 운전조건

저산소 분위기 운전조건저산소 분위기 운전조건

위험물질의 취급 및 처리

제한장소의 출입절차제한장소의 출입절차

운전 지침

93

참고자료

산업안전보건법

KOSHA CODE D-4-2001 건조설비 설치 기술지침

NFPA 86 Standard for oven and furnaces

NFPA 61A Standard for the prevention of Fire and Dust Explosion in Facilities Manufacturing and Handling StarchHandling Starch

NFPA 61B Standard for the prevention of Fire and Explosion in Grain Elevators and Facilities H dli B lk R A i l l C di iHandling Bulk Raw Agricultural Commodities

NFPA 61C Standard for the prevention of Fire and Dust Explosion in Feed MillsDust Explosion in Feed Mills

NFPA 68 NFPA 69 NFPA 77 NFPA 91 NFPA 231

94

감 사 합 니 다감 사 합 니 다

95

집필 장희(한국산업안전공단)편집 및 제작 교재자료개발팀

I 건조설비 관련법규I 건조설비 관련법규

3

건조설비 관련법규

산업안전규칙 제301조 위험물 또는 위험물이 발생하는 물질을 가열middot

건조하는 설비

위험물을 가열middot건조하는 경우 내용적 1이상

비위험물을 가열middot건조하는 경우에 해당

연료의 최대사용량이 10kgh이상

기체연료의 최대사용량이 1h 이상

전기사용 정격용량이 10kw 이상

4

건조설비 관련법규

산업안전규칙 제262조

(화재위험이 있는 장소)가연성물질을 취급하는 설비는 화재예방을 위한 배치

와 구조

화기사용 장소로부터 격리 소화활동 가능조치

산업안전규칙 제266조 화기사용 금지위험물질위험물질 가연성물질이가연성물질이 취급장소에서취급장소에서 화기화기 사용금지사용금지

산업안전규칙 제267조 용접작업 금지위험물질이 존재하는 용기 배관 설비에서 화기사용위험물질이 존재하는 용기 배관 설비에서 화기사용

금지

용접작업 시 사전 안전조치

5

용접작업 시 사전 안전조치

건조설비 관련법규

산업안전규칙 제269조

(화기사용 금지 표시)화재 폭발의 위험장소에서 화기사용 금지 표지판 설치

관계자 외에 출입을 금지

산업안전규칙 제270조 소화설비산업안전규칙 제270조 소화설비적절한적절한 장소에장소에 소화설비소화설비

취급하는취급하는 위험물질에위험물질에 적합한적합한 소화설비소화설비 설치설치취급하는취급하는 위험물질에위험물질에 적합한적합한 소화설비소화설비 설치설치

ldquo적절한 장소rdquo라 함은 소화설비의 사용이 편리한 곳 통행이나 피난에 방해가 되지 않는 눈에 잘 띄는 곳 통행이나 피 에 방해가 되지 에 띄 곳보관 중에 성능의 저하나 상실이 없는 곳

6

건조설비 관련법규

산업안전규칙 제291조위험물위험물 저장저장 사무실사무실 연구실연구실 실험실실험실 등과등과 20m 20m 이상이상

방호벽방호벽 살수설비살수설비 등의등의 경우는경우는 예외예외

산업안전규칙 제299조 소화설비화재 또는 폭발을 방지하기 위하여 작업요령을 작성

하고 이에 따라 작업을 하도록 하여야 한다

7

II 건조 및 위험물질 발생II 건조 및 위험물질 발생

8

건조 및 위험물질 발생

건조의 정의고체 중에 포함된 수분이나 다른 휘발성 물체를 주로

열에 의하여 제거하며 이의 함량을 적게 하는 조작

건조 중 위험 물질 발생침지 도장 분무 함침 공정

효소 효모 소성(제과)

목재 종이 Plastic Pellet 포장재

인쇄 코팅

Plastic Resin (PVC SBR HDPE EPDM)

접착 성형 압출

9

위험물질의 종류

폭발성 물질 가열 마찰 충격으로 산소공급 없이폭발폭발

발화성 물질 스스로 발화 또는 물과 접촉하여 발화

산화성 물질 강한 산화력 혼촉시 분해

인화성 물질 인화점이 65oC 이하인 가연성 액체인화성 물질 인화점이 65oC 이하인 가연성 액체

가연성 가스 LEL 10이하 또는 폭발 상 bull 하한의차이가 20 이상(예 암모니아 TCE)차이가 20 이상(예 암모니아 TCE)

부식성 물질 강산 강알카리

독성물질 LC50(쥐 4시간 흡입) 2000PPM 이하

10

건조설비의 분류(NFPA)( )

Class A 잠재적 인화성물질이 다량존재

Class B 대기압 운전으로 가연성 인화성Class B 대기압 운전으로 가연성 인화성

물질이 없음물질이 없음

Class C 연료사용으로 잠재적 위험이 있음

Class D 5000를 초과하는 특수로

11

안 전 색 의미

안 전 색 의미 사용보기

빨 강45R 415

방 화 방화표지 배관계 식별 소화표시

금 지 금지표시

정 지 긴급 정지 버튼 정지신호기정 지 긴급 정지 버튼 정지신호기

고도위험 화약 경고표 발파 경고표 화약류의 표시

주 황 위 험 위험표지 배관계 식별 위험표시 스위치 박스주 황25YR 614

위 험 위험표지 배관계 식별 위험표시 스위치 박스뚜껑 안쪽면 기계의 안전커버 안쪽면 노출 기어의 옆면 눈금판의 위험 범위

항해 항공 구명 보트 구명구 구명대 수로표지 선박계항해 항공보안시설

구명 보트 구명구 구명대 수로표지 선박계류 부표 비행장용 구급차 비행장용 연료차

12

안 전 색 의미

안 전 색 의미 사용보기

노 랑 주의 주의표지 감전주의 표지 크레인 범퍼 충돌위험25Y 814

기둥 바닥 돌출물 피트 가장자리 바닥면 끝호퍼 주위 및 계단 가장자리 전선 방호구 도로바리케이드 해로운 물질을 잘게 부수는 용기 또는 사용장소 가전제품의 경고표시

녹 색10G 410

안전 안전지도표지 및 안전기

피난 유도표지 비상구 방향 표지 대피소 위치 갱구10G 410 피난 유도표지 비상구 방향 표지 대피소 위치 갱구특정 구역의 방향을 나타내는 표지

구호 위생지도표지 노동 위생기 구호표지 보호구 상자 들것 구급상자 구호소의 위치 및 방향 표지자 들것 구급상자 구호소의 위치 및 방향 표지

진행 통행신호기

13

안 전 색 의미

안 전 색 의미 사 용 보 기파 랑25PB 3510

의무적행 동

지시표시3510 지 시 보호안경의 착용 가스측정 등 지시하는 표지 수리 중

또는 운전휴게 장소를 나타내는 표지 스위치 박스의바깥면

자 주25RP 412

방사능 방사능표지 방사능 경표 방사성 동위원소 및 여기에관한 폐지작업실 저장시설 관리구역 등에 설치하는울타리 등

1 파랑색은 원형 속에 사용하는 경우에 한하여 안전색으로 간주2 KSA 3501 ISO 384 Safety colors and safety signs

14

y y g

표지판 모양 및 의미

모 양 의 미모 양 의 미금지 정지 고도의 위험 의무행동 지시안전 구호 지 보호 방사능안전 구호 지도 보호 방사능

위 험위 험

주 의

정보(지시 포함) 금지 정지 고도의 위험 방화 안전구호 지도 보호 방사능 유도 보조 표지

15

대 비 색

안 전 색 대응하는 대비색

빨 강 흰색 검정색

주 황 검정색주 황 검정색

노 랑 검정색

녹 색 흰색 검정색

파 랑 흰색 검정색

자 주 검정색

16

III 건조설비 용어 정의III 건조설비 용어 정의

17

건조설비 용어 정의

연소실 연료 등을 점화middot연소시켜 열을 발생시키는 공간키는 공간

건조실 피(彼)건조물이 건조되는 공간

덕트 연소공기 배기가스 또는 건조 시 발생하는 물질을 배출시키는 도관

간접 가열식 연료의 연소가스가 건조실에 들어가지 않고 복사 열 교환 등의 간접방식으로 건조(위험물질을 발생하는 물질 건조)조(위험물질을 발생하는 물질 건조)

연소식 건조설비 연료의 연소가스가 건조실 내부를 통하여 피(彼)건조물과 직접 접촉하는 건조부를 통하여 피(彼)건조물과 직접 접촉하는 건조설비(자동차 도장건조실)

18

건조설비 용어 정의

폭발구 건조실 내부 압력상승 시 내부압력을 외부로 안전하게 분출시키기 위하여 설치한 문 창문부로 안전하게 분출시키기 위하여 설치한 문 창문 패널 파열판 등자동 점화 온도(A i i i T ) 물자동 점화 온도(Auto-ignition Temperature) 물질의 자동 점화가 시작되는 온도 먼지는 먼지층및 먼지운에만 해당및 먼지운에만 해당확산 화염(Diffusion flame) 점화 가 주위 대기 내에서 확산되는 속도에 의해 연소가 제어되는 화염에서 확산되는 속도에 의해 연소가 제어되는 화염폭연(Deflagration) 화염 전선이 음속 이하로 확산되는 현상산되는 현상폭굉(Detonation) 화염 전선이 음속 이상으로 확산되는 현상

19

산되는 현상

건조설비 용어 정의

폭발(Explosion) 폭연 폭굉 등으로 생성되는 압력의 급상승으로 밀폐 구역이 파열되는 현상력의 급상승으로 밀폐 구역이 파열되는 현상

폭연(폭발) 차단(Deflagration isolation) 폭연이연결 덕트를 통해 확산되는 것을 차단하는 조치

폭연(폭발) 진압(Deflagration suppression) 폭연폭 (폭발) ( g pp ) 폭을 초기에 (60 ~ 80 ms 이내) 소화시키기 위해 고출력 소화기를 사용 압력과 화염의 영향을 완화력 화기 사용 력과 화 의 영향 화시키는 조치

폭연(폭발) 배풍 (Deflagration venting) 밀폐 구폭연(폭발) 배풍 (Deflagration venting) 밀폐 구역이나 용기 등의 내부에서 발생하는 폭연에 의한압력을 완화시키기 위해 Panel door 개구장치

20

압력을 완화시키기 위해 Panel door 개구장치등을 이용 압력을 완화시키는 조치

건조설비 용어 정의억제(Containment) 공정 건조시 폭연의 최대 압력에 견디어 파열되지 않도록 견고하게 건조하는력에 견디어 파열되지 않도록 견고하게 건조하는조치폭발성(Explosible) 통상 부유 중인 먼지운 또는폭발성(Explosible) 통상 부유 중인 먼지운 또는연무에 적용되는 용어게이트 밸브(Gate valve) 배관 내에 물질의 흐름게이 밸 ( ) 배 내에 물질의에 수직방향으로 Plate를 삽입하여 흐름을 차단시키는 밸브

( )로터리 밸브(Rotary Airlock valve) 원추형 상자내의 Motor로 작동되는 복수 날개 회전익으로 구성된 밸브성된 밸브평균입자크기(Mean particle size) Micronμ단위로 표시되는 입자 물질의 평균직경

21

로 표시되는 입자 물질의 평균직경

건조설비 용어 정의

Kg 가스의 폭발지수

Kst 먼지의 폭발지수

Pmax 억제된 폭연이나 폭굉의 최대압력억제 폭 이나 폭굉의 최대 력

Pred 폭연배풍 또는 폭연집압 등과 같은 폭발방지 기법을 이용한 결과로 감소된 폭연 압력지 기법을 이용한 결과로 감소된 폭연 압력

Pstat Vent panel 또는 Vent door가 개방되기시작하는 정압(static pressure)시작하는 정압(static pressure)

Reaction force 배풍된 폭연에서 나오는 가스의방출로 1개의 Pl t 구성품에 가해지는 힘방출로 1개의 Plant 구성품에 가해지는 힘

22

Dryer 분류y

Indirect Dryer연속식 피건조물을 연속 또는 회분 투입

tray sheeting pneumatic conveying rotary spray th h i l ti t l fl id b dthrough-circulation tunnel fluid beds

회분식 회분으로 투입

through circulation tray through-circulation tray

Infrared or radiant heat dryerInfrared or radiant-heat dryer

Dielectric-heat dryer

23

Dryer 분류y

Direct dryer

연속식 피 건조물이 연속으로 투입되고 고온표면에접촉

cylinder drum screw-conveyer vibrating-tray t t b t i l tsteam-tube rotary special type

회분식 교반 등을 시키면서 진공 상압 건조회분식 교반 등을 시키면서 진공 상압 건조

agitated-pan free vacuum rotary vacuum-tray

24

IV 건조설비 구조IV 건조설비 구조

25

건조설비 건축물 구조

독립된 단층건물

최상층 또는 내화구조인 경우는 예외건조로를 지하 밀폐장소에 설치 시에는 충분한 환기와

누출된 위험물질이 체류하지 않도록 할 것

연료의 증기비중이 공기보다 큰 경우는 지상에 설치

건물의 바닥 벽 기둥 계단 및 지붕은 불연재 사용

상부를 가벼운 재료 사용상부를 가벼운 재료 사용

폭발구를 설치하고 안전한 곳으로 배출

건조 시 발생하는 가스 증기 또는 분진을 안전한 곳건조 시 발생하는 가스증기 또는 분진을 안전한 곳으로 배출

26

건조설비 건축물 구조

직화식 건조설비는 점화 시 폭발 또는 화재를 예방하기 위하여 연소실이나 기타 점화하는 부분을방하기 위하여 연소실이나 기타 점화하는 부분을환기시킬 수 있는 구조로 할 것

내부는 청소가 쉬운 구조로 할 것

감시창출입구 및 배기구 등의 개구부는 발화시에시창 출 구 및 배기구 등의 개구부 발화시에불이 다른 곳으로 번지지 아니하는 위치에 설치하고 필요한 때에는 즉시 밀폐가능 구조로 할 것때에 즉시 폐가능 구 것

내부의 온도가 국부적으로 상승방지 구조로 설치할 것할 것

위험물 건조설비 열원으로 직화를 사용하지 말 것

27

건조설비 건축물 구조

위험물 건조설비 외의 건조설비의 열원으로 직화를 사용하는 때에는 불꽃 등에 의한 화재를 예화를 사용하는 때에는 불꽃 등에 의한 화재를 예방하기 위하여 덮개를 설치하거나 격벽을 설치최대운전온도에서의 열팽창에 의한 응력을 충분최대운전온도에서의 열팽창에 의한 응력을 충분히 견딜 수 있도록 설계 및 제작되어야 함건조설비의 외부표면온도가 70(160)이하건조설비의 외부표면온도가 70(160)이하초과시에는 접촉방지 시설과 경고표지판을 설치연소실에는 각 버너마다 연료의 연소상태를 확연소실에는 각 버너마다 연료의 연소상태를 확인할 수 있도록 관찰구(Peep hole) 등을 설치

설치 불가시에는 육안 감시 가능설비를 설치설치 불가시에는 육안 감시 가능설비를 설치

건조실의 출입문은 건조실 내부에서도 열 수 있는 구조

28

는 구조

건조설비 비상구 설치

출입구로 부터 3m 이상 떨어진 곳에 설치출입구로 부터 3m 이상 떨어진 곳에 설치

비상구 출입구로부터 50m 이내 마다 설치

너비는 075m 이상 높이는 15m 이상

문은 피난방향으로 열리고 실내에서 항상 열리도록 할 것

실내 외에 비상구의 표지판 설치실내 외에 비상구의 표지판 설치

유도등 설치양방향 대피로 확보양방향 대피로 확보

29

건조설비 부속전기설비

건조설비에 부속된 전열기전동기 및 전등 등에

접속된 배선 및 개폐기를 사용하는 때에는 당해

건조설비 전용의 것을 사용설비 용의 것을 사용

건조설비의 내부에서 전기불꽃의 발생으로 인하여 위험물의 점화원이 될 우려가 있는 전기기계여 위험물의 점화원이 될 우려가 있는 전기기계기구 또는 전선 케이블 설치 금지건조설비 설치환경에 적합한 용량 방폭 등급 내열건조설비 설치환경에 적합한 용량 방폭 등급 내열

등급 밀폐구조 등으로 설치해야 함

30

V 건조설비 화재폭발V 건조설비 화재폭발

31

건조공정 화재폭발가연물

연소(화재)3요소

연소(화재)

1 가연물

2 점화원

연소(화재)3요소

점화원 산소

(화재)2 점화원

3 산소(공기)

분진폭발 5요소가연물가연물

1 가연물

2 점화원밀폐공간

부유

점화원

3 산소(공기)

4 분산부유

공간

32

점화원 산소4 분산부유

5 밀폐공간

화재폭발 방지

함진 농도 입도제어

점화원 제어

산소농도 제어농 제어

비산방지설비를 밀폐시켜 누출 방지설비를 밀폐시켜 누출 방지

분진퇴적 방지를 위한 청소

개방개방옥외에 설치하거나 개방 건물에 설치

33

분진가연물

분진 종류 입도크기는 나라마다 상이함

KOSHA 코드 40 mesh (lt 420 μm) 이하인 입자

NFPA는 20 mesh(lt 850 μm) 이하인 입자( μ ) 이하 자

일반적으로 입도크기가 420 μm 이상인 입자는화염성장 (Propagation) 을 억제화염성장 (Propagation) 을 억제

가스 증기 Hume 먼지 분진 등이 혼합상태가일반적임일반적임

폭발하한 농도는 20 ~ 60g 폭발상한농도는

2000 ~ 6000g의 범위

34

분진실험장치 조건

Ignition Source TwoIgnition Source ndashTwo

pyrotechnic igniter

(5000Jeach)(5000Jeach)

혼합분진

40 i i t l 40 zirconium metal

30 barium nitrate

30 b i id 30 barium peroxide

This source is initiated by

1 A l t i f h da 1-A electric fuse head

35Siwek 20-L chamber

분진 크기별 실험결과

300 μm 이상 분진은300 μm 이상 분진은점화최소농도 점화에너지가 급격히 증가너지가 급격히 증가의미는

36

분진폭발물질

종 류 물 질 명

곡물 곡물류 분유 녹말 설탕 셀룰로오스 등

탄소질 석탄류 목재 종이류 섬유류탄소질 석탄류 목재 종이류 섬유류

금속 Al Mg Li K Na Zn Fe 등

플라스틱 PE ABS PVC PP PVA E Ph l플라스틱 PE ABS PVC PP PVA Epoxy Phenol

Melamine Poly Acrylamide PVB 등

화학물질화학물질 Adipic Acid Calcium Acetate TPA PA

DOP Dextrin Lead Stearate 황

Methyl cellulose Methyl cellulose

분진취급 시 가연성증기 가스혼합 여부에 따라 차이

37

분진취급 시 가연성증기 가스혼합 여부에 따라 차이

PVC는 자기 소화성으로 분진폭발이 가능

분진의 제어

분진이 새는 곳을 막는다

공장 내부를 환기

국소배기장치 등으로 부유 분진을 포집(捕集)

누출된 분진은 정기적으로 제거누출된 분진은 정기적으로 제거

물 분무 또는 습식공정을 적용하여 정전기 발생

을 억제

불활성 분진을 첨가

38

점화원 종류 및 크기

집진장치 등 분진 제거할 때 정전기 방전 불꽃

집진장치 등 분진 제거용 전기기기 불꽃 과열

회전축 과열 회전 날개 접촉 모터 불꽃 과열회 축 과열 회 날개 촉 터 불꽃 과열

회수분진 배출용 기기의 과열 마찰 등

고온 물체 불씨 착화 불꽃 혼입고온 물체 불씨 착화 불꽃 혼입

금속편(金屬片) 등 이물질 혼입

분진 자연발화

보수작업에 따른 용접 등 불꽃

최소발화에너지(MIC)는 가스 1mj 분진 100mj 이하 이나 온도 산소 습도 입도 등에 좌우

39

이하 이나 온도 산소 습도 입도 등에 좌우

인화성 가스 특징

발열 착화 비중Gas MW

발열

Btu

착화

LEL

UEL

비중

Air공기비

Butane 58 0 3 200 550 1 9 8 5 2 0 31 0Butane 580 3200 550 19 85 20 310

CO 280 310 1128 125 740 097 25

Hydrogen 2 0 311 932 4 74 2 0 07 2 5Hydrogen 20 311 932 4 742 007 25

LNG 186 1115 - 46 145 064 106

LNG 162 960 - 4 150 056 90

LNG 203 1000 - 39 140 07 94

Propane 440 2500 842 21 95 157 240

40

점화원 제어장치

접지접지

금속탐지기

온도감지기

컨베이어 벨트 이탈감지컨베이어 벨트 이탈감지

입도분포 제어

습도조절습도조절

불활성물질 투입

진동체 전단에 금속감지기

자석기 금속감지기

41

진동체 전단에 금속감지기

불활성 조치(Inert)( )

불활성 조치 원리밀폐된 체적 내에서 산소 농도를 연소에 요구되는 농도

미만으로 낮춰 사전에 폭발을 방지하는 조치

질소 이산화탄소 등의 불활성 가스를 사전에 주입시켜 폭발을 방지하는 조치 (NFPA 69)

불활성 조치 시 주의사항공정 내에서 퍼지가스 및 산소의 농도를 계속 모니터링

퍼지가스가 누설 시 질식으로 인해 인체에 미칠 잠퍼지가 가 누 시 식 해 체에 미재적 위험성을 사전 고려

42

불활성 조치 장단점

장점

연소를 미연에 방지 제품의 생산 중단에 따른 손실

가능성을 사전에 막을 수 있음가능성을 사전에 막을 수 있음

단점

질소비용의 지속적인 투자질소비용의 지속적인 투자

누설 시 질식의 위험 상존

높은 유지 관리 비용

43

질소순환 공기이송설비

44

불활성가스 치환

운전자의 안전위치를 확인운전자의 안전위치를 확인

불활성가스 충분한 저장량을 보관

용매회수설비 작동준비

순환 팬을 가동하고 불활성가스 투입순환 팬을 가동하고 불활성가스 투입

한계 산소농도보다 3 이상 낮게 투입한계 산소농도보다 3 이상 낮게 투입

재순환 오븐가스를 운전온도까지 가열

정상운전

45

불활성가스 치환(아세톤)( )

46

불활성가스 치환(헵탄)( )

47

저산소 농도 용매회수설비

저산소 농도로 운전저산소 농도로 운전

공기가 유입되지 않도록 기밀성을 유지

산소농도 측정장치를 연동 설치

불활성가스는 용적의 5배 이상 보관

비상전원 공급장치 설치비상전원 공급장치 설치

48

저산소 분위기 오븐 운전운전준비최저산소농도(LOC) 보다 3이상 낮게 운전최저산소농도(LOC) 보다 3이상 낮게 운전 3 이하 시 비상퍼지 및 용매 및 피(彼)건조물 공급 중

단용매 증기가 응축되지 않도록 운전운전중지용매 및 피(彼)건조물 유입을 차단용매 및 피(彼)건조물 유입을 차단 LOC 이하로 치환용매 흐름을 차단하고 열원 공급을 중지산소농도를 195 까지 되게 공기유입비상절차정전 시 비상전원을 팬 제어설비에 공급정전 시 비상전원을 팬 제어설비에 공급건조로(乾燥爐)내에 유입 차단비상시에도 산소농도를 연속측정

비상퍼지 시 오븐 과열방지

49

비상퍼지 시 오븐 과열방지

VI 건조설비 화재폭발 피해 최소화VI 건조설비 화재폭발 피해 최소화

50

화재폭발 피해 최소화 방법

억제(Containment)

방산(Deflagration Venting)

폭연 진압(Deflagration Suspension)

폭연 차단(Deflagration Isolation)폭연 차단(Deflagration Isolation)

완벽한 대책을 세우는 것은 불가능

폭발에 의한 피해를 최소화 대책 강구

1차 폭발을 배출하거나 봉쇄시켜 피해를 최소화

1차 폭발을 감지 2차 폭발로 발전 차단

51

1차 폭발을 감지 2차 폭발로 발전 차단

억제(Containment) ( )

공정 자체를 미리 취급 재료의 최대 폭연압력에견딜 수 있게 설계

최종 변형 압력은 용기내의 최대 초기압력에 좌우최종 변형 압력은 용기내의 최대 초기압력에 좌우

억제 용기의 경우 최대 초기압력을 30 psig (2Bar 2 1 KgCm2)로 제한시킴(NFPA 69)21 KgCm2)로 제한시킴(NFPA 69)

장비의 설계는 영구적으로 변형 방지 설계항복강 ( ) 이하에서 전 설계항복강도 (yield strength) 이하에서 운전토록 설계

허용 가능한 변형으로도 파열방지 설계

항복강도 (yield strength) 이상이라 하더라도 극한 강도 (ultimate strength)이하에서 운전되게끔 설계

52

억제(Containment) 장단점( )

억제 시 고려해야 할 사항용기의 평평한 표면들과 사각 모양의 강도를 극대화

시키는 것은 용기 설계 시 고려

용접 부위 및 기타 조임 장치들의 강도 또한 고려용접 부위 및 기타 조임 장치들의 강도 또한 고려

분진폭발위험이 높은 건조기 분쇄기 등에 적용

억제의 장점유지 관리비의 절감

소극적 방호조치

억제의 단점높은 초기 투자비

플랜트 구조에 무게 하중을 미침

53

플랜트 구조에 무게 하중을 미침

방산(Deflagration Venting)( g g)

방산원리공정 구성품 공정실 등의 내부로부터 발생하는 폭연의

고온 팽창 가스를 개방용 패널 또는 도어를 통해 완화시기는 폭발방지조치기는 폭발방지조치

폭연 배풍장치 - Vent panel Vent door

방산 작동 방법폭발성 가스가 대기로 직접 방출될 수 있게끔 유도하는

개방된 방산구 (Open vent)를 제외

방산장치는 사전에 예정된 압력 즉 P t t에서 개방방산장치는 사전에 예정된 압력 즉 Pstat에서 개방

압축된 가스는 대기로 직접 또는 Vent duct를 통해 배출

54

방산 설계 시 고려사항

반발력(反撥力 Reaction force)폭발 후의 화재 (P l i fi )폭발 후의 화재 (Post explosion fire)재료의 유독성 또는 부식독성 문제에 대한 고려독성 문제에 대한 고려배풍 효율 (Vent efficiency) 다른 공정 장비와의 연결 부위다른 공정 장비와의 연결 부위배풍 덕트의 배압 (Back pressure) 단열 보온재 (Th l i l ti )단열 보온재 (Thermal insulation) 안전한 배풍 구역 (Safe Venting Area) 진공 상태 방호 (V P t ti )진공 상태 방호 (Vacuum Protection) 설치 위치

55

방산구 설계기준(NFPA 68)( )

공정 물질(재료) K K l (b d)Kst or Kg value (barmiddotmsecond)용기의 치수와 체적최대 및 최소의 운전 압력 및 온도최대 및 최소의 운전 압력 및 온도용기의 강도V t D t L th(있을 경우)Vent Duct Length(있을 경우)공정 물질(재료) Kst or Kg value용기의 치수와 체적 최대 및 최소의 운전 압력 및용기의 치수와 체적 최대 및 최소의 운전 압력 및온도 용기의 강도 Vent Duct Length 등의 정보로 NFPA 68에 들어 있는 계산도표( h )로 NFPA 68에 들어 있는 계산도표(nomography)를 사용하여 Vent panel의 사이즈를 결정

56

방산구 설치 기준내부 폭발압력을 외부로 안전하게 방출(예외)

철 구조물과 4 8 이상 철판으로 제작 시(봉쇄)철 구조물과 48mm 이상 철판으로 제작 시(봉쇄)

저산소 농도에서 운전하는 건조설비

가스증기 N₂air CO₂air

Methane 12 145

n-Hexane 12 145

Ethylene 10 11 5Ethylene 10 115

Hydrogene 50 52

S l 9 0Stylene 90 -

로(爐)의 부피 0424당 0093 방출면적(151)

57

(爐)의 부피 0424 당 0093 방출면적(15 1)

방산구 설치 기준

패널 출입문 개구부 등을 이용 1 15법칙 준수패널 출입문 개구부 등을 이용 1 15법칙 준수

방출구 주위에 가이드 레일 설치와 경고표지

가능한 연소장치 가까이 설치

패널이 비산되지 않도록 끈으로 묶어패널이 비산되지 않도록 끈으로 묶어

패널은 05psig의 서지 내압력

지붕 패널을 단위면적당 최대244kg 설치

길이가 긴 건조설비는 최소 내경의 5배 초과 금지길이가 긴 건 설비는 최 내경의 5배 과 금지

초기 증기폭발압력을 조기에 배출시켜 배출시간을 길게

58

방산구 덕트 설치 기준

배출구 덕트는 폭발 방산구 면적 이상으로 설치

벤트 면적은 가능한 균형 있고 대칭적으로 분포

덕트는 가능한 짧게(3m 이하) 설치덕트는 가능한 짧게(3m 이하) 설치

가능한 상부의 높은 곳에 장애물이 없도록 설치

일직선으로 설치

외벽에 가깝게 설치외벽에 가깝게 설치

옥외 안전한 곳에 설치옥외 안전한 곳에 설치

폭발 방산구 주위에 경고 표지판 설치

59

방산구 설치 장단점방산구 장점방산구가 옥외에 있을 경우에는 비용 절감방산구가 옥외에 있을 경우에는 비용 절감유지 관리 비용의 절감

방산구 단점 Filter bag 등의 가연성 재료가 아직 남아 있을 경우

방산 후에도방산 후에도화재의 잠재력 상존

배출구를 옥외로 유도하기 위하여 설치설비가 옥외배출구를 옥외로 유도하기 위하여 설치설비가 옥외또는 바깥쪽벽 가까이에 위치분진화염이 외부로 배출되어 2차 재해 위험분진화염이 외부로 배출되어 2차 재해 위험

독성 부식성 재료에는 부적합잘못 설계 및 설치하면 잦은 작동으로 신뢰성이 저하

60

잘못 설계 및 설치하면 잦은 작동으로 신뢰성이 저하

패널형 방산구(Vent Panel)( )

평평한 모양이나 Dome 모양의 Panel로 방호 대

상이 되는 공정 구성품의 개구부에 볼트를 사용하

여 연결 설치

한 장의 Stainless Steel 또는 316 Stainless

Steel (밀봉용) Teflon 및 Stainless Steel SandSteel (밀봉용) Teflon 및 Stainless Steel Sand

witch 구조로도 구성 가능

D 형 V t P l은 풍압 및 공정 진공 상태Dome 형 Vent Panel은 풍압 및 공정 진공 상태

에 대비하여 저항 값을 크게 설계

Vent Panel 모양 직사각형 또는 원형

61

패널형 방산구(Vent Panel)( )

62

패널 비산방지 끈

63

폭발 방산(Explosion Venting)( p g)

분진폭발 시 폭발압력을 외부로 방출

내부압력을 완화시켜 설비를 보호

피해확대를 방지 감소피해확대를 방지

rupture disk bursting diaphragm 폭발 방산 문(안전핀)(안전핀)

64

방산 문(Vent Door)( )

방호 대상이 되는 공정방호 대상이 되는 공정의 구성품에 설치하는경첩이 달린 도어경첩이 달린 도어

미리 예정된 압력에서개방되도록 설계개방되도록 설계

특수한 걸쇠 경첩 배열 제어열로 제어

Vent panel보다 동작시간이 길다

65

방산구 설치 예시

가스와 먼지를 취급하는 장소에 사용

전형적인 설치 장소 Dust collector

Silo

Dryer

Bucket elevator

Mixer Pulverizing

Bucket elevators

W t Sh ddWaste Shredders

최초 설계 기기 배치시에 분진폭발 고려

66

시에 분진폭발 고려

방산구 덮개 비산방지 끈

67

폭연 진압장치 구성

68

폭연 진압 설계 기준

설계 기준 NFPA 69 ISO 61844설계 기준 NFPA 69 ISO 61844

공정 물질

Kst or Kg value(폭발지수)

최대 및 최소 운전 압력 및 온도최대 및 최소 운전 압력 및 온도

용기의 강도용기의 강

용기의 치수와 체적

69

폭연 진압 장단점

폭연 진압(Deflagration Suspension) 장점

화염 제거 및 연이은 화재의 방지

독성 부식성 재료의 배출 위험 감소독성 부식성 재료의 배출 위험 감소

공정 구성품의 위치 선정에 유연성

폭연 진압(Deflagration Suspension) 약점

폭연 배풍 보다 통상 높은 비용

정기적인 유지 관리정기적인 유지 관리

일부 금속분진 아세틸렌 수소에는 부적합

70

폭연 진압 설치

가스 및 먼지를 취급하는가 및 먼지를 취급하는장소에 사용

전형적인 설치 장소전형적인 설치 장 Dust collectors

Silos

Spray dryers

Bucket elevators

Mixers

Pulverizing

Fluid Bed Dryers

Cyclone Separators

W t Sh dd

71

Waste Shredders

폭연 진압 불가

자체 산화원을 갖고 있는 nitro cellulose 및 이와자체 산화원을 갖고 있는 nitro-cellulose 및 이와

유사한 기타 폭발성 물질

화염의 확산속도가 음속보다 빠른 폭굉 사고

분해 반응 스팀과 같은 열팽창 폭발사고 등으로

초래되는 폭발사고

72

폭연 차단집진기 사일로 등의 공정 구성품은 Suppression Venting Containment 등으로 폭발방지가 가능Venting Containment 등으로 폭발방지가 가능배관 및 덕트에 의해 기타 공정 구성품에 연결되는부위는 폭발 확산의 위험 상존부위는 폭발 확산의 위험 상존집진기는 Deflagration vent 설치로 파괴를 방지할수 있을지는 모르나 유입 덕트 (inlet duct)를 통해수 있을지 나 유 덕 ( )를 통해화염이 플랜트의 다른 부위로 확산될 수 있음이러한 화염의 확산으로 2차 폭발이 초래될 수 있고 실제로 초래되어 왔음NFPA 68에서는 장비들간의 연결된 부위에 설치할선택사양으로 V ti 을 시사하고는 있으나 이는선택사양으로 Venting을 시사하고는 있으나 이는상호 연결된 장비에 폭발방지시스템이 설치되어있을 경우에만 Venting의 효력이 있음

73

있을 경우에만 Venting의 효력이 있음

기계적 폭연 차단적절한 구조의 rotary airlock valve로 가능 dust collector hopper dust collector hopper효과적이기 위해서는

폭연 감지 즉시 Rotary gate valve가 중지폭 지 즉시 y g 가 중지화염과 타고 있는 물질의 이송을 방지진짜 효과적이기 위해서는 rotary airlock valve를

방호 대상 장비의 폭발 감지 및 방지 설비에 통합방호 대상 장비의 폭발 감지 및 방지 설비에 통합필요

High speed knife gate valve적절한 구조로 150 psig 내압력( 충분한 내압력) ms(11000초) 내에 닫힘(빠른 응답속도)배관도 최대 폭연압력 Pmax에 내압

74

기계적 폭연 차단

폭발감지기(압력스위치 또는 불꽃감지기)가 폭연압력 또는 화염 전선 감지압력 또는 화염 전선 감지

폭발감지기가 폭연 압력 화염전선을 감지

신속히 Valve를 차단시켜 화염과 압력의 확산방지

연결된 장비가 D fl ti ti i연결된 장비가 Deflagration venting suppression에 의해 방호되고 있을 경우

예상되는 압력은 거의 없음

연결 배관을 차단하는 Valve를 보다 경제적인연결 배관을 차단하는 Valve를 보다 경제적인chemical isolation barrier로 대체 가능

75

공기수송장치 설치 예시

A

B

A

76

Rotary airlock valvey

77

화학적 폭연 차단

폭발감지기(압력스위치 또는 광학 감지기)가

폭연 압력 화염전선을 감지

고속 방출 소화기에서 소화약제가 신속히 방출고속 방출 소화기에서 소화약제가 신속히 방출

화염과 타고 있는 물질의 확산을 막음

점화원(스파크) 진압 설비

덕트 아래로 이송되는 타고 있는 입자를 감지있

아래쪽으로 물을 분사시켜 소화

일단 폭연이 시작되었을 경우일단 폭연이 시작되었을 경우

확산을 막는 데는 효과가 없음

78

VII 건조설비 부속장치 등VII 건조설비 부속장치 등

79

전체환기 및 배기시설덕트는 불연재 사용 표면온도는 70 이하(24m 이내)이내)

벽 건물 등을 통과시 불연재료로 차단덕트는 방화벽 다른 건물 통과 금지덕트는 방화벽 다른 건물 통과 금지

덕트에 청소구를 설치

건물 일부를 덕트로 사용금지건물 일부를 덕트로 사용금지

위험물질이 응축되지 않도록 설치(단열)

덕트에 고체가 퇴적되지 않도록 설치

배기구는 지붕보다 15m 이상 높게 설치

분진퇴적방지

80

연소장치

연료 먼저 투입되지 않도록 Sequence 구성

연료가스를 감소시켜 연소공기를 차단

2차 공기의 설정치는 급격한 변화가 없도록 잠금차 공기의 설정치 급격 화가 없 록장치 설치시건 암호설정시건 암호설정

연료배관은 수동차단밸브를 설치밸브가 개방된 상태에서 레버가 수직방향이 되지 않게밸브가 개방된 상태에서 레버가 수직방향이 되지 않게

14 회전상태가 권장

파일럿 버너의 불꽃은 주 버너마다 점화를 확실히파일럿 버너의 불꽃은 주 버너마다 점화를 확실히할 수 있게 설치

81

연소 퍼지 설비

예비 퍼지

운전 전middot후에 연료 유입을 차단설비 설치

예비점화 퍼지는 챔버 용적의 4배 실시(1 831)예비점화 퍼지는 챔버 용적의 4배 실시(1831)

예비점화에 필요한 최소 공기만 유입

최소유량 유지 실패 시는 퍼지 타이머 Auto-reset

안전 차단밸브는 닫음안전 차단밸브는 닫음

퍼지 시 화염감지기 신호는 감지되어서는 안 된다

LEL50 이상의 공기로 치환 금지

82

연소 퍼지 설비

예비 퍼지 예외 경우 760초과 또는 다음 3가지 동시

파일럿 불꽃 감시

안전 차단밸브 설치

가열 챔버 내의 가연성농도가 LEL25 이하

파일럿 점화 시운전 시간 15초 미만

예외 조건

공인기관의 승인을 받은 경우

연장시간 동안 LEL 25를 초과하지 않은 경우

83

연료 차단밸브

연동장치 작동 전원차단 시 차단밸브 닫힘

By-pass valve는 항상 닫음

차단밸브를 타 용도 사용금지

차단밸브 전단에 안전밸브를 설치

차단 파일럿 밸브마다 안전밸브를 설치차단 파일럿 밸브마다 안전밸브를 설치

8 62bar초과 시 이중으로 설치862bar초과 시 이중으로 설치

84

Pilot Burner

각 버너 마다 설치

서로 근접설치 시 최소 1개 이상설치로 감지

4초 이하의 실화를 감지하여 연동4초 이하의 실화를 감지하여 연동

예외 사항

로(爐) 내의 온도가 760를 초과 시에만 By-pass 가능

760 이하로 운전시 By-pass 기능을 반드시 복원 760 이하로 운전시 By-pass 기능을 반드시 복원

방폭형 복사 튜브 한쪽이 열린 경우는 제외

760 이하로 운전이 안 되는 버너는 By-pass 가능

온도제어 감지와 병용 금지

85

고산소 분위기 건조설비

산소 공급배관은 CGA G-44에 따름산소 공급배관은 CGA G 44에 따름

산소 투입 전에 배관 청소

연료 차단밸브는 가능한 화실에서 먼 곳에 설치

방산구 퍼지 배출구는 안전한 곳으로 배출방산구 퍼지 배출구는 안전한 곳으로 배출

산소가 연료배관으로 유입 금지

유리 재질 산소 유량계 사용 억제

산소 감압기 2차 측에 안전밸브 설치산소 감압기 2차 측에 안전밸브 설치

86

소방설비

오븐에 자동 스프링클러 물 분무설비 설치

필요 시 덕트 내에도 설치

로(爐)내 온도가 330를 초과 플래시 화재 위험로(爐)내 온도가 330를 초과 플래시 화재 위험

시에는 일제개방형 스프링클러를 설치

CO2 분말 포 소화설비 설치

필요 시 수증기 소화설비 설치필요 시 수증기 소화설비 설치

지속적인 수증기가 공급 가능

물 1lb는 076 부피

연소물질의 소화는 부적합

87

연소물질의 소화는 부적합

건조설비 연동장치

파일럿 버너파일럿 버너

송풍기운전 유량

산소농도 LEL 측정산소농도 LEL 측정

건조실 운전 온도

연료 차단밸브연료 차단밸브

연료공급 압력유량

외부 가연성가스 농도외부 가연성가스 농도

피(彼)건조물의 유입차단

정전

기타(화재 비상정지 등)

88

안전장치 설치 목적

인명과 재산을 보호인명과 재산을 보호

평상시 철저한 유지middot보수로 성능 유지평상시 철저한 유지middot보수로 성능 유지

안전장치는 절대 안전을 보장하지 않음안전장치는 절대 안전을 보장하지 않음

자주 반복하여 사용하면 수명 단축자주 반복하여 사용하면 수명 단축

89

안전장치 설치 원칙

원하는 동작마다 안전장치를 설치원하는 동작마다 안전장치를 설치

안전관행과 제조자의 지침

연료공급장치의 안전밸브연료공급장치의 안전밸브

안전장치의 운전중지는 수동조작으로 재(再)작동

제조자는 안전운전지침서를 제공

시동 정지 비상사태 점검 유지 보수 등시동 정지 비상사태 점검 유지 보수 등

안전장치는 제조자의 지침에 따라 설치 및 유지

안전장치는 외부충격 등으로 보호 조치

90

안전장치 설치 원칙

안전장치를 제거 또는 고장방지

전기 기계적인 연동장치 무력화 방지

제어회로는 150(120)V 이하 사용제어회로는 150(120)V 이하 사용

제어회로는 한쪽만 접지

PLC Sequence

정전 시 안전상태로 자동 복귀되는 회로유지

PLC와 별도의 비상정지스위치 설치

Sequence 변경은 담당자 승인 통제 기록middot유지 Sequence 변경은 담당자 승인 통제 기록 유지

안전 및 재산상의 피해가 우려될 때는 원격제어 금지

91

PLC 안전회로

제조자의 지침에 따라 PLC 회로 구성

안전회로는 변경 금지

안전회로는 독립 필요 시 접점은 공유가능안전회로는 독립 필요 시 접점은 공유가능

다른 설비를 이용하여 치환 점화시도 금지

연동장치는 안전 차단밸브 전원을 직접 차단하도

록 연동시키고 안전상태로 복귀록 연동시키고 안전상태로 복귀

PLC 고장 시 감시되고 안전상태로 복귀

Program은 소멸되지 않도록 저장

92

근로자 교육훈련 사항

연료-공기 혼합물의 연소

폭발위험

자연발화를 포함한 점화원자연발화를 포함한 점화원

제어 및 안전장치의 기능

특수 운전조건

저산소 분위기 운전조건저산소 분위기 운전조건

위험물질의 취급 및 처리

제한장소의 출입절차제한장소의 출입절차

운전 지침

93

참고자료

산업안전보건법

KOSHA CODE D-4-2001 건조설비 설치 기술지침

NFPA 86 Standard for oven and furnaces

NFPA 61A Standard for the prevention of Fire and Dust Explosion in Facilities Manufacturing and Handling StarchHandling Starch

NFPA 61B Standard for the prevention of Fire and Explosion in Grain Elevators and Facilities H dli B lk R A i l l C di iHandling Bulk Raw Agricultural Commodities

NFPA 61C Standard for the prevention of Fire and Dust Explosion in Feed MillsDust Explosion in Feed Mills

NFPA 68 NFPA 69 NFPA 77 NFPA 91 NFPA 231

94

감 사 합 니 다감 사 합 니 다

95

집필 장희(한국산업안전공단)편집 및 제작 교재자료개발팀

건조설비 관련법규

산업안전규칙 제301조 위험물 또는 위험물이 발생하는 물질을 가열middot

건조하는 설비

위험물을 가열middot건조하는 경우 내용적 1이상

비위험물을 가열middot건조하는 경우에 해당

연료의 최대사용량이 10kgh이상

기체연료의 최대사용량이 1h 이상

전기사용 정격용량이 10kw 이상

4

건조설비 관련법규

산업안전규칙 제262조

(화재위험이 있는 장소)가연성물질을 취급하는 설비는 화재예방을 위한 배치

와 구조

화기사용 장소로부터 격리 소화활동 가능조치

산업안전규칙 제266조 화기사용 금지위험물질위험물질 가연성물질이가연성물질이 취급장소에서취급장소에서 화기화기 사용금지사용금지

산업안전규칙 제267조 용접작업 금지위험물질이 존재하는 용기 배관 설비에서 화기사용위험물질이 존재하는 용기 배관 설비에서 화기사용

금지

용접작업 시 사전 안전조치

5

용접작업 시 사전 안전조치

건조설비 관련법규

산업안전규칙 제269조

(화기사용 금지 표시)화재 폭발의 위험장소에서 화기사용 금지 표지판 설치

관계자 외에 출입을 금지

산업안전규칙 제270조 소화설비산업안전규칙 제270조 소화설비적절한적절한 장소에장소에 소화설비소화설비

취급하는취급하는 위험물질에위험물질에 적합한적합한 소화설비소화설비 설치설치취급하는취급하는 위험물질에위험물질에 적합한적합한 소화설비소화설비 설치설치

ldquo적절한 장소rdquo라 함은 소화설비의 사용이 편리한 곳 통행이나 피난에 방해가 되지 않는 눈에 잘 띄는 곳 통행이나 피 에 방해가 되지 에 띄 곳보관 중에 성능의 저하나 상실이 없는 곳

6

건조설비 관련법규

산업안전규칙 제291조위험물위험물 저장저장 사무실사무실 연구실연구실 실험실실험실 등과등과 20m 20m 이상이상

방호벽방호벽 살수설비살수설비 등의등의 경우는경우는 예외예외

산업안전규칙 제299조 소화설비화재 또는 폭발을 방지하기 위하여 작업요령을 작성

하고 이에 따라 작업을 하도록 하여야 한다

7

II 건조 및 위험물질 발생II 건조 및 위험물질 발생

8

건조 및 위험물질 발생

건조의 정의고체 중에 포함된 수분이나 다른 휘발성 물체를 주로

열에 의하여 제거하며 이의 함량을 적게 하는 조작

건조 중 위험 물질 발생침지 도장 분무 함침 공정

효소 효모 소성(제과)

목재 종이 Plastic Pellet 포장재

인쇄 코팅

Plastic Resin (PVC SBR HDPE EPDM)

접착 성형 압출

9

위험물질의 종류

폭발성 물질 가열 마찰 충격으로 산소공급 없이폭발폭발

발화성 물질 스스로 발화 또는 물과 접촉하여 발화

산화성 물질 강한 산화력 혼촉시 분해

인화성 물질 인화점이 65oC 이하인 가연성 액체인화성 물질 인화점이 65oC 이하인 가연성 액체

가연성 가스 LEL 10이하 또는 폭발 상 bull 하한의차이가 20 이상(예 암모니아 TCE)차이가 20 이상(예 암모니아 TCE)

부식성 물질 강산 강알카리

독성물질 LC50(쥐 4시간 흡입) 2000PPM 이하

10

건조설비의 분류(NFPA)( )

Class A 잠재적 인화성물질이 다량존재

Class B 대기압 운전으로 가연성 인화성Class B 대기압 운전으로 가연성 인화성

물질이 없음물질이 없음

Class C 연료사용으로 잠재적 위험이 있음

Class D 5000를 초과하는 특수로

11

안 전 색 의미

안 전 색 의미 사용보기

빨 강45R 415

방 화 방화표지 배관계 식별 소화표시

금 지 금지표시

정 지 긴급 정지 버튼 정지신호기정 지 긴급 정지 버튼 정지신호기

고도위험 화약 경고표 발파 경고표 화약류의 표시

주 황 위 험 위험표지 배관계 식별 위험표시 스위치 박스주 황25YR 614

위 험 위험표지 배관계 식별 위험표시 스위치 박스뚜껑 안쪽면 기계의 안전커버 안쪽면 노출 기어의 옆면 눈금판의 위험 범위

항해 항공 구명 보트 구명구 구명대 수로표지 선박계항해 항공보안시설

구명 보트 구명구 구명대 수로표지 선박계류 부표 비행장용 구급차 비행장용 연료차

12

안 전 색 의미

안 전 색 의미 사용보기

노 랑 주의 주의표지 감전주의 표지 크레인 범퍼 충돌위험25Y 814

기둥 바닥 돌출물 피트 가장자리 바닥면 끝호퍼 주위 및 계단 가장자리 전선 방호구 도로바리케이드 해로운 물질을 잘게 부수는 용기 또는 사용장소 가전제품의 경고표시

녹 색10G 410

안전 안전지도표지 및 안전기

피난 유도표지 비상구 방향 표지 대피소 위치 갱구10G 410 피난 유도표지 비상구 방향 표지 대피소 위치 갱구특정 구역의 방향을 나타내는 표지

구호 위생지도표지 노동 위생기 구호표지 보호구 상자 들것 구급상자 구호소의 위치 및 방향 표지자 들것 구급상자 구호소의 위치 및 방향 표지

진행 통행신호기

13

안 전 색 의미

안 전 색 의미 사 용 보 기파 랑25PB 3510

의무적행 동

지시표시3510 지 시 보호안경의 착용 가스측정 등 지시하는 표지 수리 중

또는 운전휴게 장소를 나타내는 표지 스위치 박스의바깥면

자 주25RP 412

방사능 방사능표지 방사능 경표 방사성 동위원소 및 여기에관한 폐지작업실 저장시설 관리구역 등에 설치하는울타리 등

1 파랑색은 원형 속에 사용하는 경우에 한하여 안전색으로 간주2 KSA 3501 ISO 384 Safety colors and safety signs

14

y y g

표지판 모양 및 의미

모 양 의 미모 양 의 미금지 정지 고도의 위험 의무행동 지시안전 구호 지 보호 방사능안전 구호 지도 보호 방사능

위 험위 험

주 의

정보(지시 포함) 금지 정지 고도의 위험 방화 안전구호 지도 보호 방사능 유도 보조 표지

15

대 비 색

안 전 색 대응하는 대비색

빨 강 흰색 검정색

주 황 검정색주 황 검정색

노 랑 검정색

녹 색 흰색 검정색

파 랑 흰색 검정색

자 주 검정색

16

III 건조설비 용어 정의III 건조설비 용어 정의

17

건조설비 용어 정의

연소실 연료 등을 점화middot연소시켜 열을 발생시키는 공간키는 공간

건조실 피(彼)건조물이 건조되는 공간

덕트 연소공기 배기가스 또는 건조 시 발생하는 물질을 배출시키는 도관

간접 가열식 연료의 연소가스가 건조실에 들어가지 않고 복사 열 교환 등의 간접방식으로 건조(위험물질을 발생하는 물질 건조)조(위험물질을 발생하는 물질 건조)

연소식 건조설비 연료의 연소가스가 건조실 내부를 통하여 피(彼)건조물과 직접 접촉하는 건조부를 통하여 피(彼)건조물과 직접 접촉하는 건조설비(자동차 도장건조실)

18

건조설비 용어 정의

폭발구 건조실 내부 압력상승 시 내부압력을 외부로 안전하게 분출시키기 위하여 설치한 문 창문부로 안전하게 분출시키기 위하여 설치한 문 창문 패널 파열판 등자동 점화 온도(A i i i T ) 물자동 점화 온도(Auto-ignition Temperature) 물질의 자동 점화가 시작되는 온도 먼지는 먼지층및 먼지운에만 해당및 먼지운에만 해당확산 화염(Diffusion flame) 점화 가 주위 대기 내에서 확산되는 속도에 의해 연소가 제어되는 화염에서 확산되는 속도에 의해 연소가 제어되는 화염폭연(Deflagration) 화염 전선이 음속 이하로 확산되는 현상산되는 현상폭굉(Detonation) 화염 전선이 음속 이상으로 확산되는 현상

19

산되는 현상

건조설비 용어 정의

폭발(Explosion) 폭연 폭굉 등으로 생성되는 압력의 급상승으로 밀폐 구역이 파열되는 현상력의 급상승으로 밀폐 구역이 파열되는 현상

폭연(폭발) 차단(Deflagration isolation) 폭연이연결 덕트를 통해 확산되는 것을 차단하는 조치

폭연(폭발) 진압(Deflagration suppression) 폭연폭 (폭발) ( g pp ) 폭을 초기에 (60 ~ 80 ms 이내) 소화시키기 위해 고출력 소화기를 사용 압력과 화염의 영향을 완화력 화기 사용 력과 화 의 영향 화시키는 조치

폭연(폭발) 배풍 (Deflagration venting) 밀폐 구폭연(폭발) 배풍 (Deflagration venting) 밀폐 구역이나 용기 등의 내부에서 발생하는 폭연에 의한압력을 완화시키기 위해 Panel door 개구장치

20

압력을 완화시키기 위해 Panel door 개구장치등을 이용 압력을 완화시키는 조치

건조설비 용어 정의억제(Containment) 공정 건조시 폭연의 최대 압력에 견디어 파열되지 않도록 견고하게 건조하는력에 견디어 파열되지 않도록 견고하게 건조하는조치폭발성(Explosible) 통상 부유 중인 먼지운 또는폭발성(Explosible) 통상 부유 중인 먼지운 또는연무에 적용되는 용어게이트 밸브(Gate valve) 배관 내에 물질의 흐름게이 밸 ( ) 배 내에 물질의에 수직방향으로 Plate를 삽입하여 흐름을 차단시키는 밸브

( )로터리 밸브(Rotary Airlock valve) 원추형 상자내의 Motor로 작동되는 복수 날개 회전익으로 구성된 밸브성된 밸브평균입자크기(Mean particle size) Micronμ단위로 표시되는 입자 물질의 평균직경

21

로 표시되는 입자 물질의 평균직경

건조설비 용어 정의

Kg 가스의 폭발지수

Kst 먼지의 폭발지수

Pmax 억제된 폭연이나 폭굉의 최대압력억제 폭 이나 폭굉의 최대 력

Pred 폭연배풍 또는 폭연집압 등과 같은 폭발방지 기법을 이용한 결과로 감소된 폭연 압력지 기법을 이용한 결과로 감소된 폭연 압력

Pstat Vent panel 또는 Vent door가 개방되기시작하는 정압(static pressure)시작하는 정압(static pressure)

Reaction force 배풍된 폭연에서 나오는 가스의방출로 1개의 Pl t 구성품에 가해지는 힘방출로 1개의 Plant 구성품에 가해지는 힘

22

Dryer 분류y

Indirect Dryer연속식 피건조물을 연속 또는 회분 투입

tray sheeting pneumatic conveying rotary spray th h i l ti t l fl id b dthrough-circulation tunnel fluid beds

회분식 회분으로 투입

through circulation tray through-circulation tray

Infrared or radiant heat dryerInfrared or radiant-heat dryer

Dielectric-heat dryer

23

Dryer 분류y

Direct dryer

연속식 피 건조물이 연속으로 투입되고 고온표면에접촉

cylinder drum screw-conveyer vibrating-tray t t b t i l tsteam-tube rotary special type

회분식 교반 등을 시키면서 진공 상압 건조회분식 교반 등을 시키면서 진공 상압 건조

agitated-pan free vacuum rotary vacuum-tray

24

IV 건조설비 구조IV 건조설비 구조

25

건조설비 건축물 구조

독립된 단층건물

최상층 또는 내화구조인 경우는 예외건조로를 지하 밀폐장소에 설치 시에는 충분한 환기와

누출된 위험물질이 체류하지 않도록 할 것

연료의 증기비중이 공기보다 큰 경우는 지상에 설치

건물의 바닥 벽 기둥 계단 및 지붕은 불연재 사용

상부를 가벼운 재료 사용상부를 가벼운 재료 사용

폭발구를 설치하고 안전한 곳으로 배출

건조 시 발생하는 가스 증기 또는 분진을 안전한 곳건조 시 발생하는 가스증기 또는 분진을 안전한 곳으로 배출

26

건조설비 건축물 구조

직화식 건조설비는 점화 시 폭발 또는 화재를 예방하기 위하여 연소실이나 기타 점화하는 부분을방하기 위하여 연소실이나 기타 점화하는 부분을환기시킬 수 있는 구조로 할 것

내부는 청소가 쉬운 구조로 할 것

감시창출입구 및 배기구 등의 개구부는 발화시에시창 출 구 및 배기구 등의 개구부 발화시에불이 다른 곳으로 번지지 아니하는 위치에 설치하고 필요한 때에는 즉시 밀폐가능 구조로 할 것때에 즉시 폐가능 구 것

내부의 온도가 국부적으로 상승방지 구조로 설치할 것할 것

위험물 건조설비 열원으로 직화를 사용하지 말 것

27

건조설비 건축물 구조

위험물 건조설비 외의 건조설비의 열원으로 직화를 사용하는 때에는 불꽃 등에 의한 화재를 예화를 사용하는 때에는 불꽃 등에 의한 화재를 예방하기 위하여 덮개를 설치하거나 격벽을 설치최대운전온도에서의 열팽창에 의한 응력을 충분최대운전온도에서의 열팽창에 의한 응력을 충분히 견딜 수 있도록 설계 및 제작되어야 함건조설비의 외부표면온도가 70(160)이하건조설비의 외부표면온도가 70(160)이하초과시에는 접촉방지 시설과 경고표지판을 설치연소실에는 각 버너마다 연료의 연소상태를 확연소실에는 각 버너마다 연료의 연소상태를 확인할 수 있도록 관찰구(Peep hole) 등을 설치

설치 불가시에는 육안 감시 가능설비를 설치설치 불가시에는 육안 감시 가능설비를 설치

건조실의 출입문은 건조실 내부에서도 열 수 있는 구조

28

는 구조

건조설비 비상구 설치

출입구로 부터 3m 이상 떨어진 곳에 설치출입구로 부터 3m 이상 떨어진 곳에 설치

비상구 출입구로부터 50m 이내 마다 설치

너비는 075m 이상 높이는 15m 이상

문은 피난방향으로 열리고 실내에서 항상 열리도록 할 것

실내 외에 비상구의 표지판 설치실내 외에 비상구의 표지판 설치

유도등 설치양방향 대피로 확보양방향 대피로 확보

29

건조설비 부속전기설비

건조설비에 부속된 전열기전동기 및 전등 등에

접속된 배선 및 개폐기를 사용하는 때에는 당해

건조설비 전용의 것을 사용설비 용의 것을 사용

건조설비의 내부에서 전기불꽃의 발생으로 인하여 위험물의 점화원이 될 우려가 있는 전기기계여 위험물의 점화원이 될 우려가 있는 전기기계기구 또는 전선 케이블 설치 금지건조설비 설치환경에 적합한 용량 방폭 등급 내열건조설비 설치환경에 적합한 용량 방폭 등급 내열

등급 밀폐구조 등으로 설치해야 함

30

V 건조설비 화재폭발V 건조설비 화재폭발

31

건조공정 화재폭발가연물

연소(화재)3요소

연소(화재)

1 가연물

2 점화원

연소(화재)3요소

점화원 산소

(화재)2 점화원

3 산소(공기)

분진폭발 5요소가연물가연물

1 가연물

2 점화원밀폐공간

부유

점화원

3 산소(공기)

4 분산부유

공간

32

점화원 산소4 분산부유

5 밀폐공간

화재폭발 방지

함진 농도 입도제어

점화원 제어

산소농도 제어농 제어

비산방지설비를 밀폐시켜 누출 방지설비를 밀폐시켜 누출 방지

분진퇴적 방지를 위한 청소

개방개방옥외에 설치하거나 개방 건물에 설치

33

분진가연물

분진 종류 입도크기는 나라마다 상이함

KOSHA 코드 40 mesh (lt 420 μm) 이하인 입자

NFPA는 20 mesh(lt 850 μm) 이하인 입자( μ ) 이하 자

일반적으로 입도크기가 420 μm 이상인 입자는화염성장 (Propagation) 을 억제화염성장 (Propagation) 을 억제

가스 증기 Hume 먼지 분진 등이 혼합상태가일반적임일반적임

폭발하한 농도는 20 ~ 60g 폭발상한농도는

2000 ~ 6000g의 범위

34

분진실험장치 조건

Ignition Source TwoIgnition Source ndashTwo

pyrotechnic igniter

(5000Jeach)(5000Jeach)

혼합분진

40 i i t l 40 zirconium metal

30 barium nitrate

30 b i id 30 barium peroxide

This source is initiated by

1 A l t i f h da 1-A electric fuse head

35Siwek 20-L chamber

분진 크기별 실험결과

300 μm 이상 분진은300 μm 이상 분진은점화최소농도 점화에너지가 급격히 증가너지가 급격히 증가의미는

36

분진폭발물질

종 류 물 질 명

곡물 곡물류 분유 녹말 설탕 셀룰로오스 등

탄소질 석탄류 목재 종이류 섬유류탄소질 석탄류 목재 종이류 섬유류

금속 Al Mg Li K Na Zn Fe 등

플라스틱 PE ABS PVC PP PVA E Ph l플라스틱 PE ABS PVC PP PVA Epoxy Phenol

Melamine Poly Acrylamide PVB 등

화학물질화학물질 Adipic Acid Calcium Acetate TPA PA

DOP Dextrin Lead Stearate 황

Methyl cellulose Methyl cellulose

분진취급 시 가연성증기 가스혼합 여부에 따라 차이

37

분진취급 시 가연성증기 가스혼합 여부에 따라 차이

PVC는 자기 소화성으로 분진폭발이 가능

분진의 제어

분진이 새는 곳을 막는다

공장 내부를 환기

국소배기장치 등으로 부유 분진을 포집(捕集)

누출된 분진은 정기적으로 제거누출된 분진은 정기적으로 제거

물 분무 또는 습식공정을 적용하여 정전기 발생

을 억제

불활성 분진을 첨가

38

점화원 종류 및 크기

집진장치 등 분진 제거할 때 정전기 방전 불꽃

집진장치 등 분진 제거용 전기기기 불꽃 과열

회전축 과열 회전 날개 접촉 모터 불꽃 과열회 축 과열 회 날개 촉 터 불꽃 과열

회수분진 배출용 기기의 과열 마찰 등

고온 물체 불씨 착화 불꽃 혼입고온 물체 불씨 착화 불꽃 혼입

금속편(金屬片) 등 이물질 혼입

분진 자연발화

보수작업에 따른 용접 등 불꽃

최소발화에너지(MIC)는 가스 1mj 분진 100mj 이하 이나 온도 산소 습도 입도 등에 좌우

39

이하 이나 온도 산소 습도 입도 등에 좌우

인화성 가스 특징

발열 착화 비중Gas MW

발열

Btu

착화

LEL

UEL

비중

Air공기비

Butane 58 0 3 200 550 1 9 8 5 2 0 31 0Butane 580 3200 550 19 85 20 310

CO 280 310 1128 125 740 097 25

Hydrogen 2 0 311 932 4 74 2 0 07 2 5Hydrogen 20 311 932 4 742 007 25

LNG 186 1115 - 46 145 064 106

LNG 162 960 - 4 150 056 90

LNG 203 1000 - 39 140 07 94

Propane 440 2500 842 21 95 157 240

40

점화원 제어장치

접지접지

금속탐지기

온도감지기

컨베이어 벨트 이탈감지컨베이어 벨트 이탈감지

입도분포 제어

습도조절습도조절

불활성물질 투입

진동체 전단에 금속감지기

자석기 금속감지기

41

진동체 전단에 금속감지기

불활성 조치(Inert)( )

불활성 조치 원리밀폐된 체적 내에서 산소 농도를 연소에 요구되는 농도

미만으로 낮춰 사전에 폭발을 방지하는 조치

질소 이산화탄소 등의 불활성 가스를 사전에 주입시켜 폭발을 방지하는 조치 (NFPA 69)

불활성 조치 시 주의사항공정 내에서 퍼지가스 및 산소의 농도를 계속 모니터링

퍼지가스가 누설 시 질식으로 인해 인체에 미칠 잠퍼지가 가 누 시 식 해 체에 미재적 위험성을 사전 고려

42

불활성 조치 장단점

장점

연소를 미연에 방지 제품의 생산 중단에 따른 손실

가능성을 사전에 막을 수 있음가능성을 사전에 막을 수 있음

단점

질소비용의 지속적인 투자질소비용의 지속적인 투자

누설 시 질식의 위험 상존

높은 유지 관리 비용

43

질소순환 공기이송설비

44

불활성가스 치환

운전자의 안전위치를 확인운전자의 안전위치를 확인

불활성가스 충분한 저장량을 보관

용매회수설비 작동준비

순환 팬을 가동하고 불활성가스 투입순환 팬을 가동하고 불활성가스 투입

한계 산소농도보다 3 이상 낮게 투입한계 산소농도보다 3 이상 낮게 투입

재순환 오븐가스를 운전온도까지 가열

정상운전

45

불활성가스 치환(아세톤)( )

46

불활성가스 치환(헵탄)( )

47

저산소 농도 용매회수설비

저산소 농도로 운전저산소 농도로 운전

공기가 유입되지 않도록 기밀성을 유지

산소농도 측정장치를 연동 설치

불활성가스는 용적의 5배 이상 보관

비상전원 공급장치 설치비상전원 공급장치 설치

48

저산소 분위기 오븐 운전운전준비최저산소농도(LOC) 보다 3이상 낮게 운전최저산소농도(LOC) 보다 3이상 낮게 운전 3 이하 시 비상퍼지 및 용매 및 피(彼)건조물 공급 중

단용매 증기가 응축되지 않도록 운전운전중지용매 및 피(彼)건조물 유입을 차단용매 및 피(彼)건조물 유입을 차단 LOC 이하로 치환용매 흐름을 차단하고 열원 공급을 중지산소농도를 195 까지 되게 공기유입비상절차정전 시 비상전원을 팬 제어설비에 공급정전 시 비상전원을 팬 제어설비에 공급건조로(乾燥爐)내에 유입 차단비상시에도 산소농도를 연속측정

비상퍼지 시 오븐 과열방지

49

비상퍼지 시 오븐 과열방지

VI 건조설비 화재폭발 피해 최소화VI 건조설비 화재폭발 피해 최소화

50

화재폭발 피해 최소화 방법

억제(Containment)

방산(Deflagration Venting)

폭연 진압(Deflagration Suspension)

폭연 차단(Deflagration Isolation)폭연 차단(Deflagration Isolation)

완벽한 대책을 세우는 것은 불가능

폭발에 의한 피해를 최소화 대책 강구

1차 폭발을 배출하거나 봉쇄시켜 피해를 최소화

1차 폭발을 감지 2차 폭발로 발전 차단

51

1차 폭발을 감지 2차 폭발로 발전 차단

억제(Containment) ( )

공정 자체를 미리 취급 재료의 최대 폭연압력에견딜 수 있게 설계

최종 변형 압력은 용기내의 최대 초기압력에 좌우최종 변형 압력은 용기내의 최대 초기압력에 좌우

억제 용기의 경우 최대 초기압력을 30 psig (2Bar 2 1 KgCm2)로 제한시킴(NFPA 69)21 KgCm2)로 제한시킴(NFPA 69)

장비의 설계는 영구적으로 변형 방지 설계항복강 ( ) 이하에서 전 설계항복강도 (yield strength) 이하에서 운전토록 설계

허용 가능한 변형으로도 파열방지 설계

항복강도 (yield strength) 이상이라 하더라도 극한 강도 (ultimate strength)이하에서 운전되게끔 설계

52

억제(Containment) 장단점( )

억제 시 고려해야 할 사항용기의 평평한 표면들과 사각 모양의 강도를 극대화

시키는 것은 용기 설계 시 고려

용접 부위 및 기타 조임 장치들의 강도 또한 고려용접 부위 및 기타 조임 장치들의 강도 또한 고려

분진폭발위험이 높은 건조기 분쇄기 등에 적용

억제의 장점유지 관리비의 절감

소극적 방호조치

억제의 단점높은 초기 투자비

플랜트 구조에 무게 하중을 미침

53

플랜트 구조에 무게 하중을 미침

방산(Deflagration Venting)( g g)

방산원리공정 구성품 공정실 등의 내부로부터 발생하는 폭연의

고온 팽창 가스를 개방용 패널 또는 도어를 통해 완화시기는 폭발방지조치기는 폭발방지조치

폭연 배풍장치 - Vent panel Vent door

방산 작동 방법폭발성 가스가 대기로 직접 방출될 수 있게끔 유도하는

개방된 방산구 (Open vent)를 제외

방산장치는 사전에 예정된 압력 즉 P t t에서 개방방산장치는 사전에 예정된 압력 즉 Pstat에서 개방

압축된 가스는 대기로 직접 또는 Vent duct를 통해 배출

54

방산 설계 시 고려사항

반발력(反撥力 Reaction force)폭발 후의 화재 (P l i fi )폭발 후의 화재 (Post explosion fire)재료의 유독성 또는 부식독성 문제에 대한 고려독성 문제에 대한 고려배풍 효율 (Vent efficiency) 다른 공정 장비와의 연결 부위다른 공정 장비와의 연결 부위배풍 덕트의 배압 (Back pressure) 단열 보온재 (Th l i l ti )단열 보온재 (Thermal insulation) 안전한 배풍 구역 (Safe Venting Area) 진공 상태 방호 (V P t ti )진공 상태 방호 (Vacuum Protection) 설치 위치

55

방산구 설계기준(NFPA 68)( )

공정 물질(재료) K K l (b d)Kst or Kg value (barmiddotmsecond)용기의 치수와 체적최대 및 최소의 운전 압력 및 온도최대 및 최소의 운전 압력 및 온도용기의 강도V t D t L th(있을 경우)Vent Duct Length(있을 경우)공정 물질(재료) Kst or Kg value용기의 치수와 체적 최대 및 최소의 운전 압력 및용기의 치수와 체적 최대 및 최소의 운전 압력 및온도 용기의 강도 Vent Duct Length 등의 정보로 NFPA 68에 들어 있는 계산도표( h )로 NFPA 68에 들어 있는 계산도표(nomography)를 사용하여 Vent panel의 사이즈를 결정

56

방산구 설치 기준내부 폭발압력을 외부로 안전하게 방출(예외)

철 구조물과 4 8 이상 철판으로 제작 시(봉쇄)철 구조물과 48mm 이상 철판으로 제작 시(봉쇄)

저산소 농도에서 운전하는 건조설비

가스증기 N₂air CO₂air

Methane 12 145

n-Hexane 12 145

Ethylene 10 11 5Ethylene 10 115

Hydrogene 50 52

S l 9 0Stylene 90 -

로(爐)의 부피 0424당 0093 방출면적(151)

57

(爐)의 부피 0424 당 0093 방출면적(15 1)

방산구 설치 기준

패널 출입문 개구부 등을 이용 1 15법칙 준수패널 출입문 개구부 등을 이용 1 15법칙 준수

방출구 주위에 가이드 레일 설치와 경고표지

가능한 연소장치 가까이 설치

패널이 비산되지 않도록 끈으로 묶어패널이 비산되지 않도록 끈으로 묶어

패널은 05psig의 서지 내압력

지붕 패널을 단위면적당 최대244kg 설치

길이가 긴 건조설비는 최소 내경의 5배 초과 금지길이가 긴 건 설비는 최 내경의 5배 과 금지

초기 증기폭발압력을 조기에 배출시켜 배출시간을 길게

58

방산구 덕트 설치 기준

배출구 덕트는 폭발 방산구 면적 이상으로 설치

벤트 면적은 가능한 균형 있고 대칭적으로 분포

덕트는 가능한 짧게(3m 이하) 설치덕트는 가능한 짧게(3m 이하) 설치

가능한 상부의 높은 곳에 장애물이 없도록 설치

일직선으로 설치

외벽에 가깝게 설치외벽에 가깝게 설치

옥외 안전한 곳에 설치옥외 안전한 곳에 설치

폭발 방산구 주위에 경고 표지판 설치

59

방산구 설치 장단점방산구 장점방산구가 옥외에 있을 경우에는 비용 절감방산구가 옥외에 있을 경우에는 비용 절감유지 관리 비용의 절감

방산구 단점 Filter bag 등의 가연성 재료가 아직 남아 있을 경우

방산 후에도방산 후에도화재의 잠재력 상존

배출구를 옥외로 유도하기 위하여 설치설비가 옥외배출구를 옥외로 유도하기 위하여 설치설비가 옥외또는 바깥쪽벽 가까이에 위치분진화염이 외부로 배출되어 2차 재해 위험분진화염이 외부로 배출되어 2차 재해 위험

독성 부식성 재료에는 부적합잘못 설계 및 설치하면 잦은 작동으로 신뢰성이 저하

60

잘못 설계 및 설치하면 잦은 작동으로 신뢰성이 저하

패널형 방산구(Vent Panel)( )

평평한 모양이나 Dome 모양의 Panel로 방호 대

상이 되는 공정 구성품의 개구부에 볼트를 사용하

여 연결 설치

한 장의 Stainless Steel 또는 316 Stainless

Steel (밀봉용) Teflon 및 Stainless Steel SandSteel (밀봉용) Teflon 및 Stainless Steel Sand

witch 구조로도 구성 가능

D 형 V t P l은 풍압 및 공정 진공 상태Dome 형 Vent Panel은 풍압 및 공정 진공 상태

에 대비하여 저항 값을 크게 설계

Vent Panel 모양 직사각형 또는 원형

61

패널형 방산구(Vent Panel)( )

62

패널 비산방지 끈

63

폭발 방산(Explosion Venting)( p g)

분진폭발 시 폭발압력을 외부로 방출

내부압력을 완화시켜 설비를 보호

피해확대를 방지 감소피해확대를 방지

rupture disk bursting diaphragm 폭발 방산 문(안전핀)(안전핀)

64

방산 문(Vent Door)( )

방호 대상이 되는 공정방호 대상이 되는 공정의 구성품에 설치하는경첩이 달린 도어경첩이 달린 도어

미리 예정된 압력에서개방되도록 설계개방되도록 설계

특수한 걸쇠 경첩 배열 제어열로 제어

Vent panel보다 동작시간이 길다

65

방산구 설치 예시

가스와 먼지를 취급하는 장소에 사용

전형적인 설치 장소 Dust collector

Silo

Dryer

Bucket elevator

Mixer Pulverizing

Bucket elevators

W t Sh ddWaste Shredders

최초 설계 기기 배치시에 분진폭발 고려

66

시에 분진폭발 고려

방산구 덮개 비산방지 끈

67

폭연 진압장치 구성

68

폭연 진압 설계 기준

설계 기준 NFPA 69 ISO 61844설계 기준 NFPA 69 ISO 61844

공정 물질

Kst or Kg value(폭발지수)

최대 및 최소 운전 압력 및 온도최대 및 최소 운전 압력 및 온도

용기의 강도용기의 강

용기의 치수와 체적

69

폭연 진압 장단점

폭연 진압(Deflagration Suspension) 장점

화염 제거 및 연이은 화재의 방지

독성 부식성 재료의 배출 위험 감소독성 부식성 재료의 배출 위험 감소

공정 구성품의 위치 선정에 유연성

폭연 진압(Deflagration Suspension) 약점

폭연 배풍 보다 통상 높은 비용

정기적인 유지 관리정기적인 유지 관리

일부 금속분진 아세틸렌 수소에는 부적합

70

폭연 진압 설치

가스 및 먼지를 취급하는가 및 먼지를 취급하는장소에 사용

전형적인 설치 장소전형적인 설치 장 Dust collectors

Silos

Spray dryers

Bucket elevators

Mixers

Pulverizing

Fluid Bed Dryers

Cyclone Separators

W t Sh dd

71

Waste Shredders

폭연 진압 불가

자체 산화원을 갖고 있는 nitro cellulose 및 이와자체 산화원을 갖고 있는 nitro-cellulose 및 이와

유사한 기타 폭발성 물질

화염의 확산속도가 음속보다 빠른 폭굉 사고

분해 반응 스팀과 같은 열팽창 폭발사고 등으로

초래되는 폭발사고

72

폭연 차단집진기 사일로 등의 공정 구성품은 Suppression Venting Containment 등으로 폭발방지가 가능Venting Containment 등으로 폭발방지가 가능배관 및 덕트에 의해 기타 공정 구성품에 연결되는부위는 폭발 확산의 위험 상존부위는 폭발 확산의 위험 상존집진기는 Deflagration vent 설치로 파괴를 방지할수 있을지는 모르나 유입 덕트 (inlet duct)를 통해수 있을지 나 유 덕 ( )를 통해화염이 플랜트의 다른 부위로 확산될 수 있음이러한 화염의 확산으로 2차 폭발이 초래될 수 있고 실제로 초래되어 왔음NFPA 68에서는 장비들간의 연결된 부위에 설치할선택사양으로 V ti 을 시사하고는 있으나 이는선택사양으로 Venting을 시사하고는 있으나 이는상호 연결된 장비에 폭발방지시스템이 설치되어있을 경우에만 Venting의 효력이 있음

73

있을 경우에만 Venting의 효력이 있음

기계적 폭연 차단적절한 구조의 rotary airlock valve로 가능 dust collector hopper dust collector hopper효과적이기 위해서는

폭연 감지 즉시 Rotary gate valve가 중지폭 지 즉시 y g 가 중지화염과 타고 있는 물질의 이송을 방지진짜 효과적이기 위해서는 rotary airlock valve를

방호 대상 장비의 폭발 감지 및 방지 설비에 통합방호 대상 장비의 폭발 감지 및 방지 설비에 통합필요

High speed knife gate valve적절한 구조로 150 psig 내압력( 충분한 내압력) ms(11000초) 내에 닫힘(빠른 응답속도)배관도 최대 폭연압력 Pmax에 내압

74

기계적 폭연 차단

폭발감지기(압력스위치 또는 불꽃감지기)가 폭연압력 또는 화염 전선 감지압력 또는 화염 전선 감지

폭발감지기가 폭연 압력 화염전선을 감지

신속히 Valve를 차단시켜 화염과 압력의 확산방지

연결된 장비가 D fl ti ti i연결된 장비가 Deflagration venting suppression에 의해 방호되고 있을 경우

예상되는 압력은 거의 없음

연결 배관을 차단하는 Valve를 보다 경제적인연결 배관을 차단하는 Valve를 보다 경제적인chemical isolation barrier로 대체 가능

75

공기수송장치 설치 예시

A

B

A

76

Rotary airlock valvey

77

화학적 폭연 차단

폭발감지기(압력스위치 또는 광학 감지기)가

폭연 압력 화염전선을 감지

고속 방출 소화기에서 소화약제가 신속히 방출고속 방출 소화기에서 소화약제가 신속히 방출

화염과 타고 있는 물질의 확산을 막음

점화원(스파크) 진압 설비

덕트 아래로 이송되는 타고 있는 입자를 감지있

아래쪽으로 물을 분사시켜 소화

일단 폭연이 시작되었을 경우일단 폭연이 시작되었을 경우

확산을 막는 데는 효과가 없음

78

VII 건조설비 부속장치 등VII 건조설비 부속장치 등

79

전체환기 및 배기시설덕트는 불연재 사용 표면온도는 70 이하(24m 이내)이내)

벽 건물 등을 통과시 불연재료로 차단덕트는 방화벽 다른 건물 통과 금지덕트는 방화벽 다른 건물 통과 금지

덕트에 청소구를 설치

건물 일부를 덕트로 사용금지건물 일부를 덕트로 사용금지

위험물질이 응축되지 않도록 설치(단열)

덕트에 고체가 퇴적되지 않도록 설치

배기구는 지붕보다 15m 이상 높게 설치

분진퇴적방지

80

연소장치

연료 먼저 투입되지 않도록 Sequence 구성

연료가스를 감소시켜 연소공기를 차단

2차 공기의 설정치는 급격한 변화가 없도록 잠금차 공기의 설정치 급격 화가 없 록장치 설치시건 암호설정시건 암호설정

연료배관은 수동차단밸브를 설치밸브가 개방된 상태에서 레버가 수직방향이 되지 않게밸브가 개방된 상태에서 레버가 수직방향이 되지 않게

14 회전상태가 권장

파일럿 버너의 불꽃은 주 버너마다 점화를 확실히파일럿 버너의 불꽃은 주 버너마다 점화를 확실히할 수 있게 설치

81

연소 퍼지 설비

예비 퍼지

운전 전middot후에 연료 유입을 차단설비 설치

예비점화 퍼지는 챔버 용적의 4배 실시(1 831)예비점화 퍼지는 챔버 용적의 4배 실시(1831)

예비점화에 필요한 최소 공기만 유입

최소유량 유지 실패 시는 퍼지 타이머 Auto-reset

안전 차단밸브는 닫음안전 차단밸브는 닫음

퍼지 시 화염감지기 신호는 감지되어서는 안 된다

LEL50 이상의 공기로 치환 금지

82

연소 퍼지 설비

예비 퍼지 예외 경우 760초과 또는 다음 3가지 동시

파일럿 불꽃 감시

안전 차단밸브 설치

가열 챔버 내의 가연성농도가 LEL25 이하

파일럿 점화 시운전 시간 15초 미만

예외 조건

공인기관의 승인을 받은 경우

연장시간 동안 LEL 25를 초과하지 않은 경우

83

연료 차단밸브

연동장치 작동 전원차단 시 차단밸브 닫힘

By-pass valve는 항상 닫음

차단밸브를 타 용도 사용금지

차단밸브 전단에 안전밸브를 설치

차단 파일럿 밸브마다 안전밸브를 설치차단 파일럿 밸브마다 안전밸브를 설치

8 62bar초과 시 이중으로 설치862bar초과 시 이중으로 설치

84

Pilot Burner

각 버너 마다 설치

서로 근접설치 시 최소 1개 이상설치로 감지

4초 이하의 실화를 감지하여 연동4초 이하의 실화를 감지하여 연동

예외 사항

로(爐) 내의 온도가 760를 초과 시에만 By-pass 가능

760 이하로 운전시 By-pass 기능을 반드시 복원 760 이하로 운전시 By-pass 기능을 반드시 복원

방폭형 복사 튜브 한쪽이 열린 경우는 제외

760 이하로 운전이 안 되는 버너는 By-pass 가능

온도제어 감지와 병용 금지

85

고산소 분위기 건조설비

산소 공급배관은 CGA G-44에 따름산소 공급배관은 CGA G 44에 따름

산소 투입 전에 배관 청소

연료 차단밸브는 가능한 화실에서 먼 곳에 설치

방산구 퍼지 배출구는 안전한 곳으로 배출방산구 퍼지 배출구는 안전한 곳으로 배출

산소가 연료배관으로 유입 금지

유리 재질 산소 유량계 사용 억제

산소 감압기 2차 측에 안전밸브 설치산소 감압기 2차 측에 안전밸브 설치

86

소방설비

오븐에 자동 스프링클러 물 분무설비 설치

필요 시 덕트 내에도 설치

로(爐)내 온도가 330를 초과 플래시 화재 위험로(爐)내 온도가 330를 초과 플래시 화재 위험

시에는 일제개방형 스프링클러를 설치

CO2 분말 포 소화설비 설치

필요 시 수증기 소화설비 설치필요 시 수증기 소화설비 설치

지속적인 수증기가 공급 가능

물 1lb는 076 부피

연소물질의 소화는 부적합

87

연소물질의 소화는 부적합

건조설비 연동장치

파일럿 버너파일럿 버너

송풍기운전 유량

산소농도 LEL 측정산소농도 LEL 측정

건조실 운전 온도

연료 차단밸브연료 차단밸브

연료공급 압력유량

외부 가연성가스 농도외부 가연성가스 농도

피(彼)건조물의 유입차단

정전

기타(화재 비상정지 등)

88

안전장치 설치 목적

인명과 재산을 보호인명과 재산을 보호

평상시 철저한 유지middot보수로 성능 유지평상시 철저한 유지middot보수로 성능 유지

안전장치는 절대 안전을 보장하지 않음안전장치는 절대 안전을 보장하지 않음

자주 반복하여 사용하면 수명 단축자주 반복하여 사용하면 수명 단축

89

안전장치 설치 원칙

원하는 동작마다 안전장치를 설치원하는 동작마다 안전장치를 설치

안전관행과 제조자의 지침

연료공급장치의 안전밸브연료공급장치의 안전밸브

안전장치의 운전중지는 수동조작으로 재(再)작동

제조자는 안전운전지침서를 제공

시동 정지 비상사태 점검 유지 보수 등시동 정지 비상사태 점검 유지 보수 등

안전장치는 제조자의 지침에 따라 설치 및 유지

안전장치는 외부충격 등으로 보호 조치

90

안전장치 설치 원칙

안전장치를 제거 또는 고장방지

전기 기계적인 연동장치 무력화 방지

제어회로는 150(120)V 이하 사용제어회로는 150(120)V 이하 사용

제어회로는 한쪽만 접지

PLC Sequence

정전 시 안전상태로 자동 복귀되는 회로유지

PLC와 별도의 비상정지스위치 설치

Sequence 변경은 담당자 승인 통제 기록middot유지 Sequence 변경은 담당자 승인 통제 기록 유지

안전 및 재산상의 피해가 우려될 때는 원격제어 금지

91

PLC 안전회로

제조자의 지침에 따라 PLC 회로 구성

안전회로는 변경 금지

안전회로는 독립 필요 시 접점은 공유가능안전회로는 독립 필요 시 접점은 공유가능

다른 설비를 이용하여 치환 점화시도 금지

연동장치는 안전 차단밸브 전원을 직접 차단하도

록 연동시키고 안전상태로 복귀록 연동시키고 안전상태로 복귀

PLC 고장 시 감시되고 안전상태로 복귀

Program은 소멸되지 않도록 저장

92

근로자 교육훈련 사항

연료-공기 혼합물의 연소

폭발위험

자연발화를 포함한 점화원자연발화를 포함한 점화원

제어 및 안전장치의 기능

특수 운전조건

저산소 분위기 운전조건저산소 분위기 운전조건

위험물질의 취급 및 처리

제한장소의 출입절차제한장소의 출입절차

운전 지침

93

참고자료

산업안전보건법

KOSHA CODE D-4-2001 건조설비 설치 기술지침

NFPA 86 Standard for oven and furnaces

NFPA 61A Standard for the prevention of Fire and Dust Explosion in Facilities Manufacturing and Handling StarchHandling Starch

NFPA 61B Standard for the prevention of Fire and Explosion in Grain Elevators and Facilities H dli B lk R A i l l C di iHandling Bulk Raw Agricultural Commodities

NFPA 61C Standard for the prevention of Fire and Dust Explosion in Feed MillsDust Explosion in Feed Mills

NFPA 68 NFPA 69 NFPA 77 NFPA 91 NFPA 231

94

감 사 합 니 다감 사 합 니 다

95

집필 장희(한국산업안전공단)편집 및 제작 교재자료개발팀

건조설비 관련법규

산업안전규칙 제262조

(화재위험이 있는 장소)가연성물질을 취급하는 설비는 화재예방을 위한 배치

와 구조

화기사용 장소로부터 격리 소화활동 가능조치

산업안전규칙 제266조 화기사용 금지위험물질위험물질 가연성물질이가연성물질이 취급장소에서취급장소에서 화기화기 사용금지사용금지

산업안전규칙 제267조 용접작업 금지위험물질이 존재하는 용기 배관 설비에서 화기사용위험물질이 존재하는 용기 배관 설비에서 화기사용

금지

용접작업 시 사전 안전조치

5

용접작업 시 사전 안전조치

건조설비 관련법규

산업안전규칙 제269조

(화기사용 금지 표시)화재 폭발의 위험장소에서 화기사용 금지 표지판 설치

관계자 외에 출입을 금지

산업안전규칙 제270조 소화설비산업안전규칙 제270조 소화설비적절한적절한 장소에장소에 소화설비소화설비

취급하는취급하는 위험물질에위험물질에 적합한적합한 소화설비소화설비 설치설치취급하는취급하는 위험물질에위험물질에 적합한적합한 소화설비소화설비 설치설치

ldquo적절한 장소rdquo라 함은 소화설비의 사용이 편리한 곳 통행이나 피난에 방해가 되지 않는 눈에 잘 띄는 곳 통행이나 피 에 방해가 되지 에 띄 곳보관 중에 성능의 저하나 상실이 없는 곳

6

건조설비 관련법규

산업안전규칙 제291조위험물위험물 저장저장 사무실사무실 연구실연구실 실험실실험실 등과등과 20m 20m 이상이상

방호벽방호벽 살수설비살수설비 등의등의 경우는경우는 예외예외

산업안전규칙 제299조 소화설비화재 또는 폭발을 방지하기 위하여 작업요령을 작성

하고 이에 따라 작업을 하도록 하여야 한다

7

II 건조 및 위험물질 발생II 건조 및 위험물질 발생

8

건조 및 위험물질 발생

건조의 정의고체 중에 포함된 수분이나 다른 휘발성 물체를 주로

열에 의하여 제거하며 이의 함량을 적게 하는 조작

건조 중 위험 물질 발생침지 도장 분무 함침 공정

효소 효모 소성(제과)

목재 종이 Plastic Pellet 포장재

인쇄 코팅

Plastic Resin (PVC SBR HDPE EPDM)

접착 성형 압출

9

위험물질의 종류

폭발성 물질 가열 마찰 충격으로 산소공급 없이폭발폭발

발화성 물질 스스로 발화 또는 물과 접촉하여 발화

산화성 물질 강한 산화력 혼촉시 분해

인화성 물질 인화점이 65oC 이하인 가연성 액체인화성 물질 인화점이 65oC 이하인 가연성 액체

가연성 가스 LEL 10이하 또는 폭발 상 bull 하한의차이가 20 이상(예 암모니아 TCE)차이가 20 이상(예 암모니아 TCE)

부식성 물질 강산 강알카리

독성물질 LC50(쥐 4시간 흡입) 2000PPM 이하

10

건조설비의 분류(NFPA)( )

Class A 잠재적 인화성물질이 다량존재

Class B 대기압 운전으로 가연성 인화성Class B 대기압 운전으로 가연성 인화성

물질이 없음물질이 없음

Class C 연료사용으로 잠재적 위험이 있음

Class D 5000를 초과하는 특수로

11

안 전 색 의미

안 전 색 의미 사용보기

빨 강45R 415

방 화 방화표지 배관계 식별 소화표시

금 지 금지표시

정 지 긴급 정지 버튼 정지신호기정 지 긴급 정지 버튼 정지신호기

고도위험 화약 경고표 발파 경고표 화약류의 표시

주 황 위 험 위험표지 배관계 식별 위험표시 스위치 박스주 황25YR 614

위 험 위험표지 배관계 식별 위험표시 스위치 박스뚜껑 안쪽면 기계의 안전커버 안쪽면 노출 기어의 옆면 눈금판의 위험 범위

항해 항공 구명 보트 구명구 구명대 수로표지 선박계항해 항공보안시설

구명 보트 구명구 구명대 수로표지 선박계류 부표 비행장용 구급차 비행장용 연료차

12

안 전 색 의미

안 전 색 의미 사용보기

노 랑 주의 주의표지 감전주의 표지 크레인 범퍼 충돌위험25Y 814

기둥 바닥 돌출물 피트 가장자리 바닥면 끝호퍼 주위 및 계단 가장자리 전선 방호구 도로바리케이드 해로운 물질을 잘게 부수는 용기 또는 사용장소 가전제품의 경고표시

녹 색10G 410

안전 안전지도표지 및 안전기

피난 유도표지 비상구 방향 표지 대피소 위치 갱구10G 410 피난 유도표지 비상구 방향 표지 대피소 위치 갱구특정 구역의 방향을 나타내는 표지

구호 위생지도표지 노동 위생기 구호표지 보호구 상자 들것 구급상자 구호소의 위치 및 방향 표지자 들것 구급상자 구호소의 위치 및 방향 표지

진행 통행신호기

13

안 전 색 의미

안 전 색 의미 사 용 보 기파 랑25PB 3510

의무적행 동

지시표시3510 지 시 보호안경의 착용 가스측정 등 지시하는 표지 수리 중

또는 운전휴게 장소를 나타내는 표지 스위치 박스의바깥면

자 주25RP 412

방사능 방사능표지 방사능 경표 방사성 동위원소 및 여기에관한 폐지작업실 저장시설 관리구역 등에 설치하는울타리 등

1 파랑색은 원형 속에 사용하는 경우에 한하여 안전색으로 간주2 KSA 3501 ISO 384 Safety colors and safety signs

14

y y g

표지판 모양 및 의미

모 양 의 미모 양 의 미금지 정지 고도의 위험 의무행동 지시안전 구호 지 보호 방사능안전 구호 지도 보호 방사능

위 험위 험

주 의

정보(지시 포함) 금지 정지 고도의 위험 방화 안전구호 지도 보호 방사능 유도 보조 표지

15

대 비 색

안 전 색 대응하는 대비색

빨 강 흰색 검정색

주 황 검정색주 황 검정색

노 랑 검정색

녹 색 흰색 검정색

파 랑 흰색 검정색

자 주 검정색

16

III 건조설비 용어 정의III 건조설비 용어 정의

17

건조설비 용어 정의

연소실 연료 등을 점화middot연소시켜 열을 발생시키는 공간키는 공간

건조실 피(彼)건조물이 건조되는 공간

덕트 연소공기 배기가스 또는 건조 시 발생하는 물질을 배출시키는 도관

간접 가열식 연료의 연소가스가 건조실에 들어가지 않고 복사 열 교환 등의 간접방식으로 건조(위험물질을 발생하는 물질 건조)조(위험물질을 발생하는 물질 건조)

연소식 건조설비 연료의 연소가스가 건조실 내부를 통하여 피(彼)건조물과 직접 접촉하는 건조부를 통하여 피(彼)건조물과 직접 접촉하는 건조설비(자동차 도장건조실)

18

건조설비 용어 정의

폭발구 건조실 내부 압력상승 시 내부압력을 외부로 안전하게 분출시키기 위하여 설치한 문 창문부로 안전하게 분출시키기 위하여 설치한 문 창문 패널 파열판 등자동 점화 온도(A i i i T ) 물자동 점화 온도(Auto-ignition Temperature) 물질의 자동 점화가 시작되는 온도 먼지는 먼지층및 먼지운에만 해당및 먼지운에만 해당확산 화염(Diffusion flame) 점화 가 주위 대기 내에서 확산되는 속도에 의해 연소가 제어되는 화염에서 확산되는 속도에 의해 연소가 제어되는 화염폭연(Deflagration) 화염 전선이 음속 이하로 확산되는 현상산되는 현상폭굉(Detonation) 화염 전선이 음속 이상으로 확산되는 현상

19

산되는 현상

건조설비 용어 정의

폭발(Explosion) 폭연 폭굉 등으로 생성되는 압력의 급상승으로 밀폐 구역이 파열되는 현상력의 급상승으로 밀폐 구역이 파열되는 현상

폭연(폭발) 차단(Deflagration isolation) 폭연이연결 덕트를 통해 확산되는 것을 차단하는 조치

폭연(폭발) 진압(Deflagration suppression) 폭연폭 (폭발) ( g pp ) 폭을 초기에 (60 ~ 80 ms 이내) 소화시키기 위해 고출력 소화기를 사용 압력과 화염의 영향을 완화력 화기 사용 력과 화 의 영향 화시키는 조치

폭연(폭발) 배풍 (Deflagration venting) 밀폐 구폭연(폭발) 배풍 (Deflagration venting) 밀폐 구역이나 용기 등의 내부에서 발생하는 폭연에 의한압력을 완화시키기 위해 Panel door 개구장치

20

압력을 완화시키기 위해 Panel door 개구장치등을 이용 압력을 완화시키는 조치

건조설비 용어 정의억제(Containment) 공정 건조시 폭연의 최대 압력에 견디어 파열되지 않도록 견고하게 건조하는력에 견디어 파열되지 않도록 견고하게 건조하는조치폭발성(Explosible) 통상 부유 중인 먼지운 또는폭발성(Explosible) 통상 부유 중인 먼지운 또는연무에 적용되는 용어게이트 밸브(Gate valve) 배관 내에 물질의 흐름게이 밸 ( ) 배 내에 물질의에 수직방향으로 Plate를 삽입하여 흐름을 차단시키는 밸브

( )로터리 밸브(Rotary Airlock valve) 원추형 상자내의 Motor로 작동되는 복수 날개 회전익으로 구성된 밸브성된 밸브평균입자크기(Mean particle size) Micronμ단위로 표시되는 입자 물질의 평균직경

21

로 표시되는 입자 물질의 평균직경

건조설비 용어 정의

Kg 가스의 폭발지수

Kst 먼지의 폭발지수

Pmax 억제된 폭연이나 폭굉의 최대압력억제 폭 이나 폭굉의 최대 력

Pred 폭연배풍 또는 폭연집압 등과 같은 폭발방지 기법을 이용한 결과로 감소된 폭연 압력지 기법을 이용한 결과로 감소된 폭연 압력

Pstat Vent panel 또는 Vent door가 개방되기시작하는 정압(static pressure)시작하는 정압(static pressure)

Reaction force 배풍된 폭연에서 나오는 가스의방출로 1개의 Pl t 구성품에 가해지는 힘방출로 1개의 Plant 구성품에 가해지는 힘

22

Dryer 분류y

Indirect Dryer연속식 피건조물을 연속 또는 회분 투입

tray sheeting pneumatic conveying rotary spray th h i l ti t l fl id b dthrough-circulation tunnel fluid beds

회분식 회분으로 투입

through circulation tray through-circulation tray

Infrared or radiant heat dryerInfrared or radiant-heat dryer

Dielectric-heat dryer

23

Dryer 분류y

Direct dryer

연속식 피 건조물이 연속으로 투입되고 고온표면에접촉

cylinder drum screw-conveyer vibrating-tray t t b t i l tsteam-tube rotary special type

회분식 교반 등을 시키면서 진공 상압 건조회분식 교반 등을 시키면서 진공 상압 건조

agitated-pan free vacuum rotary vacuum-tray

24

IV 건조설비 구조IV 건조설비 구조

25

건조설비 건축물 구조

독립된 단층건물

최상층 또는 내화구조인 경우는 예외건조로를 지하 밀폐장소에 설치 시에는 충분한 환기와

누출된 위험물질이 체류하지 않도록 할 것

연료의 증기비중이 공기보다 큰 경우는 지상에 설치

건물의 바닥 벽 기둥 계단 및 지붕은 불연재 사용

상부를 가벼운 재료 사용상부를 가벼운 재료 사용

폭발구를 설치하고 안전한 곳으로 배출

건조 시 발생하는 가스 증기 또는 분진을 안전한 곳건조 시 발생하는 가스증기 또는 분진을 안전한 곳으로 배출

26

건조설비 건축물 구조

직화식 건조설비는 점화 시 폭발 또는 화재를 예방하기 위하여 연소실이나 기타 점화하는 부분을방하기 위하여 연소실이나 기타 점화하는 부분을환기시킬 수 있는 구조로 할 것

내부는 청소가 쉬운 구조로 할 것

감시창출입구 및 배기구 등의 개구부는 발화시에시창 출 구 및 배기구 등의 개구부 발화시에불이 다른 곳으로 번지지 아니하는 위치에 설치하고 필요한 때에는 즉시 밀폐가능 구조로 할 것때에 즉시 폐가능 구 것

내부의 온도가 국부적으로 상승방지 구조로 설치할 것할 것

위험물 건조설비 열원으로 직화를 사용하지 말 것

27

건조설비 건축물 구조

위험물 건조설비 외의 건조설비의 열원으로 직화를 사용하는 때에는 불꽃 등에 의한 화재를 예화를 사용하는 때에는 불꽃 등에 의한 화재를 예방하기 위하여 덮개를 설치하거나 격벽을 설치최대운전온도에서의 열팽창에 의한 응력을 충분최대운전온도에서의 열팽창에 의한 응력을 충분히 견딜 수 있도록 설계 및 제작되어야 함건조설비의 외부표면온도가 70(160)이하건조설비의 외부표면온도가 70(160)이하초과시에는 접촉방지 시설과 경고표지판을 설치연소실에는 각 버너마다 연료의 연소상태를 확연소실에는 각 버너마다 연료의 연소상태를 확인할 수 있도록 관찰구(Peep hole) 등을 설치

설치 불가시에는 육안 감시 가능설비를 설치설치 불가시에는 육안 감시 가능설비를 설치

건조실의 출입문은 건조실 내부에서도 열 수 있는 구조

28

는 구조

건조설비 비상구 설치

출입구로 부터 3m 이상 떨어진 곳에 설치출입구로 부터 3m 이상 떨어진 곳에 설치

비상구 출입구로부터 50m 이내 마다 설치

너비는 075m 이상 높이는 15m 이상

문은 피난방향으로 열리고 실내에서 항상 열리도록 할 것

실내 외에 비상구의 표지판 설치실내 외에 비상구의 표지판 설치

유도등 설치양방향 대피로 확보양방향 대피로 확보

29

건조설비 부속전기설비

건조설비에 부속된 전열기전동기 및 전등 등에

접속된 배선 및 개폐기를 사용하는 때에는 당해

건조설비 전용의 것을 사용설비 용의 것을 사용

건조설비의 내부에서 전기불꽃의 발생으로 인하여 위험물의 점화원이 될 우려가 있는 전기기계여 위험물의 점화원이 될 우려가 있는 전기기계기구 또는 전선 케이블 설치 금지건조설비 설치환경에 적합한 용량 방폭 등급 내열건조설비 설치환경에 적합한 용량 방폭 등급 내열

등급 밀폐구조 등으로 설치해야 함

30

V 건조설비 화재폭발V 건조설비 화재폭발

31

건조공정 화재폭발가연물

연소(화재)3요소

연소(화재)

1 가연물

2 점화원

연소(화재)3요소

점화원 산소

(화재)2 점화원

3 산소(공기)

분진폭발 5요소가연물가연물

1 가연물

2 점화원밀폐공간

부유

점화원

3 산소(공기)

4 분산부유

공간

32

점화원 산소4 분산부유

5 밀폐공간

화재폭발 방지

함진 농도 입도제어

점화원 제어

산소농도 제어농 제어

비산방지설비를 밀폐시켜 누출 방지설비를 밀폐시켜 누출 방지

분진퇴적 방지를 위한 청소

개방개방옥외에 설치하거나 개방 건물에 설치

33

분진가연물

분진 종류 입도크기는 나라마다 상이함

KOSHA 코드 40 mesh (lt 420 μm) 이하인 입자

NFPA는 20 mesh(lt 850 μm) 이하인 입자( μ ) 이하 자

일반적으로 입도크기가 420 μm 이상인 입자는화염성장 (Propagation) 을 억제화염성장 (Propagation) 을 억제

가스 증기 Hume 먼지 분진 등이 혼합상태가일반적임일반적임

폭발하한 농도는 20 ~ 60g 폭발상한농도는

2000 ~ 6000g의 범위

34

분진실험장치 조건

Ignition Source TwoIgnition Source ndashTwo

pyrotechnic igniter

(5000Jeach)(5000Jeach)

혼합분진

40 i i t l 40 zirconium metal

30 barium nitrate

30 b i id 30 barium peroxide

This source is initiated by

1 A l t i f h da 1-A electric fuse head

35Siwek 20-L chamber

분진 크기별 실험결과

300 μm 이상 분진은300 μm 이상 분진은점화최소농도 점화에너지가 급격히 증가너지가 급격히 증가의미는

36

분진폭발물질

종 류 물 질 명

곡물 곡물류 분유 녹말 설탕 셀룰로오스 등

탄소질 석탄류 목재 종이류 섬유류탄소질 석탄류 목재 종이류 섬유류

금속 Al Mg Li K Na Zn Fe 등

플라스틱 PE ABS PVC PP PVA E Ph l플라스틱 PE ABS PVC PP PVA Epoxy Phenol

Melamine Poly Acrylamide PVB 등

화학물질화학물질 Adipic Acid Calcium Acetate TPA PA

DOP Dextrin Lead Stearate 황

Methyl cellulose Methyl cellulose

분진취급 시 가연성증기 가스혼합 여부에 따라 차이

37

분진취급 시 가연성증기 가스혼합 여부에 따라 차이

PVC는 자기 소화성으로 분진폭발이 가능

분진의 제어

분진이 새는 곳을 막는다

공장 내부를 환기

국소배기장치 등으로 부유 분진을 포집(捕集)

누출된 분진은 정기적으로 제거누출된 분진은 정기적으로 제거

물 분무 또는 습식공정을 적용하여 정전기 발생

을 억제

불활성 분진을 첨가

38

점화원 종류 및 크기

집진장치 등 분진 제거할 때 정전기 방전 불꽃

집진장치 등 분진 제거용 전기기기 불꽃 과열

회전축 과열 회전 날개 접촉 모터 불꽃 과열회 축 과열 회 날개 촉 터 불꽃 과열

회수분진 배출용 기기의 과열 마찰 등

고온 물체 불씨 착화 불꽃 혼입고온 물체 불씨 착화 불꽃 혼입

금속편(金屬片) 등 이물질 혼입

분진 자연발화

보수작업에 따른 용접 등 불꽃

최소발화에너지(MIC)는 가스 1mj 분진 100mj 이하 이나 온도 산소 습도 입도 등에 좌우

39

이하 이나 온도 산소 습도 입도 등에 좌우

인화성 가스 특징

발열 착화 비중Gas MW

발열

Btu

착화

LEL

UEL

비중

Air공기비

Butane 58 0 3 200 550 1 9 8 5 2 0 31 0Butane 580 3200 550 19 85 20 310

CO 280 310 1128 125 740 097 25

Hydrogen 2 0 311 932 4 74 2 0 07 2 5Hydrogen 20 311 932 4 742 007 25

LNG 186 1115 - 46 145 064 106

LNG 162 960 - 4 150 056 90

LNG 203 1000 - 39 140 07 94

Propane 440 2500 842 21 95 157 240

40

점화원 제어장치

접지접지

금속탐지기

온도감지기

컨베이어 벨트 이탈감지컨베이어 벨트 이탈감지

입도분포 제어

습도조절습도조절

불활성물질 투입

진동체 전단에 금속감지기

자석기 금속감지기

41

진동체 전단에 금속감지기

불활성 조치(Inert)( )

불활성 조치 원리밀폐된 체적 내에서 산소 농도를 연소에 요구되는 농도

미만으로 낮춰 사전에 폭발을 방지하는 조치

질소 이산화탄소 등의 불활성 가스를 사전에 주입시켜 폭발을 방지하는 조치 (NFPA 69)

불활성 조치 시 주의사항공정 내에서 퍼지가스 및 산소의 농도를 계속 모니터링

퍼지가스가 누설 시 질식으로 인해 인체에 미칠 잠퍼지가 가 누 시 식 해 체에 미재적 위험성을 사전 고려

42

불활성 조치 장단점

장점

연소를 미연에 방지 제품의 생산 중단에 따른 손실

가능성을 사전에 막을 수 있음가능성을 사전에 막을 수 있음

단점

질소비용의 지속적인 투자질소비용의 지속적인 투자

누설 시 질식의 위험 상존

높은 유지 관리 비용

43

질소순환 공기이송설비

44

불활성가스 치환

운전자의 안전위치를 확인운전자의 안전위치를 확인

불활성가스 충분한 저장량을 보관

용매회수설비 작동준비

순환 팬을 가동하고 불활성가스 투입순환 팬을 가동하고 불활성가스 투입

한계 산소농도보다 3 이상 낮게 투입한계 산소농도보다 3 이상 낮게 투입

재순환 오븐가스를 운전온도까지 가열

정상운전

45

불활성가스 치환(아세톤)( )

46

불활성가스 치환(헵탄)( )

47

저산소 농도 용매회수설비

저산소 농도로 운전저산소 농도로 운전

공기가 유입되지 않도록 기밀성을 유지

산소농도 측정장치를 연동 설치

불활성가스는 용적의 5배 이상 보관

비상전원 공급장치 설치비상전원 공급장치 설치

48

저산소 분위기 오븐 운전운전준비최저산소농도(LOC) 보다 3이상 낮게 운전최저산소농도(LOC) 보다 3이상 낮게 운전 3 이하 시 비상퍼지 및 용매 및 피(彼)건조물 공급 중

단용매 증기가 응축되지 않도록 운전운전중지용매 및 피(彼)건조물 유입을 차단용매 및 피(彼)건조물 유입을 차단 LOC 이하로 치환용매 흐름을 차단하고 열원 공급을 중지산소농도를 195 까지 되게 공기유입비상절차정전 시 비상전원을 팬 제어설비에 공급정전 시 비상전원을 팬 제어설비에 공급건조로(乾燥爐)내에 유입 차단비상시에도 산소농도를 연속측정

비상퍼지 시 오븐 과열방지

49

비상퍼지 시 오븐 과열방지

VI 건조설비 화재폭발 피해 최소화VI 건조설비 화재폭발 피해 최소화

50

화재폭발 피해 최소화 방법

억제(Containment)

방산(Deflagration Venting)

폭연 진압(Deflagration Suspension)

폭연 차단(Deflagration Isolation)폭연 차단(Deflagration Isolation)

완벽한 대책을 세우는 것은 불가능

폭발에 의한 피해를 최소화 대책 강구

1차 폭발을 배출하거나 봉쇄시켜 피해를 최소화

1차 폭발을 감지 2차 폭발로 발전 차단

51

1차 폭발을 감지 2차 폭발로 발전 차단

억제(Containment) ( )

공정 자체를 미리 취급 재료의 최대 폭연압력에견딜 수 있게 설계

최종 변형 압력은 용기내의 최대 초기압력에 좌우최종 변형 압력은 용기내의 최대 초기압력에 좌우

억제 용기의 경우 최대 초기압력을 30 psig (2Bar 2 1 KgCm2)로 제한시킴(NFPA 69)21 KgCm2)로 제한시킴(NFPA 69)

장비의 설계는 영구적으로 변형 방지 설계항복강 ( ) 이하에서 전 설계항복강도 (yield strength) 이하에서 운전토록 설계

허용 가능한 변형으로도 파열방지 설계

항복강도 (yield strength) 이상이라 하더라도 극한 강도 (ultimate strength)이하에서 운전되게끔 설계

52

억제(Containment) 장단점( )

억제 시 고려해야 할 사항용기의 평평한 표면들과 사각 모양의 강도를 극대화

시키는 것은 용기 설계 시 고려

용접 부위 및 기타 조임 장치들의 강도 또한 고려용접 부위 및 기타 조임 장치들의 강도 또한 고려

분진폭발위험이 높은 건조기 분쇄기 등에 적용

억제의 장점유지 관리비의 절감

소극적 방호조치

억제의 단점높은 초기 투자비

플랜트 구조에 무게 하중을 미침

53

플랜트 구조에 무게 하중을 미침

방산(Deflagration Venting)( g g)

방산원리공정 구성품 공정실 등의 내부로부터 발생하는 폭연의

고온 팽창 가스를 개방용 패널 또는 도어를 통해 완화시기는 폭발방지조치기는 폭발방지조치

폭연 배풍장치 - Vent panel Vent door

방산 작동 방법폭발성 가스가 대기로 직접 방출될 수 있게끔 유도하는

개방된 방산구 (Open vent)를 제외

방산장치는 사전에 예정된 압력 즉 P t t에서 개방방산장치는 사전에 예정된 압력 즉 Pstat에서 개방

압축된 가스는 대기로 직접 또는 Vent duct를 통해 배출

54

방산 설계 시 고려사항

반발력(反撥力 Reaction force)폭발 후의 화재 (P l i fi )폭발 후의 화재 (Post explosion fire)재료의 유독성 또는 부식독성 문제에 대한 고려독성 문제에 대한 고려배풍 효율 (Vent efficiency) 다른 공정 장비와의 연결 부위다른 공정 장비와의 연결 부위배풍 덕트의 배압 (Back pressure) 단열 보온재 (Th l i l ti )단열 보온재 (Thermal insulation) 안전한 배풍 구역 (Safe Venting Area) 진공 상태 방호 (V P t ti )진공 상태 방호 (Vacuum Protection) 설치 위치

55

방산구 설계기준(NFPA 68)( )

공정 물질(재료) K K l (b d)Kst or Kg value (barmiddotmsecond)용기의 치수와 체적최대 및 최소의 운전 압력 및 온도최대 및 최소의 운전 압력 및 온도용기의 강도V t D t L th(있을 경우)Vent Duct Length(있을 경우)공정 물질(재료) Kst or Kg value용기의 치수와 체적 최대 및 최소의 운전 압력 및용기의 치수와 체적 최대 및 최소의 운전 압력 및온도 용기의 강도 Vent Duct Length 등의 정보로 NFPA 68에 들어 있는 계산도표( h )로 NFPA 68에 들어 있는 계산도표(nomography)를 사용하여 Vent panel의 사이즈를 결정

56

방산구 설치 기준내부 폭발압력을 외부로 안전하게 방출(예외)

철 구조물과 4 8 이상 철판으로 제작 시(봉쇄)철 구조물과 48mm 이상 철판으로 제작 시(봉쇄)

저산소 농도에서 운전하는 건조설비

가스증기 N₂air CO₂air

Methane 12 145

n-Hexane 12 145

Ethylene 10 11 5Ethylene 10 115

Hydrogene 50 52

S l 9 0Stylene 90 -

로(爐)의 부피 0424당 0093 방출면적(151)

57

(爐)의 부피 0424 당 0093 방출면적(15 1)

방산구 설치 기준

패널 출입문 개구부 등을 이용 1 15법칙 준수패널 출입문 개구부 등을 이용 1 15법칙 준수

방출구 주위에 가이드 레일 설치와 경고표지

가능한 연소장치 가까이 설치

패널이 비산되지 않도록 끈으로 묶어패널이 비산되지 않도록 끈으로 묶어

패널은 05psig의 서지 내압력

지붕 패널을 단위면적당 최대244kg 설치

길이가 긴 건조설비는 최소 내경의 5배 초과 금지길이가 긴 건 설비는 최 내경의 5배 과 금지

초기 증기폭발압력을 조기에 배출시켜 배출시간을 길게

58

방산구 덕트 설치 기준

배출구 덕트는 폭발 방산구 면적 이상으로 설치

벤트 면적은 가능한 균형 있고 대칭적으로 분포

덕트는 가능한 짧게(3m 이하) 설치덕트는 가능한 짧게(3m 이하) 설치

가능한 상부의 높은 곳에 장애물이 없도록 설치

일직선으로 설치

외벽에 가깝게 설치외벽에 가깝게 설치

옥외 안전한 곳에 설치옥외 안전한 곳에 설치

폭발 방산구 주위에 경고 표지판 설치

59

방산구 설치 장단점방산구 장점방산구가 옥외에 있을 경우에는 비용 절감방산구가 옥외에 있을 경우에는 비용 절감유지 관리 비용의 절감

방산구 단점 Filter bag 등의 가연성 재료가 아직 남아 있을 경우

방산 후에도방산 후에도화재의 잠재력 상존

배출구를 옥외로 유도하기 위하여 설치설비가 옥외배출구를 옥외로 유도하기 위하여 설치설비가 옥외또는 바깥쪽벽 가까이에 위치분진화염이 외부로 배출되어 2차 재해 위험분진화염이 외부로 배출되어 2차 재해 위험

독성 부식성 재료에는 부적합잘못 설계 및 설치하면 잦은 작동으로 신뢰성이 저하

60

잘못 설계 및 설치하면 잦은 작동으로 신뢰성이 저하

패널형 방산구(Vent Panel)( )

평평한 모양이나 Dome 모양의 Panel로 방호 대

상이 되는 공정 구성품의 개구부에 볼트를 사용하

여 연결 설치

한 장의 Stainless Steel 또는 316 Stainless

Steel (밀봉용) Teflon 및 Stainless Steel SandSteel (밀봉용) Teflon 및 Stainless Steel Sand

witch 구조로도 구성 가능

D 형 V t P l은 풍압 및 공정 진공 상태Dome 형 Vent Panel은 풍압 및 공정 진공 상태

에 대비하여 저항 값을 크게 설계

Vent Panel 모양 직사각형 또는 원형

61

패널형 방산구(Vent Panel)( )

62

패널 비산방지 끈

63

폭발 방산(Explosion Venting)( p g)

분진폭발 시 폭발압력을 외부로 방출

내부압력을 완화시켜 설비를 보호

피해확대를 방지 감소피해확대를 방지

rupture disk bursting diaphragm 폭발 방산 문(안전핀)(안전핀)

64

방산 문(Vent Door)( )

방호 대상이 되는 공정방호 대상이 되는 공정의 구성품에 설치하는경첩이 달린 도어경첩이 달린 도어

미리 예정된 압력에서개방되도록 설계개방되도록 설계

특수한 걸쇠 경첩 배열 제어열로 제어

Vent panel보다 동작시간이 길다

65

방산구 설치 예시

가스와 먼지를 취급하는 장소에 사용

전형적인 설치 장소 Dust collector

Silo

Dryer

Bucket elevator

Mixer Pulverizing

Bucket elevators

W t Sh ddWaste Shredders

최초 설계 기기 배치시에 분진폭발 고려

66

시에 분진폭발 고려

방산구 덮개 비산방지 끈

67

폭연 진압장치 구성

68

폭연 진압 설계 기준

설계 기준 NFPA 69 ISO 61844설계 기준 NFPA 69 ISO 61844

공정 물질

Kst or Kg value(폭발지수)

최대 및 최소 운전 압력 및 온도최대 및 최소 운전 압력 및 온도

용기의 강도용기의 강

용기의 치수와 체적

69

폭연 진압 장단점

폭연 진압(Deflagration Suspension) 장점

화염 제거 및 연이은 화재의 방지

독성 부식성 재료의 배출 위험 감소독성 부식성 재료의 배출 위험 감소

공정 구성품의 위치 선정에 유연성

폭연 진압(Deflagration Suspension) 약점

폭연 배풍 보다 통상 높은 비용

정기적인 유지 관리정기적인 유지 관리

일부 금속분진 아세틸렌 수소에는 부적합

70

폭연 진압 설치

가스 및 먼지를 취급하는가 및 먼지를 취급하는장소에 사용

전형적인 설치 장소전형적인 설치 장 Dust collectors

Silos

Spray dryers

Bucket elevators

Mixers

Pulverizing

Fluid Bed Dryers

Cyclone Separators

W t Sh dd

71

Waste Shredders

폭연 진압 불가

자체 산화원을 갖고 있는 nitro cellulose 및 이와자체 산화원을 갖고 있는 nitro-cellulose 및 이와

유사한 기타 폭발성 물질

화염의 확산속도가 음속보다 빠른 폭굉 사고

분해 반응 스팀과 같은 열팽창 폭발사고 등으로

초래되는 폭발사고

72

폭연 차단집진기 사일로 등의 공정 구성품은 Suppression Venting Containment 등으로 폭발방지가 가능Venting Containment 등으로 폭발방지가 가능배관 및 덕트에 의해 기타 공정 구성품에 연결되는부위는 폭발 확산의 위험 상존부위는 폭발 확산의 위험 상존집진기는 Deflagration vent 설치로 파괴를 방지할수 있을지는 모르나 유입 덕트 (inlet duct)를 통해수 있을지 나 유 덕 ( )를 통해화염이 플랜트의 다른 부위로 확산될 수 있음이러한 화염의 확산으로 2차 폭발이 초래될 수 있고 실제로 초래되어 왔음NFPA 68에서는 장비들간의 연결된 부위에 설치할선택사양으로 V ti 을 시사하고는 있으나 이는선택사양으로 Venting을 시사하고는 있으나 이는상호 연결된 장비에 폭발방지시스템이 설치되어있을 경우에만 Venting의 효력이 있음

73

있을 경우에만 Venting의 효력이 있음

기계적 폭연 차단적절한 구조의 rotary airlock valve로 가능 dust collector hopper dust collector hopper효과적이기 위해서는

폭연 감지 즉시 Rotary gate valve가 중지폭 지 즉시 y g 가 중지화염과 타고 있는 물질의 이송을 방지진짜 효과적이기 위해서는 rotary airlock valve를

방호 대상 장비의 폭발 감지 및 방지 설비에 통합방호 대상 장비의 폭발 감지 및 방지 설비에 통합필요

High speed knife gate valve적절한 구조로 150 psig 내압력( 충분한 내압력) ms(11000초) 내에 닫힘(빠른 응답속도)배관도 최대 폭연압력 Pmax에 내압

74

기계적 폭연 차단

폭발감지기(압력스위치 또는 불꽃감지기)가 폭연압력 또는 화염 전선 감지압력 또는 화염 전선 감지

폭발감지기가 폭연 압력 화염전선을 감지

신속히 Valve를 차단시켜 화염과 압력의 확산방지

연결된 장비가 D fl ti ti i연결된 장비가 Deflagration venting suppression에 의해 방호되고 있을 경우

예상되는 압력은 거의 없음

연결 배관을 차단하는 Valve를 보다 경제적인연결 배관을 차단하는 Valve를 보다 경제적인chemical isolation barrier로 대체 가능

75

공기수송장치 설치 예시

A

B

A

76

Rotary airlock valvey

77

화학적 폭연 차단

폭발감지기(압력스위치 또는 광학 감지기)가

폭연 압력 화염전선을 감지

고속 방출 소화기에서 소화약제가 신속히 방출고속 방출 소화기에서 소화약제가 신속히 방출

화염과 타고 있는 물질의 확산을 막음

점화원(스파크) 진압 설비

덕트 아래로 이송되는 타고 있는 입자를 감지있

아래쪽으로 물을 분사시켜 소화

일단 폭연이 시작되었을 경우일단 폭연이 시작되었을 경우

확산을 막는 데는 효과가 없음

78

VII 건조설비 부속장치 등VII 건조설비 부속장치 등

79

전체환기 및 배기시설덕트는 불연재 사용 표면온도는 70 이하(24m 이내)이내)

벽 건물 등을 통과시 불연재료로 차단덕트는 방화벽 다른 건물 통과 금지덕트는 방화벽 다른 건물 통과 금지

덕트에 청소구를 설치

건물 일부를 덕트로 사용금지건물 일부를 덕트로 사용금지

위험물질이 응축되지 않도록 설치(단열)

덕트에 고체가 퇴적되지 않도록 설치

배기구는 지붕보다 15m 이상 높게 설치

분진퇴적방지

80

연소장치

연료 먼저 투입되지 않도록 Sequence 구성

연료가스를 감소시켜 연소공기를 차단

2차 공기의 설정치는 급격한 변화가 없도록 잠금차 공기의 설정치 급격 화가 없 록장치 설치시건 암호설정시건 암호설정

연료배관은 수동차단밸브를 설치밸브가 개방된 상태에서 레버가 수직방향이 되지 않게밸브가 개방된 상태에서 레버가 수직방향이 되지 않게

14 회전상태가 권장

파일럿 버너의 불꽃은 주 버너마다 점화를 확실히파일럿 버너의 불꽃은 주 버너마다 점화를 확실히할 수 있게 설치

81

연소 퍼지 설비

예비 퍼지

운전 전middot후에 연료 유입을 차단설비 설치

예비점화 퍼지는 챔버 용적의 4배 실시(1 831)예비점화 퍼지는 챔버 용적의 4배 실시(1831)

예비점화에 필요한 최소 공기만 유입

최소유량 유지 실패 시는 퍼지 타이머 Auto-reset

안전 차단밸브는 닫음안전 차단밸브는 닫음

퍼지 시 화염감지기 신호는 감지되어서는 안 된다

LEL50 이상의 공기로 치환 금지

82

연소 퍼지 설비

예비 퍼지 예외 경우 760초과 또는 다음 3가지 동시

파일럿 불꽃 감시

안전 차단밸브 설치

가열 챔버 내의 가연성농도가 LEL25 이하

파일럿 점화 시운전 시간 15초 미만

예외 조건

공인기관의 승인을 받은 경우

연장시간 동안 LEL 25를 초과하지 않은 경우

83

연료 차단밸브

연동장치 작동 전원차단 시 차단밸브 닫힘

By-pass valve는 항상 닫음

차단밸브를 타 용도 사용금지

차단밸브 전단에 안전밸브를 설치

차단 파일럿 밸브마다 안전밸브를 설치차단 파일럿 밸브마다 안전밸브를 설치

8 62bar초과 시 이중으로 설치862bar초과 시 이중으로 설치

84

Pilot Burner

각 버너 마다 설치

서로 근접설치 시 최소 1개 이상설치로 감지

4초 이하의 실화를 감지하여 연동4초 이하의 실화를 감지하여 연동

예외 사항

로(爐) 내의 온도가 760를 초과 시에만 By-pass 가능

760 이하로 운전시 By-pass 기능을 반드시 복원 760 이하로 운전시 By-pass 기능을 반드시 복원

방폭형 복사 튜브 한쪽이 열린 경우는 제외

760 이하로 운전이 안 되는 버너는 By-pass 가능

온도제어 감지와 병용 금지

85

고산소 분위기 건조설비

산소 공급배관은 CGA G-44에 따름산소 공급배관은 CGA G 44에 따름

산소 투입 전에 배관 청소

연료 차단밸브는 가능한 화실에서 먼 곳에 설치

방산구 퍼지 배출구는 안전한 곳으로 배출방산구 퍼지 배출구는 안전한 곳으로 배출

산소가 연료배관으로 유입 금지

유리 재질 산소 유량계 사용 억제

산소 감압기 2차 측에 안전밸브 설치산소 감압기 2차 측에 안전밸브 설치

86

소방설비

오븐에 자동 스프링클러 물 분무설비 설치

필요 시 덕트 내에도 설치

로(爐)내 온도가 330를 초과 플래시 화재 위험로(爐)내 온도가 330를 초과 플래시 화재 위험

시에는 일제개방형 스프링클러를 설치

CO2 분말 포 소화설비 설치

필요 시 수증기 소화설비 설치필요 시 수증기 소화설비 설치

지속적인 수증기가 공급 가능

물 1lb는 076 부피

연소물질의 소화는 부적합

87

연소물질의 소화는 부적합

건조설비 연동장치

파일럿 버너파일럿 버너

송풍기운전 유량

산소농도 LEL 측정산소농도 LEL 측정

건조실 운전 온도

연료 차단밸브연료 차단밸브

연료공급 압력유량

외부 가연성가스 농도외부 가연성가스 농도

피(彼)건조물의 유입차단

정전

기타(화재 비상정지 등)

88

안전장치 설치 목적

인명과 재산을 보호인명과 재산을 보호

평상시 철저한 유지middot보수로 성능 유지평상시 철저한 유지middot보수로 성능 유지

안전장치는 절대 안전을 보장하지 않음안전장치는 절대 안전을 보장하지 않음

자주 반복하여 사용하면 수명 단축자주 반복하여 사용하면 수명 단축

89

안전장치 설치 원칙

원하는 동작마다 안전장치를 설치원하는 동작마다 안전장치를 설치

안전관행과 제조자의 지침

연료공급장치의 안전밸브연료공급장치의 안전밸브

안전장치의 운전중지는 수동조작으로 재(再)작동

제조자는 안전운전지침서를 제공

시동 정지 비상사태 점검 유지 보수 등시동 정지 비상사태 점검 유지 보수 등

안전장치는 제조자의 지침에 따라 설치 및 유지

안전장치는 외부충격 등으로 보호 조치

90

안전장치 설치 원칙

안전장치를 제거 또는 고장방지

전기 기계적인 연동장치 무력화 방지

제어회로는 150(120)V 이하 사용제어회로는 150(120)V 이하 사용

제어회로는 한쪽만 접지

PLC Sequence

정전 시 안전상태로 자동 복귀되는 회로유지

PLC와 별도의 비상정지스위치 설치

Sequence 변경은 담당자 승인 통제 기록middot유지 Sequence 변경은 담당자 승인 통제 기록 유지

안전 및 재산상의 피해가 우려될 때는 원격제어 금지

91

PLC 안전회로

제조자의 지침에 따라 PLC 회로 구성

안전회로는 변경 금지

안전회로는 독립 필요 시 접점은 공유가능안전회로는 독립 필요 시 접점은 공유가능

다른 설비를 이용하여 치환 점화시도 금지

연동장치는 안전 차단밸브 전원을 직접 차단하도

록 연동시키고 안전상태로 복귀록 연동시키고 안전상태로 복귀

PLC 고장 시 감시되고 안전상태로 복귀

Program은 소멸되지 않도록 저장

92

근로자 교육훈련 사항

연료-공기 혼합물의 연소

폭발위험

자연발화를 포함한 점화원자연발화를 포함한 점화원

제어 및 안전장치의 기능

특수 운전조건

저산소 분위기 운전조건저산소 분위기 운전조건

위험물질의 취급 및 처리

제한장소의 출입절차제한장소의 출입절차

운전 지침

93

참고자료

산업안전보건법

KOSHA CODE D-4-2001 건조설비 설치 기술지침

NFPA 86 Standard for oven and furnaces

NFPA 61A Standard for the prevention of Fire and Dust Explosion in Facilities Manufacturing and Handling StarchHandling Starch

NFPA 61B Standard for the prevention of Fire and Explosion in Grain Elevators and Facilities H dli B lk R A i l l C di iHandling Bulk Raw Agricultural Commodities

NFPA 61C Standard for the prevention of Fire and Dust Explosion in Feed MillsDust Explosion in Feed Mills

NFPA 68 NFPA 69 NFPA 77 NFPA 91 NFPA 231

94

감 사 합 니 다감 사 합 니 다

95

집필 장희(한국산업안전공단)편집 및 제작 교재자료개발팀

건조설비 관련법규

산업안전규칙 제269조

(화기사용 금지 표시)화재 폭발의 위험장소에서 화기사용 금지 표지판 설치

관계자 외에 출입을 금지

산업안전규칙 제270조 소화설비산업안전규칙 제270조 소화설비적절한적절한 장소에장소에 소화설비소화설비

취급하는취급하는 위험물질에위험물질에 적합한적합한 소화설비소화설비 설치설치취급하는취급하는 위험물질에위험물질에 적합한적합한 소화설비소화설비 설치설치

ldquo적절한 장소rdquo라 함은 소화설비의 사용이 편리한 곳 통행이나 피난에 방해가 되지 않는 눈에 잘 띄는 곳 통행이나 피 에 방해가 되지 에 띄 곳보관 중에 성능의 저하나 상실이 없는 곳

6

건조설비 관련법규

산업안전규칙 제291조위험물위험물 저장저장 사무실사무실 연구실연구실 실험실실험실 등과등과 20m 20m 이상이상

방호벽방호벽 살수설비살수설비 등의등의 경우는경우는 예외예외

산업안전규칙 제299조 소화설비화재 또는 폭발을 방지하기 위하여 작업요령을 작성

하고 이에 따라 작업을 하도록 하여야 한다

7

II 건조 및 위험물질 발생II 건조 및 위험물질 발생

8

건조 및 위험물질 발생

건조의 정의고체 중에 포함된 수분이나 다른 휘발성 물체를 주로

열에 의하여 제거하며 이의 함량을 적게 하는 조작

건조 중 위험 물질 발생침지 도장 분무 함침 공정

효소 효모 소성(제과)

목재 종이 Plastic Pellet 포장재

인쇄 코팅

Plastic Resin (PVC SBR HDPE EPDM)

접착 성형 압출

9

위험물질의 종류

폭발성 물질 가열 마찰 충격으로 산소공급 없이폭발폭발

발화성 물질 스스로 발화 또는 물과 접촉하여 발화

산화성 물질 강한 산화력 혼촉시 분해

인화성 물질 인화점이 65oC 이하인 가연성 액체인화성 물질 인화점이 65oC 이하인 가연성 액체

가연성 가스 LEL 10이하 또는 폭발 상 bull 하한의차이가 20 이상(예 암모니아 TCE)차이가 20 이상(예 암모니아 TCE)

부식성 물질 강산 강알카리

독성물질 LC50(쥐 4시간 흡입) 2000PPM 이하

10

건조설비의 분류(NFPA)( )

Class A 잠재적 인화성물질이 다량존재

Class B 대기압 운전으로 가연성 인화성Class B 대기압 운전으로 가연성 인화성

물질이 없음물질이 없음

Class C 연료사용으로 잠재적 위험이 있음

Class D 5000를 초과하는 특수로

11

안 전 색 의미

안 전 색 의미 사용보기

빨 강45R 415

방 화 방화표지 배관계 식별 소화표시

금 지 금지표시

정 지 긴급 정지 버튼 정지신호기정 지 긴급 정지 버튼 정지신호기

고도위험 화약 경고표 발파 경고표 화약류의 표시

주 황 위 험 위험표지 배관계 식별 위험표시 스위치 박스주 황25YR 614

위 험 위험표지 배관계 식별 위험표시 스위치 박스뚜껑 안쪽면 기계의 안전커버 안쪽면 노출 기어의 옆면 눈금판의 위험 범위

항해 항공 구명 보트 구명구 구명대 수로표지 선박계항해 항공보안시설

구명 보트 구명구 구명대 수로표지 선박계류 부표 비행장용 구급차 비행장용 연료차

12

안 전 색 의미

안 전 색 의미 사용보기

노 랑 주의 주의표지 감전주의 표지 크레인 범퍼 충돌위험25Y 814

기둥 바닥 돌출물 피트 가장자리 바닥면 끝호퍼 주위 및 계단 가장자리 전선 방호구 도로바리케이드 해로운 물질을 잘게 부수는 용기 또는 사용장소 가전제품의 경고표시

녹 색10G 410

안전 안전지도표지 및 안전기

피난 유도표지 비상구 방향 표지 대피소 위치 갱구10G 410 피난 유도표지 비상구 방향 표지 대피소 위치 갱구특정 구역의 방향을 나타내는 표지

구호 위생지도표지 노동 위생기 구호표지 보호구 상자 들것 구급상자 구호소의 위치 및 방향 표지자 들것 구급상자 구호소의 위치 및 방향 표지

진행 통행신호기

13

안 전 색 의미

안 전 색 의미 사 용 보 기파 랑25PB 3510

의무적행 동

지시표시3510 지 시 보호안경의 착용 가스측정 등 지시하는 표지 수리 중

또는 운전휴게 장소를 나타내는 표지 스위치 박스의바깥면

자 주25RP 412

방사능 방사능표지 방사능 경표 방사성 동위원소 및 여기에관한 폐지작업실 저장시설 관리구역 등에 설치하는울타리 등

1 파랑색은 원형 속에 사용하는 경우에 한하여 안전색으로 간주2 KSA 3501 ISO 384 Safety colors and safety signs

14

y y g

표지판 모양 및 의미

모 양 의 미모 양 의 미금지 정지 고도의 위험 의무행동 지시안전 구호 지 보호 방사능안전 구호 지도 보호 방사능

위 험위 험

주 의

정보(지시 포함) 금지 정지 고도의 위험 방화 안전구호 지도 보호 방사능 유도 보조 표지

15

대 비 색

안 전 색 대응하는 대비색

빨 강 흰색 검정색

주 황 검정색주 황 검정색

노 랑 검정색

녹 색 흰색 검정색

파 랑 흰색 검정색

자 주 검정색

16

III 건조설비 용어 정의III 건조설비 용어 정의

17

건조설비 용어 정의

연소실 연료 등을 점화middot연소시켜 열을 발생시키는 공간키는 공간

건조실 피(彼)건조물이 건조되는 공간

덕트 연소공기 배기가스 또는 건조 시 발생하는 물질을 배출시키는 도관

간접 가열식 연료의 연소가스가 건조실에 들어가지 않고 복사 열 교환 등의 간접방식으로 건조(위험물질을 발생하는 물질 건조)조(위험물질을 발생하는 물질 건조)

연소식 건조설비 연료의 연소가스가 건조실 내부를 통하여 피(彼)건조물과 직접 접촉하는 건조부를 통하여 피(彼)건조물과 직접 접촉하는 건조설비(자동차 도장건조실)

18

건조설비 용어 정의

폭발구 건조실 내부 압력상승 시 내부압력을 외부로 안전하게 분출시키기 위하여 설치한 문 창문부로 안전하게 분출시키기 위하여 설치한 문 창문 패널 파열판 등자동 점화 온도(A i i i T ) 물자동 점화 온도(Auto-ignition Temperature) 물질의 자동 점화가 시작되는 온도 먼지는 먼지층및 먼지운에만 해당및 먼지운에만 해당확산 화염(Diffusion flame) 점화 가 주위 대기 내에서 확산되는 속도에 의해 연소가 제어되는 화염에서 확산되는 속도에 의해 연소가 제어되는 화염폭연(Deflagration) 화염 전선이 음속 이하로 확산되는 현상산되는 현상폭굉(Detonation) 화염 전선이 음속 이상으로 확산되는 현상

19

산되는 현상

건조설비 용어 정의

폭발(Explosion) 폭연 폭굉 등으로 생성되는 압력의 급상승으로 밀폐 구역이 파열되는 현상력의 급상승으로 밀폐 구역이 파열되는 현상

폭연(폭발) 차단(Deflagration isolation) 폭연이연결 덕트를 통해 확산되는 것을 차단하는 조치

폭연(폭발) 진압(Deflagration suppression) 폭연폭 (폭발) ( g pp ) 폭을 초기에 (60 ~ 80 ms 이내) 소화시키기 위해 고출력 소화기를 사용 압력과 화염의 영향을 완화력 화기 사용 력과 화 의 영향 화시키는 조치

폭연(폭발) 배풍 (Deflagration venting) 밀폐 구폭연(폭발) 배풍 (Deflagration venting) 밀폐 구역이나 용기 등의 내부에서 발생하는 폭연에 의한압력을 완화시키기 위해 Panel door 개구장치

20

압력을 완화시키기 위해 Panel door 개구장치등을 이용 압력을 완화시키는 조치

건조설비 용어 정의억제(Containment) 공정 건조시 폭연의 최대 압력에 견디어 파열되지 않도록 견고하게 건조하는력에 견디어 파열되지 않도록 견고하게 건조하는조치폭발성(Explosible) 통상 부유 중인 먼지운 또는폭발성(Explosible) 통상 부유 중인 먼지운 또는연무에 적용되는 용어게이트 밸브(Gate valve) 배관 내에 물질의 흐름게이 밸 ( ) 배 내에 물질의에 수직방향으로 Plate를 삽입하여 흐름을 차단시키는 밸브

( )로터리 밸브(Rotary Airlock valve) 원추형 상자내의 Motor로 작동되는 복수 날개 회전익으로 구성된 밸브성된 밸브평균입자크기(Mean particle size) Micronμ단위로 표시되는 입자 물질의 평균직경

21

로 표시되는 입자 물질의 평균직경

건조설비 용어 정의

Kg 가스의 폭발지수

Kst 먼지의 폭발지수

Pmax 억제된 폭연이나 폭굉의 최대압력억제 폭 이나 폭굉의 최대 력

Pred 폭연배풍 또는 폭연집압 등과 같은 폭발방지 기법을 이용한 결과로 감소된 폭연 압력지 기법을 이용한 결과로 감소된 폭연 압력

Pstat Vent panel 또는 Vent door가 개방되기시작하는 정압(static pressure)시작하는 정압(static pressure)

Reaction force 배풍된 폭연에서 나오는 가스의방출로 1개의 Pl t 구성품에 가해지는 힘방출로 1개의 Plant 구성품에 가해지는 힘

22

Dryer 분류y

Indirect Dryer연속식 피건조물을 연속 또는 회분 투입

tray sheeting pneumatic conveying rotary spray th h i l ti t l fl id b dthrough-circulation tunnel fluid beds

회분식 회분으로 투입

through circulation tray through-circulation tray

Infrared or radiant heat dryerInfrared or radiant-heat dryer

Dielectric-heat dryer

23

Dryer 분류y

Direct dryer

연속식 피 건조물이 연속으로 투입되고 고온표면에접촉

cylinder drum screw-conveyer vibrating-tray t t b t i l tsteam-tube rotary special type

회분식 교반 등을 시키면서 진공 상압 건조회분식 교반 등을 시키면서 진공 상압 건조

agitated-pan free vacuum rotary vacuum-tray

24

IV 건조설비 구조IV 건조설비 구조

25

건조설비 건축물 구조

독립된 단층건물

최상층 또는 내화구조인 경우는 예외건조로를 지하 밀폐장소에 설치 시에는 충분한 환기와

누출된 위험물질이 체류하지 않도록 할 것

연료의 증기비중이 공기보다 큰 경우는 지상에 설치

건물의 바닥 벽 기둥 계단 및 지붕은 불연재 사용

상부를 가벼운 재료 사용상부를 가벼운 재료 사용

폭발구를 설치하고 안전한 곳으로 배출

건조 시 발생하는 가스 증기 또는 분진을 안전한 곳건조 시 발생하는 가스증기 또는 분진을 안전한 곳으로 배출

26

건조설비 건축물 구조

직화식 건조설비는 점화 시 폭발 또는 화재를 예방하기 위하여 연소실이나 기타 점화하는 부분을방하기 위하여 연소실이나 기타 점화하는 부분을환기시킬 수 있는 구조로 할 것

내부는 청소가 쉬운 구조로 할 것

감시창출입구 및 배기구 등의 개구부는 발화시에시창 출 구 및 배기구 등의 개구부 발화시에불이 다른 곳으로 번지지 아니하는 위치에 설치하고 필요한 때에는 즉시 밀폐가능 구조로 할 것때에 즉시 폐가능 구 것

내부의 온도가 국부적으로 상승방지 구조로 설치할 것할 것

위험물 건조설비 열원으로 직화를 사용하지 말 것

27

건조설비 건축물 구조

위험물 건조설비 외의 건조설비의 열원으로 직화를 사용하는 때에는 불꽃 등에 의한 화재를 예화를 사용하는 때에는 불꽃 등에 의한 화재를 예방하기 위하여 덮개를 설치하거나 격벽을 설치최대운전온도에서의 열팽창에 의한 응력을 충분최대운전온도에서의 열팽창에 의한 응력을 충분히 견딜 수 있도록 설계 및 제작되어야 함건조설비의 외부표면온도가 70(160)이하건조설비의 외부표면온도가 70(160)이하초과시에는 접촉방지 시설과 경고표지판을 설치연소실에는 각 버너마다 연료의 연소상태를 확연소실에는 각 버너마다 연료의 연소상태를 확인할 수 있도록 관찰구(Peep hole) 등을 설치

설치 불가시에는 육안 감시 가능설비를 설치설치 불가시에는 육안 감시 가능설비를 설치

건조실의 출입문은 건조실 내부에서도 열 수 있는 구조

28

는 구조

건조설비 비상구 설치

출입구로 부터 3m 이상 떨어진 곳에 설치출입구로 부터 3m 이상 떨어진 곳에 설치

비상구 출입구로부터 50m 이내 마다 설치

너비는 075m 이상 높이는 15m 이상

문은 피난방향으로 열리고 실내에서 항상 열리도록 할 것

실내 외에 비상구의 표지판 설치실내 외에 비상구의 표지판 설치

유도등 설치양방향 대피로 확보양방향 대피로 확보

29

건조설비 부속전기설비

건조설비에 부속된 전열기전동기 및 전등 등에

접속된 배선 및 개폐기를 사용하는 때에는 당해

건조설비 전용의 것을 사용설비 용의 것을 사용

건조설비의 내부에서 전기불꽃의 발생으로 인하여 위험물의 점화원이 될 우려가 있는 전기기계여 위험물의 점화원이 될 우려가 있는 전기기계기구 또는 전선 케이블 설치 금지건조설비 설치환경에 적합한 용량 방폭 등급 내열건조설비 설치환경에 적합한 용량 방폭 등급 내열

등급 밀폐구조 등으로 설치해야 함

30

V 건조설비 화재폭발V 건조설비 화재폭발

31

건조공정 화재폭발가연물

연소(화재)3요소

연소(화재)

1 가연물

2 점화원

연소(화재)3요소

점화원 산소

(화재)2 점화원

3 산소(공기)

분진폭발 5요소가연물가연물

1 가연물

2 점화원밀폐공간

부유

점화원

3 산소(공기)

4 분산부유

공간

32

점화원 산소4 분산부유

5 밀폐공간

화재폭발 방지

함진 농도 입도제어

점화원 제어

산소농도 제어농 제어

비산방지설비를 밀폐시켜 누출 방지설비를 밀폐시켜 누출 방지

분진퇴적 방지를 위한 청소

개방개방옥외에 설치하거나 개방 건물에 설치

33

분진가연물

분진 종류 입도크기는 나라마다 상이함

KOSHA 코드 40 mesh (lt 420 μm) 이하인 입자

NFPA는 20 mesh(lt 850 μm) 이하인 입자( μ ) 이하 자

일반적으로 입도크기가 420 μm 이상인 입자는화염성장 (Propagation) 을 억제화염성장 (Propagation) 을 억제

가스 증기 Hume 먼지 분진 등이 혼합상태가일반적임일반적임

폭발하한 농도는 20 ~ 60g 폭발상한농도는

2000 ~ 6000g의 범위

34

분진실험장치 조건

Ignition Source TwoIgnition Source ndashTwo

pyrotechnic igniter

(5000Jeach)(5000Jeach)

혼합분진

40 i i t l 40 zirconium metal

30 barium nitrate

30 b i id 30 barium peroxide

This source is initiated by

1 A l t i f h da 1-A electric fuse head

35Siwek 20-L chamber

분진 크기별 실험결과

300 μm 이상 분진은300 μm 이상 분진은점화최소농도 점화에너지가 급격히 증가너지가 급격히 증가의미는

36

분진폭발물질

종 류 물 질 명

곡물 곡물류 분유 녹말 설탕 셀룰로오스 등

탄소질 석탄류 목재 종이류 섬유류탄소질 석탄류 목재 종이류 섬유류

금속 Al Mg Li K Na Zn Fe 등

플라스틱 PE ABS PVC PP PVA E Ph l플라스틱 PE ABS PVC PP PVA Epoxy Phenol

Melamine Poly Acrylamide PVB 등

화학물질화학물질 Adipic Acid Calcium Acetate TPA PA

DOP Dextrin Lead Stearate 황

Methyl cellulose Methyl cellulose

분진취급 시 가연성증기 가스혼합 여부에 따라 차이

37

분진취급 시 가연성증기 가스혼합 여부에 따라 차이

PVC는 자기 소화성으로 분진폭발이 가능

분진의 제어

분진이 새는 곳을 막는다

공장 내부를 환기

국소배기장치 등으로 부유 분진을 포집(捕集)

누출된 분진은 정기적으로 제거누출된 분진은 정기적으로 제거

물 분무 또는 습식공정을 적용하여 정전기 발생

을 억제

불활성 분진을 첨가

38

점화원 종류 및 크기

집진장치 등 분진 제거할 때 정전기 방전 불꽃

집진장치 등 분진 제거용 전기기기 불꽃 과열

회전축 과열 회전 날개 접촉 모터 불꽃 과열회 축 과열 회 날개 촉 터 불꽃 과열

회수분진 배출용 기기의 과열 마찰 등

고온 물체 불씨 착화 불꽃 혼입고온 물체 불씨 착화 불꽃 혼입

금속편(金屬片) 등 이물질 혼입

분진 자연발화

보수작업에 따른 용접 등 불꽃

최소발화에너지(MIC)는 가스 1mj 분진 100mj 이하 이나 온도 산소 습도 입도 등에 좌우

39

이하 이나 온도 산소 습도 입도 등에 좌우

인화성 가스 특징

발열 착화 비중Gas MW

발열

Btu

착화

LEL

UEL

비중

Air공기비

Butane 58 0 3 200 550 1 9 8 5 2 0 31 0Butane 580 3200 550 19 85 20 310

CO 280 310 1128 125 740 097 25

Hydrogen 2 0 311 932 4 74 2 0 07 2 5Hydrogen 20 311 932 4 742 007 25

LNG 186 1115 - 46 145 064 106

LNG 162 960 - 4 150 056 90

LNG 203 1000 - 39 140 07 94

Propane 440 2500 842 21 95 157 240

40

점화원 제어장치

접지접지

금속탐지기

온도감지기

컨베이어 벨트 이탈감지컨베이어 벨트 이탈감지

입도분포 제어

습도조절습도조절

불활성물질 투입

진동체 전단에 금속감지기

자석기 금속감지기

41

진동체 전단에 금속감지기

불활성 조치(Inert)( )

불활성 조치 원리밀폐된 체적 내에서 산소 농도를 연소에 요구되는 농도

미만으로 낮춰 사전에 폭발을 방지하는 조치

질소 이산화탄소 등의 불활성 가스를 사전에 주입시켜 폭발을 방지하는 조치 (NFPA 69)

불활성 조치 시 주의사항공정 내에서 퍼지가스 및 산소의 농도를 계속 모니터링

퍼지가스가 누설 시 질식으로 인해 인체에 미칠 잠퍼지가 가 누 시 식 해 체에 미재적 위험성을 사전 고려

42

불활성 조치 장단점

장점

연소를 미연에 방지 제품의 생산 중단에 따른 손실

가능성을 사전에 막을 수 있음가능성을 사전에 막을 수 있음

단점

질소비용의 지속적인 투자질소비용의 지속적인 투자

누설 시 질식의 위험 상존

높은 유지 관리 비용

43

질소순환 공기이송설비

44

불활성가스 치환

운전자의 안전위치를 확인운전자의 안전위치를 확인

불활성가스 충분한 저장량을 보관

용매회수설비 작동준비

순환 팬을 가동하고 불활성가스 투입순환 팬을 가동하고 불활성가스 투입

한계 산소농도보다 3 이상 낮게 투입한계 산소농도보다 3 이상 낮게 투입

재순환 오븐가스를 운전온도까지 가열

정상운전

45

불활성가스 치환(아세톤)( )

46

불활성가스 치환(헵탄)( )

47

저산소 농도 용매회수설비

저산소 농도로 운전저산소 농도로 운전

공기가 유입되지 않도록 기밀성을 유지

산소농도 측정장치를 연동 설치

불활성가스는 용적의 5배 이상 보관

비상전원 공급장치 설치비상전원 공급장치 설치

48

저산소 분위기 오븐 운전운전준비최저산소농도(LOC) 보다 3이상 낮게 운전최저산소농도(LOC) 보다 3이상 낮게 운전 3 이하 시 비상퍼지 및 용매 및 피(彼)건조물 공급 중

단용매 증기가 응축되지 않도록 운전운전중지용매 및 피(彼)건조물 유입을 차단용매 및 피(彼)건조물 유입을 차단 LOC 이하로 치환용매 흐름을 차단하고 열원 공급을 중지산소농도를 195 까지 되게 공기유입비상절차정전 시 비상전원을 팬 제어설비에 공급정전 시 비상전원을 팬 제어설비에 공급건조로(乾燥爐)내에 유입 차단비상시에도 산소농도를 연속측정

비상퍼지 시 오븐 과열방지

49

비상퍼지 시 오븐 과열방지

VI 건조설비 화재폭발 피해 최소화VI 건조설비 화재폭발 피해 최소화

50

화재폭발 피해 최소화 방법

억제(Containment)

방산(Deflagration Venting)

폭연 진압(Deflagration Suspension)

폭연 차단(Deflagration Isolation)폭연 차단(Deflagration Isolation)

완벽한 대책을 세우는 것은 불가능

폭발에 의한 피해를 최소화 대책 강구

1차 폭발을 배출하거나 봉쇄시켜 피해를 최소화

1차 폭발을 감지 2차 폭발로 발전 차단

51

1차 폭발을 감지 2차 폭발로 발전 차단

억제(Containment) ( )

공정 자체를 미리 취급 재료의 최대 폭연압력에견딜 수 있게 설계

최종 변형 압력은 용기내의 최대 초기압력에 좌우최종 변형 압력은 용기내의 최대 초기압력에 좌우

억제 용기의 경우 최대 초기압력을 30 psig (2Bar 2 1 KgCm2)로 제한시킴(NFPA 69)21 KgCm2)로 제한시킴(NFPA 69)

장비의 설계는 영구적으로 변형 방지 설계항복강 ( ) 이하에서 전 설계항복강도 (yield strength) 이하에서 운전토록 설계

허용 가능한 변형으로도 파열방지 설계

항복강도 (yield strength) 이상이라 하더라도 극한 강도 (ultimate strength)이하에서 운전되게끔 설계

52

억제(Containment) 장단점( )

억제 시 고려해야 할 사항용기의 평평한 표면들과 사각 모양의 강도를 극대화

시키는 것은 용기 설계 시 고려

용접 부위 및 기타 조임 장치들의 강도 또한 고려용접 부위 및 기타 조임 장치들의 강도 또한 고려

분진폭발위험이 높은 건조기 분쇄기 등에 적용

억제의 장점유지 관리비의 절감

소극적 방호조치

억제의 단점높은 초기 투자비

플랜트 구조에 무게 하중을 미침

53

플랜트 구조에 무게 하중을 미침

방산(Deflagration Venting)( g g)

방산원리공정 구성품 공정실 등의 내부로부터 발생하는 폭연의

고온 팽창 가스를 개방용 패널 또는 도어를 통해 완화시기는 폭발방지조치기는 폭발방지조치

폭연 배풍장치 - Vent panel Vent door

방산 작동 방법폭발성 가스가 대기로 직접 방출될 수 있게끔 유도하는

개방된 방산구 (Open vent)를 제외

방산장치는 사전에 예정된 압력 즉 P t t에서 개방방산장치는 사전에 예정된 압력 즉 Pstat에서 개방

압축된 가스는 대기로 직접 또는 Vent duct를 통해 배출

54

방산 설계 시 고려사항

반발력(反撥力 Reaction force)폭발 후의 화재 (P l i fi )폭발 후의 화재 (Post explosion fire)재료의 유독성 또는 부식독성 문제에 대한 고려독성 문제에 대한 고려배풍 효율 (Vent efficiency) 다른 공정 장비와의 연결 부위다른 공정 장비와의 연결 부위배풍 덕트의 배압 (Back pressure) 단열 보온재 (Th l i l ti )단열 보온재 (Thermal insulation) 안전한 배풍 구역 (Safe Venting Area) 진공 상태 방호 (V P t ti )진공 상태 방호 (Vacuum Protection) 설치 위치

55

방산구 설계기준(NFPA 68)( )

공정 물질(재료) K K l (b d)Kst or Kg value (barmiddotmsecond)용기의 치수와 체적최대 및 최소의 운전 압력 및 온도최대 및 최소의 운전 압력 및 온도용기의 강도V t D t L th(있을 경우)Vent Duct Length(있을 경우)공정 물질(재료) Kst or Kg value용기의 치수와 체적 최대 및 최소의 운전 압력 및용기의 치수와 체적 최대 및 최소의 운전 압력 및온도 용기의 강도 Vent Duct Length 등의 정보로 NFPA 68에 들어 있는 계산도표( h )로 NFPA 68에 들어 있는 계산도표(nomography)를 사용하여 Vent panel의 사이즈를 결정

56

방산구 설치 기준내부 폭발압력을 외부로 안전하게 방출(예외)

철 구조물과 4 8 이상 철판으로 제작 시(봉쇄)철 구조물과 48mm 이상 철판으로 제작 시(봉쇄)

저산소 농도에서 운전하는 건조설비

가스증기 N₂air CO₂air

Methane 12 145

n-Hexane 12 145

Ethylene 10 11 5Ethylene 10 115

Hydrogene 50 52

S l 9 0Stylene 90 -

로(爐)의 부피 0424당 0093 방출면적(151)

57

(爐)의 부피 0424 당 0093 방출면적(15 1)

방산구 설치 기준

패널 출입문 개구부 등을 이용 1 15법칙 준수패널 출입문 개구부 등을 이용 1 15법칙 준수

방출구 주위에 가이드 레일 설치와 경고표지

가능한 연소장치 가까이 설치

패널이 비산되지 않도록 끈으로 묶어패널이 비산되지 않도록 끈으로 묶어

패널은 05psig의 서지 내압력

지붕 패널을 단위면적당 최대244kg 설치

길이가 긴 건조설비는 최소 내경의 5배 초과 금지길이가 긴 건 설비는 최 내경의 5배 과 금지

초기 증기폭발압력을 조기에 배출시켜 배출시간을 길게

58

방산구 덕트 설치 기준

배출구 덕트는 폭발 방산구 면적 이상으로 설치

벤트 면적은 가능한 균형 있고 대칭적으로 분포

덕트는 가능한 짧게(3m 이하) 설치덕트는 가능한 짧게(3m 이하) 설치

가능한 상부의 높은 곳에 장애물이 없도록 설치

일직선으로 설치

외벽에 가깝게 설치외벽에 가깝게 설치

옥외 안전한 곳에 설치옥외 안전한 곳에 설치

폭발 방산구 주위에 경고 표지판 설치

59

방산구 설치 장단점방산구 장점방산구가 옥외에 있을 경우에는 비용 절감방산구가 옥외에 있을 경우에는 비용 절감유지 관리 비용의 절감

방산구 단점 Filter bag 등의 가연성 재료가 아직 남아 있을 경우

방산 후에도방산 후에도화재의 잠재력 상존

배출구를 옥외로 유도하기 위하여 설치설비가 옥외배출구를 옥외로 유도하기 위하여 설치설비가 옥외또는 바깥쪽벽 가까이에 위치분진화염이 외부로 배출되어 2차 재해 위험분진화염이 외부로 배출되어 2차 재해 위험

독성 부식성 재료에는 부적합잘못 설계 및 설치하면 잦은 작동으로 신뢰성이 저하

60

잘못 설계 및 설치하면 잦은 작동으로 신뢰성이 저하

패널형 방산구(Vent Panel)( )

평평한 모양이나 Dome 모양의 Panel로 방호 대

상이 되는 공정 구성품의 개구부에 볼트를 사용하

여 연결 설치

한 장의 Stainless Steel 또는 316 Stainless

Steel (밀봉용) Teflon 및 Stainless Steel SandSteel (밀봉용) Teflon 및 Stainless Steel Sand

witch 구조로도 구성 가능

D 형 V t P l은 풍압 및 공정 진공 상태Dome 형 Vent Panel은 풍압 및 공정 진공 상태

에 대비하여 저항 값을 크게 설계

Vent Panel 모양 직사각형 또는 원형

61

패널형 방산구(Vent Panel)( )

62

패널 비산방지 끈

63

폭발 방산(Explosion Venting)( p g)

분진폭발 시 폭발압력을 외부로 방출

내부압력을 완화시켜 설비를 보호

피해확대를 방지 감소피해확대를 방지

rupture disk bursting diaphragm 폭발 방산 문(안전핀)(안전핀)

64

방산 문(Vent Door)( )

방호 대상이 되는 공정방호 대상이 되는 공정의 구성품에 설치하는경첩이 달린 도어경첩이 달린 도어

미리 예정된 압력에서개방되도록 설계개방되도록 설계

특수한 걸쇠 경첩 배열 제어열로 제어

Vent panel보다 동작시간이 길다

65

방산구 설치 예시

가스와 먼지를 취급하는 장소에 사용

전형적인 설치 장소 Dust collector

Silo

Dryer

Bucket elevator

Mixer Pulverizing

Bucket elevators

W t Sh ddWaste Shredders

최초 설계 기기 배치시에 분진폭발 고려

66

시에 분진폭발 고려

방산구 덮개 비산방지 끈

67

폭연 진압장치 구성

68

폭연 진압 설계 기준

설계 기준 NFPA 69 ISO 61844설계 기준 NFPA 69 ISO 61844

공정 물질

Kst or Kg value(폭발지수)

최대 및 최소 운전 압력 및 온도최대 및 최소 운전 압력 및 온도

용기의 강도용기의 강

용기의 치수와 체적

69

폭연 진압 장단점

폭연 진압(Deflagration Suspension) 장점

화염 제거 및 연이은 화재의 방지

독성 부식성 재료의 배출 위험 감소독성 부식성 재료의 배출 위험 감소

공정 구성품의 위치 선정에 유연성

폭연 진압(Deflagration Suspension) 약점

폭연 배풍 보다 통상 높은 비용

정기적인 유지 관리정기적인 유지 관리

일부 금속분진 아세틸렌 수소에는 부적합

70

폭연 진압 설치

가스 및 먼지를 취급하는가 및 먼지를 취급하는장소에 사용

전형적인 설치 장소전형적인 설치 장 Dust collectors

Silos

Spray dryers

Bucket elevators

Mixers

Pulverizing

Fluid Bed Dryers

Cyclone Separators

W t Sh dd

71

Waste Shredders

폭연 진압 불가

자체 산화원을 갖고 있는 nitro cellulose 및 이와자체 산화원을 갖고 있는 nitro-cellulose 및 이와

유사한 기타 폭발성 물질

화염의 확산속도가 음속보다 빠른 폭굉 사고

분해 반응 스팀과 같은 열팽창 폭발사고 등으로

초래되는 폭발사고

72

폭연 차단집진기 사일로 등의 공정 구성품은 Suppression Venting Containment 등으로 폭발방지가 가능Venting Containment 등으로 폭발방지가 가능배관 및 덕트에 의해 기타 공정 구성품에 연결되는부위는 폭발 확산의 위험 상존부위는 폭발 확산의 위험 상존집진기는 Deflagration vent 설치로 파괴를 방지할수 있을지는 모르나 유입 덕트 (inlet duct)를 통해수 있을지 나 유 덕 ( )를 통해화염이 플랜트의 다른 부위로 확산될 수 있음이러한 화염의 확산으로 2차 폭발이 초래될 수 있고 실제로 초래되어 왔음NFPA 68에서는 장비들간의 연결된 부위에 설치할선택사양으로 V ti 을 시사하고는 있으나 이는선택사양으로 Venting을 시사하고는 있으나 이는상호 연결된 장비에 폭발방지시스템이 설치되어있을 경우에만 Venting의 효력이 있음

73

있을 경우에만 Venting의 효력이 있음

기계적 폭연 차단적절한 구조의 rotary airlock valve로 가능 dust collector hopper dust collector hopper효과적이기 위해서는

폭연 감지 즉시 Rotary gate valve가 중지폭 지 즉시 y g 가 중지화염과 타고 있는 물질의 이송을 방지진짜 효과적이기 위해서는 rotary airlock valve를

방호 대상 장비의 폭발 감지 및 방지 설비에 통합방호 대상 장비의 폭발 감지 및 방지 설비에 통합필요

High speed knife gate valve적절한 구조로 150 psig 내압력( 충분한 내압력) ms(11000초) 내에 닫힘(빠른 응답속도)배관도 최대 폭연압력 Pmax에 내압

74

기계적 폭연 차단

폭발감지기(압력스위치 또는 불꽃감지기)가 폭연압력 또는 화염 전선 감지압력 또는 화염 전선 감지

폭발감지기가 폭연 압력 화염전선을 감지

신속히 Valve를 차단시켜 화염과 압력의 확산방지

연결된 장비가 D fl ti ti i연결된 장비가 Deflagration venting suppression에 의해 방호되고 있을 경우

예상되는 압력은 거의 없음

연결 배관을 차단하는 Valve를 보다 경제적인연결 배관을 차단하는 Valve를 보다 경제적인chemical isolation barrier로 대체 가능

75

공기수송장치 설치 예시

A

B

A

76

Rotary airlock valvey

77

화학적 폭연 차단

폭발감지기(압력스위치 또는 광학 감지기)가

폭연 압력 화염전선을 감지

고속 방출 소화기에서 소화약제가 신속히 방출고속 방출 소화기에서 소화약제가 신속히 방출

화염과 타고 있는 물질의 확산을 막음

점화원(스파크) 진압 설비

덕트 아래로 이송되는 타고 있는 입자를 감지있

아래쪽으로 물을 분사시켜 소화

일단 폭연이 시작되었을 경우일단 폭연이 시작되었을 경우

확산을 막는 데는 효과가 없음

78

VII 건조설비 부속장치 등VII 건조설비 부속장치 등

79

전체환기 및 배기시설덕트는 불연재 사용 표면온도는 70 이하(24m 이내)이내)

벽 건물 등을 통과시 불연재료로 차단덕트는 방화벽 다른 건물 통과 금지덕트는 방화벽 다른 건물 통과 금지

덕트에 청소구를 설치

건물 일부를 덕트로 사용금지건물 일부를 덕트로 사용금지

위험물질이 응축되지 않도록 설치(단열)

덕트에 고체가 퇴적되지 않도록 설치

배기구는 지붕보다 15m 이상 높게 설치

분진퇴적방지

80

연소장치

연료 먼저 투입되지 않도록 Sequence 구성

연료가스를 감소시켜 연소공기를 차단

2차 공기의 설정치는 급격한 변화가 없도록 잠금차 공기의 설정치 급격 화가 없 록장치 설치시건 암호설정시건 암호설정

연료배관은 수동차단밸브를 설치밸브가 개방된 상태에서 레버가 수직방향이 되지 않게밸브가 개방된 상태에서 레버가 수직방향이 되지 않게

14 회전상태가 권장

파일럿 버너의 불꽃은 주 버너마다 점화를 확실히파일럿 버너의 불꽃은 주 버너마다 점화를 확실히할 수 있게 설치

81

연소 퍼지 설비

예비 퍼지

운전 전middot후에 연료 유입을 차단설비 설치

예비점화 퍼지는 챔버 용적의 4배 실시(1 831)예비점화 퍼지는 챔버 용적의 4배 실시(1831)

예비점화에 필요한 최소 공기만 유입

최소유량 유지 실패 시는 퍼지 타이머 Auto-reset

안전 차단밸브는 닫음안전 차단밸브는 닫음

퍼지 시 화염감지기 신호는 감지되어서는 안 된다

LEL50 이상의 공기로 치환 금지

82

연소 퍼지 설비

예비 퍼지 예외 경우 760초과 또는 다음 3가지 동시

파일럿 불꽃 감시

안전 차단밸브 설치

가열 챔버 내의 가연성농도가 LEL25 이하

파일럿 점화 시운전 시간 15초 미만

예외 조건

공인기관의 승인을 받은 경우

연장시간 동안 LEL 25를 초과하지 않은 경우

83

연료 차단밸브

연동장치 작동 전원차단 시 차단밸브 닫힘

By-pass valve는 항상 닫음

차단밸브를 타 용도 사용금지

차단밸브 전단에 안전밸브를 설치

차단 파일럿 밸브마다 안전밸브를 설치차단 파일럿 밸브마다 안전밸브를 설치

8 62bar초과 시 이중으로 설치862bar초과 시 이중으로 설치

84

Pilot Burner

각 버너 마다 설치

서로 근접설치 시 최소 1개 이상설치로 감지

4초 이하의 실화를 감지하여 연동4초 이하의 실화를 감지하여 연동

예외 사항

로(爐) 내의 온도가 760를 초과 시에만 By-pass 가능

760 이하로 운전시 By-pass 기능을 반드시 복원 760 이하로 운전시 By-pass 기능을 반드시 복원

방폭형 복사 튜브 한쪽이 열린 경우는 제외

760 이하로 운전이 안 되는 버너는 By-pass 가능

온도제어 감지와 병용 금지

85

고산소 분위기 건조설비

산소 공급배관은 CGA G-44에 따름산소 공급배관은 CGA G 44에 따름

산소 투입 전에 배관 청소

연료 차단밸브는 가능한 화실에서 먼 곳에 설치

방산구 퍼지 배출구는 안전한 곳으로 배출방산구 퍼지 배출구는 안전한 곳으로 배출

산소가 연료배관으로 유입 금지

유리 재질 산소 유량계 사용 억제

산소 감압기 2차 측에 안전밸브 설치산소 감압기 2차 측에 안전밸브 설치

86

소방설비

오븐에 자동 스프링클러 물 분무설비 설치

필요 시 덕트 내에도 설치

로(爐)내 온도가 330를 초과 플래시 화재 위험로(爐)내 온도가 330를 초과 플래시 화재 위험

시에는 일제개방형 스프링클러를 설치

CO2 분말 포 소화설비 설치

필요 시 수증기 소화설비 설치필요 시 수증기 소화설비 설치

지속적인 수증기가 공급 가능

물 1lb는 076 부피

연소물질의 소화는 부적합

87

연소물질의 소화는 부적합

건조설비 연동장치

파일럿 버너파일럿 버너

송풍기운전 유량

산소농도 LEL 측정산소농도 LEL 측정

건조실 운전 온도

연료 차단밸브연료 차단밸브

연료공급 압력유량

외부 가연성가스 농도외부 가연성가스 농도

피(彼)건조물의 유입차단

정전

기타(화재 비상정지 등)

88

안전장치 설치 목적

인명과 재산을 보호인명과 재산을 보호

평상시 철저한 유지middot보수로 성능 유지평상시 철저한 유지middot보수로 성능 유지

안전장치는 절대 안전을 보장하지 않음안전장치는 절대 안전을 보장하지 않음

자주 반복하여 사용하면 수명 단축자주 반복하여 사용하면 수명 단축

89

안전장치 설치 원칙

원하는 동작마다 안전장치를 설치원하는 동작마다 안전장치를 설치

안전관행과 제조자의 지침

연료공급장치의 안전밸브연료공급장치의 안전밸브

안전장치의 운전중지는 수동조작으로 재(再)작동

제조자는 안전운전지침서를 제공

시동 정지 비상사태 점검 유지 보수 등시동 정지 비상사태 점검 유지 보수 등

안전장치는 제조자의 지침에 따라 설치 및 유지

안전장치는 외부충격 등으로 보호 조치

90

안전장치 설치 원칙

안전장치를 제거 또는 고장방지

전기 기계적인 연동장치 무력화 방지

제어회로는 150(120)V 이하 사용제어회로는 150(120)V 이하 사용

제어회로는 한쪽만 접지

PLC Sequence

정전 시 안전상태로 자동 복귀되는 회로유지

PLC와 별도의 비상정지스위치 설치

Sequence 변경은 담당자 승인 통제 기록middot유지 Sequence 변경은 담당자 승인 통제 기록 유지

안전 및 재산상의 피해가 우려될 때는 원격제어 금지

91

PLC 안전회로

제조자의 지침에 따라 PLC 회로 구성

안전회로는 변경 금지

안전회로는 독립 필요 시 접점은 공유가능안전회로는 독립 필요 시 접점은 공유가능

다른 설비를 이용하여 치환 점화시도 금지

연동장치는 안전 차단밸브 전원을 직접 차단하도

록 연동시키고 안전상태로 복귀록 연동시키고 안전상태로 복귀

PLC 고장 시 감시되고 안전상태로 복귀

Program은 소멸되지 않도록 저장

92

근로자 교육훈련 사항

연료-공기 혼합물의 연소

폭발위험

자연발화를 포함한 점화원자연발화를 포함한 점화원

제어 및 안전장치의 기능

특수 운전조건

저산소 분위기 운전조건저산소 분위기 운전조건

위험물질의 취급 및 처리

제한장소의 출입절차제한장소의 출입절차

운전 지침

93

참고자료

산업안전보건법

KOSHA CODE D-4-2001 건조설비 설치 기술지침

NFPA 86 Standard for oven and furnaces

NFPA 61A Standard for the prevention of Fire and Dust Explosion in Facilities Manufacturing and Handling StarchHandling Starch

NFPA 61B Standard for the prevention of Fire and Explosion in Grain Elevators and Facilities H dli B lk R A i l l C di iHandling Bulk Raw Agricultural Commodities

NFPA 61C Standard for the prevention of Fire and Dust Explosion in Feed MillsDust Explosion in Feed Mills

NFPA 68 NFPA 69 NFPA 77 NFPA 91 NFPA 231

94

감 사 합 니 다감 사 합 니 다

95

집필 장희(한국산업안전공단)편집 및 제작 교재자료개발팀

건조설비 관련법규

산업안전규칙 제291조위험물위험물 저장저장 사무실사무실 연구실연구실 실험실실험실 등과등과 20m 20m 이상이상

방호벽방호벽 살수설비살수설비 등의등의 경우는경우는 예외예외

산업안전규칙 제299조 소화설비화재 또는 폭발을 방지하기 위하여 작업요령을 작성

하고 이에 따라 작업을 하도록 하여야 한다

7

II 건조 및 위험물질 발생II 건조 및 위험물질 발생

8

건조 및 위험물질 발생

건조의 정의고체 중에 포함된 수분이나 다른 휘발성 물체를 주로

열에 의하여 제거하며 이의 함량을 적게 하는 조작

건조 중 위험 물질 발생침지 도장 분무 함침 공정

효소 효모 소성(제과)

목재 종이 Plastic Pellet 포장재

인쇄 코팅

Plastic Resin (PVC SBR HDPE EPDM)

접착 성형 압출

9

위험물질의 종류

폭발성 물질 가열 마찰 충격으로 산소공급 없이폭발폭발

발화성 물질 스스로 발화 또는 물과 접촉하여 발화

산화성 물질 강한 산화력 혼촉시 분해

인화성 물질 인화점이 65oC 이하인 가연성 액체인화성 물질 인화점이 65oC 이하인 가연성 액체

가연성 가스 LEL 10이하 또는 폭발 상 bull 하한의차이가 20 이상(예 암모니아 TCE)차이가 20 이상(예 암모니아 TCE)

부식성 물질 강산 강알카리

독성물질 LC50(쥐 4시간 흡입) 2000PPM 이하

10

건조설비의 분류(NFPA)( )

Class A 잠재적 인화성물질이 다량존재

Class B 대기압 운전으로 가연성 인화성Class B 대기압 운전으로 가연성 인화성

물질이 없음물질이 없음

Class C 연료사용으로 잠재적 위험이 있음

Class D 5000를 초과하는 특수로

11

안 전 색 의미

안 전 색 의미 사용보기

빨 강45R 415

방 화 방화표지 배관계 식별 소화표시

금 지 금지표시

정 지 긴급 정지 버튼 정지신호기정 지 긴급 정지 버튼 정지신호기

고도위험 화약 경고표 발파 경고표 화약류의 표시

주 황 위 험 위험표지 배관계 식별 위험표시 스위치 박스주 황25YR 614

위 험 위험표지 배관계 식별 위험표시 스위치 박스뚜껑 안쪽면 기계의 안전커버 안쪽면 노출 기어의 옆면 눈금판의 위험 범위

항해 항공 구명 보트 구명구 구명대 수로표지 선박계항해 항공보안시설

구명 보트 구명구 구명대 수로표지 선박계류 부표 비행장용 구급차 비행장용 연료차

12

안 전 색 의미

안 전 색 의미 사용보기

노 랑 주의 주의표지 감전주의 표지 크레인 범퍼 충돌위험25Y 814

기둥 바닥 돌출물 피트 가장자리 바닥면 끝호퍼 주위 및 계단 가장자리 전선 방호구 도로바리케이드 해로운 물질을 잘게 부수는 용기 또는 사용장소 가전제품의 경고표시

녹 색10G 410

안전 안전지도표지 및 안전기

피난 유도표지 비상구 방향 표지 대피소 위치 갱구10G 410 피난 유도표지 비상구 방향 표지 대피소 위치 갱구특정 구역의 방향을 나타내는 표지

구호 위생지도표지 노동 위생기 구호표지 보호구 상자 들것 구급상자 구호소의 위치 및 방향 표지자 들것 구급상자 구호소의 위치 및 방향 표지

진행 통행신호기

13

안 전 색 의미

안 전 색 의미 사 용 보 기파 랑25PB 3510

의무적행 동

지시표시3510 지 시 보호안경의 착용 가스측정 등 지시하는 표지 수리 중

또는 운전휴게 장소를 나타내는 표지 스위치 박스의바깥면

자 주25RP 412

방사능 방사능표지 방사능 경표 방사성 동위원소 및 여기에관한 폐지작업실 저장시설 관리구역 등에 설치하는울타리 등

1 파랑색은 원형 속에 사용하는 경우에 한하여 안전색으로 간주2 KSA 3501 ISO 384 Safety colors and safety signs

14

y y g

표지판 모양 및 의미

모 양 의 미모 양 의 미금지 정지 고도의 위험 의무행동 지시안전 구호 지 보호 방사능안전 구호 지도 보호 방사능

위 험위 험

주 의

정보(지시 포함) 금지 정지 고도의 위험 방화 안전구호 지도 보호 방사능 유도 보조 표지

15

대 비 색

안 전 색 대응하는 대비색

빨 강 흰색 검정색

주 황 검정색주 황 검정색

노 랑 검정색

녹 색 흰색 검정색

파 랑 흰색 검정색

자 주 검정색

16

III 건조설비 용어 정의III 건조설비 용어 정의

17

건조설비 용어 정의

연소실 연료 등을 점화middot연소시켜 열을 발생시키는 공간키는 공간

건조실 피(彼)건조물이 건조되는 공간

덕트 연소공기 배기가스 또는 건조 시 발생하는 물질을 배출시키는 도관

간접 가열식 연료의 연소가스가 건조실에 들어가지 않고 복사 열 교환 등의 간접방식으로 건조(위험물질을 발생하는 물질 건조)조(위험물질을 발생하는 물질 건조)

연소식 건조설비 연료의 연소가스가 건조실 내부를 통하여 피(彼)건조물과 직접 접촉하는 건조부를 통하여 피(彼)건조물과 직접 접촉하는 건조설비(자동차 도장건조실)

18

건조설비 용어 정의

폭발구 건조실 내부 압력상승 시 내부압력을 외부로 안전하게 분출시키기 위하여 설치한 문 창문부로 안전하게 분출시키기 위하여 설치한 문 창문 패널 파열판 등자동 점화 온도(A i i i T ) 물자동 점화 온도(Auto-ignition Temperature) 물질의 자동 점화가 시작되는 온도 먼지는 먼지층및 먼지운에만 해당및 먼지운에만 해당확산 화염(Diffusion flame) 점화 가 주위 대기 내에서 확산되는 속도에 의해 연소가 제어되는 화염에서 확산되는 속도에 의해 연소가 제어되는 화염폭연(Deflagration) 화염 전선이 음속 이하로 확산되는 현상산되는 현상폭굉(Detonation) 화염 전선이 음속 이상으로 확산되는 현상

19

산되는 현상

건조설비 용어 정의

폭발(Explosion) 폭연 폭굉 등으로 생성되는 압력의 급상승으로 밀폐 구역이 파열되는 현상력의 급상승으로 밀폐 구역이 파열되는 현상

폭연(폭발) 차단(Deflagration isolation) 폭연이연결 덕트를 통해 확산되는 것을 차단하는 조치

폭연(폭발) 진압(Deflagration suppression) 폭연폭 (폭발) ( g pp ) 폭을 초기에 (60 ~ 80 ms 이내) 소화시키기 위해 고출력 소화기를 사용 압력과 화염의 영향을 완화력 화기 사용 력과 화 의 영향 화시키는 조치

폭연(폭발) 배풍 (Deflagration venting) 밀폐 구폭연(폭발) 배풍 (Deflagration venting) 밀폐 구역이나 용기 등의 내부에서 발생하는 폭연에 의한압력을 완화시키기 위해 Panel door 개구장치

20

압력을 완화시키기 위해 Panel door 개구장치등을 이용 압력을 완화시키는 조치

건조설비 용어 정의억제(Containment) 공정 건조시 폭연의 최대 압력에 견디어 파열되지 않도록 견고하게 건조하는력에 견디어 파열되지 않도록 견고하게 건조하는조치폭발성(Explosible) 통상 부유 중인 먼지운 또는폭발성(Explosible) 통상 부유 중인 먼지운 또는연무에 적용되는 용어게이트 밸브(Gate valve) 배관 내에 물질의 흐름게이 밸 ( ) 배 내에 물질의에 수직방향으로 Plate를 삽입하여 흐름을 차단시키는 밸브

( )로터리 밸브(Rotary Airlock valve) 원추형 상자내의 Motor로 작동되는 복수 날개 회전익으로 구성된 밸브성된 밸브평균입자크기(Mean particle size) Micronμ단위로 표시되는 입자 물질의 평균직경

21

로 표시되는 입자 물질의 평균직경

건조설비 용어 정의

Kg 가스의 폭발지수

Kst 먼지의 폭발지수

Pmax 억제된 폭연이나 폭굉의 최대압력억제 폭 이나 폭굉의 최대 력

Pred 폭연배풍 또는 폭연집압 등과 같은 폭발방지 기법을 이용한 결과로 감소된 폭연 압력지 기법을 이용한 결과로 감소된 폭연 압력

Pstat Vent panel 또는 Vent door가 개방되기시작하는 정압(static pressure)시작하는 정압(static pressure)

Reaction force 배풍된 폭연에서 나오는 가스의방출로 1개의 Pl t 구성품에 가해지는 힘방출로 1개의 Plant 구성품에 가해지는 힘

22

Dryer 분류y

Indirect Dryer연속식 피건조물을 연속 또는 회분 투입

tray sheeting pneumatic conveying rotary spray th h i l ti t l fl id b dthrough-circulation tunnel fluid beds

회분식 회분으로 투입

through circulation tray through-circulation tray

Infrared or radiant heat dryerInfrared or radiant-heat dryer

Dielectric-heat dryer

23

Dryer 분류y

Direct dryer

연속식 피 건조물이 연속으로 투입되고 고온표면에접촉

cylinder drum screw-conveyer vibrating-tray t t b t i l tsteam-tube rotary special type

회분식 교반 등을 시키면서 진공 상압 건조회분식 교반 등을 시키면서 진공 상압 건조

agitated-pan free vacuum rotary vacuum-tray

24

IV 건조설비 구조IV 건조설비 구조

25

건조설비 건축물 구조

독립된 단층건물

최상층 또는 내화구조인 경우는 예외건조로를 지하 밀폐장소에 설치 시에는 충분한 환기와

누출된 위험물질이 체류하지 않도록 할 것

연료의 증기비중이 공기보다 큰 경우는 지상에 설치

건물의 바닥 벽 기둥 계단 및 지붕은 불연재 사용

상부를 가벼운 재료 사용상부를 가벼운 재료 사용

폭발구를 설치하고 안전한 곳으로 배출

건조 시 발생하는 가스 증기 또는 분진을 안전한 곳건조 시 발생하는 가스증기 또는 분진을 안전한 곳으로 배출

26

건조설비 건축물 구조

직화식 건조설비는 점화 시 폭발 또는 화재를 예방하기 위하여 연소실이나 기타 점화하는 부분을방하기 위하여 연소실이나 기타 점화하는 부분을환기시킬 수 있는 구조로 할 것

내부는 청소가 쉬운 구조로 할 것

감시창출입구 및 배기구 등의 개구부는 발화시에시창 출 구 및 배기구 등의 개구부 발화시에불이 다른 곳으로 번지지 아니하는 위치에 설치하고 필요한 때에는 즉시 밀폐가능 구조로 할 것때에 즉시 폐가능 구 것

내부의 온도가 국부적으로 상승방지 구조로 설치할 것할 것

위험물 건조설비 열원으로 직화를 사용하지 말 것

27

건조설비 건축물 구조

위험물 건조설비 외의 건조설비의 열원으로 직화를 사용하는 때에는 불꽃 등에 의한 화재를 예화를 사용하는 때에는 불꽃 등에 의한 화재를 예방하기 위하여 덮개를 설치하거나 격벽을 설치최대운전온도에서의 열팽창에 의한 응력을 충분최대운전온도에서의 열팽창에 의한 응력을 충분히 견딜 수 있도록 설계 및 제작되어야 함건조설비의 외부표면온도가 70(160)이하건조설비의 외부표면온도가 70(160)이하초과시에는 접촉방지 시설과 경고표지판을 설치연소실에는 각 버너마다 연료의 연소상태를 확연소실에는 각 버너마다 연료의 연소상태를 확인할 수 있도록 관찰구(Peep hole) 등을 설치

설치 불가시에는 육안 감시 가능설비를 설치설치 불가시에는 육안 감시 가능설비를 설치

건조실의 출입문은 건조실 내부에서도 열 수 있는 구조

28

는 구조

건조설비 비상구 설치

출입구로 부터 3m 이상 떨어진 곳에 설치출입구로 부터 3m 이상 떨어진 곳에 설치

비상구 출입구로부터 50m 이내 마다 설치

너비는 075m 이상 높이는 15m 이상

문은 피난방향으로 열리고 실내에서 항상 열리도록 할 것

실내 외에 비상구의 표지판 설치실내 외에 비상구의 표지판 설치

유도등 설치양방향 대피로 확보양방향 대피로 확보

29

건조설비 부속전기설비

건조설비에 부속된 전열기전동기 및 전등 등에

접속된 배선 및 개폐기를 사용하는 때에는 당해

건조설비 전용의 것을 사용설비 용의 것을 사용

건조설비의 내부에서 전기불꽃의 발생으로 인하여 위험물의 점화원이 될 우려가 있는 전기기계여 위험물의 점화원이 될 우려가 있는 전기기계기구 또는 전선 케이블 설치 금지건조설비 설치환경에 적합한 용량 방폭 등급 내열건조설비 설치환경에 적합한 용량 방폭 등급 내열

등급 밀폐구조 등으로 설치해야 함

30

V 건조설비 화재폭발V 건조설비 화재폭발

31

건조공정 화재폭발가연물

연소(화재)3요소

연소(화재)

1 가연물

2 점화원

연소(화재)3요소

점화원 산소

(화재)2 점화원

3 산소(공기)

분진폭발 5요소가연물가연물

1 가연물

2 점화원밀폐공간

부유

점화원

3 산소(공기)

4 분산부유

공간

32

점화원 산소4 분산부유

5 밀폐공간

화재폭발 방지

함진 농도 입도제어

점화원 제어

산소농도 제어농 제어

비산방지설비를 밀폐시켜 누출 방지설비를 밀폐시켜 누출 방지

분진퇴적 방지를 위한 청소

개방개방옥외에 설치하거나 개방 건물에 설치

33

분진가연물

분진 종류 입도크기는 나라마다 상이함

KOSHA 코드 40 mesh (lt 420 μm) 이하인 입자

NFPA는 20 mesh(lt 850 μm) 이하인 입자( μ ) 이하 자

일반적으로 입도크기가 420 μm 이상인 입자는화염성장 (Propagation) 을 억제화염성장 (Propagation) 을 억제

가스 증기 Hume 먼지 분진 등이 혼합상태가일반적임일반적임

폭발하한 농도는 20 ~ 60g 폭발상한농도는

2000 ~ 6000g의 범위

34

분진실험장치 조건

Ignition Source TwoIgnition Source ndashTwo

pyrotechnic igniter

(5000Jeach)(5000Jeach)

혼합분진

40 i i t l 40 zirconium metal

30 barium nitrate

30 b i id 30 barium peroxide

This source is initiated by

1 A l t i f h da 1-A electric fuse head

35Siwek 20-L chamber

분진 크기별 실험결과

300 μm 이상 분진은300 μm 이상 분진은점화최소농도 점화에너지가 급격히 증가너지가 급격히 증가의미는

36

분진폭발물질

종 류 물 질 명

곡물 곡물류 분유 녹말 설탕 셀룰로오스 등

탄소질 석탄류 목재 종이류 섬유류탄소질 석탄류 목재 종이류 섬유류

금속 Al Mg Li K Na Zn Fe 등

플라스틱 PE ABS PVC PP PVA E Ph l플라스틱 PE ABS PVC PP PVA Epoxy Phenol

Melamine Poly Acrylamide PVB 등

화학물질화학물질 Adipic Acid Calcium Acetate TPA PA

DOP Dextrin Lead Stearate 황

Methyl cellulose Methyl cellulose

분진취급 시 가연성증기 가스혼합 여부에 따라 차이

37

분진취급 시 가연성증기 가스혼합 여부에 따라 차이

PVC는 자기 소화성으로 분진폭발이 가능

분진의 제어

분진이 새는 곳을 막는다

공장 내부를 환기

국소배기장치 등으로 부유 분진을 포집(捕集)

누출된 분진은 정기적으로 제거누출된 분진은 정기적으로 제거

물 분무 또는 습식공정을 적용하여 정전기 발생

을 억제

불활성 분진을 첨가

38

점화원 종류 및 크기

집진장치 등 분진 제거할 때 정전기 방전 불꽃

집진장치 등 분진 제거용 전기기기 불꽃 과열

회전축 과열 회전 날개 접촉 모터 불꽃 과열회 축 과열 회 날개 촉 터 불꽃 과열

회수분진 배출용 기기의 과열 마찰 등

고온 물체 불씨 착화 불꽃 혼입고온 물체 불씨 착화 불꽃 혼입

금속편(金屬片) 등 이물질 혼입

분진 자연발화

보수작업에 따른 용접 등 불꽃

최소발화에너지(MIC)는 가스 1mj 분진 100mj 이하 이나 온도 산소 습도 입도 등에 좌우

39

이하 이나 온도 산소 습도 입도 등에 좌우

인화성 가스 특징

발열 착화 비중Gas MW

발열

Btu

착화

LEL

UEL

비중

Air공기비

Butane 58 0 3 200 550 1 9 8 5 2 0 31 0Butane 580 3200 550 19 85 20 310

CO 280 310 1128 125 740 097 25

Hydrogen 2 0 311 932 4 74 2 0 07 2 5Hydrogen 20 311 932 4 742 007 25

LNG 186 1115 - 46 145 064 106

LNG 162 960 - 4 150 056 90

LNG 203 1000 - 39 140 07 94

Propane 440 2500 842 21 95 157 240

40

점화원 제어장치

접지접지

금속탐지기

온도감지기

컨베이어 벨트 이탈감지컨베이어 벨트 이탈감지

입도분포 제어

습도조절습도조절

불활성물질 투입

진동체 전단에 금속감지기

자석기 금속감지기

41

진동체 전단에 금속감지기

불활성 조치(Inert)( )

불활성 조치 원리밀폐된 체적 내에서 산소 농도를 연소에 요구되는 농도

미만으로 낮춰 사전에 폭발을 방지하는 조치

질소 이산화탄소 등의 불활성 가스를 사전에 주입시켜 폭발을 방지하는 조치 (NFPA 69)

불활성 조치 시 주의사항공정 내에서 퍼지가스 및 산소의 농도를 계속 모니터링

퍼지가스가 누설 시 질식으로 인해 인체에 미칠 잠퍼지가 가 누 시 식 해 체에 미재적 위험성을 사전 고려

42

불활성 조치 장단점

장점

연소를 미연에 방지 제품의 생산 중단에 따른 손실

가능성을 사전에 막을 수 있음가능성을 사전에 막을 수 있음

단점

질소비용의 지속적인 투자질소비용의 지속적인 투자

누설 시 질식의 위험 상존

높은 유지 관리 비용

43

질소순환 공기이송설비

44

불활성가스 치환

운전자의 안전위치를 확인운전자의 안전위치를 확인

불활성가스 충분한 저장량을 보관

용매회수설비 작동준비

순환 팬을 가동하고 불활성가스 투입순환 팬을 가동하고 불활성가스 투입

한계 산소농도보다 3 이상 낮게 투입한계 산소농도보다 3 이상 낮게 투입

재순환 오븐가스를 운전온도까지 가열

정상운전

45

불활성가스 치환(아세톤)( )

46

불활성가스 치환(헵탄)( )

47

저산소 농도 용매회수설비

저산소 농도로 운전저산소 농도로 운전

공기가 유입되지 않도록 기밀성을 유지

산소농도 측정장치를 연동 설치

불활성가스는 용적의 5배 이상 보관

비상전원 공급장치 설치비상전원 공급장치 설치

48

저산소 분위기 오븐 운전운전준비최저산소농도(LOC) 보다 3이상 낮게 운전최저산소농도(LOC) 보다 3이상 낮게 운전 3 이하 시 비상퍼지 및 용매 및 피(彼)건조물 공급 중

단용매 증기가 응축되지 않도록 운전운전중지용매 및 피(彼)건조물 유입을 차단용매 및 피(彼)건조물 유입을 차단 LOC 이하로 치환용매 흐름을 차단하고 열원 공급을 중지산소농도를 195 까지 되게 공기유입비상절차정전 시 비상전원을 팬 제어설비에 공급정전 시 비상전원을 팬 제어설비에 공급건조로(乾燥爐)내에 유입 차단비상시에도 산소농도를 연속측정

비상퍼지 시 오븐 과열방지

49

비상퍼지 시 오븐 과열방지

VI 건조설비 화재폭발 피해 최소화VI 건조설비 화재폭발 피해 최소화

50

화재폭발 피해 최소화 방법

억제(Containment)

방산(Deflagration Venting)

폭연 진압(Deflagration Suspension)

폭연 차단(Deflagration Isolation)폭연 차단(Deflagration Isolation)

완벽한 대책을 세우는 것은 불가능

폭발에 의한 피해를 최소화 대책 강구

1차 폭발을 배출하거나 봉쇄시켜 피해를 최소화

1차 폭발을 감지 2차 폭발로 발전 차단

51

1차 폭발을 감지 2차 폭발로 발전 차단

억제(Containment) ( )

공정 자체를 미리 취급 재료의 최대 폭연압력에견딜 수 있게 설계

최종 변형 압력은 용기내의 최대 초기압력에 좌우최종 변형 압력은 용기내의 최대 초기압력에 좌우

억제 용기의 경우 최대 초기압력을 30 psig (2Bar 2 1 KgCm2)로 제한시킴(NFPA 69)21 KgCm2)로 제한시킴(NFPA 69)

장비의 설계는 영구적으로 변형 방지 설계항복강 ( ) 이하에서 전 설계항복강도 (yield strength) 이하에서 운전토록 설계

허용 가능한 변형으로도 파열방지 설계

항복강도 (yield strength) 이상이라 하더라도 극한 강도 (ultimate strength)이하에서 운전되게끔 설계

52

억제(Containment) 장단점( )

억제 시 고려해야 할 사항용기의 평평한 표면들과 사각 모양의 강도를 극대화

시키는 것은 용기 설계 시 고려

용접 부위 및 기타 조임 장치들의 강도 또한 고려용접 부위 및 기타 조임 장치들의 강도 또한 고려

분진폭발위험이 높은 건조기 분쇄기 등에 적용

억제의 장점유지 관리비의 절감

소극적 방호조치

억제의 단점높은 초기 투자비

플랜트 구조에 무게 하중을 미침

53

플랜트 구조에 무게 하중을 미침

방산(Deflagration Venting)( g g)

방산원리공정 구성품 공정실 등의 내부로부터 발생하는 폭연의

고온 팽창 가스를 개방용 패널 또는 도어를 통해 완화시기는 폭발방지조치기는 폭발방지조치

폭연 배풍장치 - Vent panel Vent door

방산 작동 방법폭발성 가스가 대기로 직접 방출될 수 있게끔 유도하는

개방된 방산구 (Open vent)를 제외

방산장치는 사전에 예정된 압력 즉 P t t에서 개방방산장치는 사전에 예정된 압력 즉 Pstat에서 개방

압축된 가스는 대기로 직접 또는 Vent duct를 통해 배출

54

방산 설계 시 고려사항

반발력(反撥力 Reaction force)폭발 후의 화재 (P l i fi )폭발 후의 화재 (Post explosion fire)재료의 유독성 또는 부식독성 문제에 대한 고려독성 문제에 대한 고려배풍 효율 (Vent efficiency) 다른 공정 장비와의 연결 부위다른 공정 장비와의 연결 부위배풍 덕트의 배압 (Back pressure) 단열 보온재 (Th l i l ti )단열 보온재 (Thermal insulation) 안전한 배풍 구역 (Safe Venting Area) 진공 상태 방호 (V P t ti )진공 상태 방호 (Vacuum Protection) 설치 위치

55

방산구 설계기준(NFPA 68)( )

공정 물질(재료) K K l (b d)Kst or Kg value (barmiddotmsecond)용기의 치수와 체적최대 및 최소의 운전 압력 및 온도최대 및 최소의 운전 압력 및 온도용기의 강도V t D t L th(있을 경우)Vent Duct Length(있을 경우)공정 물질(재료) Kst or Kg value용기의 치수와 체적 최대 및 최소의 운전 압력 및용기의 치수와 체적 최대 및 최소의 운전 압력 및온도 용기의 강도 Vent Duct Length 등의 정보로 NFPA 68에 들어 있는 계산도표( h )로 NFPA 68에 들어 있는 계산도표(nomography)를 사용하여 Vent panel의 사이즈를 결정

56

방산구 설치 기준내부 폭발압력을 외부로 안전하게 방출(예외)

철 구조물과 4 8 이상 철판으로 제작 시(봉쇄)철 구조물과 48mm 이상 철판으로 제작 시(봉쇄)

저산소 농도에서 운전하는 건조설비

가스증기 N₂air CO₂air

Methane 12 145

n-Hexane 12 145

Ethylene 10 11 5Ethylene 10 115

Hydrogene 50 52

S l 9 0Stylene 90 -

로(爐)의 부피 0424당 0093 방출면적(151)

57

(爐)의 부피 0424 당 0093 방출면적(15 1)

방산구 설치 기준

패널 출입문 개구부 등을 이용 1 15법칙 준수패널 출입문 개구부 등을 이용 1 15법칙 준수

방출구 주위에 가이드 레일 설치와 경고표지

가능한 연소장치 가까이 설치

패널이 비산되지 않도록 끈으로 묶어패널이 비산되지 않도록 끈으로 묶어

패널은 05psig의 서지 내압력

지붕 패널을 단위면적당 최대244kg 설치

길이가 긴 건조설비는 최소 내경의 5배 초과 금지길이가 긴 건 설비는 최 내경의 5배 과 금지

초기 증기폭발압력을 조기에 배출시켜 배출시간을 길게

58

방산구 덕트 설치 기준

배출구 덕트는 폭발 방산구 면적 이상으로 설치

벤트 면적은 가능한 균형 있고 대칭적으로 분포

덕트는 가능한 짧게(3m 이하) 설치덕트는 가능한 짧게(3m 이하) 설치

가능한 상부의 높은 곳에 장애물이 없도록 설치

일직선으로 설치

외벽에 가깝게 설치외벽에 가깝게 설치

옥외 안전한 곳에 설치옥외 안전한 곳에 설치

폭발 방산구 주위에 경고 표지판 설치

59

방산구 설치 장단점방산구 장점방산구가 옥외에 있을 경우에는 비용 절감방산구가 옥외에 있을 경우에는 비용 절감유지 관리 비용의 절감

방산구 단점 Filter bag 등의 가연성 재료가 아직 남아 있을 경우

방산 후에도방산 후에도화재의 잠재력 상존

배출구를 옥외로 유도하기 위하여 설치설비가 옥외배출구를 옥외로 유도하기 위하여 설치설비가 옥외또는 바깥쪽벽 가까이에 위치분진화염이 외부로 배출되어 2차 재해 위험분진화염이 외부로 배출되어 2차 재해 위험

독성 부식성 재료에는 부적합잘못 설계 및 설치하면 잦은 작동으로 신뢰성이 저하

60

잘못 설계 및 설치하면 잦은 작동으로 신뢰성이 저하

패널형 방산구(Vent Panel)( )

평평한 모양이나 Dome 모양의 Panel로 방호 대

상이 되는 공정 구성품의 개구부에 볼트를 사용하

여 연결 설치

한 장의 Stainless Steel 또는 316 Stainless

Steel (밀봉용) Teflon 및 Stainless Steel SandSteel (밀봉용) Teflon 및 Stainless Steel Sand

witch 구조로도 구성 가능

D 형 V t P l은 풍압 및 공정 진공 상태Dome 형 Vent Panel은 풍압 및 공정 진공 상태

에 대비하여 저항 값을 크게 설계

Vent Panel 모양 직사각형 또는 원형

61

패널형 방산구(Vent Panel)( )

62

패널 비산방지 끈

63

폭발 방산(Explosion Venting)( p g)

분진폭발 시 폭발압력을 외부로 방출

내부압력을 완화시켜 설비를 보호

피해확대를 방지 감소피해확대를 방지

rupture disk bursting diaphragm 폭발 방산 문(안전핀)(안전핀)

64

방산 문(Vent Door)( )

방호 대상이 되는 공정방호 대상이 되는 공정의 구성품에 설치하는경첩이 달린 도어경첩이 달린 도어

미리 예정된 압력에서개방되도록 설계개방되도록 설계

특수한 걸쇠 경첩 배열 제어열로 제어

Vent panel보다 동작시간이 길다

65

방산구 설치 예시

가스와 먼지를 취급하는 장소에 사용

전형적인 설치 장소 Dust collector

Silo

Dryer

Bucket elevator

Mixer Pulverizing

Bucket elevators

W t Sh ddWaste Shredders

최초 설계 기기 배치시에 분진폭발 고려

66

시에 분진폭발 고려

방산구 덮개 비산방지 끈

67

폭연 진압장치 구성

68

폭연 진압 설계 기준

설계 기준 NFPA 69 ISO 61844설계 기준 NFPA 69 ISO 61844

공정 물질

Kst or Kg value(폭발지수)

최대 및 최소 운전 압력 및 온도최대 및 최소 운전 압력 및 온도

용기의 강도용기의 강

용기의 치수와 체적

69

폭연 진압 장단점

폭연 진압(Deflagration Suspension) 장점

화염 제거 및 연이은 화재의 방지

독성 부식성 재료의 배출 위험 감소독성 부식성 재료의 배출 위험 감소

공정 구성품의 위치 선정에 유연성

폭연 진압(Deflagration Suspension) 약점

폭연 배풍 보다 통상 높은 비용

정기적인 유지 관리정기적인 유지 관리

일부 금속분진 아세틸렌 수소에는 부적합

70

폭연 진압 설치

가스 및 먼지를 취급하는가 및 먼지를 취급하는장소에 사용

전형적인 설치 장소전형적인 설치 장 Dust collectors

Silos

Spray dryers

Bucket elevators

Mixers

Pulverizing

Fluid Bed Dryers

Cyclone Separators

W t Sh dd

71

Waste Shredders

폭연 진압 불가

자체 산화원을 갖고 있는 nitro cellulose 및 이와자체 산화원을 갖고 있는 nitro-cellulose 및 이와

유사한 기타 폭발성 물질

화염의 확산속도가 음속보다 빠른 폭굉 사고

분해 반응 스팀과 같은 열팽창 폭발사고 등으로

초래되는 폭발사고

72

폭연 차단집진기 사일로 등의 공정 구성품은 Suppression Venting Containment 등으로 폭발방지가 가능Venting Containment 등으로 폭발방지가 가능배관 및 덕트에 의해 기타 공정 구성품에 연결되는부위는 폭발 확산의 위험 상존부위는 폭발 확산의 위험 상존집진기는 Deflagration vent 설치로 파괴를 방지할수 있을지는 모르나 유입 덕트 (inlet duct)를 통해수 있을지 나 유 덕 ( )를 통해화염이 플랜트의 다른 부위로 확산될 수 있음이러한 화염의 확산으로 2차 폭발이 초래될 수 있고 실제로 초래되어 왔음NFPA 68에서는 장비들간의 연결된 부위에 설치할선택사양으로 V ti 을 시사하고는 있으나 이는선택사양으로 Venting을 시사하고는 있으나 이는상호 연결된 장비에 폭발방지시스템이 설치되어있을 경우에만 Venting의 효력이 있음

73

있을 경우에만 Venting의 효력이 있음

기계적 폭연 차단적절한 구조의 rotary airlock valve로 가능 dust collector hopper dust collector hopper효과적이기 위해서는

폭연 감지 즉시 Rotary gate valve가 중지폭 지 즉시 y g 가 중지화염과 타고 있는 물질의 이송을 방지진짜 효과적이기 위해서는 rotary airlock valve를

방호 대상 장비의 폭발 감지 및 방지 설비에 통합방호 대상 장비의 폭발 감지 및 방지 설비에 통합필요

High speed knife gate valve적절한 구조로 150 psig 내압력( 충분한 내압력) ms(11000초) 내에 닫힘(빠른 응답속도)배관도 최대 폭연압력 Pmax에 내압

74

기계적 폭연 차단

폭발감지기(압력스위치 또는 불꽃감지기)가 폭연압력 또는 화염 전선 감지압력 또는 화염 전선 감지

폭발감지기가 폭연 압력 화염전선을 감지

신속히 Valve를 차단시켜 화염과 압력의 확산방지

연결된 장비가 D fl ti ti i연결된 장비가 Deflagration venting suppression에 의해 방호되고 있을 경우

예상되는 압력은 거의 없음

연결 배관을 차단하는 Valve를 보다 경제적인연결 배관을 차단하는 Valve를 보다 경제적인chemical isolation barrier로 대체 가능

75

공기수송장치 설치 예시

A

B

A

76

Rotary airlock valvey

77

화학적 폭연 차단

폭발감지기(압력스위치 또는 광학 감지기)가

폭연 압력 화염전선을 감지

고속 방출 소화기에서 소화약제가 신속히 방출고속 방출 소화기에서 소화약제가 신속히 방출

화염과 타고 있는 물질의 확산을 막음

점화원(스파크) 진압 설비

덕트 아래로 이송되는 타고 있는 입자를 감지있

아래쪽으로 물을 분사시켜 소화

일단 폭연이 시작되었을 경우일단 폭연이 시작되었을 경우

확산을 막는 데는 효과가 없음

78

VII 건조설비 부속장치 등VII 건조설비 부속장치 등

79

전체환기 및 배기시설덕트는 불연재 사용 표면온도는 70 이하(24m 이내)이내)

벽 건물 등을 통과시 불연재료로 차단덕트는 방화벽 다른 건물 통과 금지덕트는 방화벽 다른 건물 통과 금지

덕트에 청소구를 설치

건물 일부를 덕트로 사용금지건물 일부를 덕트로 사용금지

위험물질이 응축되지 않도록 설치(단열)

덕트에 고체가 퇴적되지 않도록 설치

배기구는 지붕보다 15m 이상 높게 설치

분진퇴적방지

80

연소장치

연료 먼저 투입되지 않도록 Sequence 구성

연료가스를 감소시켜 연소공기를 차단

2차 공기의 설정치는 급격한 변화가 없도록 잠금차 공기의 설정치 급격 화가 없 록장치 설치시건 암호설정시건 암호설정

연료배관은 수동차단밸브를 설치밸브가 개방된 상태에서 레버가 수직방향이 되지 않게밸브가 개방된 상태에서 레버가 수직방향이 되지 않게

14 회전상태가 권장

파일럿 버너의 불꽃은 주 버너마다 점화를 확실히파일럿 버너의 불꽃은 주 버너마다 점화를 확실히할 수 있게 설치

81

연소 퍼지 설비

예비 퍼지

운전 전middot후에 연료 유입을 차단설비 설치

예비점화 퍼지는 챔버 용적의 4배 실시(1 831)예비점화 퍼지는 챔버 용적의 4배 실시(1831)

예비점화에 필요한 최소 공기만 유입

최소유량 유지 실패 시는 퍼지 타이머 Auto-reset

안전 차단밸브는 닫음안전 차단밸브는 닫음

퍼지 시 화염감지기 신호는 감지되어서는 안 된다

LEL50 이상의 공기로 치환 금지

82

연소 퍼지 설비

예비 퍼지 예외 경우 760초과 또는 다음 3가지 동시

파일럿 불꽃 감시

안전 차단밸브 설치

가열 챔버 내의 가연성농도가 LEL25 이하

파일럿 점화 시운전 시간 15초 미만

예외 조건

공인기관의 승인을 받은 경우

연장시간 동안 LEL 25를 초과하지 않은 경우

83

연료 차단밸브

연동장치 작동 전원차단 시 차단밸브 닫힘

By-pass valve는 항상 닫음

차단밸브를 타 용도 사용금지

차단밸브 전단에 안전밸브를 설치

차단 파일럿 밸브마다 안전밸브를 설치차단 파일럿 밸브마다 안전밸브를 설치

8 62bar초과 시 이중으로 설치862bar초과 시 이중으로 설치

84

Pilot Burner

각 버너 마다 설치

서로 근접설치 시 최소 1개 이상설치로 감지

4초 이하의 실화를 감지하여 연동4초 이하의 실화를 감지하여 연동

예외 사항

로(爐) 내의 온도가 760를 초과 시에만 By-pass 가능

760 이하로 운전시 By-pass 기능을 반드시 복원 760 이하로 운전시 By-pass 기능을 반드시 복원

방폭형 복사 튜브 한쪽이 열린 경우는 제외

760 이하로 운전이 안 되는 버너는 By-pass 가능

온도제어 감지와 병용 금지

85

고산소 분위기 건조설비

산소 공급배관은 CGA G-44에 따름산소 공급배관은 CGA G 44에 따름

산소 투입 전에 배관 청소

연료 차단밸브는 가능한 화실에서 먼 곳에 설치

방산구 퍼지 배출구는 안전한 곳으로 배출방산구 퍼지 배출구는 안전한 곳으로 배출

산소가 연료배관으로 유입 금지

유리 재질 산소 유량계 사용 억제

산소 감압기 2차 측에 안전밸브 설치산소 감압기 2차 측에 안전밸브 설치

86

소방설비

오븐에 자동 스프링클러 물 분무설비 설치

필요 시 덕트 내에도 설치

로(爐)내 온도가 330를 초과 플래시 화재 위험로(爐)내 온도가 330를 초과 플래시 화재 위험

시에는 일제개방형 스프링클러를 설치

CO2 분말 포 소화설비 설치

필요 시 수증기 소화설비 설치필요 시 수증기 소화설비 설치

지속적인 수증기가 공급 가능

물 1lb는 076 부피

연소물질의 소화는 부적합

87

연소물질의 소화는 부적합

건조설비 연동장치

파일럿 버너파일럿 버너

송풍기운전 유량

산소농도 LEL 측정산소농도 LEL 측정

건조실 운전 온도

연료 차단밸브연료 차단밸브

연료공급 압력유량

외부 가연성가스 농도외부 가연성가스 농도

피(彼)건조물의 유입차단

정전

기타(화재 비상정지 등)

88

안전장치 설치 목적

인명과 재산을 보호인명과 재산을 보호

평상시 철저한 유지middot보수로 성능 유지평상시 철저한 유지middot보수로 성능 유지

안전장치는 절대 안전을 보장하지 않음안전장치는 절대 안전을 보장하지 않음

자주 반복하여 사용하면 수명 단축자주 반복하여 사용하면 수명 단축

89

안전장치 설치 원칙

원하는 동작마다 안전장치를 설치원하는 동작마다 안전장치를 설치

안전관행과 제조자의 지침

연료공급장치의 안전밸브연료공급장치의 안전밸브

안전장치의 운전중지는 수동조작으로 재(再)작동

제조자는 안전운전지침서를 제공

시동 정지 비상사태 점검 유지 보수 등시동 정지 비상사태 점검 유지 보수 등

안전장치는 제조자의 지침에 따라 설치 및 유지

안전장치는 외부충격 등으로 보호 조치

90

안전장치 설치 원칙

안전장치를 제거 또는 고장방지

전기 기계적인 연동장치 무력화 방지

제어회로는 150(120)V 이하 사용제어회로는 150(120)V 이하 사용

제어회로는 한쪽만 접지

PLC Sequence

정전 시 안전상태로 자동 복귀되는 회로유지

PLC와 별도의 비상정지스위치 설치

Sequence 변경은 담당자 승인 통제 기록middot유지 Sequence 변경은 담당자 승인 통제 기록 유지

안전 및 재산상의 피해가 우려될 때는 원격제어 금지

91

PLC 안전회로

제조자의 지침에 따라 PLC 회로 구성

안전회로는 변경 금지

안전회로는 독립 필요 시 접점은 공유가능안전회로는 독립 필요 시 접점은 공유가능

다른 설비를 이용하여 치환 점화시도 금지

연동장치는 안전 차단밸브 전원을 직접 차단하도

록 연동시키고 안전상태로 복귀록 연동시키고 안전상태로 복귀

PLC 고장 시 감시되고 안전상태로 복귀

Program은 소멸되지 않도록 저장

92

근로자 교육훈련 사항

연료-공기 혼합물의 연소

폭발위험

자연발화를 포함한 점화원자연발화를 포함한 점화원

제어 및 안전장치의 기능

특수 운전조건

저산소 분위기 운전조건저산소 분위기 운전조건

위험물질의 취급 및 처리

제한장소의 출입절차제한장소의 출입절차

운전 지침

93

참고자료

산업안전보건법

KOSHA CODE D-4-2001 건조설비 설치 기술지침

NFPA 86 Standard for oven and furnaces

NFPA 61A Standard for the prevention of Fire and Dust Explosion in Facilities Manufacturing and Handling StarchHandling Starch

NFPA 61B Standard for the prevention of Fire and Explosion in Grain Elevators and Facilities H dli B lk R A i l l C di iHandling Bulk Raw Agricultural Commodities

NFPA 61C Standard for the prevention of Fire and Dust Explosion in Feed MillsDust Explosion in Feed Mills

NFPA 68 NFPA 69 NFPA 77 NFPA 91 NFPA 231

94

감 사 합 니 다감 사 합 니 다

95

집필 장희(한국산업안전공단)편집 및 제작 교재자료개발팀

II 건조 및 위험물질 발생II 건조 및 위험물질 발생

8

건조 및 위험물질 발생

건조의 정의고체 중에 포함된 수분이나 다른 휘발성 물체를 주로

열에 의하여 제거하며 이의 함량을 적게 하는 조작

건조 중 위험 물질 발생침지 도장 분무 함침 공정

효소 효모 소성(제과)

목재 종이 Plastic Pellet 포장재

인쇄 코팅

Plastic Resin (PVC SBR HDPE EPDM)

접착 성형 압출

9

위험물질의 종류

폭발성 물질 가열 마찰 충격으로 산소공급 없이폭발폭발

발화성 물질 스스로 발화 또는 물과 접촉하여 발화

산화성 물질 강한 산화력 혼촉시 분해

인화성 물질 인화점이 65oC 이하인 가연성 액체인화성 물질 인화점이 65oC 이하인 가연성 액체

가연성 가스 LEL 10이하 또는 폭발 상 bull 하한의차이가 20 이상(예 암모니아 TCE)차이가 20 이상(예 암모니아 TCE)

부식성 물질 강산 강알카리

독성물질 LC50(쥐 4시간 흡입) 2000PPM 이하

10

건조설비의 분류(NFPA)( )

Class A 잠재적 인화성물질이 다량존재

Class B 대기압 운전으로 가연성 인화성Class B 대기압 운전으로 가연성 인화성

물질이 없음물질이 없음

Class C 연료사용으로 잠재적 위험이 있음

Class D 5000를 초과하는 특수로

11

안 전 색 의미

안 전 색 의미 사용보기

빨 강45R 415

방 화 방화표지 배관계 식별 소화표시

금 지 금지표시

정 지 긴급 정지 버튼 정지신호기정 지 긴급 정지 버튼 정지신호기

고도위험 화약 경고표 발파 경고표 화약류의 표시

주 황 위 험 위험표지 배관계 식별 위험표시 스위치 박스주 황25YR 614

위 험 위험표지 배관계 식별 위험표시 스위치 박스뚜껑 안쪽면 기계의 안전커버 안쪽면 노출 기어의 옆면 눈금판의 위험 범위

항해 항공 구명 보트 구명구 구명대 수로표지 선박계항해 항공보안시설

구명 보트 구명구 구명대 수로표지 선박계류 부표 비행장용 구급차 비행장용 연료차

12

안 전 색 의미

안 전 색 의미 사용보기

노 랑 주의 주의표지 감전주의 표지 크레인 범퍼 충돌위험25Y 814

기둥 바닥 돌출물 피트 가장자리 바닥면 끝호퍼 주위 및 계단 가장자리 전선 방호구 도로바리케이드 해로운 물질을 잘게 부수는 용기 또는 사용장소 가전제품의 경고표시

녹 색10G 410

안전 안전지도표지 및 안전기

피난 유도표지 비상구 방향 표지 대피소 위치 갱구10G 410 피난 유도표지 비상구 방향 표지 대피소 위치 갱구특정 구역의 방향을 나타내는 표지

구호 위생지도표지 노동 위생기 구호표지 보호구 상자 들것 구급상자 구호소의 위치 및 방향 표지자 들것 구급상자 구호소의 위치 및 방향 표지

진행 통행신호기

13

안 전 색 의미

안 전 색 의미 사 용 보 기파 랑25PB 3510

의무적행 동

지시표시3510 지 시 보호안경의 착용 가스측정 등 지시하는 표지 수리 중

또는 운전휴게 장소를 나타내는 표지 스위치 박스의바깥면

자 주25RP 412

방사능 방사능표지 방사능 경표 방사성 동위원소 및 여기에관한 폐지작업실 저장시설 관리구역 등에 설치하는울타리 등

1 파랑색은 원형 속에 사용하는 경우에 한하여 안전색으로 간주2 KSA 3501 ISO 384 Safety colors and safety signs

14

y y g

표지판 모양 및 의미

모 양 의 미모 양 의 미금지 정지 고도의 위험 의무행동 지시안전 구호 지 보호 방사능안전 구호 지도 보호 방사능

위 험위 험

주 의

정보(지시 포함) 금지 정지 고도의 위험 방화 안전구호 지도 보호 방사능 유도 보조 표지

15

대 비 색

안 전 색 대응하는 대비색

빨 강 흰색 검정색

주 황 검정색주 황 검정색

노 랑 검정색

녹 색 흰색 검정색

파 랑 흰색 검정색

자 주 검정색

16

III 건조설비 용어 정의III 건조설비 용어 정의

17

건조설비 용어 정의

연소실 연료 등을 점화middot연소시켜 열을 발생시키는 공간키는 공간

건조실 피(彼)건조물이 건조되는 공간

덕트 연소공기 배기가스 또는 건조 시 발생하는 물질을 배출시키는 도관

간접 가열식 연료의 연소가스가 건조실에 들어가지 않고 복사 열 교환 등의 간접방식으로 건조(위험물질을 발생하는 물질 건조)조(위험물질을 발생하는 물질 건조)

연소식 건조설비 연료의 연소가스가 건조실 내부를 통하여 피(彼)건조물과 직접 접촉하는 건조부를 통하여 피(彼)건조물과 직접 접촉하는 건조설비(자동차 도장건조실)

18

건조설비 용어 정의

폭발구 건조실 내부 압력상승 시 내부압력을 외부로 안전하게 분출시키기 위하여 설치한 문 창문부로 안전하게 분출시키기 위하여 설치한 문 창문 패널 파열판 등자동 점화 온도(A i i i T ) 물자동 점화 온도(Auto-ignition Temperature) 물질의 자동 점화가 시작되는 온도 먼지는 먼지층및 먼지운에만 해당및 먼지운에만 해당확산 화염(Diffusion flame) 점화 가 주위 대기 내에서 확산되는 속도에 의해 연소가 제어되는 화염에서 확산되는 속도에 의해 연소가 제어되는 화염폭연(Deflagration) 화염 전선이 음속 이하로 확산되는 현상산되는 현상폭굉(Detonation) 화염 전선이 음속 이상으로 확산되는 현상

19

산되는 현상

건조설비 용어 정의

폭발(Explosion) 폭연 폭굉 등으로 생성되는 압력의 급상승으로 밀폐 구역이 파열되는 현상력의 급상승으로 밀폐 구역이 파열되는 현상

폭연(폭발) 차단(Deflagration isolation) 폭연이연결 덕트를 통해 확산되는 것을 차단하는 조치

폭연(폭발) 진압(Deflagration suppression) 폭연폭 (폭발) ( g pp ) 폭을 초기에 (60 ~ 80 ms 이내) 소화시키기 위해 고출력 소화기를 사용 압력과 화염의 영향을 완화력 화기 사용 력과 화 의 영향 화시키는 조치

폭연(폭발) 배풍 (Deflagration venting) 밀폐 구폭연(폭발) 배풍 (Deflagration venting) 밀폐 구역이나 용기 등의 내부에서 발생하는 폭연에 의한압력을 완화시키기 위해 Panel door 개구장치

20

압력을 완화시키기 위해 Panel door 개구장치등을 이용 압력을 완화시키는 조치

건조설비 용어 정의억제(Containment) 공정 건조시 폭연의 최대 압력에 견디어 파열되지 않도록 견고하게 건조하는력에 견디어 파열되지 않도록 견고하게 건조하는조치폭발성(Explosible) 통상 부유 중인 먼지운 또는폭발성(Explosible) 통상 부유 중인 먼지운 또는연무에 적용되는 용어게이트 밸브(Gate valve) 배관 내에 물질의 흐름게이 밸 ( ) 배 내에 물질의에 수직방향으로 Plate를 삽입하여 흐름을 차단시키는 밸브

( )로터리 밸브(Rotary Airlock valve) 원추형 상자내의 Motor로 작동되는 복수 날개 회전익으로 구성된 밸브성된 밸브평균입자크기(Mean particle size) Micronμ단위로 표시되는 입자 물질의 평균직경

21

로 표시되는 입자 물질의 평균직경

건조설비 용어 정의

Kg 가스의 폭발지수

Kst 먼지의 폭발지수

Pmax 억제된 폭연이나 폭굉의 최대압력억제 폭 이나 폭굉의 최대 력

Pred 폭연배풍 또는 폭연집압 등과 같은 폭발방지 기법을 이용한 결과로 감소된 폭연 압력지 기법을 이용한 결과로 감소된 폭연 압력

Pstat Vent panel 또는 Vent door가 개방되기시작하는 정압(static pressure)시작하는 정압(static pressure)

Reaction force 배풍된 폭연에서 나오는 가스의방출로 1개의 Pl t 구성품에 가해지는 힘방출로 1개의 Plant 구성품에 가해지는 힘

22

Dryer 분류y

Indirect Dryer연속식 피건조물을 연속 또는 회분 투입

tray sheeting pneumatic conveying rotary spray th h i l ti t l fl id b dthrough-circulation tunnel fluid beds

회분식 회분으로 투입

through circulation tray through-circulation tray

Infrared or radiant heat dryerInfrared or radiant-heat dryer

Dielectric-heat dryer

23

Dryer 분류y

Direct dryer

연속식 피 건조물이 연속으로 투입되고 고온표면에접촉

cylinder drum screw-conveyer vibrating-tray t t b t i l tsteam-tube rotary special type

회분식 교반 등을 시키면서 진공 상압 건조회분식 교반 등을 시키면서 진공 상압 건조

agitated-pan free vacuum rotary vacuum-tray

24

IV 건조설비 구조IV 건조설비 구조

25

건조설비 건축물 구조

독립된 단층건물

최상층 또는 내화구조인 경우는 예외건조로를 지하 밀폐장소에 설치 시에는 충분한 환기와

누출된 위험물질이 체류하지 않도록 할 것

연료의 증기비중이 공기보다 큰 경우는 지상에 설치

건물의 바닥 벽 기둥 계단 및 지붕은 불연재 사용

상부를 가벼운 재료 사용상부를 가벼운 재료 사용

폭발구를 설치하고 안전한 곳으로 배출

건조 시 발생하는 가스 증기 또는 분진을 안전한 곳건조 시 발생하는 가스증기 또는 분진을 안전한 곳으로 배출

26

건조설비 건축물 구조

직화식 건조설비는 점화 시 폭발 또는 화재를 예방하기 위하여 연소실이나 기타 점화하는 부분을방하기 위하여 연소실이나 기타 점화하는 부분을환기시킬 수 있는 구조로 할 것

내부는 청소가 쉬운 구조로 할 것

감시창출입구 및 배기구 등의 개구부는 발화시에시창 출 구 및 배기구 등의 개구부 발화시에불이 다른 곳으로 번지지 아니하는 위치에 설치하고 필요한 때에는 즉시 밀폐가능 구조로 할 것때에 즉시 폐가능 구 것

내부의 온도가 국부적으로 상승방지 구조로 설치할 것할 것

위험물 건조설비 열원으로 직화를 사용하지 말 것

27

건조설비 건축물 구조

위험물 건조설비 외의 건조설비의 열원으로 직화를 사용하는 때에는 불꽃 등에 의한 화재를 예화를 사용하는 때에는 불꽃 등에 의한 화재를 예방하기 위하여 덮개를 설치하거나 격벽을 설치최대운전온도에서의 열팽창에 의한 응력을 충분최대운전온도에서의 열팽창에 의한 응력을 충분히 견딜 수 있도록 설계 및 제작되어야 함건조설비의 외부표면온도가 70(160)이하건조설비의 외부표면온도가 70(160)이하초과시에는 접촉방지 시설과 경고표지판을 설치연소실에는 각 버너마다 연료의 연소상태를 확연소실에는 각 버너마다 연료의 연소상태를 확인할 수 있도록 관찰구(Peep hole) 등을 설치

설치 불가시에는 육안 감시 가능설비를 설치설치 불가시에는 육안 감시 가능설비를 설치

건조실의 출입문은 건조실 내부에서도 열 수 있는 구조

28

는 구조

건조설비 비상구 설치

출입구로 부터 3m 이상 떨어진 곳에 설치출입구로 부터 3m 이상 떨어진 곳에 설치

비상구 출입구로부터 50m 이내 마다 설치

너비는 075m 이상 높이는 15m 이상

문은 피난방향으로 열리고 실내에서 항상 열리도록 할 것

실내 외에 비상구의 표지판 설치실내 외에 비상구의 표지판 설치

유도등 설치양방향 대피로 확보양방향 대피로 확보

29

건조설비 부속전기설비

건조설비에 부속된 전열기전동기 및 전등 등에

접속된 배선 및 개폐기를 사용하는 때에는 당해

건조설비 전용의 것을 사용설비 용의 것을 사용

건조설비의 내부에서 전기불꽃의 발생으로 인하여 위험물의 점화원이 될 우려가 있는 전기기계여 위험물의 점화원이 될 우려가 있는 전기기계기구 또는 전선 케이블 설치 금지건조설비 설치환경에 적합한 용량 방폭 등급 내열건조설비 설치환경에 적합한 용량 방폭 등급 내열

등급 밀폐구조 등으로 설치해야 함

30

V 건조설비 화재폭발V 건조설비 화재폭발

31

건조공정 화재폭발가연물

연소(화재)3요소

연소(화재)

1 가연물

2 점화원

연소(화재)3요소

점화원 산소

(화재)2 점화원

3 산소(공기)

분진폭발 5요소가연물가연물

1 가연물

2 점화원밀폐공간

부유

점화원

3 산소(공기)

4 분산부유

공간

32

점화원 산소4 분산부유

5 밀폐공간

화재폭발 방지

함진 농도 입도제어

점화원 제어

산소농도 제어농 제어

비산방지설비를 밀폐시켜 누출 방지설비를 밀폐시켜 누출 방지

분진퇴적 방지를 위한 청소

개방개방옥외에 설치하거나 개방 건물에 설치

33

분진가연물

분진 종류 입도크기는 나라마다 상이함

KOSHA 코드 40 mesh (lt 420 μm) 이하인 입자

NFPA는 20 mesh(lt 850 μm) 이하인 입자( μ ) 이하 자

일반적으로 입도크기가 420 μm 이상인 입자는화염성장 (Propagation) 을 억제화염성장 (Propagation) 을 억제

가스 증기 Hume 먼지 분진 등이 혼합상태가일반적임일반적임

폭발하한 농도는 20 ~ 60g 폭발상한농도는

2000 ~ 6000g의 범위

34

분진실험장치 조건

Ignition Source TwoIgnition Source ndashTwo

pyrotechnic igniter

(5000Jeach)(5000Jeach)

혼합분진

40 i i t l 40 zirconium metal

30 barium nitrate

30 b i id 30 barium peroxide

This source is initiated by

1 A l t i f h da 1-A electric fuse head

35Siwek 20-L chamber

분진 크기별 실험결과

300 μm 이상 분진은300 μm 이상 분진은점화최소농도 점화에너지가 급격히 증가너지가 급격히 증가의미는

36

분진폭발물질

종 류 물 질 명

곡물 곡물류 분유 녹말 설탕 셀룰로오스 등

탄소질 석탄류 목재 종이류 섬유류탄소질 석탄류 목재 종이류 섬유류

금속 Al Mg Li K Na Zn Fe 등

플라스틱 PE ABS PVC PP PVA E Ph l플라스틱 PE ABS PVC PP PVA Epoxy Phenol

Melamine Poly Acrylamide PVB 등

화학물질화학물질 Adipic Acid Calcium Acetate TPA PA

DOP Dextrin Lead Stearate 황

Methyl cellulose Methyl cellulose

분진취급 시 가연성증기 가스혼합 여부에 따라 차이

37

분진취급 시 가연성증기 가스혼합 여부에 따라 차이

PVC는 자기 소화성으로 분진폭발이 가능

분진의 제어

분진이 새는 곳을 막는다

공장 내부를 환기

국소배기장치 등으로 부유 분진을 포집(捕集)

누출된 분진은 정기적으로 제거누출된 분진은 정기적으로 제거

물 분무 또는 습식공정을 적용하여 정전기 발생

을 억제

불활성 분진을 첨가

38

점화원 종류 및 크기

집진장치 등 분진 제거할 때 정전기 방전 불꽃

집진장치 등 분진 제거용 전기기기 불꽃 과열

회전축 과열 회전 날개 접촉 모터 불꽃 과열회 축 과열 회 날개 촉 터 불꽃 과열

회수분진 배출용 기기의 과열 마찰 등

고온 물체 불씨 착화 불꽃 혼입고온 물체 불씨 착화 불꽃 혼입

금속편(金屬片) 등 이물질 혼입

분진 자연발화

보수작업에 따른 용접 등 불꽃

최소발화에너지(MIC)는 가스 1mj 분진 100mj 이하 이나 온도 산소 습도 입도 등에 좌우

39

이하 이나 온도 산소 습도 입도 등에 좌우

인화성 가스 특징

발열 착화 비중Gas MW

발열

Btu

착화

LEL

UEL

비중

Air공기비

Butane 58 0 3 200 550 1 9 8 5 2 0 31 0Butane 580 3200 550 19 85 20 310

CO 280 310 1128 125 740 097 25

Hydrogen 2 0 311 932 4 74 2 0 07 2 5Hydrogen 20 311 932 4 742 007 25

LNG 186 1115 - 46 145 064 106

LNG 162 960 - 4 150 056 90

LNG 203 1000 - 39 140 07 94

Propane 440 2500 842 21 95 157 240

40

점화원 제어장치

접지접지

금속탐지기

온도감지기

컨베이어 벨트 이탈감지컨베이어 벨트 이탈감지

입도분포 제어

습도조절습도조절

불활성물질 투입

진동체 전단에 금속감지기

자석기 금속감지기

41

진동체 전단에 금속감지기

불활성 조치(Inert)( )

불활성 조치 원리밀폐된 체적 내에서 산소 농도를 연소에 요구되는 농도

미만으로 낮춰 사전에 폭발을 방지하는 조치

질소 이산화탄소 등의 불활성 가스를 사전에 주입시켜 폭발을 방지하는 조치 (NFPA 69)

불활성 조치 시 주의사항공정 내에서 퍼지가스 및 산소의 농도를 계속 모니터링

퍼지가스가 누설 시 질식으로 인해 인체에 미칠 잠퍼지가 가 누 시 식 해 체에 미재적 위험성을 사전 고려

42

불활성 조치 장단점

장점

연소를 미연에 방지 제품의 생산 중단에 따른 손실

가능성을 사전에 막을 수 있음가능성을 사전에 막을 수 있음

단점

질소비용의 지속적인 투자질소비용의 지속적인 투자

누설 시 질식의 위험 상존

높은 유지 관리 비용

43

질소순환 공기이송설비

44

불활성가스 치환

운전자의 안전위치를 확인운전자의 안전위치를 확인

불활성가스 충분한 저장량을 보관

용매회수설비 작동준비

순환 팬을 가동하고 불활성가스 투입순환 팬을 가동하고 불활성가스 투입

한계 산소농도보다 3 이상 낮게 투입한계 산소농도보다 3 이상 낮게 투입

재순환 오븐가스를 운전온도까지 가열

정상운전

45

불활성가스 치환(아세톤)( )

46

불활성가스 치환(헵탄)( )

47

저산소 농도 용매회수설비

저산소 농도로 운전저산소 농도로 운전

공기가 유입되지 않도록 기밀성을 유지

산소농도 측정장치를 연동 설치

불활성가스는 용적의 5배 이상 보관

비상전원 공급장치 설치비상전원 공급장치 설치

48

저산소 분위기 오븐 운전운전준비최저산소농도(LOC) 보다 3이상 낮게 운전최저산소농도(LOC) 보다 3이상 낮게 운전 3 이하 시 비상퍼지 및 용매 및 피(彼)건조물 공급 중

단용매 증기가 응축되지 않도록 운전운전중지용매 및 피(彼)건조물 유입을 차단용매 및 피(彼)건조물 유입을 차단 LOC 이하로 치환용매 흐름을 차단하고 열원 공급을 중지산소농도를 195 까지 되게 공기유입비상절차정전 시 비상전원을 팬 제어설비에 공급정전 시 비상전원을 팬 제어설비에 공급건조로(乾燥爐)내에 유입 차단비상시에도 산소농도를 연속측정

비상퍼지 시 오븐 과열방지

49

비상퍼지 시 오븐 과열방지

VI 건조설비 화재폭발 피해 최소화VI 건조설비 화재폭발 피해 최소화

50

화재폭발 피해 최소화 방법

억제(Containment)

방산(Deflagration Venting)

폭연 진압(Deflagration Suspension)

폭연 차단(Deflagration Isolation)폭연 차단(Deflagration Isolation)

완벽한 대책을 세우는 것은 불가능

폭발에 의한 피해를 최소화 대책 강구

1차 폭발을 배출하거나 봉쇄시켜 피해를 최소화

1차 폭발을 감지 2차 폭발로 발전 차단

51

1차 폭발을 감지 2차 폭발로 발전 차단

억제(Containment) ( )

공정 자체를 미리 취급 재료의 최대 폭연압력에견딜 수 있게 설계

최종 변형 압력은 용기내의 최대 초기압력에 좌우최종 변형 압력은 용기내의 최대 초기압력에 좌우

억제 용기의 경우 최대 초기압력을 30 psig (2Bar 2 1 KgCm2)로 제한시킴(NFPA 69)21 KgCm2)로 제한시킴(NFPA 69)

장비의 설계는 영구적으로 변형 방지 설계항복강 ( ) 이하에서 전 설계항복강도 (yield strength) 이하에서 운전토록 설계

허용 가능한 변형으로도 파열방지 설계

항복강도 (yield strength) 이상이라 하더라도 극한 강도 (ultimate strength)이하에서 운전되게끔 설계

52

억제(Containment) 장단점( )

억제 시 고려해야 할 사항용기의 평평한 표면들과 사각 모양의 강도를 극대화

시키는 것은 용기 설계 시 고려

용접 부위 및 기타 조임 장치들의 강도 또한 고려용접 부위 및 기타 조임 장치들의 강도 또한 고려

분진폭발위험이 높은 건조기 분쇄기 등에 적용

억제의 장점유지 관리비의 절감

소극적 방호조치

억제의 단점높은 초기 투자비

플랜트 구조에 무게 하중을 미침

53

플랜트 구조에 무게 하중을 미침

방산(Deflagration Venting)( g g)

방산원리공정 구성품 공정실 등의 내부로부터 발생하는 폭연의

고온 팽창 가스를 개방용 패널 또는 도어를 통해 완화시기는 폭발방지조치기는 폭발방지조치

폭연 배풍장치 - Vent panel Vent door

방산 작동 방법폭발성 가스가 대기로 직접 방출될 수 있게끔 유도하는

개방된 방산구 (Open vent)를 제외

방산장치는 사전에 예정된 압력 즉 P t t에서 개방방산장치는 사전에 예정된 압력 즉 Pstat에서 개방

압축된 가스는 대기로 직접 또는 Vent duct를 통해 배출

54

방산 설계 시 고려사항

반발력(反撥力 Reaction force)폭발 후의 화재 (P l i fi )폭발 후의 화재 (Post explosion fire)재료의 유독성 또는 부식독성 문제에 대한 고려독성 문제에 대한 고려배풍 효율 (Vent efficiency) 다른 공정 장비와의 연결 부위다른 공정 장비와의 연결 부위배풍 덕트의 배압 (Back pressure) 단열 보온재 (Th l i l ti )단열 보온재 (Thermal insulation) 안전한 배풍 구역 (Safe Venting Area) 진공 상태 방호 (V P t ti )진공 상태 방호 (Vacuum Protection) 설치 위치

55

방산구 설계기준(NFPA 68)( )

공정 물질(재료) K K l (b d)Kst or Kg value (barmiddotmsecond)용기의 치수와 체적최대 및 최소의 운전 압력 및 온도최대 및 최소의 운전 압력 및 온도용기의 강도V t D t L th(있을 경우)Vent Duct Length(있을 경우)공정 물질(재료) Kst or Kg value용기의 치수와 체적 최대 및 최소의 운전 압력 및용기의 치수와 체적 최대 및 최소의 운전 압력 및온도 용기의 강도 Vent Duct Length 등의 정보로 NFPA 68에 들어 있는 계산도표( h )로 NFPA 68에 들어 있는 계산도표(nomography)를 사용하여 Vent panel의 사이즈를 결정

56

방산구 설치 기준내부 폭발압력을 외부로 안전하게 방출(예외)

철 구조물과 4 8 이상 철판으로 제작 시(봉쇄)철 구조물과 48mm 이상 철판으로 제작 시(봉쇄)

저산소 농도에서 운전하는 건조설비

가스증기 N₂air CO₂air

Methane 12 145

n-Hexane 12 145

Ethylene 10 11 5Ethylene 10 115

Hydrogene 50 52

S l 9 0Stylene 90 -

로(爐)의 부피 0424당 0093 방출면적(151)

57

(爐)의 부피 0424 당 0093 방출면적(15 1)

방산구 설치 기준

패널 출입문 개구부 등을 이용 1 15법칙 준수패널 출입문 개구부 등을 이용 1 15법칙 준수

방출구 주위에 가이드 레일 설치와 경고표지

가능한 연소장치 가까이 설치

패널이 비산되지 않도록 끈으로 묶어패널이 비산되지 않도록 끈으로 묶어

패널은 05psig의 서지 내압력

지붕 패널을 단위면적당 최대244kg 설치

길이가 긴 건조설비는 최소 내경의 5배 초과 금지길이가 긴 건 설비는 최 내경의 5배 과 금지

초기 증기폭발압력을 조기에 배출시켜 배출시간을 길게

58

방산구 덕트 설치 기준

배출구 덕트는 폭발 방산구 면적 이상으로 설치

벤트 면적은 가능한 균형 있고 대칭적으로 분포

덕트는 가능한 짧게(3m 이하) 설치덕트는 가능한 짧게(3m 이하) 설치

가능한 상부의 높은 곳에 장애물이 없도록 설치

일직선으로 설치

외벽에 가깝게 설치외벽에 가깝게 설치

옥외 안전한 곳에 설치옥외 안전한 곳에 설치

폭발 방산구 주위에 경고 표지판 설치

59

방산구 설치 장단점방산구 장점방산구가 옥외에 있을 경우에는 비용 절감방산구가 옥외에 있을 경우에는 비용 절감유지 관리 비용의 절감

방산구 단점 Filter bag 등의 가연성 재료가 아직 남아 있을 경우

방산 후에도방산 후에도화재의 잠재력 상존

배출구를 옥외로 유도하기 위하여 설치설비가 옥외배출구를 옥외로 유도하기 위하여 설치설비가 옥외또는 바깥쪽벽 가까이에 위치분진화염이 외부로 배출되어 2차 재해 위험분진화염이 외부로 배출되어 2차 재해 위험

독성 부식성 재료에는 부적합잘못 설계 및 설치하면 잦은 작동으로 신뢰성이 저하

60

잘못 설계 및 설치하면 잦은 작동으로 신뢰성이 저하

패널형 방산구(Vent Panel)( )

평평한 모양이나 Dome 모양의 Panel로 방호 대

상이 되는 공정 구성품의 개구부에 볼트를 사용하

여 연결 설치

한 장의 Stainless Steel 또는 316 Stainless

Steel (밀봉용) Teflon 및 Stainless Steel SandSteel (밀봉용) Teflon 및 Stainless Steel Sand

witch 구조로도 구성 가능

D 형 V t P l은 풍압 및 공정 진공 상태Dome 형 Vent Panel은 풍압 및 공정 진공 상태

에 대비하여 저항 값을 크게 설계

Vent Panel 모양 직사각형 또는 원형

61

패널형 방산구(Vent Panel)( )

62

패널 비산방지 끈

63

폭발 방산(Explosion Venting)( p g)

분진폭발 시 폭발압력을 외부로 방출

내부압력을 완화시켜 설비를 보호

피해확대를 방지 감소피해확대를 방지

rupture disk bursting diaphragm 폭발 방산 문(안전핀)(안전핀)

64

방산 문(Vent Door)( )

방호 대상이 되는 공정방호 대상이 되는 공정의 구성품에 설치하는경첩이 달린 도어경첩이 달린 도어

미리 예정된 압력에서개방되도록 설계개방되도록 설계

특수한 걸쇠 경첩 배열 제어열로 제어

Vent panel보다 동작시간이 길다

65

방산구 설치 예시

가스와 먼지를 취급하는 장소에 사용

전형적인 설치 장소 Dust collector

Silo

Dryer

Bucket elevator

Mixer Pulverizing

Bucket elevators

W t Sh ddWaste Shredders

최초 설계 기기 배치시에 분진폭발 고려

66

시에 분진폭발 고려

방산구 덮개 비산방지 끈

67

폭연 진압장치 구성

68

폭연 진압 설계 기준

설계 기준 NFPA 69 ISO 61844설계 기준 NFPA 69 ISO 61844

공정 물질

Kst or Kg value(폭발지수)

최대 및 최소 운전 압력 및 온도최대 및 최소 운전 압력 및 온도

용기의 강도용기의 강

용기의 치수와 체적

69

폭연 진압 장단점

폭연 진압(Deflagration Suspension) 장점

화염 제거 및 연이은 화재의 방지

독성 부식성 재료의 배출 위험 감소독성 부식성 재료의 배출 위험 감소

공정 구성품의 위치 선정에 유연성

폭연 진압(Deflagration Suspension) 약점

폭연 배풍 보다 통상 높은 비용

정기적인 유지 관리정기적인 유지 관리

일부 금속분진 아세틸렌 수소에는 부적합

70

폭연 진압 설치

가스 및 먼지를 취급하는가 및 먼지를 취급하는장소에 사용

전형적인 설치 장소전형적인 설치 장 Dust collectors

Silos

Spray dryers

Bucket elevators

Mixers

Pulverizing

Fluid Bed Dryers

Cyclone Separators

W t Sh dd

71

Waste Shredders

폭연 진압 불가

자체 산화원을 갖고 있는 nitro cellulose 및 이와자체 산화원을 갖고 있는 nitro-cellulose 및 이와

유사한 기타 폭발성 물질

화염의 확산속도가 음속보다 빠른 폭굉 사고

분해 반응 스팀과 같은 열팽창 폭발사고 등으로

초래되는 폭발사고

72

폭연 차단집진기 사일로 등의 공정 구성품은 Suppression Venting Containment 등으로 폭발방지가 가능Venting Containment 등으로 폭발방지가 가능배관 및 덕트에 의해 기타 공정 구성품에 연결되는부위는 폭발 확산의 위험 상존부위는 폭발 확산의 위험 상존집진기는 Deflagration vent 설치로 파괴를 방지할수 있을지는 모르나 유입 덕트 (inlet duct)를 통해수 있을지 나 유 덕 ( )를 통해화염이 플랜트의 다른 부위로 확산될 수 있음이러한 화염의 확산으로 2차 폭발이 초래될 수 있고 실제로 초래되어 왔음NFPA 68에서는 장비들간의 연결된 부위에 설치할선택사양으로 V ti 을 시사하고는 있으나 이는선택사양으로 Venting을 시사하고는 있으나 이는상호 연결된 장비에 폭발방지시스템이 설치되어있을 경우에만 Venting의 효력이 있음

73

있을 경우에만 Venting의 효력이 있음

기계적 폭연 차단적절한 구조의 rotary airlock valve로 가능 dust collector hopper dust collector hopper효과적이기 위해서는

폭연 감지 즉시 Rotary gate valve가 중지폭 지 즉시 y g 가 중지화염과 타고 있는 물질의 이송을 방지진짜 효과적이기 위해서는 rotary airlock valve를

방호 대상 장비의 폭발 감지 및 방지 설비에 통합방호 대상 장비의 폭발 감지 및 방지 설비에 통합필요

High speed knife gate valve적절한 구조로 150 psig 내압력( 충분한 내압력) ms(11000초) 내에 닫힘(빠른 응답속도)배관도 최대 폭연압력 Pmax에 내압

74

기계적 폭연 차단

폭발감지기(압력스위치 또는 불꽃감지기)가 폭연압력 또는 화염 전선 감지압력 또는 화염 전선 감지

폭발감지기가 폭연 압력 화염전선을 감지

신속히 Valve를 차단시켜 화염과 압력의 확산방지

연결된 장비가 D fl ti ti i연결된 장비가 Deflagration venting suppression에 의해 방호되고 있을 경우

예상되는 압력은 거의 없음

연결 배관을 차단하는 Valve를 보다 경제적인연결 배관을 차단하는 Valve를 보다 경제적인chemical isolation barrier로 대체 가능

75

공기수송장치 설치 예시

A

B

A

76

Rotary airlock valvey

77

화학적 폭연 차단

폭발감지기(압력스위치 또는 광학 감지기)가

폭연 압력 화염전선을 감지

고속 방출 소화기에서 소화약제가 신속히 방출고속 방출 소화기에서 소화약제가 신속히 방출

화염과 타고 있는 물질의 확산을 막음

점화원(스파크) 진압 설비

덕트 아래로 이송되는 타고 있는 입자를 감지있

아래쪽으로 물을 분사시켜 소화

일단 폭연이 시작되었을 경우일단 폭연이 시작되었을 경우

확산을 막는 데는 효과가 없음

78

VII 건조설비 부속장치 등VII 건조설비 부속장치 등

79

전체환기 및 배기시설덕트는 불연재 사용 표면온도는 70 이하(24m 이내)이내)

벽 건물 등을 통과시 불연재료로 차단덕트는 방화벽 다른 건물 통과 금지덕트는 방화벽 다른 건물 통과 금지

덕트에 청소구를 설치

건물 일부를 덕트로 사용금지건물 일부를 덕트로 사용금지

위험물질이 응축되지 않도록 설치(단열)

덕트에 고체가 퇴적되지 않도록 설치

배기구는 지붕보다 15m 이상 높게 설치

분진퇴적방지

80

연소장치

연료 먼저 투입되지 않도록 Sequence 구성

연료가스를 감소시켜 연소공기를 차단

2차 공기의 설정치는 급격한 변화가 없도록 잠금차 공기의 설정치 급격 화가 없 록장치 설치시건 암호설정시건 암호설정

연료배관은 수동차단밸브를 설치밸브가 개방된 상태에서 레버가 수직방향이 되지 않게밸브가 개방된 상태에서 레버가 수직방향이 되지 않게

14 회전상태가 권장

파일럿 버너의 불꽃은 주 버너마다 점화를 확실히파일럿 버너의 불꽃은 주 버너마다 점화를 확실히할 수 있게 설치

81

연소 퍼지 설비

예비 퍼지

운전 전middot후에 연료 유입을 차단설비 설치

예비점화 퍼지는 챔버 용적의 4배 실시(1 831)예비점화 퍼지는 챔버 용적의 4배 실시(1831)

예비점화에 필요한 최소 공기만 유입

최소유량 유지 실패 시는 퍼지 타이머 Auto-reset

안전 차단밸브는 닫음안전 차단밸브는 닫음

퍼지 시 화염감지기 신호는 감지되어서는 안 된다

LEL50 이상의 공기로 치환 금지

82

연소 퍼지 설비

예비 퍼지 예외 경우 760초과 또는 다음 3가지 동시

파일럿 불꽃 감시

안전 차단밸브 설치

가열 챔버 내의 가연성농도가 LEL25 이하

파일럿 점화 시운전 시간 15초 미만

예외 조건

공인기관의 승인을 받은 경우

연장시간 동안 LEL 25를 초과하지 않은 경우

83

연료 차단밸브

연동장치 작동 전원차단 시 차단밸브 닫힘

By-pass valve는 항상 닫음

차단밸브를 타 용도 사용금지

차단밸브 전단에 안전밸브를 설치

차단 파일럿 밸브마다 안전밸브를 설치차단 파일럿 밸브마다 안전밸브를 설치

8 62bar초과 시 이중으로 설치862bar초과 시 이중으로 설치

84

Pilot Burner

각 버너 마다 설치

서로 근접설치 시 최소 1개 이상설치로 감지

4초 이하의 실화를 감지하여 연동4초 이하의 실화를 감지하여 연동

예외 사항

로(爐) 내의 온도가 760를 초과 시에만 By-pass 가능

760 이하로 운전시 By-pass 기능을 반드시 복원 760 이하로 운전시 By-pass 기능을 반드시 복원

방폭형 복사 튜브 한쪽이 열린 경우는 제외

760 이하로 운전이 안 되는 버너는 By-pass 가능

온도제어 감지와 병용 금지

85

고산소 분위기 건조설비

산소 공급배관은 CGA G-44에 따름산소 공급배관은 CGA G 44에 따름

산소 투입 전에 배관 청소

연료 차단밸브는 가능한 화실에서 먼 곳에 설치

방산구 퍼지 배출구는 안전한 곳으로 배출방산구 퍼지 배출구는 안전한 곳으로 배출

산소가 연료배관으로 유입 금지

유리 재질 산소 유량계 사용 억제

산소 감압기 2차 측에 안전밸브 설치산소 감압기 2차 측에 안전밸브 설치

86

소방설비

오븐에 자동 스프링클러 물 분무설비 설치

필요 시 덕트 내에도 설치

로(爐)내 온도가 330를 초과 플래시 화재 위험로(爐)내 온도가 330를 초과 플래시 화재 위험

시에는 일제개방형 스프링클러를 설치

CO2 분말 포 소화설비 설치

필요 시 수증기 소화설비 설치필요 시 수증기 소화설비 설치

지속적인 수증기가 공급 가능

물 1lb는 076 부피

연소물질의 소화는 부적합

87

연소물질의 소화는 부적합

건조설비 연동장치

파일럿 버너파일럿 버너

송풍기운전 유량

산소농도 LEL 측정산소농도 LEL 측정

건조실 운전 온도

연료 차단밸브연료 차단밸브

연료공급 압력유량

외부 가연성가스 농도외부 가연성가스 농도

피(彼)건조물의 유입차단

정전

기타(화재 비상정지 등)

88

안전장치 설치 목적

인명과 재산을 보호인명과 재산을 보호

평상시 철저한 유지middot보수로 성능 유지평상시 철저한 유지middot보수로 성능 유지

안전장치는 절대 안전을 보장하지 않음안전장치는 절대 안전을 보장하지 않음

자주 반복하여 사용하면 수명 단축자주 반복하여 사용하면 수명 단축

89

안전장치 설치 원칙

원하는 동작마다 안전장치를 설치원하는 동작마다 안전장치를 설치

안전관행과 제조자의 지침

연료공급장치의 안전밸브연료공급장치의 안전밸브

안전장치의 운전중지는 수동조작으로 재(再)작동

제조자는 안전운전지침서를 제공

시동 정지 비상사태 점검 유지 보수 등시동 정지 비상사태 점검 유지 보수 등

안전장치는 제조자의 지침에 따라 설치 및 유지

안전장치는 외부충격 등으로 보호 조치

90

안전장치 설치 원칙

안전장치를 제거 또는 고장방지

전기 기계적인 연동장치 무력화 방지

제어회로는 150(120)V 이하 사용제어회로는 150(120)V 이하 사용

제어회로는 한쪽만 접지

PLC Sequence

정전 시 안전상태로 자동 복귀되는 회로유지

PLC와 별도의 비상정지스위치 설치

Sequence 변경은 담당자 승인 통제 기록middot유지 Sequence 변경은 담당자 승인 통제 기록 유지

안전 및 재산상의 피해가 우려될 때는 원격제어 금지

91

PLC 안전회로

제조자의 지침에 따라 PLC 회로 구성

안전회로는 변경 금지

안전회로는 독립 필요 시 접점은 공유가능안전회로는 독립 필요 시 접점은 공유가능

다른 설비를 이용하여 치환 점화시도 금지

연동장치는 안전 차단밸브 전원을 직접 차단하도

록 연동시키고 안전상태로 복귀록 연동시키고 안전상태로 복귀

PLC 고장 시 감시되고 안전상태로 복귀

Program은 소멸되지 않도록 저장

92

근로자 교육훈련 사항

연료-공기 혼합물의 연소

폭발위험

자연발화를 포함한 점화원자연발화를 포함한 점화원

제어 및 안전장치의 기능

특수 운전조건

저산소 분위기 운전조건저산소 분위기 운전조건

위험물질의 취급 및 처리

제한장소의 출입절차제한장소의 출입절차

운전 지침

93

참고자료

산업안전보건법

KOSHA CODE D-4-2001 건조설비 설치 기술지침

NFPA 86 Standard for oven and furnaces

NFPA 61A Standard for the prevention of Fire and Dust Explosion in Facilities Manufacturing and Handling StarchHandling Starch

NFPA 61B Standard for the prevention of Fire and Explosion in Grain Elevators and Facilities H dli B lk R A i l l C di iHandling Bulk Raw Agricultural Commodities

NFPA 61C Standard for the prevention of Fire and Dust Explosion in Feed MillsDust Explosion in Feed Mills

NFPA 68 NFPA 69 NFPA 77 NFPA 91 NFPA 231

94

감 사 합 니 다감 사 합 니 다

95

집필 장희(한국산업안전공단)편집 및 제작 교재자료개발팀

건조 및 위험물질 발생

건조의 정의고체 중에 포함된 수분이나 다른 휘발성 물체를 주로

열에 의하여 제거하며 이의 함량을 적게 하는 조작

건조 중 위험 물질 발생침지 도장 분무 함침 공정

효소 효모 소성(제과)

목재 종이 Plastic Pellet 포장재

인쇄 코팅

Plastic Resin (PVC SBR HDPE EPDM)

접착 성형 압출

9

위험물질의 종류

폭발성 물질 가열 마찰 충격으로 산소공급 없이폭발폭발

발화성 물질 스스로 발화 또는 물과 접촉하여 발화

산화성 물질 강한 산화력 혼촉시 분해

인화성 물질 인화점이 65oC 이하인 가연성 액체인화성 물질 인화점이 65oC 이하인 가연성 액체

가연성 가스 LEL 10이하 또는 폭발 상 bull 하한의차이가 20 이상(예 암모니아 TCE)차이가 20 이상(예 암모니아 TCE)

부식성 물질 강산 강알카리

독성물질 LC50(쥐 4시간 흡입) 2000PPM 이하

10

건조설비의 분류(NFPA)( )

Class A 잠재적 인화성물질이 다량존재

Class B 대기압 운전으로 가연성 인화성Class B 대기압 운전으로 가연성 인화성

물질이 없음물질이 없음

Class C 연료사용으로 잠재적 위험이 있음

Class D 5000를 초과하는 특수로

11

안 전 색 의미

안 전 색 의미 사용보기

빨 강45R 415

방 화 방화표지 배관계 식별 소화표시

금 지 금지표시

정 지 긴급 정지 버튼 정지신호기정 지 긴급 정지 버튼 정지신호기

고도위험 화약 경고표 발파 경고표 화약류의 표시

주 황 위 험 위험표지 배관계 식별 위험표시 스위치 박스주 황25YR 614

위 험 위험표지 배관계 식별 위험표시 스위치 박스뚜껑 안쪽면 기계의 안전커버 안쪽면 노출 기어의 옆면 눈금판의 위험 범위

항해 항공 구명 보트 구명구 구명대 수로표지 선박계항해 항공보안시설

구명 보트 구명구 구명대 수로표지 선박계류 부표 비행장용 구급차 비행장용 연료차

12

안 전 색 의미

안 전 색 의미 사용보기

노 랑 주의 주의표지 감전주의 표지 크레인 범퍼 충돌위험25Y 814

기둥 바닥 돌출물 피트 가장자리 바닥면 끝호퍼 주위 및 계단 가장자리 전선 방호구 도로바리케이드 해로운 물질을 잘게 부수는 용기 또는 사용장소 가전제품의 경고표시

녹 색10G 410

안전 안전지도표지 및 안전기

피난 유도표지 비상구 방향 표지 대피소 위치 갱구10G 410 피난 유도표지 비상구 방향 표지 대피소 위치 갱구특정 구역의 방향을 나타내는 표지

구호 위생지도표지 노동 위생기 구호표지 보호구 상자 들것 구급상자 구호소의 위치 및 방향 표지자 들것 구급상자 구호소의 위치 및 방향 표지

진행 통행신호기

13

안 전 색 의미

안 전 색 의미 사 용 보 기파 랑25PB 3510

의무적행 동

지시표시3510 지 시 보호안경의 착용 가스측정 등 지시하는 표지 수리 중

또는 운전휴게 장소를 나타내는 표지 스위치 박스의바깥면

자 주25RP 412

방사능 방사능표지 방사능 경표 방사성 동위원소 및 여기에관한 폐지작업실 저장시설 관리구역 등에 설치하는울타리 등

1 파랑색은 원형 속에 사용하는 경우에 한하여 안전색으로 간주2 KSA 3501 ISO 384 Safety colors and safety signs

14

y y g

표지판 모양 및 의미

모 양 의 미모 양 의 미금지 정지 고도의 위험 의무행동 지시안전 구호 지 보호 방사능안전 구호 지도 보호 방사능

위 험위 험

주 의

정보(지시 포함) 금지 정지 고도의 위험 방화 안전구호 지도 보호 방사능 유도 보조 표지

15

대 비 색

안 전 색 대응하는 대비색

빨 강 흰색 검정색

주 황 검정색주 황 검정색

노 랑 검정색

녹 색 흰색 검정색

파 랑 흰색 검정색

자 주 검정색

16

III 건조설비 용어 정의III 건조설비 용어 정의

17

건조설비 용어 정의

연소실 연료 등을 점화middot연소시켜 열을 발생시키는 공간키는 공간

건조실 피(彼)건조물이 건조되는 공간

덕트 연소공기 배기가스 또는 건조 시 발생하는 물질을 배출시키는 도관

간접 가열식 연료의 연소가스가 건조실에 들어가지 않고 복사 열 교환 등의 간접방식으로 건조(위험물질을 발생하는 물질 건조)조(위험물질을 발생하는 물질 건조)

연소식 건조설비 연료의 연소가스가 건조실 내부를 통하여 피(彼)건조물과 직접 접촉하는 건조부를 통하여 피(彼)건조물과 직접 접촉하는 건조설비(자동차 도장건조실)

18

건조설비 용어 정의

폭발구 건조실 내부 압력상승 시 내부압력을 외부로 안전하게 분출시키기 위하여 설치한 문 창문부로 안전하게 분출시키기 위하여 설치한 문 창문 패널 파열판 등자동 점화 온도(A i i i T ) 물자동 점화 온도(Auto-ignition Temperature) 물질의 자동 점화가 시작되는 온도 먼지는 먼지층및 먼지운에만 해당및 먼지운에만 해당확산 화염(Diffusion flame) 점화 가 주위 대기 내에서 확산되는 속도에 의해 연소가 제어되는 화염에서 확산되는 속도에 의해 연소가 제어되는 화염폭연(Deflagration) 화염 전선이 음속 이하로 확산되는 현상산되는 현상폭굉(Detonation) 화염 전선이 음속 이상으로 확산되는 현상

19

산되는 현상

건조설비 용어 정의

폭발(Explosion) 폭연 폭굉 등으로 생성되는 압력의 급상승으로 밀폐 구역이 파열되는 현상력의 급상승으로 밀폐 구역이 파열되는 현상

폭연(폭발) 차단(Deflagration isolation) 폭연이연결 덕트를 통해 확산되는 것을 차단하는 조치

폭연(폭발) 진압(Deflagration suppression) 폭연폭 (폭발) ( g pp ) 폭을 초기에 (60 ~ 80 ms 이내) 소화시키기 위해 고출력 소화기를 사용 압력과 화염의 영향을 완화력 화기 사용 력과 화 의 영향 화시키는 조치

폭연(폭발) 배풍 (Deflagration venting) 밀폐 구폭연(폭발) 배풍 (Deflagration venting) 밀폐 구역이나 용기 등의 내부에서 발생하는 폭연에 의한압력을 완화시키기 위해 Panel door 개구장치

20

압력을 완화시키기 위해 Panel door 개구장치등을 이용 압력을 완화시키는 조치

건조설비 용어 정의억제(Containment) 공정 건조시 폭연의 최대 압력에 견디어 파열되지 않도록 견고하게 건조하는력에 견디어 파열되지 않도록 견고하게 건조하는조치폭발성(Explosible) 통상 부유 중인 먼지운 또는폭발성(Explosible) 통상 부유 중인 먼지운 또는연무에 적용되는 용어게이트 밸브(Gate valve) 배관 내에 물질의 흐름게이 밸 ( ) 배 내에 물질의에 수직방향으로 Plate를 삽입하여 흐름을 차단시키는 밸브

( )로터리 밸브(Rotary Airlock valve) 원추형 상자내의 Motor로 작동되는 복수 날개 회전익으로 구성된 밸브성된 밸브평균입자크기(Mean particle size) Micronμ단위로 표시되는 입자 물질의 평균직경

21

로 표시되는 입자 물질의 평균직경

건조설비 용어 정의

Kg 가스의 폭발지수

Kst 먼지의 폭발지수

Pmax 억제된 폭연이나 폭굉의 최대압력억제 폭 이나 폭굉의 최대 력

Pred 폭연배풍 또는 폭연집압 등과 같은 폭발방지 기법을 이용한 결과로 감소된 폭연 압력지 기법을 이용한 결과로 감소된 폭연 압력

Pstat Vent panel 또는 Vent door가 개방되기시작하는 정압(static pressure)시작하는 정압(static pressure)

Reaction force 배풍된 폭연에서 나오는 가스의방출로 1개의 Pl t 구성품에 가해지는 힘방출로 1개의 Plant 구성품에 가해지는 힘

22

Dryer 분류y

Indirect Dryer연속식 피건조물을 연속 또는 회분 투입

tray sheeting pneumatic conveying rotary spray th h i l ti t l fl id b dthrough-circulation tunnel fluid beds

회분식 회분으로 투입

through circulation tray through-circulation tray

Infrared or radiant heat dryerInfrared or radiant-heat dryer

Dielectric-heat dryer

23

Dryer 분류y

Direct dryer

연속식 피 건조물이 연속으로 투입되고 고온표면에접촉

cylinder drum screw-conveyer vibrating-tray t t b t i l tsteam-tube rotary special type

회분식 교반 등을 시키면서 진공 상압 건조회분식 교반 등을 시키면서 진공 상압 건조

agitated-pan free vacuum rotary vacuum-tray

24

IV 건조설비 구조IV 건조설비 구조

25

건조설비 건축물 구조

독립된 단층건물

최상층 또는 내화구조인 경우는 예외건조로를 지하 밀폐장소에 설치 시에는 충분한 환기와

누출된 위험물질이 체류하지 않도록 할 것

연료의 증기비중이 공기보다 큰 경우는 지상에 설치

건물의 바닥 벽 기둥 계단 및 지붕은 불연재 사용

상부를 가벼운 재료 사용상부를 가벼운 재료 사용

폭발구를 설치하고 안전한 곳으로 배출

건조 시 발생하는 가스 증기 또는 분진을 안전한 곳건조 시 발생하는 가스증기 또는 분진을 안전한 곳으로 배출

26

건조설비 건축물 구조

직화식 건조설비는 점화 시 폭발 또는 화재를 예방하기 위하여 연소실이나 기타 점화하는 부분을방하기 위하여 연소실이나 기타 점화하는 부분을환기시킬 수 있는 구조로 할 것

내부는 청소가 쉬운 구조로 할 것

감시창출입구 및 배기구 등의 개구부는 발화시에시창 출 구 및 배기구 등의 개구부 발화시에불이 다른 곳으로 번지지 아니하는 위치에 설치하고 필요한 때에는 즉시 밀폐가능 구조로 할 것때에 즉시 폐가능 구 것

내부의 온도가 국부적으로 상승방지 구조로 설치할 것할 것

위험물 건조설비 열원으로 직화를 사용하지 말 것

27

건조설비 건축물 구조

위험물 건조설비 외의 건조설비의 열원으로 직화를 사용하는 때에는 불꽃 등에 의한 화재를 예화를 사용하는 때에는 불꽃 등에 의한 화재를 예방하기 위하여 덮개를 설치하거나 격벽을 설치최대운전온도에서의 열팽창에 의한 응력을 충분최대운전온도에서의 열팽창에 의한 응력을 충분히 견딜 수 있도록 설계 및 제작되어야 함건조설비의 외부표면온도가 70(160)이하건조설비의 외부표면온도가 70(160)이하초과시에는 접촉방지 시설과 경고표지판을 설치연소실에는 각 버너마다 연료의 연소상태를 확연소실에는 각 버너마다 연료의 연소상태를 확인할 수 있도록 관찰구(Peep hole) 등을 설치

설치 불가시에는 육안 감시 가능설비를 설치설치 불가시에는 육안 감시 가능설비를 설치

건조실의 출입문은 건조실 내부에서도 열 수 있는 구조

28

는 구조

건조설비 비상구 설치

출입구로 부터 3m 이상 떨어진 곳에 설치출입구로 부터 3m 이상 떨어진 곳에 설치

비상구 출입구로부터 50m 이내 마다 설치

너비는 075m 이상 높이는 15m 이상

문은 피난방향으로 열리고 실내에서 항상 열리도록 할 것

실내 외에 비상구의 표지판 설치실내 외에 비상구의 표지판 설치

유도등 설치양방향 대피로 확보양방향 대피로 확보

29

건조설비 부속전기설비

건조설비에 부속된 전열기전동기 및 전등 등에

접속된 배선 및 개폐기를 사용하는 때에는 당해

건조설비 전용의 것을 사용설비 용의 것을 사용

건조설비의 내부에서 전기불꽃의 발생으로 인하여 위험물의 점화원이 될 우려가 있는 전기기계여 위험물의 점화원이 될 우려가 있는 전기기계기구 또는 전선 케이블 설치 금지건조설비 설치환경에 적합한 용량 방폭 등급 내열건조설비 설치환경에 적합한 용량 방폭 등급 내열

등급 밀폐구조 등으로 설치해야 함

30

V 건조설비 화재폭발V 건조설비 화재폭발

31

건조공정 화재폭발가연물

연소(화재)3요소

연소(화재)

1 가연물

2 점화원

연소(화재)3요소

점화원 산소

(화재)2 점화원

3 산소(공기)

분진폭발 5요소가연물가연물

1 가연물

2 점화원밀폐공간

부유

점화원

3 산소(공기)

4 분산부유

공간

32

점화원 산소4 분산부유

5 밀폐공간

화재폭발 방지

함진 농도 입도제어

점화원 제어

산소농도 제어농 제어

비산방지설비를 밀폐시켜 누출 방지설비를 밀폐시켜 누출 방지

분진퇴적 방지를 위한 청소

개방개방옥외에 설치하거나 개방 건물에 설치

33

분진가연물

분진 종류 입도크기는 나라마다 상이함

KOSHA 코드 40 mesh (lt 420 μm) 이하인 입자

NFPA는 20 mesh(lt 850 μm) 이하인 입자( μ ) 이하 자

일반적으로 입도크기가 420 μm 이상인 입자는화염성장 (Propagation) 을 억제화염성장 (Propagation) 을 억제

가스 증기 Hume 먼지 분진 등이 혼합상태가일반적임일반적임

폭발하한 농도는 20 ~ 60g 폭발상한농도는

2000 ~ 6000g의 범위

34

분진실험장치 조건

Ignition Source TwoIgnition Source ndashTwo

pyrotechnic igniter

(5000Jeach)(5000Jeach)

혼합분진

40 i i t l 40 zirconium metal

30 barium nitrate

30 b i id 30 barium peroxide

This source is initiated by

1 A l t i f h da 1-A electric fuse head

35Siwek 20-L chamber

분진 크기별 실험결과

300 μm 이상 분진은300 μm 이상 분진은점화최소농도 점화에너지가 급격히 증가너지가 급격히 증가의미는

36

분진폭발물질

종 류 물 질 명

곡물 곡물류 분유 녹말 설탕 셀룰로오스 등

탄소질 석탄류 목재 종이류 섬유류탄소질 석탄류 목재 종이류 섬유류

금속 Al Mg Li K Na Zn Fe 등

플라스틱 PE ABS PVC PP PVA E Ph l플라스틱 PE ABS PVC PP PVA Epoxy Phenol

Melamine Poly Acrylamide PVB 등

화학물질화학물질 Adipic Acid Calcium Acetate TPA PA

DOP Dextrin Lead Stearate 황

Methyl cellulose Methyl cellulose

분진취급 시 가연성증기 가스혼합 여부에 따라 차이

37

분진취급 시 가연성증기 가스혼합 여부에 따라 차이

PVC는 자기 소화성으로 분진폭발이 가능

분진의 제어

분진이 새는 곳을 막는다

공장 내부를 환기

국소배기장치 등으로 부유 분진을 포집(捕集)

누출된 분진은 정기적으로 제거누출된 분진은 정기적으로 제거

물 분무 또는 습식공정을 적용하여 정전기 발생

을 억제

불활성 분진을 첨가

38

점화원 종류 및 크기

집진장치 등 분진 제거할 때 정전기 방전 불꽃

집진장치 등 분진 제거용 전기기기 불꽃 과열

회전축 과열 회전 날개 접촉 모터 불꽃 과열회 축 과열 회 날개 촉 터 불꽃 과열

회수분진 배출용 기기의 과열 마찰 등

고온 물체 불씨 착화 불꽃 혼입고온 물체 불씨 착화 불꽃 혼입

금속편(金屬片) 등 이물질 혼입

분진 자연발화

보수작업에 따른 용접 등 불꽃

최소발화에너지(MIC)는 가스 1mj 분진 100mj 이하 이나 온도 산소 습도 입도 등에 좌우

39

이하 이나 온도 산소 습도 입도 등에 좌우

인화성 가스 특징

발열 착화 비중Gas MW

발열

Btu

착화

LEL

UEL

비중

Air공기비

Butane 58 0 3 200 550 1 9 8 5 2 0 31 0Butane 580 3200 550 19 85 20 310

CO 280 310 1128 125 740 097 25

Hydrogen 2 0 311 932 4 74 2 0 07 2 5Hydrogen 20 311 932 4 742 007 25

LNG 186 1115 - 46 145 064 106

LNG 162 960 - 4 150 056 90

LNG 203 1000 - 39 140 07 94

Propane 440 2500 842 21 95 157 240

40

점화원 제어장치

접지접지

금속탐지기

온도감지기

컨베이어 벨트 이탈감지컨베이어 벨트 이탈감지

입도분포 제어

습도조절습도조절

불활성물질 투입

진동체 전단에 금속감지기

자석기 금속감지기

41

진동체 전단에 금속감지기

불활성 조치(Inert)( )

불활성 조치 원리밀폐된 체적 내에서 산소 농도를 연소에 요구되는 농도

미만으로 낮춰 사전에 폭발을 방지하는 조치

질소 이산화탄소 등의 불활성 가스를 사전에 주입시켜 폭발을 방지하는 조치 (NFPA 69)

불활성 조치 시 주의사항공정 내에서 퍼지가스 및 산소의 농도를 계속 모니터링

퍼지가스가 누설 시 질식으로 인해 인체에 미칠 잠퍼지가 가 누 시 식 해 체에 미재적 위험성을 사전 고려

42

불활성 조치 장단점

장점

연소를 미연에 방지 제품의 생산 중단에 따른 손실

가능성을 사전에 막을 수 있음가능성을 사전에 막을 수 있음

단점

질소비용의 지속적인 투자질소비용의 지속적인 투자

누설 시 질식의 위험 상존

높은 유지 관리 비용

43

질소순환 공기이송설비

44

불활성가스 치환

운전자의 안전위치를 확인운전자의 안전위치를 확인

불활성가스 충분한 저장량을 보관

용매회수설비 작동준비

순환 팬을 가동하고 불활성가스 투입순환 팬을 가동하고 불활성가스 투입

한계 산소농도보다 3 이상 낮게 투입한계 산소농도보다 3 이상 낮게 투입

재순환 오븐가스를 운전온도까지 가열

정상운전

45

불활성가스 치환(아세톤)( )

46

불활성가스 치환(헵탄)( )

47

저산소 농도 용매회수설비

저산소 농도로 운전저산소 농도로 운전

공기가 유입되지 않도록 기밀성을 유지

산소농도 측정장치를 연동 설치

불활성가스는 용적의 5배 이상 보관

비상전원 공급장치 설치비상전원 공급장치 설치

48

저산소 분위기 오븐 운전운전준비최저산소농도(LOC) 보다 3이상 낮게 운전최저산소농도(LOC) 보다 3이상 낮게 운전 3 이하 시 비상퍼지 및 용매 및 피(彼)건조물 공급 중

단용매 증기가 응축되지 않도록 운전운전중지용매 및 피(彼)건조물 유입을 차단용매 및 피(彼)건조물 유입을 차단 LOC 이하로 치환용매 흐름을 차단하고 열원 공급을 중지산소농도를 195 까지 되게 공기유입비상절차정전 시 비상전원을 팬 제어설비에 공급정전 시 비상전원을 팬 제어설비에 공급건조로(乾燥爐)내에 유입 차단비상시에도 산소농도를 연속측정

비상퍼지 시 오븐 과열방지

49

비상퍼지 시 오븐 과열방지

VI 건조설비 화재폭발 피해 최소화VI 건조설비 화재폭발 피해 최소화

50

화재폭발 피해 최소화 방법

억제(Containment)

방산(Deflagration Venting)

폭연 진압(Deflagration Suspension)

폭연 차단(Deflagration Isolation)폭연 차단(Deflagration Isolation)

완벽한 대책을 세우는 것은 불가능

폭발에 의한 피해를 최소화 대책 강구

1차 폭발을 배출하거나 봉쇄시켜 피해를 최소화

1차 폭발을 감지 2차 폭발로 발전 차단

51

1차 폭발을 감지 2차 폭발로 발전 차단

억제(Containment) ( )

공정 자체를 미리 취급 재료의 최대 폭연압력에견딜 수 있게 설계

최종 변형 압력은 용기내의 최대 초기압력에 좌우최종 변형 압력은 용기내의 최대 초기압력에 좌우

억제 용기의 경우 최대 초기압력을 30 psig (2Bar 2 1 KgCm2)로 제한시킴(NFPA 69)21 KgCm2)로 제한시킴(NFPA 69)

장비의 설계는 영구적으로 변형 방지 설계항복강 ( ) 이하에서 전 설계항복강도 (yield strength) 이하에서 운전토록 설계

허용 가능한 변형으로도 파열방지 설계

항복강도 (yield strength) 이상이라 하더라도 극한 강도 (ultimate strength)이하에서 운전되게끔 설계

52

억제(Containment) 장단점( )

억제 시 고려해야 할 사항용기의 평평한 표면들과 사각 모양의 강도를 극대화

시키는 것은 용기 설계 시 고려

용접 부위 및 기타 조임 장치들의 강도 또한 고려용접 부위 및 기타 조임 장치들의 강도 또한 고려

분진폭발위험이 높은 건조기 분쇄기 등에 적용

억제의 장점유지 관리비의 절감

소극적 방호조치

억제의 단점높은 초기 투자비

플랜트 구조에 무게 하중을 미침

53

플랜트 구조에 무게 하중을 미침

방산(Deflagration Venting)( g g)

방산원리공정 구성품 공정실 등의 내부로부터 발생하는 폭연의

고온 팽창 가스를 개방용 패널 또는 도어를 통해 완화시기는 폭발방지조치기는 폭발방지조치

폭연 배풍장치 - Vent panel Vent door

방산 작동 방법폭발성 가스가 대기로 직접 방출될 수 있게끔 유도하는

개방된 방산구 (Open vent)를 제외

방산장치는 사전에 예정된 압력 즉 P t t에서 개방방산장치는 사전에 예정된 압력 즉 Pstat에서 개방

압축된 가스는 대기로 직접 또는 Vent duct를 통해 배출

54

방산 설계 시 고려사항

반발력(反撥力 Reaction force)폭발 후의 화재 (P l i fi )폭발 후의 화재 (Post explosion fire)재료의 유독성 또는 부식독성 문제에 대한 고려독성 문제에 대한 고려배풍 효율 (Vent efficiency) 다른 공정 장비와의 연결 부위다른 공정 장비와의 연결 부위배풍 덕트의 배압 (Back pressure) 단열 보온재 (Th l i l ti )단열 보온재 (Thermal insulation) 안전한 배풍 구역 (Safe Venting Area) 진공 상태 방호 (V P t ti )진공 상태 방호 (Vacuum Protection) 설치 위치

55

방산구 설계기준(NFPA 68)( )

공정 물질(재료) K K l (b d)Kst or Kg value (barmiddotmsecond)용기의 치수와 체적최대 및 최소의 운전 압력 및 온도최대 및 최소의 운전 압력 및 온도용기의 강도V t D t L th(있을 경우)Vent Duct Length(있을 경우)공정 물질(재료) Kst or Kg value용기의 치수와 체적 최대 및 최소의 운전 압력 및용기의 치수와 체적 최대 및 최소의 운전 압력 및온도 용기의 강도 Vent Duct Length 등의 정보로 NFPA 68에 들어 있는 계산도표( h )로 NFPA 68에 들어 있는 계산도표(nomography)를 사용하여 Vent panel의 사이즈를 결정

56

방산구 설치 기준내부 폭발압력을 외부로 안전하게 방출(예외)

철 구조물과 4 8 이상 철판으로 제작 시(봉쇄)철 구조물과 48mm 이상 철판으로 제작 시(봉쇄)

저산소 농도에서 운전하는 건조설비

가스증기 N₂air CO₂air

Methane 12 145

n-Hexane 12 145

Ethylene 10 11 5Ethylene 10 115

Hydrogene 50 52

S l 9 0Stylene 90 -

로(爐)의 부피 0424당 0093 방출면적(151)

57

(爐)의 부피 0424 당 0093 방출면적(15 1)

방산구 설치 기준

패널 출입문 개구부 등을 이용 1 15법칙 준수패널 출입문 개구부 등을 이용 1 15법칙 준수

방출구 주위에 가이드 레일 설치와 경고표지

가능한 연소장치 가까이 설치

패널이 비산되지 않도록 끈으로 묶어패널이 비산되지 않도록 끈으로 묶어

패널은 05psig의 서지 내압력

지붕 패널을 단위면적당 최대244kg 설치

길이가 긴 건조설비는 최소 내경의 5배 초과 금지길이가 긴 건 설비는 최 내경의 5배 과 금지

초기 증기폭발압력을 조기에 배출시켜 배출시간을 길게

58

방산구 덕트 설치 기준

배출구 덕트는 폭발 방산구 면적 이상으로 설치

벤트 면적은 가능한 균형 있고 대칭적으로 분포

덕트는 가능한 짧게(3m 이하) 설치덕트는 가능한 짧게(3m 이하) 설치

가능한 상부의 높은 곳에 장애물이 없도록 설치

일직선으로 설치

외벽에 가깝게 설치외벽에 가깝게 설치

옥외 안전한 곳에 설치옥외 안전한 곳에 설치

폭발 방산구 주위에 경고 표지판 설치

59

방산구 설치 장단점방산구 장점방산구가 옥외에 있을 경우에는 비용 절감방산구가 옥외에 있을 경우에는 비용 절감유지 관리 비용의 절감

방산구 단점 Filter bag 등의 가연성 재료가 아직 남아 있을 경우

방산 후에도방산 후에도화재의 잠재력 상존

배출구를 옥외로 유도하기 위하여 설치설비가 옥외배출구를 옥외로 유도하기 위하여 설치설비가 옥외또는 바깥쪽벽 가까이에 위치분진화염이 외부로 배출되어 2차 재해 위험분진화염이 외부로 배출되어 2차 재해 위험

독성 부식성 재료에는 부적합잘못 설계 및 설치하면 잦은 작동으로 신뢰성이 저하

60

잘못 설계 및 설치하면 잦은 작동으로 신뢰성이 저하

패널형 방산구(Vent Panel)( )

평평한 모양이나 Dome 모양의 Panel로 방호 대

상이 되는 공정 구성품의 개구부에 볼트를 사용하

여 연결 설치

한 장의 Stainless Steel 또는 316 Stainless

Steel (밀봉용) Teflon 및 Stainless Steel SandSteel (밀봉용) Teflon 및 Stainless Steel Sand

witch 구조로도 구성 가능

D 형 V t P l은 풍압 및 공정 진공 상태Dome 형 Vent Panel은 풍압 및 공정 진공 상태

에 대비하여 저항 값을 크게 설계

Vent Panel 모양 직사각형 또는 원형

61

패널형 방산구(Vent Panel)( )

62

패널 비산방지 끈

63

폭발 방산(Explosion Venting)( p g)

분진폭발 시 폭발압력을 외부로 방출

내부압력을 완화시켜 설비를 보호

피해확대를 방지 감소피해확대를 방지

rupture disk bursting diaphragm 폭발 방산 문(안전핀)(안전핀)

64

방산 문(Vent Door)( )

방호 대상이 되는 공정방호 대상이 되는 공정의 구성품에 설치하는경첩이 달린 도어경첩이 달린 도어

미리 예정된 압력에서개방되도록 설계개방되도록 설계

특수한 걸쇠 경첩 배열 제어열로 제어

Vent panel보다 동작시간이 길다

65

방산구 설치 예시

가스와 먼지를 취급하는 장소에 사용

전형적인 설치 장소 Dust collector

Silo

Dryer

Bucket elevator

Mixer Pulverizing

Bucket elevators

W t Sh ddWaste Shredders

최초 설계 기기 배치시에 분진폭발 고려

66

시에 분진폭발 고려

방산구 덮개 비산방지 끈

67

폭연 진압장치 구성

68

폭연 진압 설계 기준

설계 기준 NFPA 69 ISO 61844설계 기준 NFPA 69 ISO 61844

공정 물질

Kst or Kg value(폭발지수)

최대 및 최소 운전 압력 및 온도최대 및 최소 운전 압력 및 온도

용기의 강도용기의 강

용기의 치수와 체적

69

폭연 진압 장단점

폭연 진압(Deflagration Suspension) 장점

화염 제거 및 연이은 화재의 방지

독성 부식성 재료의 배출 위험 감소독성 부식성 재료의 배출 위험 감소

공정 구성품의 위치 선정에 유연성

폭연 진압(Deflagration Suspension) 약점

폭연 배풍 보다 통상 높은 비용

정기적인 유지 관리정기적인 유지 관리

일부 금속분진 아세틸렌 수소에는 부적합

70

폭연 진압 설치

가스 및 먼지를 취급하는가 및 먼지를 취급하는장소에 사용

전형적인 설치 장소전형적인 설치 장 Dust collectors

Silos

Spray dryers

Bucket elevators

Mixers

Pulverizing

Fluid Bed Dryers

Cyclone Separators

W t Sh dd

71

Waste Shredders

폭연 진압 불가

자체 산화원을 갖고 있는 nitro cellulose 및 이와자체 산화원을 갖고 있는 nitro-cellulose 및 이와

유사한 기타 폭발성 물질

화염의 확산속도가 음속보다 빠른 폭굉 사고

분해 반응 스팀과 같은 열팽창 폭발사고 등으로

초래되는 폭발사고

72

폭연 차단집진기 사일로 등의 공정 구성품은 Suppression Venting Containment 등으로 폭발방지가 가능Venting Containment 등으로 폭발방지가 가능배관 및 덕트에 의해 기타 공정 구성품에 연결되는부위는 폭발 확산의 위험 상존부위는 폭발 확산의 위험 상존집진기는 Deflagration vent 설치로 파괴를 방지할수 있을지는 모르나 유입 덕트 (inlet duct)를 통해수 있을지 나 유 덕 ( )를 통해화염이 플랜트의 다른 부위로 확산될 수 있음이러한 화염의 확산으로 2차 폭발이 초래될 수 있고 실제로 초래되어 왔음NFPA 68에서는 장비들간의 연결된 부위에 설치할선택사양으로 V ti 을 시사하고는 있으나 이는선택사양으로 Venting을 시사하고는 있으나 이는상호 연결된 장비에 폭발방지시스템이 설치되어있을 경우에만 Venting의 효력이 있음

73

있을 경우에만 Venting의 효력이 있음

기계적 폭연 차단적절한 구조의 rotary airlock valve로 가능 dust collector hopper dust collector hopper효과적이기 위해서는

폭연 감지 즉시 Rotary gate valve가 중지폭 지 즉시 y g 가 중지화염과 타고 있는 물질의 이송을 방지진짜 효과적이기 위해서는 rotary airlock valve를

방호 대상 장비의 폭발 감지 및 방지 설비에 통합방호 대상 장비의 폭발 감지 및 방지 설비에 통합필요

High speed knife gate valve적절한 구조로 150 psig 내압력( 충분한 내압력) ms(11000초) 내에 닫힘(빠른 응답속도)배관도 최대 폭연압력 Pmax에 내압

74

기계적 폭연 차단

폭발감지기(압력스위치 또는 불꽃감지기)가 폭연압력 또는 화염 전선 감지압력 또는 화염 전선 감지

폭발감지기가 폭연 압력 화염전선을 감지

신속히 Valve를 차단시켜 화염과 압력의 확산방지

연결된 장비가 D fl ti ti i연결된 장비가 Deflagration venting suppression에 의해 방호되고 있을 경우

예상되는 압력은 거의 없음

연결 배관을 차단하는 Valve를 보다 경제적인연결 배관을 차단하는 Valve를 보다 경제적인chemical isolation barrier로 대체 가능

75

공기수송장치 설치 예시

A

B

A

76

Rotary airlock valvey

77

화학적 폭연 차단

폭발감지기(압력스위치 또는 광학 감지기)가

폭연 압력 화염전선을 감지

고속 방출 소화기에서 소화약제가 신속히 방출고속 방출 소화기에서 소화약제가 신속히 방출

화염과 타고 있는 물질의 확산을 막음

점화원(스파크) 진압 설비

덕트 아래로 이송되는 타고 있는 입자를 감지있

아래쪽으로 물을 분사시켜 소화

일단 폭연이 시작되었을 경우일단 폭연이 시작되었을 경우

확산을 막는 데는 효과가 없음

78

VII 건조설비 부속장치 등VII 건조설비 부속장치 등

79

전체환기 및 배기시설덕트는 불연재 사용 표면온도는 70 이하(24m 이내)이내)

벽 건물 등을 통과시 불연재료로 차단덕트는 방화벽 다른 건물 통과 금지덕트는 방화벽 다른 건물 통과 금지

덕트에 청소구를 설치

건물 일부를 덕트로 사용금지건물 일부를 덕트로 사용금지

위험물질이 응축되지 않도록 설치(단열)

덕트에 고체가 퇴적되지 않도록 설치

배기구는 지붕보다 15m 이상 높게 설치

분진퇴적방지

80

연소장치

연료 먼저 투입되지 않도록 Sequence 구성

연료가스를 감소시켜 연소공기를 차단

2차 공기의 설정치는 급격한 변화가 없도록 잠금차 공기의 설정치 급격 화가 없 록장치 설치시건 암호설정시건 암호설정

연료배관은 수동차단밸브를 설치밸브가 개방된 상태에서 레버가 수직방향이 되지 않게밸브가 개방된 상태에서 레버가 수직방향이 되지 않게

14 회전상태가 권장

파일럿 버너의 불꽃은 주 버너마다 점화를 확실히파일럿 버너의 불꽃은 주 버너마다 점화를 확실히할 수 있게 설치

81

연소 퍼지 설비

예비 퍼지

운전 전middot후에 연료 유입을 차단설비 설치

예비점화 퍼지는 챔버 용적의 4배 실시(1 831)예비점화 퍼지는 챔버 용적의 4배 실시(1831)

예비점화에 필요한 최소 공기만 유입

최소유량 유지 실패 시는 퍼지 타이머 Auto-reset

안전 차단밸브는 닫음안전 차단밸브는 닫음

퍼지 시 화염감지기 신호는 감지되어서는 안 된다

LEL50 이상의 공기로 치환 금지

82

연소 퍼지 설비

예비 퍼지 예외 경우 760초과 또는 다음 3가지 동시

파일럿 불꽃 감시

안전 차단밸브 설치

가열 챔버 내의 가연성농도가 LEL25 이하

파일럿 점화 시운전 시간 15초 미만

예외 조건

공인기관의 승인을 받은 경우

연장시간 동안 LEL 25를 초과하지 않은 경우

83

연료 차단밸브

연동장치 작동 전원차단 시 차단밸브 닫힘

By-pass valve는 항상 닫음

차단밸브를 타 용도 사용금지

차단밸브 전단에 안전밸브를 설치

차단 파일럿 밸브마다 안전밸브를 설치차단 파일럿 밸브마다 안전밸브를 설치

8 62bar초과 시 이중으로 설치862bar초과 시 이중으로 설치

84

Pilot Burner

각 버너 마다 설치

서로 근접설치 시 최소 1개 이상설치로 감지

4초 이하의 실화를 감지하여 연동4초 이하의 실화를 감지하여 연동

예외 사항

로(爐) 내의 온도가 760를 초과 시에만 By-pass 가능

760 이하로 운전시 By-pass 기능을 반드시 복원 760 이하로 운전시 By-pass 기능을 반드시 복원

방폭형 복사 튜브 한쪽이 열린 경우는 제외

760 이하로 운전이 안 되는 버너는 By-pass 가능

온도제어 감지와 병용 금지

85

고산소 분위기 건조설비

산소 공급배관은 CGA G-44에 따름산소 공급배관은 CGA G 44에 따름

산소 투입 전에 배관 청소

연료 차단밸브는 가능한 화실에서 먼 곳에 설치

방산구 퍼지 배출구는 안전한 곳으로 배출방산구 퍼지 배출구는 안전한 곳으로 배출

산소가 연료배관으로 유입 금지

유리 재질 산소 유량계 사용 억제

산소 감압기 2차 측에 안전밸브 설치산소 감압기 2차 측에 안전밸브 설치

86

소방설비

오븐에 자동 스프링클러 물 분무설비 설치

필요 시 덕트 내에도 설치

로(爐)내 온도가 330를 초과 플래시 화재 위험로(爐)내 온도가 330를 초과 플래시 화재 위험

시에는 일제개방형 스프링클러를 설치

CO2 분말 포 소화설비 설치

필요 시 수증기 소화설비 설치필요 시 수증기 소화설비 설치

지속적인 수증기가 공급 가능

물 1lb는 076 부피

연소물질의 소화는 부적합

87

연소물질의 소화는 부적합

건조설비 연동장치

파일럿 버너파일럿 버너

송풍기운전 유량

산소농도 LEL 측정산소농도 LEL 측정

건조실 운전 온도

연료 차단밸브연료 차단밸브

연료공급 압력유량

외부 가연성가스 농도외부 가연성가스 농도

피(彼)건조물의 유입차단

정전

기타(화재 비상정지 등)

88

안전장치 설치 목적

인명과 재산을 보호인명과 재산을 보호

평상시 철저한 유지middot보수로 성능 유지평상시 철저한 유지middot보수로 성능 유지

안전장치는 절대 안전을 보장하지 않음안전장치는 절대 안전을 보장하지 않음

자주 반복하여 사용하면 수명 단축자주 반복하여 사용하면 수명 단축

89

안전장치 설치 원칙

원하는 동작마다 안전장치를 설치원하는 동작마다 안전장치를 설치

안전관행과 제조자의 지침

연료공급장치의 안전밸브연료공급장치의 안전밸브

안전장치의 운전중지는 수동조작으로 재(再)작동

제조자는 안전운전지침서를 제공

시동 정지 비상사태 점검 유지 보수 등시동 정지 비상사태 점검 유지 보수 등

안전장치는 제조자의 지침에 따라 설치 및 유지

안전장치는 외부충격 등으로 보호 조치

90

안전장치 설치 원칙

안전장치를 제거 또는 고장방지

전기 기계적인 연동장치 무력화 방지

제어회로는 150(120)V 이하 사용제어회로는 150(120)V 이하 사용

제어회로는 한쪽만 접지

PLC Sequence

정전 시 안전상태로 자동 복귀되는 회로유지

PLC와 별도의 비상정지스위치 설치

Sequence 변경은 담당자 승인 통제 기록middot유지 Sequence 변경은 담당자 승인 통제 기록 유지

안전 및 재산상의 피해가 우려될 때는 원격제어 금지

91

PLC 안전회로

제조자의 지침에 따라 PLC 회로 구성

안전회로는 변경 금지

안전회로는 독립 필요 시 접점은 공유가능안전회로는 독립 필요 시 접점은 공유가능

다른 설비를 이용하여 치환 점화시도 금지

연동장치는 안전 차단밸브 전원을 직접 차단하도

록 연동시키고 안전상태로 복귀록 연동시키고 안전상태로 복귀

PLC 고장 시 감시되고 안전상태로 복귀

Program은 소멸되지 않도록 저장

92

근로자 교육훈련 사항

연료-공기 혼합물의 연소

폭발위험

자연발화를 포함한 점화원자연발화를 포함한 점화원

제어 및 안전장치의 기능

특수 운전조건

저산소 분위기 운전조건저산소 분위기 운전조건

위험물질의 취급 및 처리

제한장소의 출입절차제한장소의 출입절차

운전 지침

93

참고자료

산업안전보건법

KOSHA CODE D-4-2001 건조설비 설치 기술지침

NFPA 86 Standard for oven and furnaces

NFPA 61A Standard for the prevention of Fire and Dust Explosion in Facilities Manufacturing and Handling StarchHandling Starch

NFPA 61B Standard for the prevention of Fire and Explosion in Grain Elevators and Facilities H dli B lk R A i l l C di iHandling Bulk Raw Agricultural Commodities

NFPA 61C Standard for the prevention of Fire and Dust Explosion in Feed MillsDust Explosion in Feed Mills

NFPA 68 NFPA 69 NFPA 77 NFPA 91 NFPA 231

94

감 사 합 니 다감 사 합 니 다

95

집필 장희(한국산업안전공단)편집 및 제작 교재자료개발팀

위험물질의 종류

폭발성 물질 가열 마찰 충격으로 산소공급 없이폭발폭발

발화성 물질 스스로 발화 또는 물과 접촉하여 발화

산화성 물질 강한 산화력 혼촉시 분해

인화성 물질 인화점이 65oC 이하인 가연성 액체인화성 물질 인화점이 65oC 이하인 가연성 액체

가연성 가스 LEL 10이하 또는 폭발 상 bull 하한의차이가 20 이상(예 암모니아 TCE)차이가 20 이상(예 암모니아 TCE)

부식성 물질 강산 강알카리

독성물질 LC50(쥐 4시간 흡입) 2000PPM 이하

10

건조설비의 분류(NFPA)( )

Class A 잠재적 인화성물질이 다량존재

Class B 대기압 운전으로 가연성 인화성Class B 대기압 운전으로 가연성 인화성

물질이 없음물질이 없음

Class C 연료사용으로 잠재적 위험이 있음

Class D 5000를 초과하는 특수로

11

안 전 색 의미

안 전 색 의미 사용보기

빨 강45R 415

방 화 방화표지 배관계 식별 소화표시

금 지 금지표시

정 지 긴급 정지 버튼 정지신호기정 지 긴급 정지 버튼 정지신호기

고도위험 화약 경고표 발파 경고표 화약류의 표시

주 황 위 험 위험표지 배관계 식별 위험표시 스위치 박스주 황25YR 614

위 험 위험표지 배관계 식별 위험표시 스위치 박스뚜껑 안쪽면 기계의 안전커버 안쪽면 노출 기어의 옆면 눈금판의 위험 범위

항해 항공 구명 보트 구명구 구명대 수로표지 선박계항해 항공보안시설

구명 보트 구명구 구명대 수로표지 선박계류 부표 비행장용 구급차 비행장용 연료차

12

안 전 색 의미

안 전 색 의미 사용보기

노 랑 주의 주의표지 감전주의 표지 크레인 범퍼 충돌위험25Y 814

기둥 바닥 돌출물 피트 가장자리 바닥면 끝호퍼 주위 및 계단 가장자리 전선 방호구 도로바리케이드 해로운 물질을 잘게 부수는 용기 또는 사용장소 가전제품의 경고표시

녹 색10G 410

안전 안전지도표지 및 안전기

피난 유도표지 비상구 방향 표지 대피소 위치 갱구10G 410 피난 유도표지 비상구 방향 표지 대피소 위치 갱구특정 구역의 방향을 나타내는 표지

구호 위생지도표지 노동 위생기 구호표지 보호구 상자 들것 구급상자 구호소의 위치 및 방향 표지자 들것 구급상자 구호소의 위치 및 방향 표지

진행 통행신호기

13

안 전 색 의미

안 전 색 의미 사 용 보 기파 랑25PB 3510

의무적행 동

지시표시3510 지 시 보호안경의 착용 가스측정 등 지시하는 표지 수리 중

또는 운전휴게 장소를 나타내는 표지 스위치 박스의바깥면

자 주25RP 412

방사능 방사능표지 방사능 경표 방사성 동위원소 및 여기에관한 폐지작업실 저장시설 관리구역 등에 설치하는울타리 등

1 파랑색은 원형 속에 사용하는 경우에 한하여 안전색으로 간주2 KSA 3501 ISO 384 Safety colors and safety signs

14

y y g

표지판 모양 및 의미

모 양 의 미모 양 의 미금지 정지 고도의 위험 의무행동 지시안전 구호 지 보호 방사능안전 구호 지도 보호 방사능

위 험위 험

주 의

정보(지시 포함) 금지 정지 고도의 위험 방화 안전구호 지도 보호 방사능 유도 보조 표지

15

대 비 색

안 전 색 대응하는 대비색

빨 강 흰색 검정색

주 황 검정색주 황 검정색

노 랑 검정색

녹 색 흰색 검정색

파 랑 흰색 검정색

자 주 검정색

16

III 건조설비 용어 정의III 건조설비 용어 정의

17

건조설비 용어 정의

연소실 연료 등을 점화middot연소시켜 열을 발생시키는 공간키는 공간

건조실 피(彼)건조물이 건조되는 공간

덕트 연소공기 배기가스 또는 건조 시 발생하는 물질을 배출시키는 도관

간접 가열식 연료의 연소가스가 건조실에 들어가지 않고 복사 열 교환 등의 간접방식으로 건조(위험물질을 발생하는 물질 건조)조(위험물질을 발생하는 물질 건조)

연소식 건조설비 연료의 연소가스가 건조실 내부를 통하여 피(彼)건조물과 직접 접촉하는 건조부를 통하여 피(彼)건조물과 직접 접촉하는 건조설비(자동차 도장건조실)

18

건조설비 용어 정의

폭발구 건조실 내부 압력상승 시 내부압력을 외부로 안전하게 분출시키기 위하여 설치한 문 창문부로 안전하게 분출시키기 위하여 설치한 문 창문 패널 파열판 등자동 점화 온도(A i i i T ) 물자동 점화 온도(Auto-ignition Temperature) 물질의 자동 점화가 시작되는 온도 먼지는 먼지층및 먼지운에만 해당및 먼지운에만 해당확산 화염(Diffusion flame) 점화 가 주위 대기 내에서 확산되는 속도에 의해 연소가 제어되는 화염에서 확산되는 속도에 의해 연소가 제어되는 화염폭연(Deflagration) 화염 전선이 음속 이하로 확산되는 현상산되는 현상폭굉(Detonation) 화염 전선이 음속 이상으로 확산되는 현상

19

산되는 현상

건조설비 용어 정의

폭발(Explosion) 폭연 폭굉 등으로 생성되는 압력의 급상승으로 밀폐 구역이 파열되는 현상력의 급상승으로 밀폐 구역이 파열되는 현상

폭연(폭발) 차단(Deflagration isolation) 폭연이연결 덕트를 통해 확산되는 것을 차단하는 조치

폭연(폭발) 진압(Deflagration suppression) 폭연폭 (폭발) ( g pp ) 폭을 초기에 (60 ~ 80 ms 이내) 소화시키기 위해 고출력 소화기를 사용 압력과 화염의 영향을 완화력 화기 사용 력과 화 의 영향 화시키는 조치

폭연(폭발) 배풍 (Deflagration venting) 밀폐 구폭연(폭발) 배풍 (Deflagration venting) 밀폐 구역이나 용기 등의 내부에서 발생하는 폭연에 의한압력을 완화시키기 위해 Panel door 개구장치

20

압력을 완화시키기 위해 Panel door 개구장치등을 이용 압력을 완화시키는 조치

건조설비 용어 정의억제(Containment) 공정 건조시 폭연의 최대 압력에 견디어 파열되지 않도록 견고하게 건조하는력에 견디어 파열되지 않도록 견고하게 건조하는조치폭발성(Explosible) 통상 부유 중인 먼지운 또는폭발성(Explosible) 통상 부유 중인 먼지운 또는연무에 적용되는 용어게이트 밸브(Gate valve) 배관 내에 물질의 흐름게이 밸 ( ) 배 내에 물질의에 수직방향으로 Plate를 삽입하여 흐름을 차단시키는 밸브

( )로터리 밸브(Rotary Airlock valve) 원추형 상자내의 Motor로 작동되는 복수 날개 회전익으로 구성된 밸브성된 밸브평균입자크기(Mean particle size) Micronμ단위로 표시되는 입자 물질의 평균직경

21

로 표시되는 입자 물질의 평균직경

건조설비 용어 정의

Kg 가스의 폭발지수

Kst 먼지의 폭발지수

Pmax 억제된 폭연이나 폭굉의 최대압력억제 폭 이나 폭굉의 최대 력

Pred 폭연배풍 또는 폭연집압 등과 같은 폭발방지 기법을 이용한 결과로 감소된 폭연 압력지 기법을 이용한 결과로 감소된 폭연 압력

Pstat Vent panel 또는 Vent door가 개방되기시작하는 정압(static pressure)시작하는 정압(static pressure)

Reaction force 배풍된 폭연에서 나오는 가스의방출로 1개의 Pl t 구성품에 가해지는 힘방출로 1개의 Plant 구성품에 가해지는 힘

22

Dryer 분류y

Indirect Dryer연속식 피건조물을 연속 또는 회분 투입

tray sheeting pneumatic conveying rotary spray th h i l ti t l fl id b dthrough-circulation tunnel fluid beds

회분식 회분으로 투입

through circulation tray through-circulation tray

Infrared or radiant heat dryerInfrared or radiant-heat dryer

Dielectric-heat dryer

23

Dryer 분류y

Direct dryer

연속식 피 건조물이 연속으로 투입되고 고온표면에접촉

cylinder drum screw-conveyer vibrating-tray t t b t i l tsteam-tube rotary special type

회분식 교반 등을 시키면서 진공 상압 건조회분식 교반 등을 시키면서 진공 상압 건조

agitated-pan free vacuum rotary vacuum-tray

24

IV 건조설비 구조IV 건조설비 구조

25

건조설비 건축물 구조

독립된 단층건물

최상층 또는 내화구조인 경우는 예외건조로를 지하 밀폐장소에 설치 시에는 충분한 환기와

누출된 위험물질이 체류하지 않도록 할 것

연료의 증기비중이 공기보다 큰 경우는 지상에 설치

건물의 바닥 벽 기둥 계단 및 지붕은 불연재 사용

상부를 가벼운 재료 사용상부를 가벼운 재료 사용

폭발구를 설치하고 안전한 곳으로 배출

건조 시 발생하는 가스 증기 또는 분진을 안전한 곳건조 시 발생하는 가스증기 또는 분진을 안전한 곳으로 배출

26

건조설비 건축물 구조

직화식 건조설비는 점화 시 폭발 또는 화재를 예방하기 위하여 연소실이나 기타 점화하는 부분을방하기 위하여 연소실이나 기타 점화하는 부분을환기시킬 수 있는 구조로 할 것

내부는 청소가 쉬운 구조로 할 것

감시창출입구 및 배기구 등의 개구부는 발화시에시창 출 구 및 배기구 등의 개구부 발화시에불이 다른 곳으로 번지지 아니하는 위치에 설치하고 필요한 때에는 즉시 밀폐가능 구조로 할 것때에 즉시 폐가능 구 것

내부의 온도가 국부적으로 상승방지 구조로 설치할 것할 것

위험물 건조설비 열원으로 직화를 사용하지 말 것

27

건조설비 건축물 구조

위험물 건조설비 외의 건조설비의 열원으로 직화를 사용하는 때에는 불꽃 등에 의한 화재를 예화를 사용하는 때에는 불꽃 등에 의한 화재를 예방하기 위하여 덮개를 설치하거나 격벽을 설치최대운전온도에서의 열팽창에 의한 응력을 충분최대운전온도에서의 열팽창에 의한 응력을 충분히 견딜 수 있도록 설계 및 제작되어야 함건조설비의 외부표면온도가 70(160)이하건조설비의 외부표면온도가 70(160)이하초과시에는 접촉방지 시설과 경고표지판을 설치연소실에는 각 버너마다 연료의 연소상태를 확연소실에는 각 버너마다 연료의 연소상태를 확인할 수 있도록 관찰구(Peep hole) 등을 설치

설치 불가시에는 육안 감시 가능설비를 설치설치 불가시에는 육안 감시 가능설비를 설치

건조실의 출입문은 건조실 내부에서도 열 수 있는 구조

28

는 구조

건조설비 비상구 설치

출입구로 부터 3m 이상 떨어진 곳에 설치출입구로 부터 3m 이상 떨어진 곳에 설치

비상구 출입구로부터 50m 이내 마다 설치

너비는 075m 이상 높이는 15m 이상

문은 피난방향으로 열리고 실내에서 항상 열리도록 할 것

실내 외에 비상구의 표지판 설치실내 외에 비상구의 표지판 설치

유도등 설치양방향 대피로 확보양방향 대피로 확보

29

건조설비 부속전기설비

건조설비에 부속된 전열기전동기 및 전등 등에

접속된 배선 및 개폐기를 사용하는 때에는 당해

건조설비 전용의 것을 사용설비 용의 것을 사용

건조설비의 내부에서 전기불꽃의 발생으로 인하여 위험물의 점화원이 될 우려가 있는 전기기계여 위험물의 점화원이 될 우려가 있는 전기기계기구 또는 전선 케이블 설치 금지건조설비 설치환경에 적합한 용량 방폭 등급 내열건조설비 설치환경에 적합한 용량 방폭 등급 내열

등급 밀폐구조 등으로 설치해야 함

30

V 건조설비 화재폭발V 건조설비 화재폭발

31

건조공정 화재폭발가연물

연소(화재)3요소

연소(화재)

1 가연물

2 점화원

연소(화재)3요소

점화원 산소

(화재)2 점화원

3 산소(공기)

분진폭발 5요소가연물가연물

1 가연물

2 점화원밀폐공간

부유

점화원

3 산소(공기)

4 분산부유

공간

32

점화원 산소4 분산부유

5 밀폐공간

화재폭발 방지

함진 농도 입도제어

점화원 제어

산소농도 제어농 제어

비산방지설비를 밀폐시켜 누출 방지설비를 밀폐시켜 누출 방지

분진퇴적 방지를 위한 청소

개방개방옥외에 설치하거나 개방 건물에 설치

33

분진가연물

분진 종류 입도크기는 나라마다 상이함

KOSHA 코드 40 mesh (lt 420 μm) 이하인 입자

NFPA는 20 mesh(lt 850 μm) 이하인 입자( μ ) 이하 자

일반적으로 입도크기가 420 μm 이상인 입자는화염성장 (Propagation) 을 억제화염성장 (Propagation) 을 억제

가스 증기 Hume 먼지 분진 등이 혼합상태가일반적임일반적임

폭발하한 농도는 20 ~ 60g 폭발상한농도는

2000 ~ 6000g의 범위

34

분진실험장치 조건

Ignition Source TwoIgnition Source ndashTwo

pyrotechnic igniter

(5000Jeach)(5000Jeach)

혼합분진

40 i i t l 40 zirconium metal

30 barium nitrate

30 b i id 30 barium peroxide

This source is initiated by

1 A l t i f h da 1-A electric fuse head

35Siwek 20-L chamber

분진 크기별 실험결과

300 μm 이상 분진은300 μm 이상 분진은점화최소농도 점화에너지가 급격히 증가너지가 급격히 증가의미는

36

분진폭발물질

종 류 물 질 명

곡물 곡물류 분유 녹말 설탕 셀룰로오스 등

탄소질 석탄류 목재 종이류 섬유류탄소질 석탄류 목재 종이류 섬유류

금속 Al Mg Li K Na Zn Fe 등

플라스틱 PE ABS PVC PP PVA E Ph l플라스틱 PE ABS PVC PP PVA Epoxy Phenol

Melamine Poly Acrylamide PVB 등

화학물질화학물질 Adipic Acid Calcium Acetate TPA PA

DOP Dextrin Lead Stearate 황

Methyl cellulose Methyl cellulose

분진취급 시 가연성증기 가스혼합 여부에 따라 차이

37

분진취급 시 가연성증기 가스혼합 여부에 따라 차이

PVC는 자기 소화성으로 분진폭발이 가능

분진의 제어

분진이 새는 곳을 막는다

공장 내부를 환기

국소배기장치 등으로 부유 분진을 포집(捕集)

누출된 분진은 정기적으로 제거누출된 분진은 정기적으로 제거

물 분무 또는 습식공정을 적용하여 정전기 발생

을 억제

불활성 분진을 첨가

38

점화원 종류 및 크기

집진장치 등 분진 제거할 때 정전기 방전 불꽃

집진장치 등 분진 제거용 전기기기 불꽃 과열

회전축 과열 회전 날개 접촉 모터 불꽃 과열회 축 과열 회 날개 촉 터 불꽃 과열

회수분진 배출용 기기의 과열 마찰 등

고온 물체 불씨 착화 불꽃 혼입고온 물체 불씨 착화 불꽃 혼입

금속편(金屬片) 등 이물질 혼입

분진 자연발화

보수작업에 따른 용접 등 불꽃

최소발화에너지(MIC)는 가스 1mj 분진 100mj 이하 이나 온도 산소 습도 입도 등에 좌우

39

이하 이나 온도 산소 습도 입도 등에 좌우

인화성 가스 특징

발열 착화 비중Gas MW

발열

Btu

착화

LEL

UEL

비중

Air공기비

Butane 58 0 3 200 550 1 9 8 5 2 0 31 0Butane 580 3200 550 19 85 20 310

CO 280 310 1128 125 740 097 25

Hydrogen 2 0 311 932 4 74 2 0 07 2 5Hydrogen 20 311 932 4 742 007 25

LNG 186 1115 - 46 145 064 106

LNG 162 960 - 4 150 056 90

LNG 203 1000 - 39 140 07 94

Propane 440 2500 842 21 95 157 240

40

점화원 제어장치

접지접지

금속탐지기

온도감지기

컨베이어 벨트 이탈감지컨베이어 벨트 이탈감지

입도분포 제어

습도조절습도조절

불활성물질 투입

진동체 전단에 금속감지기

자석기 금속감지기

41

진동체 전단에 금속감지기

불활성 조치(Inert)( )

불활성 조치 원리밀폐된 체적 내에서 산소 농도를 연소에 요구되는 농도

미만으로 낮춰 사전에 폭발을 방지하는 조치

질소 이산화탄소 등의 불활성 가스를 사전에 주입시켜 폭발을 방지하는 조치 (NFPA 69)

불활성 조치 시 주의사항공정 내에서 퍼지가스 및 산소의 농도를 계속 모니터링

퍼지가스가 누설 시 질식으로 인해 인체에 미칠 잠퍼지가 가 누 시 식 해 체에 미재적 위험성을 사전 고려

42

불활성 조치 장단점

장점

연소를 미연에 방지 제품의 생산 중단에 따른 손실

가능성을 사전에 막을 수 있음가능성을 사전에 막을 수 있음

단점

질소비용의 지속적인 투자질소비용의 지속적인 투자

누설 시 질식의 위험 상존

높은 유지 관리 비용

43

질소순환 공기이송설비

44

불활성가스 치환

운전자의 안전위치를 확인운전자의 안전위치를 확인

불활성가스 충분한 저장량을 보관

용매회수설비 작동준비

순환 팬을 가동하고 불활성가스 투입순환 팬을 가동하고 불활성가스 투입

한계 산소농도보다 3 이상 낮게 투입한계 산소농도보다 3 이상 낮게 투입

재순환 오븐가스를 운전온도까지 가열

정상운전

45

불활성가스 치환(아세톤)( )

46

불활성가스 치환(헵탄)( )

47

저산소 농도 용매회수설비

저산소 농도로 운전저산소 농도로 운전

공기가 유입되지 않도록 기밀성을 유지

산소농도 측정장치를 연동 설치

불활성가스는 용적의 5배 이상 보관

비상전원 공급장치 설치비상전원 공급장치 설치

48

저산소 분위기 오븐 운전운전준비최저산소농도(LOC) 보다 3이상 낮게 운전최저산소농도(LOC) 보다 3이상 낮게 운전 3 이하 시 비상퍼지 및 용매 및 피(彼)건조물 공급 중

단용매 증기가 응축되지 않도록 운전운전중지용매 및 피(彼)건조물 유입을 차단용매 및 피(彼)건조물 유입을 차단 LOC 이하로 치환용매 흐름을 차단하고 열원 공급을 중지산소농도를 195 까지 되게 공기유입비상절차정전 시 비상전원을 팬 제어설비에 공급정전 시 비상전원을 팬 제어설비에 공급건조로(乾燥爐)내에 유입 차단비상시에도 산소농도를 연속측정

비상퍼지 시 오븐 과열방지

49

비상퍼지 시 오븐 과열방지

VI 건조설비 화재폭발 피해 최소화VI 건조설비 화재폭발 피해 최소화

50

화재폭발 피해 최소화 방법

억제(Containment)

방산(Deflagration Venting)

폭연 진압(Deflagration Suspension)

폭연 차단(Deflagration Isolation)폭연 차단(Deflagration Isolation)

완벽한 대책을 세우는 것은 불가능

폭발에 의한 피해를 최소화 대책 강구

1차 폭발을 배출하거나 봉쇄시켜 피해를 최소화

1차 폭발을 감지 2차 폭발로 발전 차단

51

1차 폭발을 감지 2차 폭발로 발전 차단

억제(Containment) ( )

공정 자체를 미리 취급 재료의 최대 폭연압력에견딜 수 있게 설계

최종 변형 압력은 용기내의 최대 초기압력에 좌우최종 변형 압력은 용기내의 최대 초기압력에 좌우

억제 용기의 경우 최대 초기압력을 30 psig (2Bar 2 1 KgCm2)로 제한시킴(NFPA 69)21 KgCm2)로 제한시킴(NFPA 69)

장비의 설계는 영구적으로 변형 방지 설계항복강 ( ) 이하에서 전 설계항복강도 (yield strength) 이하에서 운전토록 설계

허용 가능한 변형으로도 파열방지 설계

항복강도 (yield strength) 이상이라 하더라도 극한 강도 (ultimate strength)이하에서 운전되게끔 설계

52

억제(Containment) 장단점( )

억제 시 고려해야 할 사항용기의 평평한 표면들과 사각 모양의 강도를 극대화

시키는 것은 용기 설계 시 고려

용접 부위 및 기타 조임 장치들의 강도 또한 고려용접 부위 및 기타 조임 장치들의 강도 또한 고려

분진폭발위험이 높은 건조기 분쇄기 등에 적용

억제의 장점유지 관리비의 절감

소극적 방호조치

억제의 단점높은 초기 투자비

플랜트 구조에 무게 하중을 미침

53

플랜트 구조에 무게 하중을 미침

방산(Deflagration Venting)( g g)

방산원리공정 구성품 공정실 등의 내부로부터 발생하는 폭연의

고온 팽창 가스를 개방용 패널 또는 도어를 통해 완화시기는 폭발방지조치기는 폭발방지조치

폭연 배풍장치 - Vent panel Vent door

방산 작동 방법폭발성 가스가 대기로 직접 방출될 수 있게끔 유도하는

개방된 방산구 (Open vent)를 제외

방산장치는 사전에 예정된 압력 즉 P t t에서 개방방산장치는 사전에 예정된 압력 즉 Pstat에서 개방

압축된 가스는 대기로 직접 또는 Vent duct를 통해 배출

54

방산 설계 시 고려사항

반발력(反撥力 Reaction force)폭발 후의 화재 (P l i fi )폭발 후의 화재 (Post explosion fire)재료의 유독성 또는 부식독성 문제에 대한 고려독성 문제에 대한 고려배풍 효율 (Vent efficiency) 다른 공정 장비와의 연결 부위다른 공정 장비와의 연결 부위배풍 덕트의 배압 (Back pressure) 단열 보온재 (Th l i l ti )단열 보온재 (Thermal insulation) 안전한 배풍 구역 (Safe Venting Area) 진공 상태 방호 (V P t ti )진공 상태 방호 (Vacuum Protection) 설치 위치

55

방산구 설계기준(NFPA 68)( )

공정 물질(재료) K K l (b d)Kst or Kg value (barmiddotmsecond)용기의 치수와 체적최대 및 최소의 운전 압력 및 온도최대 및 최소의 운전 압력 및 온도용기의 강도V t D t L th(있을 경우)Vent Duct Length(있을 경우)공정 물질(재료) Kst or Kg value용기의 치수와 체적 최대 및 최소의 운전 압력 및용기의 치수와 체적 최대 및 최소의 운전 압력 및온도 용기의 강도 Vent Duct Length 등의 정보로 NFPA 68에 들어 있는 계산도표( h )로 NFPA 68에 들어 있는 계산도표(nomography)를 사용하여 Vent panel의 사이즈를 결정

56

방산구 설치 기준내부 폭발압력을 외부로 안전하게 방출(예외)

철 구조물과 4 8 이상 철판으로 제작 시(봉쇄)철 구조물과 48mm 이상 철판으로 제작 시(봉쇄)

저산소 농도에서 운전하는 건조설비

가스증기 N₂air CO₂air

Methane 12 145

n-Hexane 12 145

Ethylene 10 11 5Ethylene 10 115

Hydrogene 50 52

S l 9 0Stylene 90 -

로(爐)의 부피 0424당 0093 방출면적(151)

57

(爐)의 부피 0424 당 0093 방출면적(15 1)

방산구 설치 기준

패널 출입문 개구부 등을 이용 1 15법칙 준수패널 출입문 개구부 등을 이용 1 15법칙 준수

방출구 주위에 가이드 레일 설치와 경고표지

가능한 연소장치 가까이 설치

패널이 비산되지 않도록 끈으로 묶어패널이 비산되지 않도록 끈으로 묶어

패널은 05psig의 서지 내압력

지붕 패널을 단위면적당 최대244kg 설치

길이가 긴 건조설비는 최소 내경의 5배 초과 금지길이가 긴 건 설비는 최 내경의 5배 과 금지

초기 증기폭발압력을 조기에 배출시켜 배출시간을 길게

58

방산구 덕트 설치 기준

배출구 덕트는 폭발 방산구 면적 이상으로 설치

벤트 면적은 가능한 균형 있고 대칭적으로 분포

덕트는 가능한 짧게(3m 이하) 설치덕트는 가능한 짧게(3m 이하) 설치

가능한 상부의 높은 곳에 장애물이 없도록 설치

일직선으로 설치

외벽에 가깝게 설치외벽에 가깝게 설치

옥외 안전한 곳에 설치옥외 안전한 곳에 설치

폭발 방산구 주위에 경고 표지판 설치

59

방산구 설치 장단점방산구 장점방산구가 옥외에 있을 경우에는 비용 절감방산구가 옥외에 있을 경우에는 비용 절감유지 관리 비용의 절감

방산구 단점 Filter bag 등의 가연성 재료가 아직 남아 있을 경우

방산 후에도방산 후에도화재의 잠재력 상존

배출구를 옥외로 유도하기 위하여 설치설비가 옥외배출구를 옥외로 유도하기 위하여 설치설비가 옥외또는 바깥쪽벽 가까이에 위치분진화염이 외부로 배출되어 2차 재해 위험분진화염이 외부로 배출되어 2차 재해 위험

독성 부식성 재료에는 부적합잘못 설계 및 설치하면 잦은 작동으로 신뢰성이 저하

60

잘못 설계 및 설치하면 잦은 작동으로 신뢰성이 저하

패널형 방산구(Vent Panel)( )

평평한 모양이나 Dome 모양의 Panel로 방호 대

상이 되는 공정 구성품의 개구부에 볼트를 사용하

여 연결 설치

한 장의 Stainless Steel 또는 316 Stainless

Steel (밀봉용) Teflon 및 Stainless Steel SandSteel (밀봉용) Teflon 및 Stainless Steel Sand

witch 구조로도 구성 가능

D 형 V t P l은 풍압 및 공정 진공 상태Dome 형 Vent Panel은 풍압 및 공정 진공 상태

에 대비하여 저항 값을 크게 설계

Vent Panel 모양 직사각형 또는 원형

61

패널형 방산구(Vent Panel)( )

62

패널 비산방지 끈

63

폭발 방산(Explosion Venting)( p g)

분진폭발 시 폭발압력을 외부로 방출

내부압력을 완화시켜 설비를 보호

피해확대를 방지 감소피해확대를 방지

rupture disk bursting diaphragm 폭발 방산 문(안전핀)(안전핀)

64

방산 문(Vent Door)( )

방호 대상이 되는 공정방호 대상이 되는 공정의 구성품에 설치하는경첩이 달린 도어경첩이 달린 도어

미리 예정된 압력에서개방되도록 설계개방되도록 설계

특수한 걸쇠 경첩 배열 제어열로 제어

Vent panel보다 동작시간이 길다

65

방산구 설치 예시

가스와 먼지를 취급하는 장소에 사용

전형적인 설치 장소 Dust collector

Silo

Dryer

Bucket elevator

Mixer Pulverizing

Bucket elevators

W t Sh ddWaste Shredders

최초 설계 기기 배치시에 분진폭발 고려

66

시에 분진폭발 고려

방산구 덮개 비산방지 끈

67

폭연 진압장치 구성

68

폭연 진압 설계 기준

설계 기준 NFPA 69 ISO 61844설계 기준 NFPA 69 ISO 61844

공정 물질

Kst or Kg value(폭발지수)

최대 및 최소 운전 압력 및 온도최대 및 최소 운전 압력 및 온도

용기의 강도용기의 강

용기의 치수와 체적

69

폭연 진압 장단점

폭연 진압(Deflagration Suspension) 장점

화염 제거 및 연이은 화재의 방지

독성 부식성 재료의 배출 위험 감소독성 부식성 재료의 배출 위험 감소

공정 구성품의 위치 선정에 유연성

폭연 진압(Deflagration Suspension) 약점

폭연 배풍 보다 통상 높은 비용

정기적인 유지 관리정기적인 유지 관리

일부 금속분진 아세틸렌 수소에는 부적합

70

폭연 진압 설치

가스 및 먼지를 취급하는가 및 먼지를 취급하는장소에 사용

전형적인 설치 장소전형적인 설치 장 Dust collectors

Silos

Spray dryers

Bucket elevators

Mixers

Pulverizing

Fluid Bed Dryers

Cyclone Separators

W t Sh dd

71

Waste Shredders

폭연 진압 불가

자체 산화원을 갖고 있는 nitro cellulose 및 이와자체 산화원을 갖고 있는 nitro-cellulose 및 이와

유사한 기타 폭발성 물질

화염의 확산속도가 음속보다 빠른 폭굉 사고

분해 반응 스팀과 같은 열팽창 폭발사고 등으로

초래되는 폭발사고

72

폭연 차단집진기 사일로 등의 공정 구성품은 Suppression Venting Containment 등으로 폭발방지가 가능Venting Containment 등으로 폭발방지가 가능배관 및 덕트에 의해 기타 공정 구성품에 연결되는부위는 폭발 확산의 위험 상존부위는 폭발 확산의 위험 상존집진기는 Deflagration vent 설치로 파괴를 방지할수 있을지는 모르나 유입 덕트 (inlet duct)를 통해수 있을지 나 유 덕 ( )를 통해화염이 플랜트의 다른 부위로 확산될 수 있음이러한 화염의 확산으로 2차 폭발이 초래될 수 있고 실제로 초래되어 왔음NFPA 68에서는 장비들간의 연결된 부위에 설치할선택사양으로 V ti 을 시사하고는 있으나 이는선택사양으로 Venting을 시사하고는 있으나 이는상호 연결된 장비에 폭발방지시스템이 설치되어있을 경우에만 Venting의 효력이 있음

73

있을 경우에만 Venting의 효력이 있음

기계적 폭연 차단적절한 구조의 rotary airlock valve로 가능 dust collector hopper dust collector hopper효과적이기 위해서는

폭연 감지 즉시 Rotary gate valve가 중지폭 지 즉시 y g 가 중지화염과 타고 있는 물질의 이송을 방지진짜 효과적이기 위해서는 rotary airlock valve를

방호 대상 장비의 폭발 감지 및 방지 설비에 통합방호 대상 장비의 폭발 감지 및 방지 설비에 통합필요

High speed knife gate valve적절한 구조로 150 psig 내압력( 충분한 내압력) ms(11000초) 내에 닫힘(빠른 응답속도)배관도 최대 폭연압력 Pmax에 내압

74

기계적 폭연 차단

폭발감지기(압력스위치 또는 불꽃감지기)가 폭연압력 또는 화염 전선 감지압력 또는 화염 전선 감지

폭발감지기가 폭연 압력 화염전선을 감지

신속히 Valve를 차단시켜 화염과 압력의 확산방지

연결된 장비가 D fl ti ti i연결된 장비가 Deflagration venting suppression에 의해 방호되고 있을 경우

예상되는 압력은 거의 없음

연결 배관을 차단하는 Valve를 보다 경제적인연결 배관을 차단하는 Valve를 보다 경제적인chemical isolation barrier로 대체 가능

75

공기수송장치 설치 예시

A

B

A

76

Rotary airlock valvey

77

화학적 폭연 차단

폭발감지기(압력스위치 또는 광학 감지기)가

폭연 압력 화염전선을 감지

고속 방출 소화기에서 소화약제가 신속히 방출고속 방출 소화기에서 소화약제가 신속히 방출

화염과 타고 있는 물질의 확산을 막음

점화원(스파크) 진압 설비

덕트 아래로 이송되는 타고 있는 입자를 감지있

아래쪽으로 물을 분사시켜 소화

일단 폭연이 시작되었을 경우일단 폭연이 시작되었을 경우

확산을 막는 데는 효과가 없음

78

VII 건조설비 부속장치 등VII 건조설비 부속장치 등

79

전체환기 및 배기시설덕트는 불연재 사용 표면온도는 70 이하(24m 이내)이내)

벽 건물 등을 통과시 불연재료로 차단덕트는 방화벽 다른 건물 통과 금지덕트는 방화벽 다른 건물 통과 금지

덕트에 청소구를 설치

건물 일부를 덕트로 사용금지건물 일부를 덕트로 사용금지

위험물질이 응축되지 않도록 설치(단열)

덕트에 고체가 퇴적되지 않도록 설치

배기구는 지붕보다 15m 이상 높게 설치

분진퇴적방지

80

연소장치

연료 먼저 투입되지 않도록 Sequence 구성

연료가스를 감소시켜 연소공기를 차단

2차 공기의 설정치는 급격한 변화가 없도록 잠금차 공기의 설정치 급격 화가 없 록장치 설치시건 암호설정시건 암호설정

연료배관은 수동차단밸브를 설치밸브가 개방된 상태에서 레버가 수직방향이 되지 않게밸브가 개방된 상태에서 레버가 수직방향이 되지 않게

14 회전상태가 권장

파일럿 버너의 불꽃은 주 버너마다 점화를 확실히파일럿 버너의 불꽃은 주 버너마다 점화를 확실히할 수 있게 설치

81

연소 퍼지 설비

예비 퍼지

운전 전middot후에 연료 유입을 차단설비 설치

예비점화 퍼지는 챔버 용적의 4배 실시(1 831)예비점화 퍼지는 챔버 용적의 4배 실시(1831)

예비점화에 필요한 최소 공기만 유입

최소유량 유지 실패 시는 퍼지 타이머 Auto-reset

안전 차단밸브는 닫음안전 차단밸브는 닫음

퍼지 시 화염감지기 신호는 감지되어서는 안 된다

LEL50 이상의 공기로 치환 금지

82

연소 퍼지 설비

예비 퍼지 예외 경우 760초과 또는 다음 3가지 동시

파일럿 불꽃 감시

안전 차단밸브 설치

가열 챔버 내의 가연성농도가 LEL25 이하

파일럿 점화 시운전 시간 15초 미만

예외 조건

공인기관의 승인을 받은 경우

연장시간 동안 LEL 25를 초과하지 않은 경우

83

연료 차단밸브

연동장치 작동 전원차단 시 차단밸브 닫힘

By-pass valve는 항상 닫음

차단밸브를 타 용도 사용금지

차단밸브 전단에 안전밸브를 설치

차단 파일럿 밸브마다 안전밸브를 설치차단 파일럿 밸브마다 안전밸브를 설치

8 62bar초과 시 이중으로 설치862bar초과 시 이중으로 설치

84

Pilot Burner

각 버너 마다 설치

서로 근접설치 시 최소 1개 이상설치로 감지

4초 이하의 실화를 감지하여 연동4초 이하의 실화를 감지하여 연동

예외 사항

로(爐) 내의 온도가 760를 초과 시에만 By-pass 가능

760 이하로 운전시 By-pass 기능을 반드시 복원 760 이하로 운전시 By-pass 기능을 반드시 복원

방폭형 복사 튜브 한쪽이 열린 경우는 제외

760 이하로 운전이 안 되는 버너는 By-pass 가능

온도제어 감지와 병용 금지

85

고산소 분위기 건조설비

산소 공급배관은 CGA G-44에 따름산소 공급배관은 CGA G 44에 따름

산소 투입 전에 배관 청소

연료 차단밸브는 가능한 화실에서 먼 곳에 설치

방산구 퍼지 배출구는 안전한 곳으로 배출방산구 퍼지 배출구는 안전한 곳으로 배출

산소가 연료배관으로 유입 금지

유리 재질 산소 유량계 사용 억제

산소 감압기 2차 측에 안전밸브 설치산소 감압기 2차 측에 안전밸브 설치

86

소방설비

오븐에 자동 스프링클러 물 분무설비 설치

필요 시 덕트 내에도 설치

로(爐)내 온도가 330를 초과 플래시 화재 위험로(爐)내 온도가 330를 초과 플래시 화재 위험

시에는 일제개방형 스프링클러를 설치

CO2 분말 포 소화설비 설치

필요 시 수증기 소화설비 설치필요 시 수증기 소화설비 설치

지속적인 수증기가 공급 가능

물 1lb는 076 부피

연소물질의 소화는 부적합

87

연소물질의 소화는 부적합

건조설비 연동장치

파일럿 버너파일럿 버너

송풍기운전 유량

산소농도 LEL 측정산소농도 LEL 측정

건조실 운전 온도

연료 차단밸브연료 차단밸브

연료공급 압력유량

외부 가연성가스 농도외부 가연성가스 농도

피(彼)건조물의 유입차단

정전

기타(화재 비상정지 등)

88

안전장치 설치 목적

인명과 재산을 보호인명과 재산을 보호

평상시 철저한 유지middot보수로 성능 유지평상시 철저한 유지middot보수로 성능 유지

안전장치는 절대 안전을 보장하지 않음안전장치는 절대 안전을 보장하지 않음

자주 반복하여 사용하면 수명 단축자주 반복하여 사용하면 수명 단축

89

안전장치 설치 원칙

원하는 동작마다 안전장치를 설치원하는 동작마다 안전장치를 설치

안전관행과 제조자의 지침

연료공급장치의 안전밸브연료공급장치의 안전밸브

안전장치의 운전중지는 수동조작으로 재(再)작동

제조자는 안전운전지침서를 제공

시동 정지 비상사태 점검 유지 보수 등시동 정지 비상사태 점검 유지 보수 등

안전장치는 제조자의 지침에 따라 설치 및 유지

안전장치는 외부충격 등으로 보호 조치

90

안전장치 설치 원칙

안전장치를 제거 또는 고장방지

전기 기계적인 연동장치 무력화 방지

제어회로는 150(120)V 이하 사용제어회로는 150(120)V 이하 사용

제어회로는 한쪽만 접지

PLC Sequence

정전 시 안전상태로 자동 복귀되는 회로유지

PLC와 별도의 비상정지스위치 설치

Sequence 변경은 담당자 승인 통제 기록middot유지 Sequence 변경은 담당자 승인 통제 기록 유지

안전 및 재산상의 피해가 우려될 때는 원격제어 금지

91

PLC 안전회로

제조자의 지침에 따라 PLC 회로 구성

안전회로는 변경 금지

안전회로는 독립 필요 시 접점은 공유가능안전회로는 독립 필요 시 접점은 공유가능

다른 설비를 이용하여 치환 점화시도 금지

연동장치는 안전 차단밸브 전원을 직접 차단하도

록 연동시키고 안전상태로 복귀록 연동시키고 안전상태로 복귀

PLC 고장 시 감시되고 안전상태로 복귀

Program은 소멸되지 않도록 저장

92

근로자 교육훈련 사항

연료-공기 혼합물의 연소

폭발위험

자연발화를 포함한 점화원자연발화를 포함한 점화원

제어 및 안전장치의 기능

특수 운전조건

저산소 분위기 운전조건저산소 분위기 운전조건

위험물질의 취급 및 처리

제한장소의 출입절차제한장소의 출입절차

운전 지침

93

참고자료

산업안전보건법

KOSHA CODE D-4-2001 건조설비 설치 기술지침

NFPA 86 Standard for oven and furnaces

NFPA 61A Standard for the prevention of Fire and Dust Explosion in Facilities Manufacturing and Handling StarchHandling Starch

NFPA 61B Standard for the prevention of Fire and Explosion in Grain Elevators and Facilities H dli B lk R A i l l C di iHandling Bulk Raw Agricultural Commodities

NFPA 61C Standard for the prevention of Fire and Dust Explosion in Feed MillsDust Explosion in Feed Mills

NFPA 68 NFPA 69 NFPA 77 NFPA 91 NFPA 231

94

감 사 합 니 다감 사 합 니 다

95

집필 장희(한국산업안전공단)편집 및 제작 교재자료개발팀

건조설비의 분류(NFPA)( )

Class A 잠재적 인화성물질이 다량존재

Class B 대기압 운전으로 가연성 인화성Class B 대기압 운전으로 가연성 인화성

물질이 없음물질이 없음

Class C 연료사용으로 잠재적 위험이 있음

Class D 5000를 초과하는 특수로

11

안 전 색 의미

안 전 색 의미 사용보기

빨 강45R 415

방 화 방화표지 배관계 식별 소화표시

금 지 금지표시

정 지 긴급 정지 버튼 정지신호기정 지 긴급 정지 버튼 정지신호기

고도위험 화약 경고표 발파 경고표 화약류의 표시

주 황 위 험 위험표지 배관계 식별 위험표시 스위치 박스주 황25YR 614

위 험 위험표지 배관계 식별 위험표시 스위치 박스뚜껑 안쪽면 기계의 안전커버 안쪽면 노출 기어의 옆면 눈금판의 위험 범위

항해 항공 구명 보트 구명구 구명대 수로표지 선박계항해 항공보안시설

구명 보트 구명구 구명대 수로표지 선박계류 부표 비행장용 구급차 비행장용 연료차

12

안 전 색 의미

안 전 색 의미 사용보기

노 랑 주의 주의표지 감전주의 표지 크레인 범퍼 충돌위험25Y 814

기둥 바닥 돌출물 피트 가장자리 바닥면 끝호퍼 주위 및 계단 가장자리 전선 방호구 도로바리케이드 해로운 물질을 잘게 부수는 용기 또는 사용장소 가전제품의 경고표시

녹 색10G 410

안전 안전지도표지 및 안전기

피난 유도표지 비상구 방향 표지 대피소 위치 갱구10G 410 피난 유도표지 비상구 방향 표지 대피소 위치 갱구특정 구역의 방향을 나타내는 표지

구호 위생지도표지 노동 위생기 구호표지 보호구 상자 들것 구급상자 구호소의 위치 및 방향 표지자 들것 구급상자 구호소의 위치 및 방향 표지

진행 통행신호기

13

안 전 색 의미

안 전 색 의미 사 용 보 기파 랑25PB 3510

의무적행 동

지시표시3510 지 시 보호안경의 착용 가스측정 등 지시하는 표지 수리 중

또는 운전휴게 장소를 나타내는 표지 스위치 박스의바깥면

자 주25RP 412

방사능 방사능표지 방사능 경표 방사성 동위원소 및 여기에관한 폐지작업실 저장시설 관리구역 등에 설치하는울타리 등

1 파랑색은 원형 속에 사용하는 경우에 한하여 안전색으로 간주2 KSA 3501 ISO 384 Safety colors and safety signs

14

y y g

표지판 모양 및 의미

모 양 의 미모 양 의 미금지 정지 고도의 위험 의무행동 지시안전 구호 지 보호 방사능안전 구호 지도 보호 방사능

위 험위 험

주 의

정보(지시 포함) 금지 정지 고도의 위험 방화 안전구호 지도 보호 방사능 유도 보조 표지

15

대 비 색

안 전 색 대응하는 대비색

빨 강 흰색 검정색

주 황 검정색주 황 검정색

노 랑 검정색

녹 색 흰색 검정색

파 랑 흰색 검정색

자 주 검정색

16

III 건조설비 용어 정의III 건조설비 용어 정의

17

건조설비 용어 정의

연소실 연료 등을 점화middot연소시켜 열을 발생시키는 공간키는 공간

건조실 피(彼)건조물이 건조되는 공간

덕트 연소공기 배기가스 또는 건조 시 발생하는 물질을 배출시키는 도관

간접 가열식 연료의 연소가스가 건조실에 들어가지 않고 복사 열 교환 등의 간접방식으로 건조(위험물질을 발생하는 물질 건조)조(위험물질을 발생하는 물질 건조)

연소식 건조설비 연료의 연소가스가 건조실 내부를 통하여 피(彼)건조물과 직접 접촉하는 건조부를 통하여 피(彼)건조물과 직접 접촉하는 건조설비(자동차 도장건조실)

18

건조설비 용어 정의

폭발구 건조실 내부 압력상승 시 내부압력을 외부로 안전하게 분출시키기 위하여 설치한 문 창문부로 안전하게 분출시키기 위하여 설치한 문 창문 패널 파열판 등자동 점화 온도(A i i i T ) 물자동 점화 온도(Auto-ignition Temperature) 물질의 자동 점화가 시작되는 온도 먼지는 먼지층및 먼지운에만 해당및 먼지운에만 해당확산 화염(Diffusion flame) 점화 가 주위 대기 내에서 확산되는 속도에 의해 연소가 제어되는 화염에서 확산되는 속도에 의해 연소가 제어되는 화염폭연(Deflagration) 화염 전선이 음속 이하로 확산되는 현상산되는 현상폭굉(Detonation) 화염 전선이 음속 이상으로 확산되는 현상

19

산되는 현상

건조설비 용어 정의

폭발(Explosion) 폭연 폭굉 등으로 생성되는 압력의 급상승으로 밀폐 구역이 파열되는 현상력의 급상승으로 밀폐 구역이 파열되는 현상

폭연(폭발) 차단(Deflagration isolation) 폭연이연결 덕트를 통해 확산되는 것을 차단하는 조치

폭연(폭발) 진압(Deflagration suppression) 폭연폭 (폭발) ( g pp ) 폭을 초기에 (60 ~ 80 ms 이내) 소화시키기 위해 고출력 소화기를 사용 압력과 화염의 영향을 완화력 화기 사용 력과 화 의 영향 화시키는 조치

폭연(폭발) 배풍 (Deflagration venting) 밀폐 구폭연(폭발) 배풍 (Deflagration venting) 밀폐 구역이나 용기 등의 내부에서 발생하는 폭연에 의한압력을 완화시키기 위해 Panel door 개구장치

20

압력을 완화시키기 위해 Panel door 개구장치등을 이용 압력을 완화시키는 조치

건조설비 용어 정의억제(Containment) 공정 건조시 폭연의 최대 압력에 견디어 파열되지 않도록 견고하게 건조하는력에 견디어 파열되지 않도록 견고하게 건조하는조치폭발성(Explosible) 통상 부유 중인 먼지운 또는폭발성(Explosible) 통상 부유 중인 먼지운 또는연무에 적용되는 용어게이트 밸브(Gate valve) 배관 내에 물질의 흐름게이 밸 ( ) 배 내에 물질의에 수직방향으로 Plate를 삽입하여 흐름을 차단시키는 밸브

( )로터리 밸브(Rotary Airlock valve) 원추형 상자내의 Motor로 작동되는 복수 날개 회전익으로 구성된 밸브성된 밸브평균입자크기(Mean particle size) Micronμ단위로 표시되는 입자 물질의 평균직경

21

로 표시되는 입자 물질의 평균직경

건조설비 용어 정의

Kg 가스의 폭발지수

Kst 먼지의 폭발지수

Pmax 억제된 폭연이나 폭굉의 최대압력억제 폭 이나 폭굉의 최대 력

Pred 폭연배풍 또는 폭연집압 등과 같은 폭발방지 기법을 이용한 결과로 감소된 폭연 압력지 기법을 이용한 결과로 감소된 폭연 압력

Pstat Vent panel 또는 Vent door가 개방되기시작하는 정압(static pressure)시작하는 정압(static pressure)

Reaction force 배풍된 폭연에서 나오는 가스의방출로 1개의 Pl t 구성품에 가해지는 힘방출로 1개의 Plant 구성품에 가해지는 힘

22

Dryer 분류y

Indirect Dryer연속식 피건조물을 연속 또는 회분 투입

tray sheeting pneumatic conveying rotary spray th h i l ti t l fl id b dthrough-circulation tunnel fluid beds

회분식 회분으로 투입

through circulation tray through-circulation tray

Infrared or radiant heat dryerInfrared or radiant-heat dryer

Dielectric-heat dryer

23

Dryer 분류y

Direct dryer

연속식 피 건조물이 연속으로 투입되고 고온표면에접촉

cylinder drum screw-conveyer vibrating-tray t t b t i l tsteam-tube rotary special type

회분식 교반 등을 시키면서 진공 상압 건조회분식 교반 등을 시키면서 진공 상압 건조

agitated-pan free vacuum rotary vacuum-tray

24

IV 건조설비 구조IV 건조설비 구조

25

건조설비 건축물 구조

독립된 단층건물

최상층 또는 내화구조인 경우는 예외건조로를 지하 밀폐장소에 설치 시에는 충분한 환기와

누출된 위험물질이 체류하지 않도록 할 것

연료의 증기비중이 공기보다 큰 경우는 지상에 설치

건물의 바닥 벽 기둥 계단 및 지붕은 불연재 사용

상부를 가벼운 재료 사용상부를 가벼운 재료 사용

폭발구를 설치하고 안전한 곳으로 배출

건조 시 발생하는 가스 증기 또는 분진을 안전한 곳건조 시 발생하는 가스증기 또는 분진을 안전한 곳으로 배출

26

건조설비 건축물 구조

직화식 건조설비는 점화 시 폭발 또는 화재를 예방하기 위하여 연소실이나 기타 점화하는 부분을방하기 위하여 연소실이나 기타 점화하는 부분을환기시킬 수 있는 구조로 할 것

내부는 청소가 쉬운 구조로 할 것

감시창출입구 및 배기구 등의 개구부는 발화시에시창 출 구 및 배기구 등의 개구부 발화시에불이 다른 곳으로 번지지 아니하는 위치에 설치하고 필요한 때에는 즉시 밀폐가능 구조로 할 것때에 즉시 폐가능 구 것

내부의 온도가 국부적으로 상승방지 구조로 설치할 것할 것

위험물 건조설비 열원으로 직화를 사용하지 말 것

27

건조설비 건축물 구조

위험물 건조설비 외의 건조설비의 열원으로 직화를 사용하는 때에는 불꽃 등에 의한 화재를 예화를 사용하는 때에는 불꽃 등에 의한 화재를 예방하기 위하여 덮개를 설치하거나 격벽을 설치최대운전온도에서의 열팽창에 의한 응력을 충분최대운전온도에서의 열팽창에 의한 응력을 충분히 견딜 수 있도록 설계 및 제작되어야 함건조설비의 외부표면온도가 70(160)이하건조설비의 외부표면온도가 70(160)이하초과시에는 접촉방지 시설과 경고표지판을 설치연소실에는 각 버너마다 연료의 연소상태를 확연소실에는 각 버너마다 연료의 연소상태를 확인할 수 있도록 관찰구(Peep hole) 등을 설치

설치 불가시에는 육안 감시 가능설비를 설치설치 불가시에는 육안 감시 가능설비를 설치

건조실의 출입문은 건조실 내부에서도 열 수 있는 구조

28

는 구조

건조설비 비상구 설치

출입구로 부터 3m 이상 떨어진 곳에 설치출입구로 부터 3m 이상 떨어진 곳에 설치

비상구 출입구로부터 50m 이내 마다 설치

너비는 075m 이상 높이는 15m 이상

문은 피난방향으로 열리고 실내에서 항상 열리도록 할 것

실내 외에 비상구의 표지판 설치실내 외에 비상구의 표지판 설치

유도등 설치양방향 대피로 확보양방향 대피로 확보

29

건조설비 부속전기설비

건조설비에 부속된 전열기전동기 및 전등 등에

접속된 배선 및 개폐기를 사용하는 때에는 당해

건조설비 전용의 것을 사용설비 용의 것을 사용

건조설비의 내부에서 전기불꽃의 발생으로 인하여 위험물의 점화원이 될 우려가 있는 전기기계여 위험물의 점화원이 될 우려가 있는 전기기계기구 또는 전선 케이블 설치 금지건조설비 설치환경에 적합한 용량 방폭 등급 내열건조설비 설치환경에 적합한 용량 방폭 등급 내열

등급 밀폐구조 등으로 설치해야 함

30

V 건조설비 화재폭발V 건조설비 화재폭발

31

건조공정 화재폭발가연물

연소(화재)3요소

연소(화재)

1 가연물

2 점화원

연소(화재)3요소

점화원 산소

(화재)2 점화원

3 산소(공기)

분진폭발 5요소가연물가연물

1 가연물

2 점화원밀폐공간

부유

점화원

3 산소(공기)

4 분산부유

공간

32

점화원 산소4 분산부유

5 밀폐공간

화재폭발 방지

함진 농도 입도제어

점화원 제어

산소농도 제어농 제어

비산방지설비를 밀폐시켜 누출 방지설비를 밀폐시켜 누출 방지

분진퇴적 방지를 위한 청소

개방개방옥외에 설치하거나 개방 건물에 설치

33

분진가연물

분진 종류 입도크기는 나라마다 상이함

KOSHA 코드 40 mesh (lt 420 μm) 이하인 입자

NFPA는 20 mesh(lt 850 μm) 이하인 입자( μ ) 이하 자

일반적으로 입도크기가 420 μm 이상인 입자는화염성장 (Propagation) 을 억제화염성장 (Propagation) 을 억제

가스 증기 Hume 먼지 분진 등이 혼합상태가일반적임일반적임

폭발하한 농도는 20 ~ 60g 폭발상한농도는

2000 ~ 6000g의 범위

34

분진실험장치 조건

Ignition Source TwoIgnition Source ndashTwo

pyrotechnic igniter

(5000Jeach)(5000Jeach)

혼합분진

40 i i t l 40 zirconium metal

30 barium nitrate

30 b i id 30 barium peroxide

This source is initiated by

1 A l t i f h da 1-A electric fuse head

35Siwek 20-L chamber

분진 크기별 실험결과

300 μm 이상 분진은300 μm 이상 분진은점화최소농도 점화에너지가 급격히 증가너지가 급격히 증가의미는

36

분진폭발물질

종 류 물 질 명

곡물 곡물류 분유 녹말 설탕 셀룰로오스 등

탄소질 석탄류 목재 종이류 섬유류탄소질 석탄류 목재 종이류 섬유류

금속 Al Mg Li K Na Zn Fe 등

플라스틱 PE ABS PVC PP PVA E Ph l플라스틱 PE ABS PVC PP PVA Epoxy Phenol

Melamine Poly Acrylamide PVB 등

화학물질화학물질 Adipic Acid Calcium Acetate TPA PA

DOP Dextrin Lead Stearate 황

Methyl cellulose Methyl cellulose

분진취급 시 가연성증기 가스혼합 여부에 따라 차이

37

분진취급 시 가연성증기 가스혼합 여부에 따라 차이

PVC는 자기 소화성으로 분진폭발이 가능

분진의 제어

분진이 새는 곳을 막는다

공장 내부를 환기

국소배기장치 등으로 부유 분진을 포집(捕集)

누출된 분진은 정기적으로 제거누출된 분진은 정기적으로 제거

물 분무 또는 습식공정을 적용하여 정전기 발생

을 억제

불활성 분진을 첨가

38

점화원 종류 및 크기

집진장치 등 분진 제거할 때 정전기 방전 불꽃

집진장치 등 분진 제거용 전기기기 불꽃 과열

회전축 과열 회전 날개 접촉 모터 불꽃 과열회 축 과열 회 날개 촉 터 불꽃 과열

회수분진 배출용 기기의 과열 마찰 등

고온 물체 불씨 착화 불꽃 혼입고온 물체 불씨 착화 불꽃 혼입

금속편(金屬片) 등 이물질 혼입

분진 자연발화

보수작업에 따른 용접 등 불꽃

최소발화에너지(MIC)는 가스 1mj 분진 100mj 이하 이나 온도 산소 습도 입도 등에 좌우

39

이하 이나 온도 산소 습도 입도 등에 좌우

인화성 가스 특징

발열 착화 비중Gas MW

발열

Btu

착화

LEL

UEL

비중

Air공기비

Butane 58 0 3 200 550 1 9 8 5 2 0 31 0Butane 580 3200 550 19 85 20 310

CO 280 310 1128 125 740 097 25

Hydrogen 2 0 311 932 4 74 2 0 07 2 5Hydrogen 20 311 932 4 742 007 25

LNG 186 1115 - 46 145 064 106

LNG 162 960 - 4 150 056 90

LNG 203 1000 - 39 140 07 94

Propane 440 2500 842 21 95 157 240

40

점화원 제어장치

접지접지

금속탐지기

온도감지기

컨베이어 벨트 이탈감지컨베이어 벨트 이탈감지

입도분포 제어

습도조절습도조절

불활성물질 투입

진동체 전단에 금속감지기

자석기 금속감지기

41

진동체 전단에 금속감지기

불활성 조치(Inert)( )

불활성 조치 원리밀폐된 체적 내에서 산소 농도를 연소에 요구되는 농도

미만으로 낮춰 사전에 폭발을 방지하는 조치

질소 이산화탄소 등의 불활성 가스를 사전에 주입시켜 폭발을 방지하는 조치 (NFPA 69)

불활성 조치 시 주의사항공정 내에서 퍼지가스 및 산소의 농도를 계속 모니터링

퍼지가스가 누설 시 질식으로 인해 인체에 미칠 잠퍼지가 가 누 시 식 해 체에 미재적 위험성을 사전 고려

42

불활성 조치 장단점

장점

연소를 미연에 방지 제품의 생산 중단에 따른 손실

가능성을 사전에 막을 수 있음가능성을 사전에 막을 수 있음

단점

질소비용의 지속적인 투자질소비용의 지속적인 투자

누설 시 질식의 위험 상존

높은 유지 관리 비용

43

질소순환 공기이송설비

44

불활성가스 치환

운전자의 안전위치를 확인운전자의 안전위치를 확인

불활성가스 충분한 저장량을 보관

용매회수설비 작동준비

순환 팬을 가동하고 불활성가스 투입순환 팬을 가동하고 불활성가스 투입

한계 산소농도보다 3 이상 낮게 투입한계 산소농도보다 3 이상 낮게 투입

재순환 오븐가스를 운전온도까지 가열

정상운전

45

불활성가스 치환(아세톤)( )

46

불활성가스 치환(헵탄)( )

47

저산소 농도 용매회수설비

저산소 농도로 운전저산소 농도로 운전

공기가 유입되지 않도록 기밀성을 유지

산소농도 측정장치를 연동 설치

불활성가스는 용적의 5배 이상 보관

비상전원 공급장치 설치비상전원 공급장치 설치

48

저산소 분위기 오븐 운전운전준비최저산소농도(LOC) 보다 3이상 낮게 운전최저산소농도(LOC) 보다 3이상 낮게 운전 3 이하 시 비상퍼지 및 용매 및 피(彼)건조물 공급 중

단용매 증기가 응축되지 않도록 운전운전중지용매 및 피(彼)건조물 유입을 차단용매 및 피(彼)건조물 유입을 차단 LOC 이하로 치환용매 흐름을 차단하고 열원 공급을 중지산소농도를 195 까지 되게 공기유입비상절차정전 시 비상전원을 팬 제어설비에 공급정전 시 비상전원을 팬 제어설비에 공급건조로(乾燥爐)내에 유입 차단비상시에도 산소농도를 연속측정

비상퍼지 시 오븐 과열방지

49

비상퍼지 시 오븐 과열방지

VI 건조설비 화재폭발 피해 최소화VI 건조설비 화재폭발 피해 최소화

50

화재폭발 피해 최소화 방법

억제(Containment)

방산(Deflagration Venting)

폭연 진압(Deflagration Suspension)

폭연 차단(Deflagration Isolation)폭연 차단(Deflagration Isolation)

완벽한 대책을 세우는 것은 불가능

폭발에 의한 피해를 최소화 대책 강구

1차 폭발을 배출하거나 봉쇄시켜 피해를 최소화

1차 폭발을 감지 2차 폭발로 발전 차단

51

1차 폭발을 감지 2차 폭발로 발전 차단

억제(Containment) ( )

공정 자체를 미리 취급 재료의 최대 폭연압력에견딜 수 있게 설계

최종 변형 압력은 용기내의 최대 초기압력에 좌우최종 변형 압력은 용기내의 최대 초기압력에 좌우

억제 용기의 경우 최대 초기압력을 30 psig (2Bar 2 1 KgCm2)로 제한시킴(NFPA 69)21 KgCm2)로 제한시킴(NFPA 69)

장비의 설계는 영구적으로 변형 방지 설계항복강 ( ) 이하에서 전 설계항복강도 (yield strength) 이하에서 운전토록 설계

허용 가능한 변형으로도 파열방지 설계

항복강도 (yield strength) 이상이라 하더라도 극한 강도 (ultimate strength)이하에서 운전되게끔 설계

52

억제(Containment) 장단점( )

억제 시 고려해야 할 사항용기의 평평한 표면들과 사각 모양의 강도를 극대화

시키는 것은 용기 설계 시 고려

용접 부위 및 기타 조임 장치들의 강도 또한 고려용접 부위 및 기타 조임 장치들의 강도 또한 고려

분진폭발위험이 높은 건조기 분쇄기 등에 적용

억제의 장점유지 관리비의 절감

소극적 방호조치

억제의 단점높은 초기 투자비

플랜트 구조에 무게 하중을 미침

53

플랜트 구조에 무게 하중을 미침

방산(Deflagration Venting)( g g)

방산원리공정 구성품 공정실 등의 내부로부터 발생하는 폭연의

고온 팽창 가스를 개방용 패널 또는 도어를 통해 완화시기는 폭발방지조치기는 폭발방지조치

폭연 배풍장치 - Vent panel Vent door

방산 작동 방법폭발성 가스가 대기로 직접 방출될 수 있게끔 유도하는

개방된 방산구 (Open vent)를 제외

방산장치는 사전에 예정된 압력 즉 P t t에서 개방방산장치는 사전에 예정된 압력 즉 Pstat에서 개방

압축된 가스는 대기로 직접 또는 Vent duct를 통해 배출

54

방산 설계 시 고려사항

반발력(反撥力 Reaction force)폭발 후의 화재 (P l i fi )폭발 후의 화재 (Post explosion fire)재료의 유독성 또는 부식독성 문제에 대한 고려독성 문제에 대한 고려배풍 효율 (Vent efficiency) 다른 공정 장비와의 연결 부위다른 공정 장비와의 연결 부위배풍 덕트의 배압 (Back pressure) 단열 보온재 (Th l i l ti )단열 보온재 (Thermal insulation) 안전한 배풍 구역 (Safe Venting Area) 진공 상태 방호 (V P t ti )진공 상태 방호 (Vacuum Protection) 설치 위치

55

방산구 설계기준(NFPA 68)( )

공정 물질(재료) K K l (b d)Kst or Kg value (barmiddotmsecond)용기의 치수와 체적최대 및 최소의 운전 압력 및 온도최대 및 최소의 운전 압력 및 온도용기의 강도V t D t L th(있을 경우)Vent Duct Length(있을 경우)공정 물질(재료) Kst or Kg value용기의 치수와 체적 최대 및 최소의 운전 압력 및용기의 치수와 체적 최대 및 최소의 운전 압력 및온도 용기의 강도 Vent Duct Length 등의 정보로 NFPA 68에 들어 있는 계산도표( h )로 NFPA 68에 들어 있는 계산도표(nomography)를 사용하여 Vent panel의 사이즈를 결정

56

방산구 설치 기준내부 폭발압력을 외부로 안전하게 방출(예외)

철 구조물과 4 8 이상 철판으로 제작 시(봉쇄)철 구조물과 48mm 이상 철판으로 제작 시(봉쇄)

저산소 농도에서 운전하는 건조설비

가스증기 N₂air CO₂air

Methane 12 145

n-Hexane 12 145

Ethylene 10 11 5Ethylene 10 115

Hydrogene 50 52

S l 9 0Stylene 90 -

로(爐)의 부피 0424당 0093 방출면적(151)

57

(爐)의 부피 0424 당 0093 방출면적(15 1)

방산구 설치 기준

패널 출입문 개구부 등을 이용 1 15법칙 준수패널 출입문 개구부 등을 이용 1 15법칙 준수

방출구 주위에 가이드 레일 설치와 경고표지

가능한 연소장치 가까이 설치

패널이 비산되지 않도록 끈으로 묶어패널이 비산되지 않도록 끈으로 묶어

패널은 05psig의 서지 내압력

지붕 패널을 단위면적당 최대244kg 설치

길이가 긴 건조설비는 최소 내경의 5배 초과 금지길이가 긴 건 설비는 최 내경의 5배 과 금지

초기 증기폭발압력을 조기에 배출시켜 배출시간을 길게

58

방산구 덕트 설치 기준

배출구 덕트는 폭발 방산구 면적 이상으로 설치

벤트 면적은 가능한 균형 있고 대칭적으로 분포

덕트는 가능한 짧게(3m 이하) 설치덕트는 가능한 짧게(3m 이하) 설치

가능한 상부의 높은 곳에 장애물이 없도록 설치

일직선으로 설치

외벽에 가깝게 설치외벽에 가깝게 설치

옥외 안전한 곳에 설치옥외 안전한 곳에 설치

폭발 방산구 주위에 경고 표지판 설치

59

방산구 설치 장단점방산구 장점방산구가 옥외에 있을 경우에는 비용 절감방산구가 옥외에 있을 경우에는 비용 절감유지 관리 비용의 절감

방산구 단점 Filter bag 등의 가연성 재료가 아직 남아 있을 경우

방산 후에도방산 후에도화재의 잠재력 상존

배출구를 옥외로 유도하기 위하여 설치설비가 옥외배출구를 옥외로 유도하기 위하여 설치설비가 옥외또는 바깥쪽벽 가까이에 위치분진화염이 외부로 배출되어 2차 재해 위험분진화염이 외부로 배출되어 2차 재해 위험

독성 부식성 재료에는 부적합잘못 설계 및 설치하면 잦은 작동으로 신뢰성이 저하

60

잘못 설계 및 설치하면 잦은 작동으로 신뢰성이 저하

패널형 방산구(Vent Panel)( )

평평한 모양이나 Dome 모양의 Panel로 방호 대

상이 되는 공정 구성품의 개구부에 볼트를 사용하

여 연결 설치

한 장의 Stainless Steel 또는 316 Stainless

Steel (밀봉용) Teflon 및 Stainless Steel SandSteel (밀봉용) Teflon 및 Stainless Steel Sand

witch 구조로도 구성 가능

D 형 V t P l은 풍압 및 공정 진공 상태Dome 형 Vent Panel은 풍압 및 공정 진공 상태

에 대비하여 저항 값을 크게 설계

Vent Panel 모양 직사각형 또는 원형

61

패널형 방산구(Vent Panel)( )

62

패널 비산방지 끈

63

폭발 방산(Explosion Venting)( p g)

분진폭발 시 폭발압력을 외부로 방출

내부압력을 완화시켜 설비를 보호

피해확대를 방지 감소피해확대를 방지

rupture disk bursting diaphragm 폭발 방산 문(안전핀)(안전핀)

64

방산 문(Vent Door)( )

방호 대상이 되는 공정방호 대상이 되는 공정의 구성품에 설치하는경첩이 달린 도어경첩이 달린 도어

미리 예정된 압력에서개방되도록 설계개방되도록 설계

특수한 걸쇠 경첩 배열 제어열로 제어

Vent panel보다 동작시간이 길다

65

방산구 설치 예시

가스와 먼지를 취급하는 장소에 사용

전형적인 설치 장소 Dust collector

Silo

Dryer

Bucket elevator

Mixer Pulverizing

Bucket elevators

W t Sh ddWaste Shredders

최초 설계 기기 배치시에 분진폭발 고려

66

시에 분진폭발 고려

방산구 덮개 비산방지 끈

67

폭연 진압장치 구성

68

폭연 진압 설계 기준

설계 기준 NFPA 69 ISO 61844설계 기준 NFPA 69 ISO 61844

공정 물질

Kst or Kg value(폭발지수)

최대 및 최소 운전 압력 및 온도최대 및 최소 운전 압력 및 온도

용기의 강도용기의 강

용기의 치수와 체적

69

폭연 진압 장단점

폭연 진압(Deflagration Suspension) 장점

화염 제거 및 연이은 화재의 방지

독성 부식성 재료의 배출 위험 감소독성 부식성 재료의 배출 위험 감소

공정 구성품의 위치 선정에 유연성

폭연 진압(Deflagration Suspension) 약점

폭연 배풍 보다 통상 높은 비용

정기적인 유지 관리정기적인 유지 관리

일부 금속분진 아세틸렌 수소에는 부적합

70

폭연 진압 설치

가스 및 먼지를 취급하는가 및 먼지를 취급하는장소에 사용

전형적인 설치 장소전형적인 설치 장 Dust collectors

Silos

Spray dryers

Bucket elevators

Mixers

Pulverizing

Fluid Bed Dryers

Cyclone Separators

W t Sh dd

71

Waste Shredders

폭연 진압 불가

자체 산화원을 갖고 있는 nitro cellulose 및 이와자체 산화원을 갖고 있는 nitro-cellulose 및 이와

유사한 기타 폭발성 물질

화염의 확산속도가 음속보다 빠른 폭굉 사고

분해 반응 스팀과 같은 열팽창 폭발사고 등으로

초래되는 폭발사고

72

폭연 차단집진기 사일로 등의 공정 구성품은 Suppression Venting Containment 등으로 폭발방지가 가능Venting Containment 등으로 폭발방지가 가능배관 및 덕트에 의해 기타 공정 구성품에 연결되는부위는 폭발 확산의 위험 상존부위는 폭발 확산의 위험 상존집진기는 Deflagration vent 설치로 파괴를 방지할수 있을지는 모르나 유입 덕트 (inlet duct)를 통해수 있을지 나 유 덕 ( )를 통해화염이 플랜트의 다른 부위로 확산될 수 있음이러한 화염의 확산으로 2차 폭발이 초래될 수 있고 실제로 초래되어 왔음NFPA 68에서는 장비들간의 연결된 부위에 설치할선택사양으로 V ti 을 시사하고는 있으나 이는선택사양으로 Venting을 시사하고는 있으나 이는상호 연결된 장비에 폭발방지시스템이 설치되어있을 경우에만 Venting의 효력이 있음

73

있을 경우에만 Venting의 효력이 있음

기계적 폭연 차단적절한 구조의 rotary airlock valve로 가능 dust collector hopper dust collector hopper효과적이기 위해서는

폭연 감지 즉시 Rotary gate valve가 중지폭 지 즉시 y g 가 중지화염과 타고 있는 물질의 이송을 방지진짜 효과적이기 위해서는 rotary airlock valve를

방호 대상 장비의 폭발 감지 및 방지 설비에 통합방호 대상 장비의 폭발 감지 및 방지 설비에 통합필요

High speed knife gate valve적절한 구조로 150 psig 내압력( 충분한 내압력) ms(11000초) 내에 닫힘(빠른 응답속도)배관도 최대 폭연압력 Pmax에 내압

74

기계적 폭연 차단

폭발감지기(압력스위치 또는 불꽃감지기)가 폭연압력 또는 화염 전선 감지압력 또는 화염 전선 감지

폭발감지기가 폭연 압력 화염전선을 감지

신속히 Valve를 차단시켜 화염과 압력의 확산방지

연결된 장비가 D fl ti ti i연결된 장비가 Deflagration venting suppression에 의해 방호되고 있을 경우

예상되는 압력은 거의 없음

연결 배관을 차단하는 Valve를 보다 경제적인연결 배관을 차단하는 Valve를 보다 경제적인chemical isolation barrier로 대체 가능

75

공기수송장치 설치 예시

A

B

A

76

Rotary airlock valvey

77

화학적 폭연 차단

폭발감지기(압력스위치 또는 광학 감지기)가

폭연 압력 화염전선을 감지

고속 방출 소화기에서 소화약제가 신속히 방출고속 방출 소화기에서 소화약제가 신속히 방출

화염과 타고 있는 물질의 확산을 막음

점화원(스파크) 진압 설비

덕트 아래로 이송되는 타고 있는 입자를 감지있

아래쪽으로 물을 분사시켜 소화

일단 폭연이 시작되었을 경우일단 폭연이 시작되었을 경우

확산을 막는 데는 효과가 없음

78

VII 건조설비 부속장치 등VII 건조설비 부속장치 등

79

전체환기 및 배기시설덕트는 불연재 사용 표면온도는 70 이하(24m 이내)이내)

벽 건물 등을 통과시 불연재료로 차단덕트는 방화벽 다른 건물 통과 금지덕트는 방화벽 다른 건물 통과 금지

덕트에 청소구를 설치

건물 일부를 덕트로 사용금지건물 일부를 덕트로 사용금지

위험물질이 응축되지 않도록 설치(단열)

덕트에 고체가 퇴적되지 않도록 설치

배기구는 지붕보다 15m 이상 높게 설치

분진퇴적방지

80

연소장치

연료 먼저 투입되지 않도록 Sequence 구성

연료가스를 감소시켜 연소공기를 차단

2차 공기의 설정치는 급격한 변화가 없도록 잠금차 공기의 설정치 급격 화가 없 록장치 설치시건 암호설정시건 암호설정

연료배관은 수동차단밸브를 설치밸브가 개방된 상태에서 레버가 수직방향이 되지 않게밸브가 개방된 상태에서 레버가 수직방향이 되지 않게

14 회전상태가 권장

파일럿 버너의 불꽃은 주 버너마다 점화를 확실히파일럿 버너의 불꽃은 주 버너마다 점화를 확실히할 수 있게 설치

81

연소 퍼지 설비

예비 퍼지

운전 전middot후에 연료 유입을 차단설비 설치

예비점화 퍼지는 챔버 용적의 4배 실시(1 831)예비점화 퍼지는 챔버 용적의 4배 실시(1831)

예비점화에 필요한 최소 공기만 유입

최소유량 유지 실패 시는 퍼지 타이머 Auto-reset

안전 차단밸브는 닫음안전 차단밸브는 닫음

퍼지 시 화염감지기 신호는 감지되어서는 안 된다

LEL50 이상의 공기로 치환 금지

82

연소 퍼지 설비

예비 퍼지 예외 경우 760초과 또는 다음 3가지 동시

파일럿 불꽃 감시

안전 차단밸브 설치

가열 챔버 내의 가연성농도가 LEL25 이하

파일럿 점화 시운전 시간 15초 미만

예외 조건

공인기관의 승인을 받은 경우

연장시간 동안 LEL 25를 초과하지 않은 경우

83

연료 차단밸브

연동장치 작동 전원차단 시 차단밸브 닫힘

By-pass valve는 항상 닫음

차단밸브를 타 용도 사용금지

차단밸브 전단에 안전밸브를 설치

차단 파일럿 밸브마다 안전밸브를 설치차단 파일럿 밸브마다 안전밸브를 설치

8 62bar초과 시 이중으로 설치862bar초과 시 이중으로 설치

84

Pilot Burner

각 버너 마다 설치

서로 근접설치 시 최소 1개 이상설치로 감지

4초 이하의 실화를 감지하여 연동4초 이하의 실화를 감지하여 연동

예외 사항

로(爐) 내의 온도가 760를 초과 시에만 By-pass 가능

760 이하로 운전시 By-pass 기능을 반드시 복원 760 이하로 운전시 By-pass 기능을 반드시 복원

방폭형 복사 튜브 한쪽이 열린 경우는 제외

760 이하로 운전이 안 되는 버너는 By-pass 가능

온도제어 감지와 병용 금지

85

고산소 분위기 건조설비

산소 공급배관은 CGA G-44에 따름산소 공급배관은 CGA G 44에 따름

산소 투입 전에 배관 청소

연료 차단밸브는 가능한 화실에서 먼 곳에 설치

방산구 퍼지 배출구는 안전한 곳으로 배출방산구 퍼지 배출구는 안전한 곳으로 배출

산소가 연료배관으로 유입 금지

유리 재질 산소 유량계 사용 억제

산소 감압기 2차 측에 안전밸브 설치산소 감압기 2차 측에 안전밸브 설치

86

소방설비

오븐에 자동 스프링클러 물 분무설비 설치

필요 시 덕트 내에도 설치

로(爐)내 온도가 330를 초과 플래시 화재 위험로(爐)내 온도가 330를 초과 플래시 화재 위험

시에는 일제개방형 스프링클러를 설치

CO2 분말 포 소화설비 설치

필요 시 수증기 소화설비 설치필요 시 수증기 소화설비 설치

지속적인 수증기가 공급 가능

물 1lb는 076 부피

연소물질의 소화는 부적합

87

연소물질의 소화는 부적합

건조설비 연동장치

파일럿 버너파일럿 버너

송풍기운전 유량

산소농도 LEL 측정산소농도 LEL 측정

건조실 운전 온도

연료 차단밸브연료 차단밸브

연료공급 압력유량

외부 가연성가스 농도외부 가연성가스 농도

피(彼)건조물의 유입차단

정전

기타(화재 비상정지 등)

88

안전장치 설치 목적

인명과 재산을 보호인명과 재산을 보호

평상시 철저한 유지middot보수로 성능 유지평상시 철저한 유지middot보수로 성능 유지

안전장치는 절대 안전을 보장하지 않음안전장치는 절대 안전을 보장하지 않음

자주 반복하여 사용하면 수명 단축자주 반복하여 사용하면 수명 단축

89

안전장치 설치 원칙

원하는 동작마다 안전장치를 설치원하는 동작마다 안전장치를 설치

안전관행과 제조자의 지침

연료공급장치의 안전밸브연료공급장치의 안전밸브

안전장치의 운전중지는 수동조작으로 재(再)작동

제조자는 안전운전지침서를 제공

시동 정지 비상사태 점검 유지 보수 등시동 정지 비상사태 점검 유지 보수 등

안전장치는 제조자의 지침에 따라 설치 및 유지

안전장치는 외부충격 등으로 보호 조치

90

안전장치 설치 원칙

안전장치를 제거 또는 고장방지

전기 기계적인 연동장치 무력화 방지

제어회로는 150(120)V 이하 사용제어회로는 150(120)V 이하 사용

제어회로는 한쪽만 접지

PLC Sequence

정전 시 안전상태로 자동 복귀되는 회로유지

PLC와 별도의 비상정지스위치 설치

Sequence 변경은 담당자 승인 통제 기록middot유지 Sequence 변경은 담당자 승인 통제 기록 유지

안전 및 재산상의 피해가 우려될 때는 원격제어 금지

91

PLC 안전회로

제조자의 지침에 따라 PLC 회로 구성

안전회로는 변경 금지

안전회로는 독립 필요 시 접점은 공유가능안전회로는 독립 필요 시 접점은 공유가능

다른 설비를 이용하여 치환 점화시도 금지

연동장치는 안전 차단밸브 전원을 직접 차단하도

록 연동시키고 안전상태로 복귀록 연동시키고 안전상태로 복귀

PLC 고장 시 감시되고 안전상태로 복귀

Program은 소멸되지 않도록 저장

92

근로자 교육훈련 사항

연료-공기 혼합물의 연소

폭발위험

자연발화를 포함한 점화원자연발화를 포함한 점화원

제어 및 안전장치의 기능

특수 운전조건

저산소 분위기 운전조건저산소 분위기 운전조건

위험물질의 취급 및 처리

제한장소의 출입절차제한장소의 출입절차

운전 지침

93

참고자료

산업안전보건법

KOSHA CODE D-4-2001 건조설비 설치 기술지침

NFPA 86 Standard for oven and furnaces

NFPA 61A Standard for the prevention of Fire and Dust Explosion in Facilities Manufacturing and Handling StarchHandling Starch

NFPA 61B Standard for the prevention of Fire and Explosion in Grain Elevators and Facilities H dli B lk R A i l l C di iHandling Bulk Raw Agricultural Commodities

NFPA 61C Standard for the prevention of Fire and Dust Explosion in Feed MillsDust Explosion in Feed Mills

NFPA 68 NFPA 69 NFPA 77 NFPA 91 NFPA 231

94

감 사 합 니 다감 사 합 니 다

95

집필 장희(한국산업안전공단)편집 및 제작 교재자료개발팀

안 전 색 의미

안 전 색 의미 사용보기

빨 강45R 415

방 화 방화표지 배관계 식별 소화표시

금 지 금지표시

정 지 긴급 정지 버튼 정지신호기정 지 긴급 정지 버튼 정지신호기

고도위험 화약 경고표 발파 경고표 화약류의 표시

주 황 위 험 위험표지 배관계 식별 위험표시 스위치 박스주 황25YR 614

위 험 위험표지 배관계 식별 위험표시 스위치 박스뚜껑 안쪽면 기계의 안전커버 안쪽면 노출 기어의 옆면 눈금판의 위험 범위

항해 항공 구명 보트 구명구 구명대 수로표지 선박계항해 항공보안시설

구명 보트 구명구 구명대 수로표지 선박계류 부표 비행장용 구급차 비행장용 연료차

12

안 전 색 의미

안 전 색 의미 사용보기

노 랑 주의 주의표지 감전주의 표지 크레인 범퍼 충돌위험25Y 814

기둥 바닥 돌출물 피트 가장자리 바닥면 끝호퍼 주위 및 계단 가장자리 전선 방호구 도로바리케이드 해로운 물질을 잘게 부수는 용기 또는 사용장소 가전제품의 경고표시

녹 색10G 410

안전 안전지도표지 및 안전기

피난 유도표지 비상구 방향 표지 대피소 위치 갱구10G 410 피난 유도표지 비상구 방향 표지 대피소 위치 갱구특정 구역의 방향을 나타내는 표지

구호 위생지도표지 노동 위생기 구호표지 보호구 상자 들것 구급상자 구호소의 위치 및 방향 표지자 들것 구급상자 구호소의 위치 및 방향 표지

진행 통행신호기

13

안 전 색 의미

안 전 색 의미 사 용 보 기파 랑25PB 3510

의무적행 동

지시표시3510 지 시 보호안경의 착용 가스측정 등 지시하는 표지 수리 중

또는 운전휴게 장소를 나타내는 표지 스위치 박스의바깥면

자 주25RP 412

방사능 방사능표지 방사능 경표 방사성 동위원소 및 여기에관한 폐지작업실 저장시설 관리구역 등에 설치하는울타리 등

1 파랑색은 원형 속에 사용하는 경우에 한하여 안전색으로 간주2 KSA 3501 ISO 384 Safety colors and safety signs

14

y y g

표지판 모양 및 의미

모 양 의 미모 양 의 미금지 정지 고도의 위험 의무행동 지시안전 구호 지 보호 방사능안전 구호 지도 보호 방사능

위 험위 험

주 의

정보(지시 포함) 금지 정지 고도의 위험 방화 안전구호 지도 보호 방사능 유도 보조 표지

15

대 비 색

안 전 색 대응하는 대비색

빨 강 흰색 검정색

주 황 검정색주 황 검정색

노 랑 검정색

녹 색 흰색 검정색

파 랑 흰색 검정색

자 주 검정색

16

III 건조설비 용어 정의III 건조설비 용어 정의

17

건조설비 용어 정의

연소실 연료 등을 점화middot연소시켜 열을 발생시키는 공간키는 공간

건조실 피(彼)건조물이 건조되는 공간

덕트 연소공기 배기가스 또는 건조 시 발생하는 물질을 배출시키는 도관

간접 가열식 연료의 연소가스가 건조실에 들어가지 않고 복사 열 교환 등의 간접방식으로 건조(위험물질을 발생하는 물질 건조)조(위험물질을 발생하는 물질 건조)

연소식 건조설비 연료의 연소가스가 건조실 내부를 통하여 피(彼)건조물과 직접 접촉하는 건조부를 통하여 피(彼)건조물과 직접 접촉하는 건조설비(자동차 도장건조실)

18

건조설비 용어 정의

폭발구 건조실 내부 압력상승 시 내부압력을 외부로 안전하게 분출시키기 위하여 설치한 문 창문부로 안전하게 분출시키기 위하여 설치한 문 창문 패널 파열판 등자동 점화 온도(A i i i T ) 물자동 점화 온도(Auto-ignition Temperature) 물질의 자동 점화가 시작되는 온도 먼지는 먼지층및 먼지운에만 해당및 먼지운에만 해당확산 화염(Diffusion flame) 점화 가 주위 대기 내에서 확산되는 속도에 의해 연소가 제어되는 화염에서 확산되는 속도에 의해 연소가 제어되는 화염폭연(Deflagration) 화염 전선이 음속 이하로 확산되는 현상산되는 현상폭굉(Detonation) 화염 전선이 음속 이상으로 확산되는 현상

19

산되는 현상

건조설비 용어 정의

폭발(Explosion) 폭연 폭굉 등으로 생성되는 압력의 급상승으로 밀폐 구역이 파열되는 현상력의 급상승으로 밀폐 구역이 파열되는 현상

폭연(폭발) 차단(Deflagration isolation) 폭연이연결 덕트를 통해 확산되는 것을 차단하는 조치

폭연(폭발) 진압(Deflagration suppression) 폭연폭 (폭발) ( g pp ) 폭을 초기에 (60 ~ 80 ms 이내) 소화시키기 위해 고출력 소화기를 사용 압력과 화염의 영향을 완화력 화기 사용 력과 화 의 영향 화시키는 조치

폭연(폭발) 배풍 (Deflagration venting) 밀폐 구폭연(폭발) 배풍 (Deflagration venting) 밀폐 구역이나 용기 등의 내부에서 발생하는 폭연에 의한압력을 완화시키기 위해 Panel door 개구장치

20

압력을 완화시키기 위해 Panel door 개구장치등을 이용 압력을 완화시키는 조치

건조설비 용어 정의억제(Containment) 공정 건조시 폭연의 최대 압력에 견디어 파열되지 않도록 견고하게 건조하는력에 견디어 파열되지 않도록 견고하게 건조하는조치폭발성(Explosible) 통상 부유 중인 먼지운 또는폭발성(Explosible) 통상 부유 중인 먼지운 또는연무에 적용되는 용어게이트 밸브(Gate valve) 배관 내에 물질의 흐름게이 밸 ( ) 배 내에 물질의에 수직방향으로 Plate를 삽입하여 흐름을 차단시키는 밸브

( )로터리 밸브(Rotary Airlock valve) 원추형 상자내의 Motor로 작동되는 복수 날개 회전익으로 구성된 밸브성된 밸브평균입자크기(Mean particle size) Micronμ단위로 표시되는 입자 물질의 평균직경

21

로 표시되는 입자 물질의 평균직경

건조설비 용어 정의

Kg 가스의 폭발지수

Kst 먼지의 폭발지수

Pmax 억제된 폭연이나 폭굉의 최대압력억제 폭 이나 폭굉의 최대 력

Pred 폭연배풍 또는 폭연집압 등과 같은 폭발방지 기법을 이용한 결과로 감소된 폭연 압력지 기법을 이용한 결과로 감소된 폭연 압력

Pstat Vent panel 또는 Vent door가 개방되기시작하는 정압(static pressure)시작하는 정압(static pressure)

Reaction force 배풍된 폭연에서 나오는 가스의방출로 1개의 Pl t 구성품에 가해지는 힘방출로 1개의 Plant 구성품에 가해지는 힘

22

Dryer 분류y

Indirect Dryer연속식 피건조물을 연속 또는 회분 투입

tray sheeting pneumatic conveying rotary spray th h i l ti t l fl id b dthrough-circulation tunnel fluid beds

회분식 회분으로 투입

through circulation tray through-circulation tray

Infrared or radiant heat dryerInfrared or radiant-heat dryer

Dielectric-heat dryer

23

Dryer 분류y

Direct dryer

연속식 피 건조물이 연속으로 투입되고 고온표면에접촉

cylinder drum screw-conveyer vibrating-tray t t b t i l tsteam-tube rotary special type

회분식 교반 등을 시키면서 진공 상압 건조회분식 교반 등을 시키면서 진공 상압 건조

agitated-pan free vacuum rotary vacuum-tray

24

IV 건조설비 구조IV 건조설비 구조

25

건조설비 건축물 구조

독립된 단층건물

최상층 또는 내화구조인 경우는 예외건조로를 지하 밀폐장소에 설치 시에는 충분한 환기와

누출된 위험물질이 체류하지 않도록 할 것

연료의 증기비중이 공기보다 큰 경우는 지상에 설치

건물의 바닥 벽 기둥 계단 및 지붕은 불연재 사용

상부를 가벼운 재료 사용상부를 가벼운 재료 사용

폭발구를 설치하고 안전한 곳으로 배출

건조 시 발생하는 가스 증기 또는 분진을 안전한 곳건조 시 발생하는 가스증기 또는 분진을 안전한 곳으로 배출

26

건조설비 건축물 구조

직화식 건조설비는 점화 시 폭발 또는 화재를 예방하기 위하여 연소실이나 기타 점화하는 부분을방하기 위하여 연소실이나 기타 점화하는 부분을환기시킬 수 있는 구조로 할 것

내부는 청소가 쉬운 구조로 할 것

감시창출입구 및 배기구 등의 개구부는 발화시에시창 출 구 및 배기구 등의 개구부 발화시에불이 다른 곳으로 번지지 아니하는 위치에 설치하고 필요한 때에는 즉시 밀폐가능 구조로 할 것때에 즉시 폐가능 구 것

내부의 온도가 국부적으로 상승방지 구조로 설치할 것할 것

위험물 건조설비 열원으로 직화를 사용하지 말 것

27

건조설비 건축물 구조

위험물 건조설비 외의 건조설비의 열원으로 직화를 사용하는 때에는 불꽃 등에 의한 화재를 예화를 사용하는 때에는 불꽃 등에 의한 화재를 예방하기 위하여 덮개를 설치하거나 격벽을 설치최대운전온도에서의 열팽창에 의한 응력을 충분최대운전온도에서의 열팽창에 의한 응력을 충분히 견딜 수 있도록 설계 및 제작되어야 함건조설비의 외부표면온도가 70(160)이하건조설비의 외부표면온도가 70(160)이하초과시에는 접촉방지 시설과 경고표지판을 설치연소실에는 각 버너마다 연료의 연소상태를 확연소실에는 각 버너마다 연료의 연소상태를 확인할 수 있도록 관찰구(Peep hole) 등을 설치

설치 불가시에는 육안 감시 가능설비를 설치설치 불가시에는 육안 감시 가능설비를 설치

건조실의 출입문은 건조실 내부에서도 열 수 있는 구조

28

는 구조

건조설비 비상구 설치

출입구로 부터 3m 이상 떨어진 곳에 설치출입구로 부터 3m 이상 떨어진 곳에 설치

비상구 출입구로부터 50m 이내 마다 설치

너비는 075m 이상 높이는 15m 이상

문은 피난방향으로 열리고 실내에서 항상 열리도록 할 것

실내 외에 비상구의 표지판 설치실내 외에 비상구의 표지판 설치

유도등 설치양방향 대피로 확보양방향 대피로 확보

29

건조설비 부속전기설비

건조설비에 부속된 전열기전동기 및 전등 등에

접속된 배선 및 개폐기를 사용하는 때에는 당해

건조설비 전용의 것을 사용설비 용의 것을 사용

건조설비의 내부에서 전기불꽃의 발생으로 인하여 위험물의 점화원이 될 우려가 있는 전기기계여 위험물의 점화원이 될 우려가 있는 전기기계기구 또는 전선 케이블 설치 금지건조설비 설치환경에 적합한 용량 방폭 등급 내열건조설비 설치환경에 적합한 용량 방폭 등급 내열

등급 밀폐구조 등으로 설치해야 함

30

V 건조설비 화재폭발V 건조설비 화재폭발

31

건조공정 화재폭발가연물

연소(화재)3요소

연소(화재)

1 가연물

2 점화원

연소(화재)3요소

점화원 산소

(화재)2 점화원

3 산소(공기)

분진폭발 5요소가연물가연물

1 가연물

2 점화원밀폐공간

부유

점화원

3 산소(공기)

4 분산부유

공간

32

점화원 산소4 분산부유

5 밀폐공간

화재폭발 방지

함진 농도 입도제어

점화원 제어

산소농도 제어농 제어

비산방지설비를 밀폐시켜 누출 방지설비를 밀폐시켜 누출 방지

분진퇴적 방지를 위한 청소

개방개방옥외에 설치하거나 개방 건물에 설치

33

분진가연물

분진 종류 입도크기는 나라마다 상이함

KOSHA 코드 40 mesh (lt 420 μm) 이하인 입자

NFPA는 20 mesh(lt 850 μm) 이하인 입자( μ ) 이하 자

일반적으로 입도크기가 420 μm 이상인 입자는화염성장 (Propagation) 을 억제화염성장 (Propagation) 을 억제

가스 증기 Hume 먼지 분진 등이 혼합상태가일반적임일반적임

폭발하한 농도는 20 ~ 60g 폭발상한농도는

2000 ~ 6000g의 범위

34

분진실험장치 조건

Ignition Source TwoIgnition Source ndashTwo

pyrotechnic igniter

(5000Jeach)(5000Jeach)

혼합분진

40 i i t l 40 zirconium metal

30 barium nitrate

30 b i id 30 barium peroxide

This source is initiated by

1 A l t i f h da 1-A electric fuse head

35Siwek 20-L chamber

분진 크기별 실험결과

300 μm 이상 분진은300 μm 이상 분진은점화최소농도 점화에너지가 급격히 증가너지가 급격히 증가의미는

36

분진폭발물질

종 류 물 질 명

곡물 곡물류 분유 녹말 설탕 셀룰로오스 등

탄소질 석탄류 목재 종이류 섬유류탄소질 석탄류 목재 종이류 섬유류

금속 Al Mg Li K Na Zn Fe 등

플라스틱 PE ABS PVC PP PVA E Ph l플라스틱 PE ABS PVC PP PVA Epoxy Phenol

Melamine Poly Acrylamide PVB 등

화학물질화학물질 Adipic Acid Calcium Acetate TPA PA

DOP Dextrin Lead Stearate 황

Methyl cellulose Methyl cellulose

분진취급 시 가연성증기 가스혼합 여부에 따라 차이

37

분진취급 시 가연성증기 가스혼합 여부에 따라 차이

PVC는 자기 소화성으로 분진폭발이 가능

분진의 제어

분진이 새는 곳을 막는다

공장 내부를 환기

국소배기장치 등으로 부유 분진을 포집(捕集)

누출된 분진은 정기적으로 제거누출된 분진은 정기적으로 제거

물 분무 또는 습식공정을 적용하여 정전기 발생

을 억제

불활성 분진을 첨가

38

점화원 종류 및 크기

집진장치 등 분진 제거할 때 정전기 방전 불꽃

집진장치 등 분진 제거용 전기기기 불꽃 과열

회전축 과열 회전 날개 접촉 모터 불꽃 과열회 축 과열 회 날개 촉 터 불꽃 과열

회수분진 배출용 기기의 과열 마찰 등

고온 물체 불씨 착화 불꽃 혼입고온 물체 불씨 착화 불꽃 혼입

금속편(金屬片) 등 이물질 혼입

분진 자연발화

보수작업에 따른 용접 등 불꽃

최소발화에너지(MIC)는 가스 1mj 분진 100mj 이하 이나 온도 산소 습도 입도 등에 좌우

39

이하 이나 온도 산소 습도 입도 등에 좌우

인화성 가스 특징

발열 착화 비중Gas MW

발열

Btu

착화

LEL

UEL

비중

Air공기비

Butane 58 0 3 200 550 1 9 8 5 2 0 31 0Butane 580 3200 550 19 85 20 310

CO 280 310 1128 125 740 097 25

Hydrogen 2 0 311 932 4 74 2 0 07 2 5Hydrogen 20 311 932 4 742 007 25

LNG 186 1115 - 46 145 064 106

LNG 162 960 - 4 150 056 90

LNG 203 1000 - 39 140 07 94

Propane 440 2500 842 21 95 157 240

40

점화원 제어장치

접지접지

금속탐지기

온도감지기

컨베이어 벨트 이탈감지컨베이어 벨트 이탈감지

입도분포 제어

습도조절습도조절

불활성물질 투입

진동체 전단에 금속감지기

자석기 금속감지기

41

진동체 전단에 금속감지기

불활성 조치(Inert)( )

불활성 조치 원리밀폐된 체적 내에서 산소 농도를 연소에 요구되는 농도

미만으로 낮춰 사전에 폭발을 방지하는 조치

질소 이산화탄소 등의 불활성 가스를 사전에 주입시켜 폭발을 방지하는 조치 (NFPA 69)

불활성 조치 시 주의사항공정 내에서 퍼지가스 및 산소의 농도를 계속 모니터링

퍼지가스가 누설 시 질식으로 인해 인체에 미칠 잠퍼지가 가 누 시 식 해 체에 미재적 위험성을 사전 고려

42

불활성 조치 장단점

장점

연소를 미연에 방지 제품의 생산 중단에 따른 손실

가능성을 사전에 막을 수 있음가능성을 사전에 막을 수 있음

단점

질소비용의 지속적인 투자질소비용의 지속적인 투자

누설 시 질식의 위험 상존

높은 유지 관리 비용

43

질소순환 공기이송설비

44

불활성가스 치환

운전자의 안전위치를 확인운전자의 안전위치를 확인

불활성가스 충분한 저장량을 보관

용매회수설비 작동준비

순환 팬을 가동하고 불활성가스 투입순환 팬을 가동하고 불활성가스 투입

한계 산소농도보다 3 이상 낮게 투입한계 산소농도보다 3 이상 낮게 투입

재순환 오븐가스를 운전온도까지 가열

정상운전

45

불활성가스 치환(아세톤)( )

46

불활성가스 치환(헵탄)( )

47

저산소 농도 용매회수설비

저산소 농도로 운전저산소 농도로 운전

공기가 유입되지 않도록 기밀성을 유지

산소농도 측정장치를 연동 설치

불활성가스는 용적의 5배 이상 보관

비상전원 공급장치 설치비상전원 공급장치 설치

48

저산소 분위기 오븐 운전운전준비최저산소농도(LOC) 보다 3이상 낮게 운전최저산소농도(LOC) 보다 3이상 낮게 운전 3 이하 시 비상퍼지 및 용매 및 피(彼)건조물 공급 중

단용매 증기가 응축되지 않도록 운전운전중지용매 및 피(彼)건조물 유입을 차단용매 및 피(彼)건조물 유입을 차단 LOC 이하로 치환용매 흐름을 차단하고 열원 공급을 중지산소농도를 195 까지 되게 공기유입비상절차정전 시 비상전원을 팬 제어설비에 공급정전 시 비상전원을 팬 제어설비에 공급건조로(乾燥爐)내에 유입 차단비상시에도 산소농도를 연속측정

비상퍼지 시 오븐 과열방지

49

비상퍼지 시 오븐 과열방지

VI 건조설비 화재폭발 피해 최소화VI 건조설비 화재폭발 피해 최소화

50

화재폭발 피해 최소화 방법

억제(Containment)

방산(Deflagration Venting)

폭연 진압(Deflagration Suspension)

폭연 차단(Deflagration Isolation)폭연 차단(Deflagration Isolation)

완벽한 대책을 세우는 것은 불가능

폭발에 의한 피해를 최소화 대책 강구

1차 폭발을 배출하거나 봉쇄시켜 피해를 최소화

1차 폭발을 감지 2차 폭발로 발전 차단

51

1차 폭발을 감지 2차 폭발로 발전 차단

억제(Containment) ( )

공정 자체를 미리 취급 재료의 최대 폭연압력에견딜 수 있게 설계

최종 변형 압력은 용기내의 최대 초기압력에 좌우최종 변형 압력은 용기내의 최대 초기압력에 좌우

억제 용기의 경우 최대 초기압력을 30 psig (2Bar 2 1 KgCm2)로 제한시킴(NFPA 69)21 KgCm2)로 제한시킴(NFPA 69)

장비의 설계는 영구적으로 변형 방지 설계항복강 ( ) 이하에서 전 설계항복강도 (yield strength) 이하에서 운전토록 설계

허용 가능한 변형으로도 파열방지 설계

항복강도 (yield strength) 이상이라 하더라도 극한 강도 (ultimate strength)이하에서 운전되게끔 설계

52

억제(Containment) 장단점( )

억제 시 고려해야 할 사항용기의 평평한 표면들과 사각 모양의 강도를 극대화

시키는 것은 용기 설계 시 고려

용접 부위 및 기타 조임 장치들의 강도 또한 고려용접 부위 및 기타 조임 장치들의 강도 또한 고려

분진폭발위험이 높은 건조기 분쇄기 등에 적용

억제의 장점유지 관리비의 절감

소극적 방호조치

억제의 단점높은 초기 투자비

플랜트 구조에 무게 하중을 미침

53

플랜트 구조에 무게 하중을 미침

방산(Deflagration Venting)( g g)

방산원리공정 구성품 공정실 등의 내부로부터 발생하는 폭연의

고온 팽창 가스를 개방용 패널 또는 도어를 통해 완화시기는 폭발방지조치기는 폭발방지조치

폭연 배풍장치 - Vent panel Vent door

방산 작동 방법폭발성 가스가 대기로 직접 방출될 수 있게끔 유도하는

개방된 방산구 (Open vent)를 제외

방산장치는 사전에 예정된 압력 즉 P t t에서 개방방산장치는 사전에 예정된 압력 즉 Pstat에서 개방

압축된 가스는 대기로 직접 또는 Vent duct를 통해 배출

54

방산 설계 시 고려사항

반발력(反撥力 Reaction force)폭발 후의 화재 (P l i fi )폭발 후의 화재 (Post explosion fire)재료의 유독성 또는 부식독성 문제에 대한 고려독성 문제에 대한 고려배풍 효율 (Vent efficiency) 다른 공정 장비와의 연결 부위다른 공정 장비와의 연결 부위배풍 덕트의 배압 (Back pressure) 단열 보온재 (Th l i l ti )단열 보온재 (Thermal insulation) 안전한 배풍 구역 (Safe Venting Area) 진공 상태 방호 (V P t ti )진공 상태 방호 (Vacuum Protection) 설치 위치

55

방산구 설계기준(NFPA 68)( )

공정 물질(재료) K K l (b d)Kst or Kg value (barmiddotmsecond)용기의 치수와 체적최대 및 최소의 운전 압력 및 온도최대 및 최소의 운전 압력 및 온도용기의 강도V t D t L th(있을 경우)Vent Duct Length(있을 경우)공정 물질(재료) Kst or Kg value용기의 치수와 체적 최대 및 최소의 운전 압력 및용기의 치수와 체적 최대 및 최소의 운전 압력 및온도 용기의 강도 Vent Duct Length 등의 정보로 NFPA 68에 들어 있는 계산도표( h )로 NFPA 68에 들어 있는 계산도표(nomography)를 사용하여 Vent panel의 사이즈를 결정

56

방산구 설치 기준내부 폭발압력을 외부로 안전하게 방출(예외)

철 구조물과 4 8 이상 철판으로 제작 시(봉쇄)철 구조물과 48mm 이상 철판으로 제작 시(봉쇄)

저산소 농도에서 운전하는 건조설비

가스증기 N₂air CO₂air

Methane 12 145

n-Hexane 12 145

Ethylene 10 11 5Ethylene 10 115

Hydrogene 50 52

S l 9 0Stylene 90 -

로(爐)의 부피 0424당 0093 방출면적(151)

57

(爐)의 부피 0424 당 0093 방출면적(15 1)

방산구 설치 기준

패널 출입문 개구부 등을 이용 1 15법칙 준수패널 출입문 개구부 등을 이용 1 15법칙 준수

방출구 주위에 가이드 레일 설치와 경고표지

가능한 연소장치 가까이 설치

패널이 비산되지 않도록 끈으로 묶어패널이 비산되지 않도록 끈으로 묶어

패널은 05psig의 서지 내압력

지붕 패널을 단위면적당 최대244kg 설치

길이가 긴 건조설비는 최소 내경의 5배 초과 금지길이가 긴 건 설비는 최 내경의 5배 과 금지

초기 증기폭발압력을 조기에 배출시켜 배출시간을 길게

58

방산구 덕트 설치 기준

배출구 덕트는 폭발 방산구 면적 이상으로 설치

벤트 면적은 가능한 균형 있고 대칭적으로 분포

덕트는 가능한 짧게(3m 이하) 설치덕트는 가능한 짧게(3m 이하) 설치

가능한 상부의 높은 곳에 장애물이 없도록 설치

일직선으로 설치

외벽에 가깝게 설치외벽에 가깝게 설치

옥외 안전한 곳에 설치옥외 안전한 곳에 설치

폭발 방산구 주위에 경고 표지판 설치

59

방산구 설치 장단점방산구 장점방산구가 옥외에 있을 경우에는 비용 절감방산구가 옥외에 있을 경우에는 비용 절감유지 관리 비용의 절감

방산구 단점 Filter bag 등의 가연성 재료가 아직 남아 있을 경우

방산 후에도방산 후에도화재의 잠재력 상존

배출구를 옥외로 유도하기 위하여 설치설비가 옥외배출구를 옥외로 유도하기 위하여 설치설비가 옥외또는 바깥쪽벽 가까이에 위치분진화염이 외부로 배출되어 2차 재해 위험분진화염이 외부로 배출되어 2차 재해 위험

독성 부식성 재료에는 부적합잘못 설계 및 설치하면 잦은 작동으로 신뢰성이 저하

60

잘못 설계 및 설치하면 잦은 작동으로 신뢰성이 저하

패널형 방산구(Vent Panel)( )

평평한 모양이나 Dome 모양의 Panel로 방호 대

상이 되는 공정 구성품의 개구부에 볼트를 사용하

여 연결 설치

한 장의 Stainless Steel 또는 316 Stainless

Steel (밀봉용) Teflon 및 Stainless Steel SandSteel (밀봉용) Teflon 및 Stainless Steel Sand

witch 구조로도 구성 가능

D 형 V t P l은 풍압 및 공정 진공 상태Dome 형 Vent Panel은 풍압 및 공정 진공 상태

에 대비하여 저항 값을 크게 설계

Vent Panel 모양 직사각형 또는 원형

61

패널형 방산구(Vent Panel)( )

62

패널 비산방지 끈

63

폭발 방산(Explosion Venting)( p g)

분진폭발 시 폭발압력을 외부로 방출

내부압력을 완화시켜 설비를 보호

피해확대를 방지 감소피해확대를 방지

rupture disk bursting diaphragm 폭발 방산 문(안전핀)(안전핀)

64

방산 문(Vent Door)( )

방호 대상이 되는 공정방호 대상이 되는 공정의 구성품에 설치하는경첩이 달린 도어경첩이 달린 도어

미리 예정된 압력에서개방되도록 설계개방되도록 설계

특수한 걸쇠 경첩 배열 제어열로 제어

Vent panel보다 동작시간이 길다

65

방산구 설치 예시

가스와 먼지를 취급하는 장소에 사용

전형적인 설치 장소 Dust collector

Silo

Dryer

Bucket elevator

Mixer Pulverizing

Bucket elevators

W t Sh ddWaste Shredders

최초 설계 기기 배치시에 분진폭발 고려

66

시에 분진폭발 고려

방산구 덮개 비산방지 끈

67

폭연 진압장치 구성

68

폭연 진압 설계 기준

설계 기준 NFPA 69 ISO 61844설계 기준 NFPA 69 ISO 61844

공정 물질

Kst or Kg value(폭발지수)

최대 및 최소 운전 압력 및 온도최대 및 최소 운전 압력 및 온도

용기의 강도용기의 강

용기의 치수와 체적

69

폭연 진압 장단점

폭연 진압(Deflagration Suspension) 장점

화염 제거 및 연이은 화재의 방지

독성 부식성 재료의 배출 위험 감소독성 부식성 재료의 배출 위험 감소

공정 구성품의 위치 선정에 유연성

폭연 진압(Deflagration Suspension) 약점

폭연 배풍 보다 통상 높은 비용

정기적인 유지 관리정기적인 유지 관리

일부 금속분진 아세틸렌 수소에는 부적합

70

폭연 진압 설치

가스 및 먼지를 취급하는가 및 먼지를 취급하는장소에 사용

전형적인 설치 장소전형적인 설치 장 Dust collectors

Silos

Spray dryers

Bucket elevators

Mixers

Pulverizing

Fluid Bed Dryers

Cyclone Separators

W t Sh dd

71

Waste Shredders

폭연 진압 불가

자체 산화원을 갖고 있는 nitro cellulose 및 이와자체 산화원을 갖고 있는 nitro-cellulose 및 이와

유사한 기타 폭발성 물질

화염의 확산속도가 음속보다 빠른 폭굉 사고

분해 반응 스팀과 같은 열팽창 폭발사고 등으로

초래되는 폭발사고

72

폭연 차단집진기 사일로 등의 공정 구성품은 Suppression Venting Containment 등으로 폭발방지가 가능Venting Containment 등으로 폭발방지가 가능배관 및 덕트에 의해 기타 공정 구성품에 연결되는부위는 폭발 확산의 위험 상존부위는 폭발 확산의 위험 상존집진기는 Deflagration vent 설치로 파괴를 방지할수 있을지는 모르나 유입 덕트 (inlet duct)를 통해수 있을지 나 유 덕 ( )를 통해화염이 플랜트의 다른 부위로 확산될 수 있음이러한 화염의 확산으로 2차 폭발이 초래될 수 있고 실제로 초래되어 왔음NFPA 68에서는 장비들간의 연결된 부위에 설치할선택사양으로 V ti 을 시사하고는 있으나 이는선택사양으로 Venting을 시사하고는 있으나 이는상호 연결된 장비에 폭발방지시스템이 설치되어있을 경우에만 Venting의 효력이 있음

73

있을 경우에만 Venting의 효력이 있음

기계적 폭연 차단적절한 구조의 rotary airlock valve로 가능 dust collector hopper dust collector hopper효과적이기 위해서는

폭연 감지 즉시 Rotary gate valve가 중지폭 지 즉시 y g 가 중지화염과 타고 있는 물질의 이송을 방지진짜 효과적이기 위해서는 rotary airlock valve를

방호 대상 장비의 폭발 감지 및 방지 설비에 통합방호 대상 장비의 폭발 감지 및 방지 설비에 통합필요

High speed knife gate valve적절한 구조로 150 psig 내압력( 충분한 내압력) ms(11000초) 내에 닫힘(빠른 응답속도)배관도 최대 폭연압력 Pmax에 내압

74

기계적 폭연 차단

폭발감지기(압력스위치 또는 불꽃감지기)가 폭연압력 또는 화염 전선 감지압력 또는 화염 전선 감지

폭발감지기가 폭연 압력 화염전선을 감지

신속히 Valve를 차단시켜 화염과 압력의 확산방지

연결된 장비가 D fl ti ti i연결된 장비가 Deflagration venting suppression에 의해 방호되고 있을 경우

예상되는 압력은 거의 없음

연결 배관을 차단하는 Valve를 보다 경제적인연결 배관을 차단하는 Valve를 보다 경제적인chemical isolation barrier로 대체 가능

75

공기수송장치 설치 예시

A

B

A

76

Rotary airlock valvey

77

화학적 폭연 차단

폭발감지기(압력스위치 또는 광학 감지기)가

폭연 압력 화염전선을 감지

고속 방출 소화기에서 소화약제가 신속히 방출고속 방출 소화기에서 소화약제가 신속히 방출

화염과 타고 있는 물질의 확산을 막음

점화원(스파크) 진압 설비

덕트 아래로 이송되는 타고 있는 입자를 감지있

아래쪽으로 물을 분사시켜 소화

일단 폭연이 시작되었을 경우일단 폭연이 시작되었을 경우

확산을 막는 데는 효과가 없음

78

VII 건조설비 부속장치 등VII 건조설비 부속장치 등

79

전체환기 및 배기시설덕트는 불연재 사용 표면온도는 70 이하(24m 이내)이내)

벽 건물 등을 통과시 불연재료로 차단덕트는 방화벽 다른 건물 통과 금지덕트는 방화벽 다른 건물 통과 금지

덕트에 청소구를 설치

건물 일부를 덕트로 사용금지건물 일부를 덕트로 사용금지

위험물질이 응축되지 않도록 설치(단열)

덕트에 고체가 퇴적되지 않도록 설치

배기구는 지붕보다 15m 이상 높게 설치

분진퇴적방지

80

연소장치

연료 먼저 투입되지 않도록 Sequence 구성

연료가스를 감소시켜 연소공기를 차단

2차 공기의 설정치는 급격한 변화가 없도록 잠금차 공기의 설정치 급격 화가 없 록장치 설치시건 암호설정시건 암호설정

연료배관은 수동차단밸브를 설치밸브가 개방된 상태에서 레버가 수직방향이 되지 않게밸브가 개방된 상태에서 레버가 수직방향이 되지 않게

14 회전상태가 권장

파일럿 버너의 불꽃은 주 버너마다 점화를 확실히파일럿 버너의 불꽃은 주 버너마다 점화를 확실히할 수 있게 설치

81

연소 퍼지 설비

예비 퍼지

운전 전middot후에 연료 유입을 차단설비 설치

예비점화 퍼지는 챔버 용적의 4배 실시(1 831)예비점화 퍼지는 챔버 용적의 4배 실시(1831)

예비점화에 필요한 최소 공기만 유입

최소유량 유지 실패 시는 퍼지 타이머 Auto-reset

안전 차단밸브는 닫음안전 차단밸브는 닫음

퍼지 시 화염감지기 신호는 감지되어서는 안 된다

LEL50 이상의 공기로 치환 금지

82

연소 퍼지 설비

예비 퍼지 예외 경우 760초과 또는 다음 3가지 동시

파일럿 불꽃 감시

안전 차단밸브 설치

가열 챔버 내의 가연성농도가 LEL25 이하

파일럿 점화 시운전 시간 15초 미만

예외 조건

공인기관의 승인을 받은 경우

연장시간 동안 LEL 25를 초과하지 않은 경우

83

연료 차단밸브

연동장치 작동 전원차단 시 차단밸브 닫힘

By-pass valve는 항상 닫음

차단밸브를 타 용도 사용금지

차단밸브 전단에 안전밸브를 설치

차단 파일럿 밸브마다 안전밸브를 설치차단 파일럿 밸브마다 안전밸브를 설치

8 62bar초과 시 이중으로 설치862bar초과 시 이중으로 설치

84

Pilot Burner

각 버너 마다 설치

서로 근접설치 시 최소 1개 이상설치로 감지

4초 이하의 실화를 감지하여 연동4초 이하의 실화를 감지하여 연동

예외 사항

로(爐) 내의 온도가 760를 초과 시에만 By-pass 가능

760 이하로 운전시 By-pass 기능을 반드시 복원 760 이하로 운전시 By-pass 기능을 반드시 복원

방폭형 복사 튜브 한쪽이 열린 경우는 제외

760 이하로 운전이 안 되는 버너는 By-pass 가능

온도제어 감지와 병용 금지

85

고산소 분위기 건조설비

산소 공급배관은 CGA G-44에 따름산소 공급배관은 CGA G 44에 따름

산소 투입 전에 배관 청소

연료 차단밸브는 가능한 화실에서 먼 곳에 설치

방산구 퍼지 배출구는 안전한 곳으로 배출방산구 퍼지 배출구는 안전한 곳으로 배출

산소가 연료배관으로 유입 금지

유리 재질 산소 유량계 사용 억제

산소 감압기 2차 측에 안전밸브 설치산소 감압기 2차 측에 안전밸브 설치

86

소방설비

오븐에 자동 스프링클러 물 분무설비 설치

필요 시 덕트 내에도 설치

로(爐)내 온도가 330를 초과 플래시 화재 위험로(爐)내 온도가 330를 초과 플래시 화재 위험

시에는 일제개방형 스프링클러를 설치

CO2 분말 포 소화설비 설치

필요 시 수증기 소화설비 설치필요 시 수증기 소화설비 설치

지속적인 수증기가 공급 가능

물 1lb는 076 부피

연소물질의 소화는 부적합

87

연소물질의 소화는 부적합

건조설비 연동장치

파일럿 버너파일럿 버너

송풍기운전 유량

산소농도 LEL 측정산소농도 LEL 측정

건조실 운전 온도

연료 차단밸브연료 차단밸브

연료공급 압력유량

외부 가연성가스 농도외부 가연성가스 농도

피(彼)건조물의 유입차단

정전

기타(화재 비상정지 등)

88

안전장치 설치 목적

인명과 재산을 보호인명과 재산을 보호

평상시 철저한 유지middot보수로 성능 유지평상시 철저한 유지middot보수로 성능 유지

안전장치는 절대 안전을 보장하지 않음안전장치는 절대 안전을 보장하지 않음

자주 반복하여 사용하면 수명 단축자주 반복하여 사용하면 수명 단축

89

안전장치 설치 원칙

원하는 동작마다 안전장치를 설치원하는 동작마다 안전장치를 설치

안전관행과 제조자의 지침

연료공급장치의 안전밸브연료공급장치의 안전밸브

안전장치의 운전중지는 수동조작으로 재(再)작동

제조자는 안전운전지침서를 제공

시동 정지 비상사태 점검 유지 보수 등시동 정지 비상사태 점검 유지 보수 등

안전장치는 제조자의 지침에 따라 설치 및 유지

안전장치는 외부충격 등으로 보호 조치

90

안전장치 설치 원칙

안전장치를 제거 또는 고장방지

전기 기계적인 연동장치 무력화 방지

제어회로는 150(120)V 이하 사용제어회로는 150(120)V 이하 사용

제어회로는 한쪽만 접지

PLC Sequence

정전 시 안전상태로 자동 복귀되는 회로유지

PLC와 별도의 비상정지스위치 설치

Sequence 변경은 담당자 승인 통제 기록middot유지 Sequence 변경은 담당자 승인 통제 기록 유지

안전 및 재산상의 피해가 우려될 때는 원격제어 금지

91

PLC 안전회로

제조자의 지침에 따라 PLC 회로 구성

안전회로는 변경 금지

안전회로는 독립 필요 시 접점은 공유가능안전회로는 독립 필요 시 접점은 공유가능

다른 설비를 이용하여 치환 점화시도 금지

연동장치는 안전 차단밸브 전원을 직접 차단하도

록 연동시키고 안전상태로 복귀록 연동시키고 안전상태로 복귀

PLC 고장 시 감시되고 안전상태로 복귀

Program은 소멸되지 않도록 저장

92

근로자 교육훈련 사항

연료-공기 혼합물의 연소

폭발위험

자연발화를 포함한 점화원자연발화를 포함한 점화원

제어 및 안전장치의 기능

특수 운전조건

저산소 분위기 운전조건저산소 분위기 운전조건

위험물질의 취급 및 처리

제한장소의 출입절차제한장소의 출입절차

운전 지침

93

참고자료

산업안전보건법

KOSHA CODE D-4-2001 건조설비 설치 기술지침

NFPA 86 Standard for oven and furnaces

NFPA 61A Standard for the prevention of Fire and Dust Explosion in Facilities Manufacturing and Handling StarchHandling Starch

NFPA 61B Standard for the prevention of Fire and Explosion in Grain Elevators and Facilities H dli B lk R A i l l C di iHandling Bulk Raw Agricultural Commodities

NFPA 61C Standard for the prevention of Fire and Dust Explosion in Feed MillsDust Explosion in Feed Mills

NFPA 68 NFPA 69 NFPA 77 NFPA 91 NFPA 231

94

감 사 합 니 다감 사 합 니 다

95

집필 장희(한국산업안전공단)편집 및 제작 교재자료개발팀

안 전 색 의미

안 전 색 의미 사용보기

노 랑 주의 주의표지 감전주의 표지 크레인 범퍼 충돌위험25Y 814

기둥 바닥 돌출물 피트 가장자리 바닥면 끝호퍼 주위 및 계단 가장자리 전선 방호구 도로바리케이드 해로운 물질을 잘게 부수는 용기 또는 사용장소 가전제품의 경고표시

녹 색10G 410

안전 안전지도표지 및 안전기

피난 유도표지 비상구 방향 표지 대피소 위치 갱구10G 410 피난 유도표지 비상구 방향 표지 대피소 위치 갱구특정 구역의 방향을 나타내는 표지

구호 위생지도표지 노동 위생기 구호표지 보호구 상자 들것 구급상자 구호소의 위치 및 방향 표지자 들것 구급상자 구호소의 위치 및 방향 표지

진행 통행신호기

13

안 전 색 의미

안 전 색 의미 사 용 보 기파 랑25PB 3510

의무적행 동

지시표시3510 지 시 보호안경의 착용 가스측정 등 지시하는 표지 수리 중

또는 운전휴게 장소를 나타내는 표지 스위치 박스의바깥면

자 주25RP 412

방사능 방사능표지 방사능 경표 방사성 동위원소 및 여기에관한 폐지작업실 저장시설 관리구역 등에 설치하는울타리 등

1 파랑색은 원형 속에 사용하는 경우에 한하여 안전색으로 간주2 KSA 3501 ISO 384 Safety colors and safety signs

14

y y g

표지판 모양 및 의미

모 양 의 미모 양 의 미금지 정지 고도의 위험 의무행동 지시안전 구호 지 보호 방사능안전 구호 지도 보호 방사능

위 험위 험

주 의

정보(지시 포함) 금지 정지 고도의 위험 방화 안전구호 지도 보호 방사능 유도 보조 표지

15

대 비 색

안 전 색 대응하는 대비색

빨 강 흰색 검정색

주 황 검정색주 황 검정색

노 랑 검정색

녹 색 흰색 검정색

파 랑 흰색 검정색

자 주 검정색

16

III 건조설비 용어 정의III 건조설비 용어 정의

17

건조설비 용어 정의

연소실 연료 등을 점화middot연소시켜 열을 발생시키는 공간키는 공간

건조실 피(彼)건조물이 건조되는 공간

덕트 연소공기 배기가스 또는 건조 시 발생하는 물질을 배출시키는 도관

간접 가열식 연료의 연소가스가 건조실에 들어가지 않고 복사 열 교환 등의 간접방식으로 건조(위험물질을 발생하는 물질 건조)조(위험물질을 발생하는 물질 건조)

연소식 건조설비 연료의 연소가스가 건조실 내부를 통하여 피(彼)건조물과 직접 접촉하는 건조부를 통하여 피(彼)건조물과 직접 접촉하는 건조설비(자동차 도장건조실)

18

건조설비 용어 정의

폭발구 건조실 내부 압력상승 시 내부압력을 외부로 안전하게 분출시키기 위하여 설치한 문 창문부로 안전하게 분출시키기 위하여 설치한 문 창문 패널 파열판 등자동 점화 온도(A i i i T ) 물자동 점화 온도(Auto-ignition Temperature) 물질의 자동 점화가 시작되는 온도 먼지는 먼지층및 먼지운에만 해당및 먼지운에만 해당확산 화염(Diffusion flame) 점화 가 주위 대기 내에서 확산되는 속도에 의해 연소가 제어되는 화염에서 확산되는 속도에 의해 연소가 제어되는 화염폭연(Deflagration) 화염 전선이 음속 이하로 확산되는 현상산되는 현상폭굉(Detonation) 화염 전선이 음속 이상으로 확산되는 현상

19

산되는 현상

건조설비 용어 정의

폭발(Explosion) 폭연 폭굉 등으로 생성되는 압력의 급상승으로 밀폐 구역이 파열되는 현상력의 급상승으로 밀폐 구역이 파열되는 현상

폭연(폭발) 차단(Deflagration isolation) 폭연이연결 덕트를 통해 확산되는 것을 차단하는 조치

폭연(폭발) 진압(Deflagration suppression) 폭연폭 (폭발) ( g pp ) 폭을 초기에 (60 ~ 80 ms 이내) 소화시키기 위해 고출력 소화기를 사용 압력과 화염의 영향을 완화력 화기 사용 력과 화 의 영향 화시키는 조치

폭연(폭발) 배풍 (Deflagration venting) 밀폐 구폭연(폭발) 배풍 (Deflagration venting) 밀폐 구역이나 용기 등의 내부에서 발생하는 폭연에 의한압력을 완화시키기 위해 Panel door 개구장치

20

압력을 완화시키기 위해 Panel door 개구장치등을 이용 압력을 완화시키는 조치

건조설비 용어 정의억제(Containment) 공정 건조시 폭연의 최대 압력에 견디어 파열되지 않도록 견고하게 건조하는력에 견디어 파열되지 않도록 견고하게 건조하는조치폭발성(Explosible) 통상 부유 중인 먼지운 또는폭발성(Explosible) 통상 부유 중인 먼지운 또는연무에 적용되는 용어게이트 밸브(Gate valve) 배관 내에 물질의 흐름게이 밸 ( ) 배 내에 물질의에 수직방향으로 Plate를 삽입하여 흐름을 차단시키는 밸브

( )로터리 밸브(Rotary Airlock valve) 원추형 상자내의 Motor로 작동되는 복수 날개 회전익으로 구성된 밸브성된 밸브평균입자크기(Mean particle size) Micronμ단위로 표시되는 입자 물질의 평균직경

21

로 표시되는 입자 물질의 평균직경

건조설비 용어 정의

Kg 가스의 폭발지수

Kst 먼지의 폭발지수

Pmax 억제된 폭연이나 폭굉의 최대압력억제 폭 이나 폭굉의 최대 력

Pred 폭연배풍 또는 폭연집압 등과 같은 폭발방지 기법을 이용한 결과로 감소된 폭연 압력지 기법을 이용한 결과로 감소된 폭연 압력

Pstat Vent panel 또는 Vent door가 개방되기시작하는 정압(static pressure)시작하는 정압(static pressure)

Reaction force 배풍된 폭연에서 나오는 가스의방출로 1개의 Pl t 구성품에 가해지는 힘방출로 1개의 Plant 구성품에 가해지는 힘

22

Dryer 분류y

Indirect Dryer연속식 피건조물을 연속 또는 회분 투입

tray sheeting pneumatic conveying rotary spray th h i l ti t l fl id b dthrough-circulation tunnel fluid beds

회분식 회분으로 투입

through circulation tray through-circulation tray

Infrared or radiant heat dryerInfrared or radiant-heat dryer

Dielectric-heat dryer

23

Dryer 분류y

Direct dryer

연속식 피 건조물이 연속으로 투입되고 고온표면에접촉

cylinder drum screw-conveyer vibrating-tray t t b t i l tsteam-tube rotary special type

회분식 교반 등을 시키면서 진공 상압 건조회분식 교반 등을 시키면서 진공 상압 건조

agitated-pan free vacuum rotary vacuum-tray

24

IV 건조설비 구조IV 건조설비 구조

25

건조설비 건축물 구조

독립된 단층건물

최상층 또는 내화구조인 경우는 예외건조로를 지하 밀폐장소에 설치 시에는 충분한 환기와

누출된 위험물질이 체류하지 않도록 할 것

연료의 증기비중이 공기보다 큰 경우는 지상에 설치

건물의 바닥 벽 기둥 계단 및 지붕은 불연재 사용

상부를 가벼운 재료 사용상부를 가벼운 재료 사용

폭발구를 설치하고 안전한 곳으로 배출

건조 시 발생하는 가스 증기 또는 분진을 안전한 곳건조 시 발생하는 가스증기 또는 분진을 안전한 곳으로 배출

26

건조설비 건축물 구조

직화식 건조설비는 점화 시 폭발 또는 화재를 예방하기 위하여 연소실이나 기타 점화하는 부분을방하기 위하여 연소실이나 기타 점화하는 부분을환기시킬 수 있는 구조로 할 것

내부는 청소가 쉬운 구조로 할 것

감시창출입구 및 배기구 등의 개구부는 발화시에시창 출 구 및 배기구 등의 개구부 발화시에불이 다른 곳으로 번지지 아니하는 위치에 설치하고 필요한 때에는 즉시 밀폐가능 구조로 할 것때에 즉시 폐가능 구 것

내부의 온도가 국부적으로 상승방지 구조로 설치할 것할 것

위험물 건조설비 열원으로 직화를 사용하지 말 것

27

건조설비 건축물 구조

위험물 건조설비 외의 건조설비의 열원으로 직화를 사용하는 때에는 불꽃 등에 의한 화재를 예화를 사용하는 때에는 불꽃 등에 의한 화재를 예방하기 위하여 덮개를 설치하거나 격벽을 설치최대운전온도에서의 열팽창에 의한 응력을 충분최대운전온도에서의 열팽창에 의한 응력을 충분히 견딜 수 있도록 설계 및 제작되어야 함건조설비의 외부표면온도가 70(160)이하건조설비의 외부표면온도가 70(160)이하초과시에는 접촉방지 시설과 경고표지판을 설치연소실에는 각 버너마다 연료의 연소상태를 확연소실에는 각 버너마다 연료의 연소상태를 확인할 수 있도록 관찰구(Peep hole) 등을 설치

설치 불가시에는 육안 감시 가능설비를 설치설치 불가시에는 육안 감시 가능설비를 설치

건조실의 출입문은 건조실 내부에서도 열 수 있는 구조

28

는 구조

건조설비 비상구 설치

출입구로 부터 3m 이상 떨어진 곳에 설치출입구로 부터 3m 이상 떨어진 곳에 설치

비상구 출입구로부터 50m 이내 마다 설치

너비는 075m 이상 높이는 15m 이상

문은 피난방향으로 열리고 실내에서 항상 열리도록 할 것

실내 외에 비상구의 표지판 설치실내 외에 비상구의 표지판 설치

유도등 설치양방향 대피로 확보양방향 대피로 확보

29

건조설비 부속전기설비

건조설비에 부속된 전열기전동기 및 전등 등에

접속된 배선 및 개폐기를 사용하는 때에는 당해

건조설비 전용의 것을 사용설비 용의 것을 사용

건조설비의 내부에서 전기불꽃의 발생으로 인하여 위험물의 점화원이 될 우려가 있는 전기기계여 위험물의 점화원이 될 우려가 있는 전기기계기구 또는 전선 케이블 설치 금지건조설비 설치환경에 적합한 용량 방폭 등급 내열건조설비 설치환경에 적합한 용량 방폭 등급 내열

등급 밀폐구조 등으로 설치해야 함

30

V 건조설비 화재폭발V 건조설비 화재폭발

31

건조공정 화재폭발가연물

연소(화재)3요소

연소(화재)

1 가연물

2 점화원

연소(화재)3요소

점화원 산소

(화재)2 점화원

3 산소(공기)

분진폭발 5요소가연물가연물

1 가연물

2 점화원밀폐공간

부유

점화원

3 산소(공기)

4 분산부유

공간

32

점화원 산소4 분산부유

5 밀폐공간

화재폭발 방지

함진 농도 입도제어

점화원 제어

산소농도 제어농 제어

비산방지설비를 밀폐시켜 누출 방지설비를 밀폐시켜 누출 방지

분진퇴적 방지를 위한 청소

개방개방옥외에 설치하거나 개방 건물에 설치

33

분진가연물

분진 종류 입도크기는 나라마다 상이함

KOSHA 코드 40 mesh (lt 420 μm) 이하인 입자

NFPA는 20 mesh(lt 850 μm) 이하인 입자( μ ) 이하 자

일반적으로 입도크기가 420 μm 이상인 입자는화염성장 (Propagation) 을 억제화염성장 (Propagation) 을 억제

가스 증기 Hume 먼지 분진 등이 혼합상태가일반적임일반적임

폭발하한 농도는 20 ~ 60g 폭발상한농도는

2000 ~ 6000g의 범위

34

분진실험장치 조건

Ignition Source TwoIgnition Source ndashTwo

pyrotechnic igniter

(5000Jeach)(5000Jeach)

혼합분진

40 i i t l 40 zirconium metal

30 barium nitrate

30 b i id 30 barium peroxide

This source is initiated by

1 A l t i f h da 1-A electric fuse head

35Siwek 20-L chamber

분진 크기별 실험결과

300 μm 이상 분진은300 μm 이상 분진은점화최소농도 점화에너지가 급격히 증가너지가 급격히 증가의미는

36

분진폭발물질

종 류 물 질 명

곡물 곡물류 분유 녹말 설탕 셀룰로오스 등

탄소질 석탄류 목재 종이류 섬유류탄소질 석탄류 목재 종이류 섬유류

금속 Al Mg Li K Na Zn Fe 등

플라스틱 PE ABS PVC PP PVA E Ph l플라스틱 PE ABS PVC PP PVA Epoxy Phenol

Melamine Poly Acrylamide PVB 등

화학물질화학물질 Adipic Acid Calcium Acetate TPA PA

DOP Dextrin Lead Stearate 황

Methyl cellulose Methyl cellulose

분진취급 시 가연성증기 가스혼합 여부에 따라 차이

37

분진취급 시 가연성증기 가스혼합 여부에 따라 차이

PVC는 자기 소화성으로 분진폭발이 가능

분진의 제어

분진이 새는 곳을 막는다

공장 내부를 환기

국소배기장치 등으로 부유 분진을 포집(捕集)

누출된 분진은 정기적으로 제거누출된 분진은 정기적으로 제거

물 분무 또는 습식공정을 적용하여 정전기 발생

을 억제

불활성 분진을 첨가

38

점화원 종류 및 크기

집진장치 등 분진 제거할 때 정전기 방전 불꽃

집진장치 등 분진 제거용 전기기기 불꽃 과열

회전축 과열 회전 날개 접촉 모터 불꽃 과열회 축 과열 회 날개 촉 터 불꽃 과열

회수분진 배출용 기기의 과열 마찰 등

고온 물체 불씨 착화 불꽃 혼입고온 물체 불씨 착화 불꽃 혼입

금속편(金屬片) 등 이물질 혼입

분진 자연발화

보수작업에 따른 용접 등 불꽃

최소발화에너지(MIC)는 가스 1mj 분진 100mj 이하 이나 온도 산소 습도 입도 등에 좌우

39

이하 이나 온도 산소 습도 입도 등에 좌우

인화성 가스 특징

발열 착화 비중Gas MW

발열

Btu

착화

LEL

UEL

비중

Air공기비

Butane 58 0 3 200 550 1 9 8 5 2 0 31 0Butane 580 3200 550 19 85 20 310

CO 280 310 1128 125 740 097 25

Hydrogen 2 0 311 932 4 74 2 0 07 2 5Hydrogen 20 311 932 4 742 007 25

LNG 186 1115 - 46 145 064 106

LNG 162 960 - 4 150 056 90

LNG 203 1000 - 39 140 07 94

Propane 440 2500 842 21 95 157 240

40

점화원 제어장치

접지접지

금속탐지기

온도감지기

컨베이어 벨트 이탈감지컨베이어 벨트 이탈감지

입도분포 제어

습도조절습도조절

불활성물질 투입

진동체 전단에 금속감지기

자석기 금속감지기

41

진동체 전단에 금속감지기

불활성 조치(Inert)( )

불활성 조치 원리밀폐된 체적 내에서 산소 농도를 연소에 요구되는 농도

미만으로 낮춰 사전에 폭발을 방지하는 조치

질소 이산화탄소 등의 불활성 가스를 사전에 주입시켜 폭발을 방지하는 조치 (NFPA 69)

불활성 조치 시 주의사항공정 내에서 퍼지가스 및 산소의 농도를 계속 모니터링

퍼지가스가 누설 시 질식으로 인해 인체에 미칠 잠퍼지가 가 누 시 식 해 체에 미재적 위험성을 사전 고려

42

불활성 조치 장단점

장점

연소를 미연에 방지 제품의 생산 중단에 따른 손실

가능성을 사전에 막을 수 있음가능성을 사전에 막을 수 있음

단점

질소비용의 지속적인 투자질소비용의 지속적인 투자

누설 시 질식의 위험 상존

높은 유지 관리 비용

43

질소순환 공기이송설비

44

불활성가스 치환

운전자의 안전위치를 확인운전자의 안전위치를 확인

불활성가스 충분한 저장량을 보관

용매회수설비 작동준비

순환 팬을 가동하고 불활성가스 투입순환 팬을 가동하고 불활성가스 투입

한계 산소농도보다 3 이상 낮게 투입한계 산소농도보다 3 이상 낮게 투입

재순환 오븐가스를 운전온도까지 가열

정상운전

45

불활성가스 치환(아세톤)( )

46

불활성가스 치환(헵탄)( )

47

저산소 농도 용매회수설비

저산소 농도로 운전저산소 농도로 운전

공기가 유입되지 않도록 기밀성을 유지

산소농도 측정장치를 연동 설치

불활성가스는 용적의 5배 이상 보관

비상전원 공급장치 설치비상전원 공급장치 설치

48

저산소 분위기 오븐 운전운전준비최저산소농도(LOC) 보다 3이상 낮게 운전최저산소농도(LOC) 보다 3이상 낮게 운전 3 이하 시 비상퍼지 및 용매 및 피(彼)건조물 공급 중

단용매 증기가 응축되지 않도록 운전운전중지용매 및 피(彼)건조물 유입을 차단용매 및 피(彼)건조물 유입을 차단 LOC 이하로 치환용매 흐름을 차단하고 열원 공급을 중지산소농도를 195 까지 되게 공기유입비상절차정전 시 비상전원을 팬 제어설비에 공급정전 시 비상전원을 팬 제어설비에 공급건조로(乾燥爐)내에 유입 차단비상시에도 산소농도를 연속측정

비상퍼지 시 오븐 과열방지

49

비상퍼지 시 오븐 과열방지

VI 건조설비 화재폭발 피해 최소화VI 건조설비 화재폭발 피해 최소화

50

화재폭발 피해 최소화 방법

억제(Containment)

방산(Deflagration Venting)

폭연 진압(Deflagration Suspension)

폭연 차단(Deflagration Isolation)폭연 차단(Deflagration Isolation)

완벽한 대책을 세우는 것은 불가능

폭발에 의한 피해를 최소화 대책 강구

1차 폭발을 배출하거나 봉쇄시켜 피해를 최소화

1차 폭발을 감지 2차 폭발로 발전 차단

51

1차 폭발을 감지 2차 폭발로 발전 차단

억제(Containment) ( )

공정 자체를 미리 취급 재료의 최대 폭연압력에견딜 수 있게 설계

최종 변형 압력은 용기내의 최대 초기압력에 좌우최종 변형 압력은 용기내의 최대 초기압력에 좌우

억제 용기의 경우 최대 초기압력을 30 psig (2Bar 2 1 KgCm2)로 제한시킴(NFPA 69)21 KgCm2)로 제한시킴(NFPA 69)

장비의 설계는 영구적으로 변형 방지 설계항복강 ( ) 이하에서 전 설계항복강도 (yield strength) 이하에서 운전토록 설계

허용 가능한 변형으로도 파열방지 설계

항복강도 (yield strength) 이상이라 하더라도 극한 강도 (ultimate strength)이하에서 운전되게끔 설계

52

억제(Containment) 장단점( )

억제 시 고려해야 할 사항용기의 평평한 표면들과 사각 모양의 강도를 극대화

시키는 것은 용기 설계 시 고려

용접 부위 및 기타 조임 장치들의 강도 또한 고려용접 부위 및 기타 조임 장치들의 강도 또한 고려

분진폭발위험이 높은 건조기 분쇄기 등에 적용

억제의 장점유지 관리비의 절감

소극적 방호조치

억제의 단점높은 초기 투자비

플랜트 구조에 무게 하중을 미침

53

플랜트 구조에 무게 하중을 미침

방산(Deflagration Venting)( g g)

방산원리공정 구성품 공정실 등의 내부로부터 발생하는 폭연의

고온 팽창 가스를 개방용 패널 또는 도어를 통해 완화시기는 폭발방지조치기는 폭발방지조치

폭연 배풍장치 - Vent panel Vent door

방산 작동 방법폭발성 가스가 대기로 직접 방출될 수 있게끔 유도하는

개방된 방산구 (Open vent)를 제외

방산장치는 사전에 예정된 압력 즉 P t t에서 개방방산장치는 사전에 예정된 압력 즉 Pstat에서 개방

압축된 가스는 대기로 직접 또는 Vent duct를 통해 배출

54

방산 설계 시 고려사항

반발력(反撥力 Reaction force)폭발 후의 화재 (P l i fi )폭발 후의 화재 (Post explosion fire)재료의 유독성 또는 부식독성 문제에 대한 고려독성 문제에 대한 고려배풍 효율 (Vent efficiency) 다른 공정 장비와의 연결 부위다른 공정 장비와의 연결 부위배풍 덕트의 배압 (Back pressure) 단열 보온재 (Th l i l ti )단열 보온재 (Thermal insulation) 안전한 배풍 구역 (Safe Venting Area) 진공 상태 방호 (V P t ti )진공 상태 방호 (Vacuum Protection) 설치 위치

55

방산구 설계기준(NFPA 68)( )

공정 물질(재료) K K l (b d)Kst or Kg value (barmiddotmsecond)용기의 치수와 체적최대 및 최소의 운전 압력 및 온도최대 및 최소의 운전 압력 및 온도용기의 강도V t D t L th(있을 경우)Vent Duct Length(있을 경우)공정 물질(재료) Kst or Kg value용기의 치수와 체적 최대 및 최소의 운전 압력 및용기의 치수와 체적 최대 및 최소의 운전 압력 및온도 용기의 강도 Vent Duct Length 등의 정보로 NFPA 68에 들어 있는 계산도표( h )로 NFPA 68에 들어 있는 계산도표(nomography)를 사용하여 Vent panel의 사이즈를 결정

56

방산구 설치 기준내부 폭발압력을 외부로 안전하게 방출(예외)

철 구조물과 4 8 이상 철판으로 제작 시(봉쇄)철 구조물과 48mm 이상 철판으로 제작 시(봉쇄)

저산소 농도에서 운전하는 건조설비

가스증기 N₂air CO₂air

Methane 12 145

n-Hexane 12 145

Ethylene 10 11 5Ethylene 10 115

Hydrogene 50 52

S l 9 0Stylene 90 -

로(爐)의 부피 0424당 0093 방출면적(151)

57

(爐)의 부피 0424 당 0093 방출면적(15 1)

방산구 설치 기준

패널 출입문 개구부 등을 이용 1 15법칙 준수패널 출입문 개구부 등을 이용 1 15법칙 준수

방출구 주위에 가이드 레일 설치와 경고표지

가능한 연소장치 가까이 설치

패널이 비산되지 않도록 끈으로 묶어패널이 비산되지 않도록 끈으로 묶어

패널은 05psig의 서지 내압력

지붕 패널을 단위면적당 최대244kg 설치

길이가 긴 건조설비는 최소 내경의 5배 초과 금지길이가 긴 건 설비는 최 내경의 5배 과 금지

초기 증기폭발압력을 조기에 배출시켜 배출시간을 길게

58

방산구 덕트 설치 기준

배출구 덕트는 폭발 방산구 면적 이상으로 설치

벤트 면적은 가능한 균형 있고 대칭적으로 분포

덕트는 가능한 짧게(3m 이하) 설치덕트는 가능한 짧게(3m 이하) 설치

가능한 상부의 높은 곳에 장애물이 없도록 설치

일직선으로 설치

외벽에 가깝게 설치외벽에 가깝게 설치

옥외 안전한 곳에 설치옥외 안전한 곳에 설치

폭발 방산구 주위에 경고 표지판 설치

59

방산구 설치 장단점방산구 장점방산구가 옥외에 있을 경우에는 비용 절감방산구가 옥외에 있을 경우에는 비용 절감유지 관리 비용의 절감

방산구 단점 Filter bag 등의 가연성 재료가 아직 남아 있을 경우

방산 후에도방산 후에도화재의 잠재력 상존

배출구를 옥외로 유도하기 위하여 설치설비가 옥외배출구를 옥외로 유도하기 위하여 설치설비가 옥외또는 바깥쪽벽 가까이에 위치분진화염이 외부로 배출되어 2차 재해 위험분진화염이 외부로 배출되어 2차 재해 위험

독성 부식성 재료에는 부적합잘못 설계 및 설치하면 잦은 작동으로 신뢰성이 저하

60

잘못 설계 및 설치하면 잦은 작동으로 신뢰성이 저하

패널형 방산구(Vent Panel)( )

평평한 모양이나 Dome 모양의 Panel로 방호 대

상이 되는 공정 구성품의 개구부에 볼트를 사용하

여 연결 설치

한 장의 Stainless Steel 또는 316 Stainless

Steel (밀봉용) Teflon 및 Stainless Steel SandSteel (밀봉용) Teflon 및 Stainless Steel Sand

witch 구조로도 구성 가능

D 형 V t P l은 풍압 및 공정 진공 상태Dome 형 Vent Panel은 풍압 및 공정 진공 상태

에 대비하여 저항 값을 크게 설계

Vent Panel 모양 직사각형 또는 원형

61

패널형 방산구(Vent Panel)( )

62

패널 비산방지 끈

63

폭발 방산(Explosion Venting)( p g)

분진폭발 시 폭발압력을 외부로 방출

내부압력을 완화시켜 설비를 보호

피해확대를 방지 감소피해확대를 방지

rupture disk bursting diaphragm 폭발 방산 문(안전핀)(안전핀)

64

방산 문(Vent Door)( )

방호 대상이 되는 공정방호 대상이 되는 공정의 구성품에 설치하는경첩이 달린 도어경첩이 달린 도어

미리 예정된 압력에서개방되도록 설계개방되도록 설계

특수한 걸쇠 경첩 배열 제어열로 제어

Vent panel보다 동작시간이 길다

65

방산구 설치 예시

가스와 먼지를 취급하는 장소에 사용

전형적인 설치 장소 Dust collector

Silo

Dryer

Bucket elevator

Mixer Pulverizing

Bucket elevators

W t Sh ddWaste Shredders

최초 설계 기기 배치시에 분진폭발 고려

66

시에 분진폭발 고려

방산구 덮개 비산방지 끈

67

폭연 진압장치 구성

68

폭연 진압 설계 기준

설계 기준 NFPA 69 ISO 61844설계 기준 NFPA 69 ISO 61844

공정 물질

Kst or Kg value(폭발지수)

최대 및 최소 운전 압력 및 온도최대 및 최소 운전 압력 및 온도

용기의 강도용기의 강

용기의 치수와 체적

69

폭연 진압 장단점

폭연 진압(Deflagration Suspension) 장점

화염 제거 및 연이은 화재의 방지

독성 부식성 재료의 배출 위험 감소독성 부식성 재료의 배출 위험 감소

공정 구성품의 위치 선정에 유연성

폭연 진압(Deflagration Suspension) 약점

폭연 배풍 보다 통상 높은 비용

정기적인 유지 관리정기적인 유지 관리

일부 금속분진 아세틸렌 수소에는 부적합

70

폭연 진압 설치

가스 및 먼지를 취급하는가 및 먼지를 취급하는장소에 사용

전형적인 설치 장소전형적인 설치 장 Dust collectors

Silos

Spray dryers

Bucket elevators

Mixers

Pulverizing

Fluid Bed Dryers

Cyclone Separators

W t Sh dd

71

Waste Shredders

폭연 진압 불가

자체 산화원을 갖고 있는 nitro cellulose 및 이와자체 산화원을 갖고 있는 nitro-cellulose 및 이와

유사한 기타 폭발성 물질

화염의 확산속도가 음속보다 빠른 폭굉 사고

분해 반응 스팀과 같은 열팽창 폭발사고 등으로

초래되는 폭발사고

72

폭연 차단집진기 사일로 등의 공정 구성품은 Suppression Venting Containment 등으로 폭발방지가 가능Venting Containment 등으로 폭발방지가 가능배관 및 덕트에 의해 기타 공정 구성품에 연결되는부위는 폭발 확산의 위험 상존부위는 폭발 확산의 위험 상존집진기는 Deflagration vent 설치로 파괴를 방지할수 있을지는 모르나 유입 덕트 (inlet duct)를 통해수 있을지 나 유 덕 ( )를 통해화염이 플랜트의 다른 부위로 확산될 수 있음이러한 화염의 확산으로 2차 폭발이 초래될 수 있고 실제로 초래되어 왔음NFPA 68에서는 장비들간의 연결된 부위에 설치할선택사양으로 V ti 을 시사하고는 있으나 이는선택사양으로 Venting을 시사하고는 있으나 이는상호 연결된 장비에 폭발방지시스템이 설치되어있을 경우에만 Venting의 효력이 있음

73

있을 경우에만 Venting의 효력이 있음

기계적 폭연 차단적절한 구조의 rotary airlock valve로 가능 dust collector hopper dust collector hopper효과적이기 위해서는

폭연 감지 즉시 Rotary gate valve가 중지폭 지 즉시 y g 가 중지화염과 타고 있는 물질의 이송을 방지진짜 효과적이기 위해서는 rotary airlock valve를

방호 대상 장비의 폭발 감지 및 방지 설비에 통합방호 대상 장비의 폭발 감지 및 방지 설비에 통합필요

High speed knife gate valve적절한 구조로 150 psig 내압력( 충분한 내압력) ms(11000초) 내에 닫힘(빠른 응답속도)배관도 최대 폭연압력 Pmax에 내압

74

기계적 폭연 차단

폭발감지기(압력스위치 또는 불꽃감지기)가 폭연압력 또는 화염 전선 감지압력 또는 화염 전선 감지

폭발감지기가 폭연 압력 화염전선을 감지

신속히 Valve를 차단시켜 화염과 압력의 확산방지

연결된 장비가 D fl ti ti i연결된 장비가 Deflagration venting suppression에 의해 방호되고 있을 경우

예상되는 압력은 거의 없음

연결 배관을 차단하는 Valve를 보다 경제적인연결 배관을 차단하는 Valve를 보다 경제적인chemical isolation barrier로 대체 가능

75

공기수송장치 설치 예시

A

B

A

76

Rotary airlock valvey

77

화학적 폭연 차단

폭발감지기(압력스위치 또는 광학 감지기)가

폭연 압력 화염전선을 감지

고속 방출 소화기에서 소화약제가 신속히 방출고속 방출 소화기에서 소화약제가 신속히 방출

화염과 타고 있는 물질의 확산을 막음

점화원(스파크) 진압 설비

덕트 아래로 이송되는 타고 있는 입자를 감지있

아래쪽으로 물을 분사시켜 소화

일단 폭연이 시작되었을 경우일단 폭연이 시작되었을 경우

확산을 막는 데는 효과가 없음

78

VII 건조설비 부속장치 등VII 건조설비 부속장치 등

79

전체환기 및 배기시설덕트는 불연재 사용 표면온도는 70 이하(24m 이내)이내)

벽 건물 등을 통과시 불연재료로 차단덕트는 방화벽 다른 건물 통과 금지덕트는 방화벽 다른 건물 통과 금지

덕트에 청소구를 설치

건물 일부를 덕트로 사용금지건물 일부를 덕트로 사용금지

위험물질이 응축되지 않도록 설치(단열)

덕트에 고체가 퇴적되지 않도록 설치

배기구는 지붕보다 15m 이상 높게 설치

분진퇴적방지

80

연소장치

연료 먼저 투입되지 않도록 Sequence 구성

연료가스를 감소시켜 연소공기를 차단

2차 공기의 설정치는 급격한 변화가 없도록 잠금차 공기의 설정치 급격 화가 없 록장치 설치시건 암호설정시건 암호설정

연료배관은 수동차단밸브를 설치밸브가 개방된 상태에서 레버가 수직방향이 되지 않게밸브가 개방된 상태에서 레버가 수직방향이 되지 않게

14 회전상태가 권장

파일럿 버너의 불꽃은 주 버너마다 점화를 확실히파일럿 버너의 불꽃은 주 버너마다 점화를 확실히할 수 있게 설치

81

연소 퍼지 설비

예비 퍼지

운전 전middot후에 연료 유입을 차단설비 설치

예비점화 퍼지는 챔버 용적의 4배 실시(1 831)예비점화 퍼지는 챔버 용적의 4배 실시(1831)

예비점화에 필요한 최소 공기만 유입

최소유량 유지 실패 시는 퍼지 타이머 Auto-reset

안전 차단밸브는 닫음안전 차단밸브는 닫음

퍼지 시 화염감지기 신호는 감지되어서는 안 된다

LEL50 이상의 공기로 치환 금지

82

연소 퍼지 설비

예비 퍼지 예외 경우 760초과 또는 다음 3가지 동시

파일럿 불꽃 감시

안전 차단밸브 설치

가열 챔버 내의 가연성농도가 LEL25 이하

파일럿 점화 시운전 시간 15초 미만

예외 조건

공인기관의 승인을 받은 경우

연장시간 동안 LEL 25를 초과하지 않은 경우

83

연료 차단밸브

연동장치 작동 전원차단 시 차단밸브 닫힘

By-pass valve는 항상 닫음

차단밸브를 타 용도 사용금지

차단밸브 전단에 안전밸브를 설치

차단 파일럿 밸브마다 안전밸브를 설치차단 파일럿 밸브마다 안전밸브를 설치

8 62bar초과 시 이중으로 설치862bar초과 시 이중으로 설치

84

Pilot Burner

각 버너 마다 설치

서로 근접설치 시 최소 1개 이상설치로 감지

4초 이하의 실화를 감지하여 연동4초 이하의 실화를 감지하여 연동

예외 사항

로(爐) 내의 온도가 760를 초과 시에만 By-pass 가능

760 이하로 운전시 By-pass 기능을 반드시 복원 760 이하로 운전시 By-pass 기능을 반드시 복원

방폭형 복사 튜브 한쪽이 열린 경우는 제외

760 이하로 운전이 안 되는 버너는 By-pass 가능

온도제어 감지와 병용 금지

85

고산소 분위기 건조설비

산소 공급배관은 CGA G-44에 따름산소 공급배관은 CGA G 44에 따름

산소 투입 전에 배관 청소

연료 차단밸브는 가능한 화실에서 먼 곳에 설치

방산구 퍼지 배출구는 안전한 곳으로 배출방산구 퍼지 배출구는 안전한 곳으로 배출

산소가 연료배관으로 유입 금지

유리 재질 산소 유량계 사용 억제

산소 감압기 2차 측에 안전밸브 설치산소 감압기 2차 측에 안전밸브 설치

86

소방설비

오븐에 자동 스프링클러 물 분무설비 설치

필요 시 덕트 내에도 설치

로(爐)내 온도가 330를 초과 플래시 화재 위험로(爐)내 온도가 330를 초과 플래시 화재 위험

시에는 일제개방형 스프링클러를 설치

CO2 분말 포 소화설비 설치

필요 시 수증기 소화설비 설치필요 시 수증기 소화설비 설치

지속적인 수증기가 공급 가능

물 1lb는 076 부피

연소물질의 소화는 부적합

87

연소물질의 소화는 부적합

건조설비 연동장치

파일럿 버너파일럿 버너

송풍기운전 유량

산소농도 LEL 측정산소농도 LEL 측정

건조실 운전 온도

연료 차단밸브연료 차단밸브

연료공급 압력유량

외부 가연성가스 농도외부 가연성가스 농도

피(彼)건조물의 유입차단

정전

기타(화재 비상정지 등)

88

안전장치 설치 목적

인명과 재산을 보호인명과 재산을 보호

평상시 철저한 유지middot보수로 성능 유지평상시 철저한 유지middot보수로 성능 유지

안전장치는 절대 안전을 보장하지 않음안전장치는 절대 안전을 보장하지 않음

자주 반복하여 사용하면 수명 단축자주 반복하여 사용하면 수명 단축

89

안전장치 설치 원칙

원하는 동작마다 안전장치를 설치원하는 동작마다 안전장치를 설치

안전관행과 제조자의 지침

연료공급장치의 안전밸브연료공급장치의 안전밸브

안전장치의 운전중지는 수동조작으로 재(再)작동

제조자는 안전운전지침서를 제공

시동 정지 비상사태 점검 유지 보수 등시동 정지 비상사태 점검 유지 보수 등

안전장치는 제조자의 지침에 따라 설치 및 유지

안전장치는 외부충격 등으로 보호 조치

90

안전장치 설치 원칙

안전장치를 제거 또는 고장방지

전기 기계적인 연동장치 무력화 방지

제어회로는 150(120)V 이하 사용제어회로는 150(120)V 이하 사용

제어회로는 한쪽만 접지

PLC Sequence

정전 시 안전상태로 자동 복귀되는 회로유지

PLC와 별도의 비상정지스위치 설치

Sequence 변경은 담당자 승인 통제 기록middot유지 Sequence 변경은 담당자 승인 통제 기록 유지

안전 및 재산상의 피해가 우려될 때는 원격제어 금지

91

PLC 안전회로

제조자의 지침에 따라 PLC 회로 구성

안전회로는 변경 금지

안전회로는 독립 필요 시 접점은 공유가능안전회로는 독립 필요 시 접점은 공유가능

다른 설비를 이용하여 치환 점화시도 금지

연동장치는 안전 차단밸브 전원을 직접 차단하도

록 연동시키고 안전상태로 복귀록 연동시키고 안전상태로 복귀

PLC 고장 시 감시되고 안전상태로 복귀

Program은 소멸되지 않도록 저장

92

근로자 교육훈련 사항

연료-공기 혼합물의 연소

폭발위험

자연발화를 포함한 점화원자연발화를 포함한 점화원

제어 및 안전장치의 기능

특수 운전조건

저산소 분위기 운전조건저산소 분위기 운전조건

위험물질의 취급 및 처리

제한장소의 출입절차제한장소의 출입절차

운전 지침

93

참고자료

산업안전보건법

KOSHA CODE D-4-2001 건조설비 설치 기술지침

NFPA 86 Standard for oven and furnaces

NFPA 61A Standard for the prevention of Fire and Dust Explosion in Facilities Manufacturing and Handling StarchHandling Starch

NFPA 61B Standard for the prevention of Fire and Explosion in Grain Elevators and Facilities H dli B lk R A i l l C di iHandling Bulk Raw Agricultural Commodities

NFPA 61C Standard for the prevention of Fire and Dust Explosion in Feed MillsDust Explosion in Feed Mills

NFPA 68 NFPA 69 NFPA 77 NFPA 91 NFPA 231

94

감 사 합 니 다감 사 합 니 다

95

집필 장희(한국산업안전공단)편집 및 제작 교재자료개발팀

안 전 색 의미

안 전 색 의미 사 용 보 기파 랑25PB 3510

의무적행 동

지시표시3510 지 시 보호안경의 착용 가스측정 등 지시하는 표지 수리 중

또는 운전휴게 장소를 나타내는 표지 스위치 박스의바깥면

자 주25RP 412

방사능 방사능표지 방사능 경표 방사성 동위원소 및 여기에관한 폐지작업실 저장시설 관리구역 등에 설치하는울타리 등

1 파랑색은 원형 속에 사용하는 경우에 한하여 안전색으로 간주2 KSA 3501 ISO 384 Safety colors and safety signs

14

y y g

표지판 모양 및 의미

모 양 의 미모 양 의 미금지 정지 고도의 위험 의무행동 지시안전 구호 지 보호 방사능안전 구호 지도 보호 방사능

위 험위 험

주 의

정보(지시 포함) 금지 정지 고도의 위험 방화 안전구호 지도 보호 방사능 유도 보조 표지

15

대 비 색

안 전 색 대응하는 대비색

빨 강 흰색 검정색

주 황 검정색주 황 검정색

노 랑 검정색

녹 색 흰색 검정색

파 랑 흰색 검정색

자 주 검정색

16

III 건조설비 용어 정의III 건조설비 용어 정의

17

건조설비 용어 정의

연소실 연료 등을 점화middot연소시켜 열을 발생시키는 공간키는 공간

건조실 피(彼)건조물이 건조되는 공간

덕트 연소공기 배기가스 또는 건조 시 발생하는 물질을 배출시키는 도관

간접 가열식 연료의 연소가스가 건조실에 들어가지 않고 복사 열 교환 등의 간접방식으로 건조(위험물질을 발생하는 물질 건조)조(위험물질을 발생하는 물질 건조)

연소식 건조설비 연료의 연소가스가 건조실 내부를 통하여 피(彼)건조물과 직접 접촉하는 건조부를 통하여 피(彼)건조물과 직접 접촉하는 건조설비(자동차 도장건조실)

18

건조설비 용어 정의

폭발구 건조실 내부 압력상승 시 내부압력을 외부로 안전하게 분출시키기 위하여 설치한 문 창문부로 안전하게 분출시키기 위하여 설치한 문 창문 패널 파열판 등자동 점화 온도(A i i i T ) 물자동 점화 온도(Auto-ignition Temperature) 물질의 자동 점화가 시작되는 온도 먼지는 먼지층및 먼지운에만 해당및 먼지운에만 해당확산 화염(Diffusion flame) 점화 가 주위 대기 내에서 확산되는 속도에 의해 연소가 제어되는 화염에서 확산되는 속도에 의해 연소가 제어되는 화염폭연(Deflagration) 화염 전선이 음속 이하로 확산되는 현상산되는 현상폭굉(Detonation) 화염 전선이 음속 이상으로 확산되는 현상

19

산되는 현상

건조설비 용어 정의

폭발(Explosion) 폭연 폭굉 등으로 생성되는 압력의 급상승으로 밀폐 구역이 파열되는 현상력의 급상승으로 밀폐 구역이 파열되는 현상

폭연(폭발) 차단(Deflagration isolation) 폭연이연결 덕트를 통해 확산되는 것을 차단하는 조치

폭연(폭발) 진압(Deflagration suppression) 폭연폭 (폭발) ( g pp ) 폭을 초기에 (60 ~ 80 ms 이내) 소화시키기 위해 고출력 소화기를 사용 압력과 화염의 영향을 완화력 화기 사용 력과 화 의 영향 화시키는 조치

폭연(폭발) 배풍 (Deflagration venting) 밀폐 구폭연(폭발) 배풍 (Deflagration venting) 밀폐 구역이나 용기 등의 내부에서 발생하는 폭연에 의한압력을 완화시키기 위해 Panel door 개구장치

20

압력을 완화시키기 위해 Panel door 개구장치등을 이용 압력을 완화시키는 조치

건조설비 용어 정의억제(Containment) 공정 건조시 폭연의 최대 압력에 견디어 파열되지 않도록 견고하게 건조하는력에 견디어 파열되지 않도록 견고하게 건조하는조치폭발성(Explosible) 통상 부유 중인 먼지운 또는폭발성(Explosible) 통상 부유 중인 먼지운 또는연무에 적용되는 용어게이트 밸브(Gate valve) 배관 내에 물질의 흐름게이 밸 ( ) 배 내에 물질의에 수직방향으로 Plate를 삽입하여 흐름을 차단시키는 밸브

( )로터리 밸브(Rotary Airlock valve) 원추형 상자내의 Motor로 작동되는 복수 날개 회전익으로 구성된 밸브성된 밸브평균입자크기(Mean particle size) Micronμ단위로 표시되는 입자 물질의 평균직경

21

로 표시되는 입자 물질의 평균직경

건조설비 용어 정의

Kg 가스의 폭발지수

Kst 먼지의 폭발지수

Pmax 억제된 폭연이나 폭굉의 최대압력억제 폭 이나 폭굉의 최대 력

Pred 폭연배풍 또는 폭연집압 등과 같은 폭발방지 기법을 이용한 결과로 감소된 폭연 압력지 기법을 이용한 결과로 감소된 폭연 압력

Pstat Vent panel 또는 Vent door가 개방되기시작하는 정압(static pressure)시작하는 정압(static pressure)

Reaction force 배풍된 폭연에서 나오는 가스의방출로 1개의 Pl t 구성품에 가해지는 힘방출로 1개의 Plant 구성품에 가해지는 힘

22

Dryer 분류y

Indirect Dryer연속식 피건조물을 연속 또는 회분 투입

tray sheeting pneumatic conveying rotary spray th h i l ti t l fl id b dthrough-circulation tunnel fluid beds

회분식 회분으로 투입

through circulation tray through-circulation tray

Infrared or radiant heat dryerInfrared or radiant-heat dryer

Dielectric-heat dryer

23

Dryer 분류y

Direct dryer

연속식 피 건조물이 연속으로 투입되고 고온표면에접촉

cylinder drum screw-conveyer vibrating-tray t t b t i l tsteam-tube rotary special type

회분식 교반 등을 시키면서 진공 상압 건조회분식 교반 등을 시키면서 진공 상압 건조

agitated-pan free vacuum rotary vacuum-tray

24

IV 건조설비 구조IV 건조설비 구조

25

건조설비 건축물 구조

독립된 단층건물

최상층 또는 내화구조인 경우는 예외건조로를 지하 밀폐장소에 설치 시에는 충분한 환기와

누출된 위험물질이 체류하지 않도록 할 것

연료의 증기비중이 공기보다 큰 경우는 지상에 설치

건물의 바닥 벽 기둥 계단 및 지붕은 불연재 사용

상부를 가벼운 재료 사용상부를 가벼운 재료 사용

폭발구를 설치하고 안전한 곳으로 배출

건조 시 발생하는 가스 증기 또는 분진을 안전한 곳건조 시 발생하는 가스증기 또는 분진을 안전한 곳으로 배출

26

건조설비 건축물 구조

직화식 건조설비는 점화 시 폭발 또는 화재를 예방하기 위하여 연소실이나 기타 점화하는 부분을방하기 위하여 연소실이나 기타 점화하는 부분을환기시킬 수 있는 구조로 할 것

내부는 청소가 쉬운 구조로 할 것

감시창출입구 및 배기구 등의 개구부는 발화시에시창 출 구 및 배기구 등의 개구부 발화시에불이 다른 곳으로 번지지 아니하는 위치에 설치하고 필요한 때에는 즉시 밀폐가능 구조로 할 것때에 즉시 폐가능 구 것

내부의 온도가 국부적으로 상승방지 구조로 설치할 것할 것

위험물 건조설비 열원으로 직화를 사용하지 말 것

27

건조설비 건축물 구조

위험물 건조설비 외의 건조설비의 열원으로 직화를 사용하는 때에는 불꽃 등에 의한 화재를 예화를 사용하는 때에는 불꽃 등에 의한 화재를 예방하기 위하여 덮개를 설치하거나 격벽을 설치최대운전온도에서의 열팽창에 의한 응력을 충분최대운전온도에서의 열팽창에 의한 응력을 충분히 견딜 수 있도록 설계 및 제작되어야 함건조설비의 외부표면온도가 70(160)이하건조설비의 외부표면온도가 70(160)이하초과시에는 접촉방지 시설과 경고표지판을 설치연소실에는 각 버너마다 연료의 연소상태를 확연소실에는 각 버너마다 연료의 연소상태를 확인할 수 있도록 관찰구(Peep hole) 등을 설치

설치 불가시에는 육안 감시 가능설비를 설치설치 불가시에는 육안 감시 가능설비를 설치

건조실의 출입문은 건조실 내부에서도 열 수 있는 구조

28

는 구조

건조설비 비상구 설치

출입구로 부터 3m 이상 떨어진 곳에 설치출입구로 부터 3m 이상 떨어진 곳에 설치

비상구 출입구로부터 50m 이내 마다 설치

너비는 075m 이상 높이는 15m 이상

문은 피난방향으로 열리고 실내에서 항상 열리도록 할 것

실내 외에 비상구의 표지판 설치실내 외에 비상구의 표지판 설치

유도등 설치양방향 대피로 확보양방향 대피로 확보

29

건조설비 부속전기설비

건조설비에 부속된 전열기전동기 및 전등 등에

접속된 배선 및 개폐기를 사용하는 때에는 당해

건조설비 전용의 것을 사용설비 용의 것을 사용

건조설비의 내부에서 전기불꽃의 발생으로 인하여 위험물의 점화원이 될 우려가 있는 전기기계여 위험물의 점화원이 될 우려가 있는 전기기계기구 또는 전선 케이블 설치 금지건조설비 설치환경에 적합한 용량 방폭 등급 내열건조설비 설치환경에 적합한 용량 방폭 등급 내열

등급 밀폐구조 등으로 설치해야 함

30

V 건조설비 화재폭발V 건조설비 화재폭발

31

건조공정 화재폭발가연물

연소(화재)3요소

연소(화재)

1 가연물

2 점화원

연소(화재)3요소

점화원 산소

(화재)2 점화원

3 산소(공기)

분진폭발 5요소가연물가연물

1 가연물

2 점화원밀폐공간

부유

점화원

3 산소(공기)

4 분산부유

공간

32

점화원 산소4 분산부유

5 밀폐공간

화재폭발 방지

함진 농도 입도제어

점화원 제어

산소농도 제어농 제어

비산방지설비를 밀폐시켜 누출 방지설비를 밀폐시켜 누출 방지

분진퇴적 방지를 위한 청소

개방개방옥외에 설치하거나 개방 건물에 설치

33

분진가연물

분진 종류 입도크기는 나라마다 상이함

KOSHA 코드 40 mesh (lt 420 μm) 이하인 입자

NFPA는 20 mesh(lt 850 μm) 이하인 입자( μ ) 이하 자

일반적으로 입도크기가 420 μm 이상인 입자는화염성장 (Propagation) 을 억제화염성장 (Propagation) 을 억제

가스 증기 Hume 먼지 분진 등이 혼합상태가일반적임일반적임

폭발하한 농도는 20 ~ 60g 폭발상한농도는

2000 ~ 6000g의 범위

34

분진실험장치 조건

Ignition Source TwoIgnition Source ndashTwo

pyrotechnic igniter

(5000Jeach)(5000Jeach)

혼합분진

40 i i t l 40 zirconium metal

30 barium nitrate

30 b i id 30 barium peroxide

This source is initiated by

1 A l t i f h da 1-A electric fuse head

35Siwek 20-L chamber

분진 크기별 실험결과

300 μm 이상 분진은300 μm 이상 분진은점화최소농도 점화에너지가 급격히 증가너지가 급격히 증가의미는

36

분진폭발물질

종 류 물 질 명

곡물 곡물류 분유 녹말 설탕 셀룰로오스 등

탄소질 석탄류 목재 종이류 섬유류탄소질 석탄류 목재 종이류 섬유류

금속 Al Mg Li K Na Zn Fe 등

플라스틱 PE ABS PVC PP PVA E Ph l플라스틱 PE ABS PVC PP PVA Epoxy Phenol

Melamine Poly Acrylamide PVB 등

화학물질화학물질 Adipic Acid Calcium Acetate TPA PA

DOP Dextrin Lead Stearate 황

Methyl cellulose Methyl cellulose

분진취급 시 가연성증기 가스혼합 여부에 따라 차이

37

분진취급 시 가연성증기 가스혼합 여부에 따라 차이

PVC는 자기 소화성으로 분진폭발이 가능

분진의 제어

분진이 새는 곳을 막는다

공장 내부를 환기

국소배기장치 등으로 부유 분진을 포집(捕集)

누출된 분진은 정기적으로 제거누출된 분진은 정기적으로 제거

물 분무 또는 습식공정을 적용하여 정전기 발생

을 억제

불활성 분진을 첨가

38

점화원 종류 및 크기

집진장치 등 분진 제거할 때 정전기 방전 불꽃

집진장치 등 분진 제거용 전기기기 불꽃 과열

회전축 과열 회전 날개 접촉 모터 불꽃 과열회 축 과열 회 날개 촉 터 불꽃 과열

회수분진 배출용 기기의 과열 마찰 등

고온 물체 불씨 착화 불꽃 혼입고온 물체 불씨 착화 불꽃 혼입

금속편(金屬片) 등 이물질 혼입

분진 자연발화

보수작업에 따른 용접 등 불꽃

최소발화에너지(MIC)는 가스 1mj 분진 100mj 이하 이나 온도 산소 습도 입도 등에 좌우

39

이하 이나 온도 산소 습도 입도 등에 좌우

인화성 가스 특징

발열 착화 비중Gas MW

발열

Btu

착화

LEL

UEL

비중

Air공기비

Butane 58 0 3 200 550 1 9 8 5 2 0 31 0Butane 580 3200 550 19 85 20 310

CO 280 310 1128 125 740 097 25

Hydrogen 2 0 311 932 4 74 2 0 07 2 5Hydrogen 20 311 932 4 742 007 25

LNG 186 1115 - 46 145 064 106

LNG 162 960 - 4 150 056 90

LNG 203 1000 - 39 140 07 94

Propane 440 2500 842 21 95 157 240

40

점화원 제어장치

접지접지

금속탐지기

온도감지기

컨베이어 벨트 이탈감지컨베이어 벨트 이탈감지

입도분포 제어

습도조절습도조절

불활성물질 투입

진동체 전단에 금속감지기

자석기 금속감지기

41

진동체 전단에 금속감지기

불활성 조치(Inert)( )

불활성 조치 원리밀폐된 체적 내에서 산소 농도를 연소에 요구되는 농도

미만으로 낮춰 사전에 폭발을 방지하는 조치

질소 이산화탄소 등의 불활성 가스를 사전에 주입시켜 폭발을 방지하는 조치 (NFPA 69)

불활성 조치 시 주의사항공정 내에서 퍼지가스 및 산소의 농도를 계속 모니터링

퍼지가스가 누설 시 질식으로 인해 인체에 미칠 잠퍼지가 가 누 시 식 해 체에 미재적 위험성을 사전 고려

42

불활성 조치 장단점

장점

연소를 미연에 방지 제품의 생산 중단에 따른 손실

가능성을 사전에 막을 수 있음가능성을 사전에 막을 수 있음

단점

질소비용의 지속적인 투자질소비용의 지속적인 투자

누설 시 질식의 위험 상존

높은 유지 관리 비용

43

질소순환 공기이송설비

44

불활성가스 치환

운전자의 안전위치를 확인운전자의 안전위치를 확인

불활성가스 충분한 저장량을 보관

용매회수설비 작동준비

순환 팬을 가동하고 불활성가스 투입순환 팬을 가동하고 불활성가스 투입

한계 산소농도보다 3 이상 낮게 투입한계 산소농도보다 3 이상 낮게 투입

재순환 오븐가스를 운전온도까지 가열

정상운전

45

불활성가스 치환(아세톤)( )

46

불활성가스 치환(헵탄)( )

47

저산소 농도 용매회수설비

저산소 농도로 운전저산소 농도로 운전

공기가 유입되지 않도록 기밀성을 유지

산소농도 측정장치를 연동 설치

불활성가스는 용적의 5배 이상 보관

비상전원 공급장치 설치비상전원 공급장치 설치

48

저산소 분위기 오븐 운전운전준비최저산소농도(LOC) 보다 3이상 낮게 운전최저산소농도(LOC) 보다 3이상 낮게 운전 3 이하 시 비상퍼지 및 용매 및 피(彼)건조물 공급 중

단용매 증기가 응축되지 않도록 운전운전중지용매 및 피(彼)건조물 유입을 차단용매 및 피(彼)건조물 유입을 차단 LOC 이하로 치환용매 흐름을 차단하고 열원 공급을 중지산소농도를 195 까지 되게 공기유입비상절차정전 시 비상전원을 팬 제어설비에 공급정전 시 비상전원을 팬 제어설비에 공급건조로(乾燥爐)내에 유입 차단비상시에도 산소농도를 연속측정

비상퍼지 시 오븐 과열방지

49

비상퍼지 시 오븐 과열방지

VI 건조설비 화재폭발 피해 최소화VI 건조설비 화재폭발 피해 최소화

50

화재폭발 피해 최소화 방법

억제(Containment)

방산(Deflagration Venting)

폭연 진압(Deflagration Suspension)

폭연 차단(Deflagration Isolation)폭연 차단(Deflagration Isolation)

완벽한 대책을 세우는 것은 불가능

폭발에 의한 피해를 최소화 대책 강구

1차 폭발을 배출하거나 봉쇄시켜 피해를 최소화

1차 폭발을 감지 2차 폭발로 발전 차단

51

1차 폭발을 감지 2차 폭발로 발전 차단

억제(Containment) ( )

공정 자체를 미리 취급 재료의 최대 폭연압력에견딜 수 있게 설계

최종 변형 압력은 용기내의 최대 초기압력에 좌우최종 변형 압력은 용기내의 최대 초기압력에 좌우

억제 용기의 경우 최대 초기압력을 30 psig (2Bar 2 1 KgCm2)로 제한시킴(NFPA 69)21 KgCm2)로 제한시킴(NFPA 69)

장비의 설계는 영구적으로 변형 방지 설계항복강 ( ) 이하에서 전 설계항복강도 (yield strength) 이하에서 운전토록 설계

허용 가능한 변형으로도 파열방지 설계

항복강도 (yield strength) 이상이라 하더라도 극한 강도 (ultimate strength)이하에서 운전되게끔 설계

52

억제(Containment) 장단점( )

억제 시 고려해야 할 사항용기의 평평한 표면들과 사각 모양의 강도를 극대화

시키는 것은 용기 설계 시 고려

용접 부위 및 기타 조임 장치들의 강도 또한 고려용접 부위 및 기타 조임 장치들의 강도 또한 고려

분진폭발위험이 높은 건조기 분쇄기 등에 적용

억제의 장점유지 관리비의 절감

소극적 방호조치

억제의 단점높은 초기 투자비

플랜트 구조에 무게 하중을 미침

53

플랜트 구조에 무게 하중을 미침

방산(Deflagration Venting)( g g)

방산원리공정 구성품 공정실 등의 내부로부터 발생하는 폭연의

고온 팽창 가스를 개방용 패널 또는 도어를 통해 완화시기는 폭발방지조치기는 폭발방지조치

폭연 배풍장치 - Vent panel Vent door

방산 작동 방법폭발성 가스가 대기로 직접 방출될 수 있게끔 유도하는

개방된 방산구 (Open vent)를 제외

방산장치는 사전에 예정된 압력 즉 P t t에서 개방방산장치는 사전에 예정된 압력 즉 Pstat에서 개방

압축된 가스는 대기로 직접 또는 Vent duct를 통해 배출

54

방산 설계 시 고려사항

반발력(反撥力 Reaction force)폭발 후의 화재 (P l i fi )폭발 후의 화재 (Post explosion fire)재료의 유독성 또는 부식독성 문제에 대한 고려독성 문제에 대한 고려배풍 효율 (Vent efficiency) 다른 공정 장비와의 연결 부위다른 공정 장비와의 연결 부위배풍 덕트의 배압 (Back pressure) 단열 보온재 (Th l i l ti )단열 보온재 (Thermal insulation) 안전한 배풍 구역 (Safe Venting Area) 진공 상태 방호 (V P t ti )진공 상태 방호 (Vacuum Protection) 설치 위치

55

방산구 설계기준(NFPA 68)( )

공정 물질(재료) K K l (b d)Kst or Kg value (barmiddotmsecond)용기의 치수와 체적최대 및 최소의 운전 압력 및 온도최대 및 최소의 운전 압력 및 온도용기의 강도V t D t L th(있을 경우)Vent Duct Length(있을 경우)공정 물질(재료) Kst or Kg value용기의 치수와 체적 최대 및 최소의 운전 압력 및용기의 치수와 체적 최대 및 최소의 운전 압력 및온도 용기의 강도 Vent Duct Length 등의 정보로 NFPA 68에 들어 있는 계산도표( h )로 NFPA 68에 들어 있는 계산도표(nomography)를 사용하여 Vent panel의 사이즈를 결정

56

방산구 설치 기준내부 폭발압력을 외부로 안전하게 방출(예외)

철 구조물과 4 8 이상 철판으로 제작 시(봉쇄)철 구조물과 48mm 이상 철판으로 제작 시(봉쇄)

저산소 농도에서 운전하는 건조설비

가스증기 N₂air CO₂air

Methane 12 145

n-Hexane 12 145

Ethylene 10 11 5Ethylene 10 115

Hydrogene 50 52

S l 9 0Stylene 90 -

로(爐)의 부피 0424당 0093 방출면적(151)

57

(爐)의 부피 0424 당 0093 방출면적(15 1)

방산구 설치 기준

패널 출입문 개구부 등을 이용 1 15법칙 준수패널 출입문 개구부 등을 이용 1 15법칙 준수

방출구 주위에 가이드 레일 설치와 경고표지

가능한 연소장치 가까이 설치

패널이 비산되지 않도록 끈으로 묶어패널이 비산되지 않도록 끈으로 묶어

패널은 05psig의 서지 내압력

지붕 패널을 단위면적당 최대244kg 설치

길이가 긴 건조설비는 최소 내경의 5배 초과 금지길이가 긴 건 설비는 최 내경의 5배 과 금지

초기 증기폭발압력을 조기에 배출시켜 배출시간을 길게

58

방산구 덕트 설치 기준

배출구 덕트는 폭발 방산구 면적 이상으로 설치

벤트 면적은 가능한 균형 있고 대칭적으로 분포

덕트는 가능한 짧게(3m 이하) 설치덕트는 가능한 짧게(3m 이하) 설치

가능한 상부의 높은 곳에 장애물이 없도록 설치

일직선으로 설치

외벽에 가깝게 설치외벽에 가깝게 설치

옥외 안전한 곳에 설치옥외 안전한 곳에 설치

폭발 방산구 주위에 경고 표지판 설치

59

방산구 설치 장단점방산구 장점방산구가 옥외에 있을 경우에는 비용 절감방산구가 옥외에 있을 경우에는 비용 절감유지 관리 비용의 절감

방산구 단점 Filter bag 등의 가연성 재료가 아직 남아 있을 경우

방산 후에도방산 후에도화재의 잠재력 상존

배출구를 옥외로 유도하기 위하여 설치설비가 옥외배출구를 옥외로 유도하기 위하여 설치설비가 옥외또는 바깥쪽벽 가까이에 위치분진화염이 외부로 배출되어 2차 재해 위험분진화염이 외부로 배출되어 2차 재해 위험

독성 부식성 재료에는 부적합잘못 설계 및 설치하면 잦은 작동으로 신뢰성이 저하

60

잘못 설계 및 설치하면 잦은 작동으로 신뢰성이 저하

패널형 방산구(Vent Panel)( )

평평한 모양이나 Dome 모양의 Panel로 방호 대

상이 되는 공정 구성품의 개구부에 볼트를 사용하

여 연결 설치

한 장의 Stainless Steel 또는 316 Stainless

Steel (밀봉용) Teflon 및 Stainless Steel SandSteel (밀봉용) Teflon 및 Stainless Steel Sand

witch 구조로도 구성 가능

D 형 V t P l은 풍압 및 공정 진공 상태Dome 형 Vent Panel은 풍압 및 공정 진공 상태

에 대비하여 저항 값을 크게 설계

Vent Panel 모양 직사각형 또는 원형

61

패널형 방산구(Vent Panel)( )

62

패널 비산방지 끈

63

폭발 방산(Explosion Venting)( p g)

분진폭발 시 폭발압력을 외부로 방출

내부압력을 완화시켜 설비를 보호

피해확대를 방지 감소피해확대를 방지

rupture disk bursting diaphragm 폭발 방산 문(안전핀)(안전핀)

64

방산 문(Vent Door)( )

방호 대상이 되는 공정방호 대상이 되는 공정의 구성품에 설치하는경첩이 달린 도어경첩이 달린 도어

미리 예정된 압력에서개방되도록 설계개방되도록 설계

특수한 걸쇠 경첩 배열 제어열로 제어

Vent panel보다 동작시간이 길다

65

방산구 설치 예시

가스와 먼지를 취급하는 장소에 사용

전형적인 설치 장소 Dust collector

Silo

Dryer

Bucket elevator

Mixer Pulverizing

Bucket elevators

W t Sh ddWaste Shredders

최초 설계 기기 배치시에 분진폭발 고려

66

시에 분진폭발 고려

방산구 덮개 비산방지 끈

67

폭연 진압장치 구성

68

폭연 진압 설계 기준

설계 기준 NFPA 69 ISO 61844설계 기준 NFPA 69 ISO 61844

공정 물질

Kst or Kg value(폭발지수)

최대 및 최소 운전 압력 및 온도최대 및 최소 운전 압력 및 온도

용기의 강도용기의 강

용기의 치수와 체적

69

폭연 진압 장단점

폭연 진압(Deflagration Suspension) 장점

화염 제거 및 연이은 화재의 방지

독성 부식성 재료의 배출 위험 감소독성 부식성 재료의 배출 위험 감소

공정 구성품의 위치 선정에 유연성

폭연 진압(Deflagration Suspension) 약점

폭연 배풍 보다 통상 높은 비용

정기적인 유지 관리정기적인 유지 관리

일부 금속분진 아세틸렌 수소에는 부적합

70

폭연 진압 설치

가스 및 먼지를 취급하는가 및 먼지를 취급하는장소에 사용

전형적인 설치 장소전형적인 설치 장 Dust collectors

Silos

Spray dryers

Bucket elevators

Mixers

Pulverizing

Fluid Bed Dryers

Cyclone Separators

W t Sh dd

71

Waste Shredders

폭연 진압 불가

자체 산화원을 갖고 있는 nitro cellulose 및 이와자체 산화원을 갖고 있는 nitro-cellulose 및 이와

유사한 기타 폭발성 물질

화염의 확산속도가 음속보다 빠른 폭굉 사고

분해 반응 스팀과 같은 열팽창 폭발사고 등으로

초래되는 폭발사고

72

폭연 차단집진기 사일로 등의 공정 구성품은 Suppression Venting Containment 등으로 폭발방지가 가능Venting Containment 등으로 폭발방지가 가능배관 및 덕트에 의해 기타 공정 구성품에 연결되는부위는 폭발 확산의 위험 상존부위는 폭발 확산의 위험 상존집진기는 Deflagration vent 설치로 파괴를 방지할수 있을지는 모르나 유입 덕트 (inlet duct)를 통해수 있을지 나 유 덕 ( )를 통해화염이 플랜트의 다른 부위로 확산될 수 있음이러한 화염의 확산으로 2차 폭발이 초래될 수 있고 실제로 초래되어 왔음NFPA 68에서는 장비들간의 연결된 부위에 설치할선택사양으로 V ti 을 시사하고는 있으나 이는선택사양으로 Venting을 시사하고는 있으나 이는상호 연결된 장비에 폭발방지시스템이 설치되어있을 경우에만 Venting의 효력이 있음

73

있을 경우에만 Venting의 효력이 있음

기계적 폭연 차단적절한 구조의 rotary airlock valve로 가능 dust collector hopper dust collector hopper효과적이기 위해서는

폭연 감지 즉시 Rotary gate valve가 중지폭 지 즉시 y g 가 중지화염과 타고 있는 물질의 이송을 방지진짜 효과적이기 위해서는 rotary airlock valve를

방호 대상 장비의 폭발 감지 및 방지 설비에 통합방호 대상 장비의 폭발 감지 및 방지 설비에 통합필요

High speed knife gate valve적절한 구조로 150 psig 내압력( 충분한 내압력) ms(11000초) 내에 닫힘(빠른 응답속도)배관도 최대 폭연압력 Pmax에 내압

74

기계적 폭연 차단

폭발감지기(압력스위치 또는 불꽃감지기)가 폭연압력 또는 화염 전선 감지압력 또는 화염 전선 감지

폭발감지기가 폭연 압력 화염전선을 감지

신속히 Valve를 차단시켜 화염과 압력의 확산방지

연결된 장비가 D fl ti ti i연결된 장비가 Deflagration venting suppression에 의해 방호되고 있을 경우

예상되는 압력은 거의 없음

연결 배관을 차단하는 Valve를 보다 경제적인연결 배관을 차단하는 Valve를 보다 경제적인chemical isolation barrier로 대체 가능

75

공기수송장치 설치 예시

A

B

A

76

Rotary airlock valvey

77

화학적 폭연 차단

폭발감지기(압력스위치 또는 광학 감지기)가

폭연 압력 화염전선을 감지

고속 방출 소화기에서 소화약제가 신속히 방출고속 방출 소화기에서 소화약제가 신속히 방출

화염과 타고 있는 물질의 확산을 막음

점화원(스파크) 진압 설비

덕트 아래로 이송되는 타고 있는 입자를 감지있

아래쪽으로 물을 분사시켜 소화

일단 폭연이 시작되었을 경우일단 폭연이 시작되었을 경우

확산을 막는 데는 효과가 없음

78

VII 건조설비 부속장치 등VII 건조설비 부속장치 등

79

전체환기 및 배기시설덕트는 불연재 사용 표면온도는 70 이하(24m 이내)이내)

벽 건물 등을 통과시 불연재료로 차단덕트는 방화벽 다른 건물 통과 금지덕트는 방화벽 다른 건물 통과 금지

덕트에 청소구를 설치

건물 일부를 덕트로 사용금지건물 일부를 덕트로 사용금지

위험물질이 응축되지 않도록 설치(단열)

덕트에 고체가 퇴적되지 않도록 설치

배기구는 지붕보다 15m 이상 높게 설치

분진퇴적방지

80

연소장치

연료 먼저 투입되지 않도록 Sequence 구성

연료가스를 감소시켜 연소공기를 차단

2차 공기의 설정치는 급격한 변화가 없도록 잠금차 공기의 설정치 급격 화가 없 록장치 설치시건 암호설정시건 암호설정

연료배관은 수동차단밸브를 설치밸브가 개방된 상태에서 레버가 수직방향이 되지 않게밸브가 개방된 상태에서 레버가 수직방향이 되지 않게

14 회전상태가 권장

파일럿 버너의 불꽃은 주 버너마다 점화를 확실히파일럿 버너의 불꽃은 주 버너마다 점화를 확실히할 수 있게 설치

81

연소 퍼지 설비

예비 퍼지

운전 전middot후에 연료 유입을 차단설비 설치

예비점화 퍼지는 챔버 용적의 4배 실시(1 831)예비점화 퍼지는 챔버 용적의 4배 실시(1831)

예비점화에 필요한 최소 공기만 유입

최소유량 유지 실패 시는 퍼지 타이머 Auto-reset

안전 차단밸브는 닫음안전 차단밸브는 닫음

퍼지 시 화염감지기 신호는 감지되어서는 안 된다

LEL50 이상의 공기로 치환 금지

82

연소 퍼지 설비

예비 퍼지 예외 경우 760초과 또는 다음 3가지 동시

파일럿 불꽃 감시

안전 차단밸브 설치

가열 챔버 내의 가연성농도가 LEL25 이하

파일럿 점화 시운전 시간 15초 미만

예외 조건

공인기관의 승인을 받은 경우

연장시간 동안 LEL 25를 초과하지 않은 경우

83

연료 차단밸브

연동장치 작동 전원차단 시 차단밸브 닫힘

By-pass valve는 항상 닫음

차단밸브를 타 용도 사용금지

차단밸브 전단에 안전밸브를 설치

차단 파일럿 밸브마다 안전밸브를 설치차단 파일럿 밸브마다 안전밸브를 설치

8 62bar초과 시 이중으로 설치862bar초과 시 이중으로 설치

84

Pilot Burner

각 버너 마다 설치

서로 근접설치 시 최소 1개 이상설치로 감지

4초 이하의 실화를 감지하여 연동4초 이하의 실화를 감지하여 연동

예외 사항

로(爐) 내의 온도가 760를 초과 시에만 By-pass 가능

760 이하로 운전시 By-pass 기능을 반드시 복원 760 이하로 운전시 By-pass 기능을 반드시 복원

방폭형 복사 튜브 한쪽이 열린 경우는 제외

760 이하로 운전이 안 되는 버너는 By-pass 가능

온도제어 감지와 병용 금지

85

고산소 분위기 건조설비

산소 공급배관은 CGA G-44에 따름산소 공급배관은 CGA G 44에 따름

산소 투입 전에 배관 청소

연료 차단밸브는 가능한 화실에서 먼 곳에 설치

방산구 퍼지 배출구는 안전한 곳으로 배출방산구 퍼지 배출구는 안전한 곳으로 배출

산소가 연료배관으로 유입 금지

유리 재질 산소 유량계 사용 억제

산소 감압기 2차 측에 안전밸브 설치산소 감압기 2차 측에 안전밸브 설치

86

소방설비

오븐에 자동 스프링클러 물 분무설비 설치

필요 시 덕트 내에도 설치

로(爐)내 온도가 330를 초과 플래시 화재 위험로(爐)내 온도가 330를 초과 플래시 화재 위험

시에는 일제개방형 스프링클러를 설치

CO2 분말 포 소화설비 설치

필요 시 수증기 소화설비 설치필요 시 수증기 소화설비 설치

지속적인 수증기가 공급 가능

물 1lb는 076 부피

연소물질의 소화는 부적합

87

연소물질의 소화는 부적합

건조설비 연동장치

파일럿 버너파일럿 버너

송풍기운전 유량

산소농도 LEL 측정산소농도 LEL 측정

건조실 운전 온도

연료 차단밸브연료 차단밸브

연료공급 압력유량

외부 가연성가스 농도외부 가연성가스 농도

피(彼)건조물의 유입차단

정전

기타(화재 비상정지 등)

88

안전장치 설치 목적

인명과 재산을 보호인명과 재산을 보호

평상시 철저한 유지middot보수로 성능 유지평상시 철저한 유지middot보수로 성능 유지

안전장치는 절대 안전을 보장하지 않음안전장치는 절대 안전을 보장하지 않음

자주 반복하여 사용하면 수명 단축자주 반복하여 사용하면 수명 단축

89

안전장치 설치 원칙

원하는 동작마다 안전장치를 설치원하는 동작마다 안전장치를 설치

안전관행과 제조자의 지침

연료공급장치의 안전밸브연료공급장치의 안전밸브

안전장치의 운전중지는 수동조작으로 재(再)작동

제조자는 안전운전지침서를 제공

시동 정지 비상사태 점검 유지 보수 등시동 정지 비상사태 점검 유지 보수 등

안전장치는 제조자의 지침에 따라 설치 및 유지

안전장치는 외부충격 등으로 보호 조치

90

안전장치 설치 원칙

안전장치를 제거 또는 고장방지

전기 기계적인 연동장치 무력화 방지

제어회로는 150(120)V 이하 사용제어회로는 150(120)V 이하 사용

제어회로는 한쪽만 접지

PLC Sequence

정전 시 안전상태로 자동 복귀되는 회로유지

PLC와 별도의 비상정지스위치 설치

Sequence 변경은 담당자 승인 통제 기록middot유지 Sequence 변경은 담당자 승인 통제 기록 유지

안전 및 재산상의 피해가 우려될 때는 원격제어 금지

91

PLC 안전회로

제조자의 지침에 따라 PLC 회로 구성

안전회로는 변경 금지

안전회로는 독립 필요 시 접점은 공유가능안전회로는 독립 필요 시 접점은 공유가능

다른 설비를 이용하여 치환 점화시도 금지

연동장치는 안전 차단밸브 전원을 직접 차단하도

록 연동시키고 안전상태로 복귀록 연동시키고 안전상태로 복귀

PLC 고장 시 감시되고 안전상태로 복귀

Program은 소멸되지 않도록 저장

92

근로자 교육훈련 사항

연료-공기 혼합물의 연소

폭발위험

자연발화를 포함한 점화원자연발화를 포함한 점화원

제어 및 안전장치의 기능

특수 운전조건

저산소 분위기 운전조건저산소 분위기 운전조건

위험물질의 취급 및 처리

제한장소의 출입절차제한장소의 출입절차

운전 지침

93

참고자료

산업안전보건법

KOSHA CODE D-4-2001 건조설비 설치 기술지침

NFPA 86 Standard for oven and furnaces

NFPA 61A Standard for the prevention of Fire and Dust Explosion in Facilities Manufacturing and Handling StarchHandling Starch

NFPA 61B Standard for the prevention of Fire and Explosion in Grain Elevators and Facilities H dli B lk R A i l l C di iHandling Bulk Raw Agricultural Commodities

NFPA 61C Standard for the prevention of Fire and Dust Explosion in Feed MillsDust Explosion in Feed Mills

NFPA 68 NFPA 69 NFPA 77 NFPA 91 NFPA 231

94

감 사 합 니 다감 사 합 니 다

95

집필 장희(한국산업안전공단)편집 및 제작 교재자료개발팀

표지판 모양 및 의미

모 양 의 미모 양 의 미금지 정지 고도의 위험 의무행동 지시안전 구호 지 보호 방사능안전 구호 지도 보호 방사능

위 험위 험

주 의

정보(지시 포함) 금지 정지 고도의 위험 방화 안전구호 지도 보호 방사능 유도 보조 표지

15

대 비 색

안 전 색 대응하는 대비색

빨 강 흰색 검정색

주 황 검정색주 황 검정색

노 랑 검정색

녹 색 흰색 검정색

파 랑 흰색 검정색

자 주 검정색

16

III 건조설비 용어 정의III 건조설비 용어 정의

17

건조설비 용어 정의

연소실 연료 등을 점화middot연소시켜 열을 발생시키는 공간키는 공간

건조실 피(彼)건조물이 건조되는 공간

덕트 연소공기 배기가스 또는 건조 시 발생하는 물질을 배출시키는 도관

간접 가열식 연료의 연소가스가 건조실에 들어가지 않고 복사 열 교환 등의 간접방식으로 건조(위험물질을 발생하는 물질 건조)조(위험물질을 발생하는 물질 건조)

연소식 건조설비 연료의 연소가스가 건조실 내부를 통하여 피(彼)건조물과 직접 접촉하는 건조부를 통하여 피(彼)건조물과 직접 접촉하는 건조설비(자동차 도장건조실)

18

건조설비 용어 정의

폭발구 건조실 내부 압력상승 시 내부압력을 외부로 안전하게 분출시키기 위하여 설치한 문 창문부로 안전하게 분출시키기 위하여 설치한 문 창문 패널 파열판 등자동 점화 온도(A i i i T ) 물자동 점화 온도(Auto-ignition Temperature) 물질의 자동 점화가 시작되는 온도 먼지는 먼지층및 먼지운에만 해당및 먼지운에만 해당확산 화염(Diffusion flame) 점화 가 주위 대기 내에서 확산되는 속도에 의해 연소가 제어되는 화염에서 확산되는 속도에 의해 연소가 제어되는 화염폭연(Deflagration) 화염 전선이 음속 이하로 확산되는 현상산되는 현상폭굉(Detonation) 화염 전선이 음속 이상으로 확산되는 현상

19

산되는 현상

건조설비 용어 정의

폭발(Explosion) 폭연 폭굉 등으로 생성되는 압력의 급상승으로 밀폐 구역이 파열되는 현상력의 급상승으로 밀폐 구역이 파열되는 현상

폭연(폭발) 차단(Deflagration isolation) 폭연이연결 덕트를 통해 확산되는 것을 차단하는 조치

폭연(폭발) 진압(Deflagration suppression) 폭연폭 (폭발) ( g pp ) 폭을 초기에 (60 ~ 80 ms 이내) 소화시키기 위해 고출력 소화기를 사용 압력과 화염의 영향을 완화력 화기 사용 력과 화 의 영향 화시키는 조치

폭연(폭발) 배풍 (Deflagration venting) 밀폐 구폭연(폭발) 배풍 (Deflagration venting) 밀폐 구역이나 용기 등의 내부에서 발생하는 폭연에 의한압력을 완화시키기 위해 Panel door 개구장치

20

압력을 완화시키기 위해 Panel door 개구장치등을 이용 압력을 완화시키는 조치

건조설비 용어 정의억제(Containment) 공정 건조시 폭연의 최대 압력에 견디어 파열되지 않도록 견고하게 건조하는력에 견디어 파열되지 않도록 견고하게 건조하는조치폭발성(Explosible) 통상 부유 중인 먼지운 또는폭발성(Explosible) 통상 부유 중인 먼지운 또는연무에 적용되는 용어게이트 밸브(Gate valve) 배관 내에 물질의 흐름게이 밸 ( ) 배 내에 물질의에 수직방향으로 Plate를 삽입하여 흐름을 차단시키는 밸브

( )로터리 밸브(Rotary Airlock valve) 원추형 상자내의 Motor로 작동되는 복수 날개 회전익으로 구성된 밸브성된 밸브평균입자크기(Mean particle size) Micronμ단위로 표시되는 입자 물질의 평균직경

21

로 표시되는 입자 물질의 평균직경

건조설비 용어 정의

Kg 가스의 폭발지수

Kst 먼지의 폭발지수

Pmax 억제된 폭연이나 폭굉의 최대압력억제 폭 이나 폭굉의 최대 력

Pred 폭연배풍 또는 폭연집압 등과 같은 폭발방지 기법을 이용한 결과로 감소된 폭연 압력지 기법을 이용한 결과로 감소된 폭연 압력

Pstat Vent panel 또는 Vent door가 개방되기시작하는 정압(static pressure)시작하는 정압(static pressure)

Reaction force 배풍된 폭연에서 나오는 가스의방출로 1개의 Pl t 구성품에 가해지는 힘방출로 1개의 Plant 구성품에 가해지는 힘

22

Dryer 분류y

Indirect Dryer연속식 피건조물을 연속 또는 회분 투입

tray sheeting pneumatic conveying rotary spray th h i l ti t l fl id b dthrough-circulation tunnel fluid beds

회분식 회분으로 투입

through circulation tray through-circulation tray

Infrared or radiant heat dryerInfrared or radiant-heat dryer

Dielectric-heat dryer

23

Dryer 분류y

Direct dryer

연속식 피 건조물이 연속으로 투입되고 고온표면에접촉

cylinder drum screw-conveyer vibrating-tray t t b t i l tsteam-tube rotary special type

회분식 교반 등을 시키면서 진공 상압 건조회분식 교반 등을 시키면서 진공 상압 건조

agitated-pan free vacuum rotary vacuum-tray

24

IV 건조설비 구조IV 건조설비 구조

25

건조설비 건축물 구조

독립된 단층건물

최상층 또는 내화구조인 경우는 예외건조로를 지하 밀폐장소에 설치 시에는 충분한 환기와

누출된 위험물질이 체류하지 않도록 할 것

연료의 증기비중이 공기보다 큰 경우는 지상에 설치

건물의 바닥 벽 기둥 계단 및 지붕은 불연재 사용

상부를 가벼운 재료 사용상부를 가벼운 재료 사용

폭발구를 설치하고 안전한 곳으로 배출

건조 시 발생하는 가스 증기 또는 분진을 안전한 곳건조 시 발생하는 가스증기 또는 분진을 안전한 곳으로 배출

26

건조설비 건축물 구조

직화식 건조설비는 점화 시 폭발 또는 화재를 예방하기 위하여 연소실이나 기타 점화하는 부분을방하기 위하여 연소실이나 기타 점화하는 부분을환기시킬 수 있는 구조로 할 것

내부는 청소가 쉬운 구조로 할 것

감시창출입구 및 배기구 등의 개구부는 발화시에시창 출 구 및 배기구 등의 개구부 발화시에불이 다른 곳으로 번지지 아니하는 위치에 설치하고 필요한 때에는 즉시 밀폐가능 구조로 할 것때에 즉시 폐가능 구 것

내부의 온도가 국부적으로 상승방지 구조로 설치할 것할 것

위험물 건조설비 열원으로 직화를 사용하지 말 것

27

건조설비 건축물 구조

위험물 건조설비 외의 건조설비의 열원으로 직화를 사용하는 때에는 불꽃 등에 의한 화재를 예화를 사용하는 때에는 불꽃 등에 의한 화재를 예방하기 위하여 덮개를 설치하거나 격벽을 설치최대운전온도에서의 열팽창에 의한 응력을 충분최대운전온도에서의 열팽창에 의한 응력을 충분히 견딜 수 있도록 설계 및 제작되어야 함건조설비의 외부표면온도가 70(160)이하건조설비의 외부표면온도가 70(160)이하초과시에는 접촉방지 시설과 경고표지판을 설치연소실에는 각 버너마다 연료의 연소상태를 확연소실에는 각 버너마다 연료의 연소상태를 확인할 수 있도록 관찰구(Peep hole) 등을 설치

설치 불가시에는 육안 감시 가능설비를 설치설치 불가시에는 육안 감시 가능설비를 설치

건조실의 출입문은 건조실 내부에서도 열 수 있는 구조

28

는 구조

건조설비 비상구 설치

출입구로 부터 3m 이상 떨어진 곳에 설치출입구로 부터 3m 이상 떨어진 곳에 설치

비상구 출입구로부터 50m 이내 마다 설치

너비는 075m 이상 높이는 15m 이상

문은 피난방향으로 열리고 실내에서 항상 열리도록 할 것

실내 외에 비상구의 표지판 설치실내 외에 비상구의 표지판 설치

유도등 설치양방향 대피로 확보양방향 대피로 확보

29

건조설비 부속전기설비

건조설비에 부속된 전열기전동기 및 전등 등에

접속된 배선 및 개폐기를 사용하는 때에는 당해

건조설비 전용의 것을 사용설비 용의 것을 사용

건조설비의 내부에서 전기불꽃의 발생으로 인하여 위험물의 점화원이 될 우려가 있는 전기기계여 위험물의 점화원이 될 우려가 있는 전기기계기구 또는 전선 케이블 설치 금지건조설비 설치환경에 적합한 용량 방폭 등급 내열건조설비 설치환경에 적합한 용량 방폭 등급 내열

등급 밀폐구조 등으로 설치해야 함

30

V 건조설비 화재폭발V 건조설비 화재폭발

31

건조공정 화재폭발가연물

연소(화재)3요소

연소(화재)

1 가연물

2 점화원

연소(화재)3요소

점화원 산소

(화재)2 점화원

3 산소(공기)

분진폭발 5요소가연물가연물

1 가연물

2 점화원밀폐공간

부유

점화원

3 산소(공기)

4 분산부유

공간

32

점화원 산소4 분산부유

5 밀폐공간

화재폭발 방지

함진 농도 입도제어

점화원 제어

산소농도 제어농 제어

비산방지설비를 밀폐시켜 누출 방지설비를 밀폐시켜 누출 방지

분진퇴적 방지를 위한 청소

개방개방옥외에 설치하거나 개방 건물에 설치

33

분진가연물

분진 종류 입도크기는 나라마다 상이함

KOSHA 코드 40 mesh (lt 420 μm) 이하인 입자

NFPA는 20 mesh(lt 850 μm) 이하인 입자( μ ) 이하 자

일반적으로 입도크기가 420 μm 이상인 입자는화염성장 (Propagation) 을 억제화염성장 (Propagation) 을 억제

가스 증기 Hume 먼지 분진 등이 혼합상태가일반적임일반적임

폭발하한 농도는 20 ~ 60g 폭발상한농도는

2000 ~ 6000g의 범위

34

분진실험장치 조건

Ignition Source TwoIgnition Source ndashTwo

pyrotechnic igniter

(5000Jeach)(5000Jeach)

혼합분진

40 i i t l 40 zirconium metal

30 barium nitrate

30 b i id 30 barium peroxide

This source is initiated by

1 A l t i f h da 1-A electric fuse head

35Siwek 20-L chamber

분진 크기별 실험결과

300 μm 이상 분진은300 μm 이상 분진은점화최소농도 점화에너지가 급격히 증가너지가 급격히 증가의미는

36

분진폭발물질

종 류 물 질 명

곡물 곡물류 분유 녹말 설탕 셀룰로오스 등

탄소질 석탄류 목재 종이류 섬유류탄소질 석탄류 목재 종이류 섬유류

금속 Al Mg Li K Na Zn Fe 등

플라스틱 PE ABS PVC PP PVA E Ph l플라스틱 PE ABS PVC PP PVA Epoxy Phenol

Melamine Poly Acrylamide PVB 등

화학물질화학물질 Adipic Acid Calcium Acetate TPA PA

DOP Dextrin Lead Stearate 황

Methyl cellulose Methyl cellulose

분진취급 시 가연성증기 가스혼합 여부에 따라 차이

37

분진취급 시 가연성증기 가스혼합 여부에 따라 차이

PVC는 자기 소화성으로 분진폭발이 가능

분진의 제어

분진이 새는 곳을 막는다

공장 내부를 환기

국소배기장치 등으로 부유 분진을 포집(捕集)

누출된 분진은 정기적으로 제거누출된 분진은 정기적으로 제거

물 분무 또는 습식공정을 적용하여 정전기 발생

을 억제

불활성 분진을 첨가

38

점화원 종류 및 크기

집진장치 등 분진 제거할 때 정전기 방전 불꽃

집진장치 등 분진 제거용 전기기기 불꽃 과열

회전축 과열 회전 날개 접촉 모터 불꽃 과열회 축 과열 회 날개 촉 터 불꽃 과열

회수분진 배출용 기기의 과열 마찰 등

고온 물체 불씨 착화 불꽃 혼입고온 물체 불씨 착화 불꽃 혼입

금속편(金屬片) 등 이물질 혼입

분진 자연발화

보수작업에 따른 용접 등 불꽃

최소발화에너지(MIC)는 가스 1mj 분진 100mj 이하 이나 온도 산소 습도 입도 등에 좌우

39

이하 이나 온도 산소 습도 입도 등에 좌우

인화성 가스 특징

발열 착화 비중Gas MW

발열

Btu

착화

LEL

UEL

비중

Air공기비

Butane 58 0 3 200 550 1 9 8 5 2 0 31 0Butane 580 3200 550 19 85 20 310

CO 280 310 1128 125 740 097 25

Hydrogen 2 0 311 932 4 74 2 0 07 2 5Hydrogen 20 311 932 4 742 007 25

LNG 186 1115 - 46 145 064 106

LNG 162 960 - 4 150 056 90

LNG 203 1000 - 39 140 07 94

Propane 440 2500 842 21 95 157 240

40

점화원 제어장치

접지접지

금속탐지기

온도감지기

컨베이어 벨트 이탈감지컨베이어 벨트 이탈감지

입도분포 제어

습도조절습도조절

불활성물질 투입

진동체 전단에 금속감지기

자석기 금속감지기

41

진동체 전단에 금속감지기

불활성 조치(Inert)( )

불활성 조치 원리밀폐된 체적 내에서 산소 농도를 연소에 요구되는 농도

미만으로 낮춰 사전에 폭발을 방지하는 조치

질소 이산화탄소 등의 불활성 가스를 사전에 주입시켜 폭발을 방지하는 조치 (NFPA 69)

불활성 조치 시 주의사항공정 내에서 퍼지가스 및 산소의 농도를 계속 모니터링

퍼지가스가 누설 시 질식으로 인해 인체에 미칠 잠퍼지가 가 누 시 식 해 체에 미재적 위험성을 사전 고려

42

불활성 조치 장단점

장점

연소를 미연에 방지 제품의 생산 중단에 따른 손실

가능성을 사전에 막을 수 있음가능성을 사전에 막을 수 있음

단점

질소비용의 지속적인 투자질소비용의 지속적인 투자

누설 시 질식의 위험 상존

높은 유지 관리 비용

43

질소순환 공기이송설비

44

불활성가스 치환

운전자의 안전위치를 확인운전자의 안전위치를 확인

불활성가스 충분한 저장량을 보관

용매회수설비 작동준비

순환 팬을 가동하고 불활성가스 투입순환 팬을 가동하고 불활성가스 투입

한계 산소농도보다 3 이상 낮게 투입한계 산소농도보다 3 이상 낮게 투입

재순환 오븐가스를 운전온도까지 가열

정상운전

45

불활성가스 치환(아세톤)( )

46

불활성가스 치환(헵탄)( )

47

저산소 농도 용매회수설비

저산소 농도로 운전저산소 농도로 운전

공기가 유입되지 않도록 기밀성을 유지

산소농도 측정장치를 연동 설치

불활성가스는 용적의 5배 이상 보관

비상전원 공급장치 설치비상전원 공급장치 설치

48

저산소 분위기 오븐 운전운전준비최저산소농도(LOC) 보다 3이상 낮게 운전최저산소농도(LOC) 보다 3이상 낮게 운전 3 이하 시 비상퍼지 및 용매 및 피(彼)건조물 공급 중

단용매 증기가 응축되지 않도록 운전운전중지용매 및 피(彼)건조물 유입을 차단용매 및 피(彼)건조물 유입을 차단 LOC 이하로 치환용매 흐름을 차단하고 열원 공급을 중지산소농도를 195 까지 되게 공기유입비상절차정전 시 비상전원을 팬 제어설비에 공급정전 시 비상전원을 팬 제어설비에 공급건조로(乾燥爐)내에 유입 차단비상시에도 산소농도를 연속측정

비상퍼지 시 오븐 과열방지

49

비상퍼지 시 오븐 과열방지

VI 건조설비 화재폭발 피해 최소화VI 건조설비 화재폭발 피해 최소화

50

화재폭발 피해 최소화 방법

억제(Containment)

방산(Deflagration Venting)

폭연 진압(Deflagration Suspension)

폭연 차단(Deflagration Isolation)폭연 차단(Deflagration Isolation)

완벽한 대책을 세우는 것은 불가능

폭발에 의한 피해를 최소화 대책 강구

1차 폭발을 배출하거나 봉쇄시켜 피해를 최소화

1차 폭발을 감지 2차 폭발로 발전 차단

51

1차 폭발을 감지 2차 폭발로 발전 차단

억제(Containment) ( )

공정 자체를 미리 취급 재료의 최대 폭연압력에견딜 수 있게 설계

최종 변형 압력은 용기내의 최대 초기압력에 좌우최종 변형 압력은 용기내의 최대 초기압력에 좌우

억제 용기의 경우 최대 초기압력을 30 psig (2Bar 2 1 KgCm2)로 제한시킴(NFPA 69)21 KgCm2)로 제한시킴(NFPA 69)

장비의 설계는 영구적으로 변형 방지 설계항복강 ( ) 이하에서 전 설계항복강도 (yield strength) 이하에서 운전토록 설계

허용 가능한 변형으로도 파열방지 설계

항복강도 (yield strength) 이상이라 하더라도 극한 강도 (ultimate strength)이하에서 운전되게끔 설계

52

억제(Containment) 장단점( )

억제 시 고려해야 할 사항용기의 평평한 표면들과 사각 모양의 강도를 극대화

시키는 것은 용기 설계 시 고려

용접 부위 및 기타 조임 장치들의 강도 또한 고려용접 부위 및 기타 조임 장치들의 강도 또한 고려

분진폭발위험이 높은 건조기 분쇄기 등에 적용

억제의 장점유지 관리비의 절감

소극적 방호조치

억제의 단점높은 초기 투자비

플랜트 구조에 무게 하중을 미침

53

플랜트 구조에 무게 하중을 미침

방산(Deflagration Venting)( g g)

방산원리공정 구성품 공정실 등의 내부로부터 발생하는 폭연의

고온 팽창 가스를 개방용 패널 또는 도어를 통해 완화시기는 폭발방지조치기는 폭발방지조치

폭연 배풍장치 - Vent panel Vent door

방산 작동 방법폭발성 가스가 대기로 직접 방출될 수 있게끔 유도하는

개방된 방산구 (Open vent)를 제외

방산장치는 사전에 예정된 압력 즉 P t t에서 개방방산장치는 사전에 예정된 압력 즉 Pstat에서 개방

압축된 가스는 대기로 직접 또는 Vent duct를 통해 배출

54

방산 설계 시 고려사항

반발력(反撥力 Reaction force)폭발 후의 화재 (P l i fi )폭발 후의 화재 (Post explosion fire)재료의 유독성 또는 부식독성 문제에 대한 고려독성 문제에 대한 고려배풍 효율 (Vent efficiency) 다른 공정 장비와의 연결 부위다른 공정 장비와의 연결 부위배풍 덕트의 배압 (Back pressure) 단열 보온재 (Th l i l ti )단열 보온재 (Thermal insulation) 안전한 배풍 구역 (Safe Venting Area) 진공 상태 방호 (V P t ti )진공 상태 방호 (Vacuum Protection) 설치 위치

55

방산구 설계기준(NFPA 68)( )

공정 물질(재료) K K l (b d)Kst or Kg value (barmiddotmsecond)용기의 치수와 체적최대 및 최소의 운전 압력 및 온도최대 및 최소의 운전 압력 및 온도용기의 강도V t D t L th(있을 경우)Vent Duct Length(있을 경우)공정 물질(재료) Kst or Kg value용기의 치수와 체적 최대 및 최소의 운전 압력 및용기의 치수와 체적 최대 및 최소의 운전 압력 및온도 용기의 강도 Vent Duct Length 등의 정보로 NFPA 68에 들어 있는 계산도표( h )로 NFPA 68에 들어 있는 계산도표(nomography)를 사용하여 Vent panel의 사이즈를 결정

56

방산구 설치 기준내부 폭발압력을 외부로 안전하게 방출(예외)

철 구조물과 4 8 이상 철판으로 제작 시(봉쇄)철 구조물과 48mm 이상 철판으로 제작 시(봉쇄)

저산소 농도에서 운전하는 건조설비

가스증기 N₂air CO₂air

Methane 12 145

n-Hexane 12 145

Ethylene 10 11 5Ethylene 10 115

Hydrogene 50 52

S l 9 0Stylene 90 -

로(爐)의 부피 0424당 0093 방출면적(151)

57

(爐)의 부피 0424 당 0093 방출면적(15 1)

방산구 설치 기준

패널 출입문 개구부 등을 이용 1 15법칙 준수패널 출입문 개구부 등을 이용 1 15법칙 준수

방출구 주위에 가이드 레일 설치와 경고표지

가능한 연소장치 가까이 설치

패널이 비산되지 않도록 끈으로 묶어패널이 비산되지 않도록 끈으로 묶어

패널은 05psig의 서지 내압력

지붕 패널을 단위면적당 최대244kg 설치

길이가 긴 건조설비는 최소 내경의 5배 초과 금지길이가 긴 건 설비는 최 내경의 5배 과 금지

초기 증기폭발압력을 조기에 배출시켜 배출시간을 길게

58

방산구 덕트 설치 기준

배출구 덕트는 폭발 방산구 면적 이상으로 설치

벤트 면적은 가능한 균형 있고 대칭적으로 분포

덕트는 가능한 짧게(3m 이하) 설치덕트는 가능한 짧게(3m 이하) 설치

가능한 상부의 높은 곳에 장애물이 없도록 설치

일직선으로 설치

외벽에 가깝게 설치외벽에 가깝게 설치

옥외 안전한 곳에 설치옥외 안전한 곳에 설치

폭발 방산구 주위에 경고 표지판 설치

59

방산구 설치 장단점방산구 장점방산구가 옥외에 있을 경우에는 비용 절감방산구가 옥외에 있을 경우에는 비용 절감유지 관리 비용의 절감

방산구 단점 Filter bag 등의 가연성 재료가 아직 남아 있을 경우

방산 후에도방산 후에도화재의 잠재력 상존

배출구를 옥외로 유도하기 위하여 설치설비가 옥외배출구를 옥외로 유도하기 위하여 설치설비가 옥외또는 바깥쪽벽 가까이에 위치분진화염이 외부로 배출되어 2차 재해 위험분진화염이 외부로 배출되어 2차 재해 위험

독성 부식성 재료에는 부적합잘못 설계 및 설치하면 잦은 작동으로 신뢰성이 저하

60

잘못 설계 및 설치하면 잦은 작동으로 신뢰성이 저하

패널형 방산구(Vent Panel)( )

평평한 모양이나 Dome 모양의 Panel로 방호 대

상이 되는 공정 구성품의 개구부에 볼트를 사용하

여 연결 설치

한 장의 Stainless Steel 또는 316 Stainless

Steel (밀봉용) Teflon 및 Stainless Steel SandSteel (밀봉용) Teflon 및 Stainless Steel Sand

witch 구조로도 구성 가능

D 형 V t P l은 풍압 및 공정 진공 상태Dome 형 Vent Panel은 풍압 및 공정 진공 상태

에 대비하여 저항 값을 크게 설계

Vent Panel 모양 직사각형 또는 원형

61

패널형 방산구(Vent Panel)( )

62

패널 비산방지 끈

63

폭발 방산(Explosion Venting)( p g)

분진폭발 시 폭발압력을 외부로 방출

내부압력을 완화시켜 설비를 보호

피해확대를 방지 감소피해확대를 방지

rupture disk bursting diaphragm 폭발 방산 문(안전핀)(안전핀)

64

방산 문(Vent Door)( )

방호 대상이 되는 공정방호 대상이 되는 공정의 구성품에 설치하는경첩이 달린 도어경첩이 달린 도어

미리 예정된 압력에서개방되도록 설계개방되도록 설계

특수한 걸쇠 경첩 배열 제어열로 제어

Vent panel보다 동작시간이 길다

65

방산구 설치 예시

가스와 먼지를 취급하는 장소에 사용

전형적인 설치 장소 Dust collector

Silo

Dryer

Bucket elevator

Mixer Pulverizing

Bucket elevators

W t Sh ddWaste Shredders

최초 설계 기기 배치시에 분진폭발 고려

66

시에 분진폭발 고려

방산구 덮개 비산방지 끈

67

폭연 진압장치 구성

68

폭연 진압 설계 기준

설계 기준 NFPA 69 ISO 61844설계 기준 NFPA 69 ISO 61844

공정 물질

Kst or Kg value(폭발지수)

최대 및 최소 운전 압력 및 온도최대 및 최소 운전 압력 및 온도

용기의 강도용기의 강

용기의 치수와 체적

69

폭연 진압 장단점

폭연 진압(Deflagration Suspension) 장점

화염 제거 및 연이은 화재의 방지

독성 부식성 재료의 배출 위험 감소독성 부식성 재료의 배출 위험 감소

공정 구성품의 위치 선정에 유연성

폭연 진압(Deflagration Suspension) 약점

폭연 배풍 보다 통상 높은 비용

정기적인 유지 관리정기적인 유지 관리

일부 금속분진 아세틸렌 수소에는 부적합

70

폭연 진압 설치

가스 및 먼지를 취급하는가 및 먼지를 취급하는장소에 사용

전형적인 설치 장소전형적인 설치 장 Dust collectors

Silos

Spray dryers

Bucket elevators

Mixers

Pulverizing

Fluid Bed Dryers

Cyclone Separators

W t Sh dd

71

Waste Shredders

폭연 진압 불가

자체 산화원을 갖고 있는 nitro cellulose 및 이와자체 산화원을 갖고 있는 nitro-cellulose 및 이와

유사한 기타 폭발성 물질

화염의 확산속도가 음속보다 빠른 폭굉 사고

분해 반응 스팀과 같은 열팽창 폭발사고 등으로

초래되는 폭발사고

72

폭연 차단집진기 사일로 등의 공정 구성품은 Suppression Venting Containment 등으로 폭발방지가 가능Venting Containment 등으로 폭발방지가 가능배관 및 덕트에 의해 기타 공정 구성품에 연결되는부위는 폭발 확산의 위험 상존부위는 폭발 확산의 위험 상존집진기는 Deflagration vent 설치로 파괴를 방지할수 있을지는 모르나 유입 덕트 (inlet duct)를 통해수 있을지 나 유 덕 ( )를 통해화염이 플랜트의 다른 부위로 확산될 수 있음이러한 화염의 확산으로 2차 폭발이 초래될 수 있고 실제로 초래되어 왔음NFPA 68에서는 장비들간의 연결된 부위에 설치할선택사양으로 V ti 을 시사하고는 있으나 이는선택사양으로 Venting을 시사하고는 있으나 이는상호 연결된 장비에 폭발방지시스템이 설치되어있을 경우에만 Venting의 효력이 있음

73

있을 경우에만 Venting의 효력이 있음

기계적 폭연 차단적절한 구조의 rotary airlock valve로 가능 dust collector hopper dust collector hopper효과적이기 위해서는

폭연 감지 즉시 Rotary gate valve가 중지폭 지 즉시 y g 가 중지화염과 타고 있는 물질의 이송을 방지진짜 효과적이기 위해서는 rotary airlock valve를

방호 대상 장비의 폭발 감지 및 방지 설비에 통합방호 대상 장비의 폭발 감지 및 방지 설비에 통합필요

High speed knife gate valve적절한 구조로 150 psig 내압력( 충분한 내압력) ms(11000초) 내에 닫힘(빠른 응답속도)배관도 최대 폭연압력 Pmax에 내압

74

기계적 폭연 차단

폭발감지기(압력스위치 또는 불꽃감지기)가 폭연압력 또는 화염 전선 감지압력 또는 화염 전선 감지

폭발감지기가 폭연 압력 화염전선을 감지

신속히 Valve를 차단시켜 화염과 압력의 확산방지

연결된 장비가 D fl ti ti i연결된 장비가 Deflagration venting suppression에 의해 방호되고 있을 경우

예상되는 압력은 거의 없음

연결 배관을 차단하는 Valve를 보다 경제적인연결 배관을 차단하는 Valve를 보다 경제적인chemical isolation barrier로 대체 가능

75

공기수송장치 설치 예시

A

B

A

76

Rotary airlock valvey

77

화학적 폭연 차단

폭발감지기(압력스위치 또는 광학 감지기)가

폭연 압력 화염전선을 감지

고속 방출 소화기에서 소화약제가 신속히 방출고속 방출 소화기에서 소화약제가 신속히 방출

화염과 타고 있는 물질의 확산을 막음

점화원(스파크) 진압 설비

덕트 아래로 이송되는 타고 있는 입자를 감지있

아래쪽으로 물을 분사시켜 소화

일단 폭연이 시작되었을 경우일단 폭연이 시작되었을 경우

확산을 막는 데는 효과가 없음

78

VII 건조설비 부속장치 등VII 건조설비 부속장치 등

79

전체환기 및 배기시설덕트는 불연재 사용 표면온도는 70 이하(24m 이내)이내)

벽 건물 등을 통과시 불연재료로 차단덕트는 방화벽 다른 건물 통과 금지덕트는 방화벽 다른 건물 통과 금지

덕트에 청소구를 설치

건물 일부를 덕트로 사용금지건물 일부를 덕트로 사용금지

위험물질이 응축되지 않도록 설치(단열)

덕트에 고체가 퇴적되지 않도록 설치

배기구는 지붕보다 15m 이상 높게 설치

분진퇴적방지

80

연소장치

연료 먼저 투입되지 않도록 Sequence 구성

연료가스를 감소시켜 연소공기를 차단

2차 공기의 설정치는 급격한 변화가 없도록 잠금차 공기의 설정치 급격 화가 없 록장치 설치시건 암호설정시건 암호설정

연료배관은 수동차단밸브를 설치밸브가 개방된 상태에서 레버가 수직방향이 되지 않게밸브가 개방된 상태에서 레버가 수직방향이 되지 않게

14 회전상태가 권장

파일럿 버너의 불꽃은 주 버너마다 점화를 확실히파일럿 버너의 불꽃은 주 버너마다 점화를 확실히할 수 있게 설치

81

연소 퍼지 설비

예비 퍼지

운전 전middot후에 연료 유입을 차단설비 설치

예비점화 퍼지는 챔버 용적의 4배 실시(1 831)예비점화 퍼지는 챔버 용적의 4배 실시(1831)

예비점화에 필요한 최소 공기만 유입

최소유량 유지 실패 시는 퍼지 타이머 Auto-reset

안전 차단밸브는 닫음안전 차단밸브는 닫음

퍼지 시 화염감지기 신호는 감지되어서는 안 된다

LEL50 이상의 공기로 치환 금지

82

연소 퍼지 설비

예비 퍼지 예외 경우 760초과 또는 다음 3가지 동시

파일럿 불꽃 감시

안전 차단밸브 설치

가열 챔버 내의 가연성농도가 LEL25 이하

파일럿 점화 시운전 시간 15초 미만

예외 조건

공인기관의 승인을 받은 경우

연장시간 동안 LEL 25를 초과하지 않은 경우

83

연료 차단밸브

연동장치 작동 전원차단 시 차단밸브 닫힘

By-pass valve는 항상 닫음

차단밸브를 타 용도 사용금지

차단밸브 전단에 안전밸브를 설치

차단 파일럿 밸브마다 안전밸브를 설치차단 파일럿 밸브마다 안전밸브를 설치

8 62bar초과 시 이중으로 설치862bar초과 시 이중으로 설치

84

Pilot Burner

각 버너 마다 설치

서로 근접설치 시 최소 1개 이상설치로 감지

4초 이하의 실화를 감지하여 연동4초 이하의 실화를 감지하여 연동

예외 사항

로(爐) 내의 온도가 760를 초과 시에만 By-pass 가능

760 이하로 운전시 By-pass 기능을 반드시 복원 760 이하로 운전시 By-pass 기능을 반드시 복원

방폭형 복사 튜브 한쪽이 열린 경우는 제외

760 이하로 운전이 안 되는 버너는 By-pass 가능

온도제어 감지와 병용 금지

85

고산소 분위기 건조설비

산소 공급배관은 CGA G-44에 따름산소 공급배관은 CGA G 44에 따름

산소 투입 전에 배관 청소

연료 차단밸브는 가능한 화실에서 먼 곳에 설치

방산구 퍼지 배출구는 안전한 곳으로 배출방산구 퍼지 배출구는 안전한 곳으로 배출

산소가 연료배관으로 유입 금지

유리 재질 산소 유량계 사용 억제

산소 감압기 2차 측에 안전밸브 설치산소 감압기 2차 측에 안전밸브 설치

86

소방설비

오븐에 자동 스프링클러 물 분무설비 설치

필요 시 덕트 내에도 설치

로(爐)내 온도가 330를 초과 플래시 화재 위험로(爐)내 온도가 330를 초과 플래시 화재 위험

시에는 일제개방형 스프링클러를 설치

CO2 분말 포 소화설비 설치

필요 시 수증기 소화설비 설치필요 시 수증기 소화설비 설치

지속적인 수증기가 공급 가능

물 1lb는 076 부피

연소물질의 소화는 부적합

87

연소물질의 소화는 부적합

건조설비 연동장치

파일럿 버너파일럿 버너

송풍기운전 유량

산소농도 LEL 측정산소농도 LEL 측정

건조실 운전 온도

연료 차단밸브연료 차단밸브

연료공급 압력유량

외부 가연성가스 농도외부 가연성가스 농도

피(彼)건조물의 유입차단

정전

기타(화재 비상정지 등)

88

안전장치 설치 목적

인명과 재산을 보호인명과 재산을 보호

평상시 철저한 유지middot보수로 성능 유지평상시 철저한 유지middot보수로 성능 유지

안전장치는 절대 안전을 보장하지 않음안전장치는 절대 안전을 보장하지 않음

자주 반복하여 사용하면 수명 단축자주 반복하여 사용하면 수명 단축

89

안전장치 설치 원칙

원하는 동작마다 안전장치를 설치원하는 동작마다 안전장치를 설치

안전관행과 제조자의 지침

연료공급장치의 안전밸브연료공급장치의 안전밸브

안전장치의 운전중지는 수동조작으로 재(再)작동

제조자는 안전운전지침서를 제공

시동 정지 비상사태 점검 유지 보수 등시동 정지 비상사태 점검 유지 보수 등

안전장치는 제조자의 지침에 따라 설치 및 유지

안전장치는 외부충격 등으로 보호 조치

90

안전장치 설치 원칙

안전장치를 제거 또는 고장방지

전기 기계적인 연동장치 무력화 방지

제어회로는 150(120)V 이하 사용제어회로는 150(120)V 이하 사용

제어회로는 한쪽만 접지

PLC Sequence

정전 시 안전상태로 자동 복귀되는 회로유지

PLC와 별도의 비상정지스위치 설치

Sequence 변경은 담당자 승인 통제 기록middot유지 Sequence 변경은 담당자 승인 통제 기록 유지

안전 및 재산상의 피해가 우려될 때는 원격제어 금지

91

PLC 안전회로

제조자의 지침에 따라 PLC 회로 구성

안전회로는 변경 금지

안전회로는 독립 필요 시 접점은 공유가능안전회로는 독립 필요 시 접점은 공유가능

다른 설비를 이용하여 치환 점화시도 금지

연동장치는 안전 차단밸브 전원을 직접 차단하도

록 연동시키고 안전상태로 복귀록 연동시키고 안전상태로 복귀

PLC 고장 시 감시되고 안전상태로 복귀

Program은 소멸되지 않도록 저장

92

근로자 교육훈련 사항

연료-공기 혼합물의 연소

폭발위험

자연발화를 포함한 점화원자연발화를 포함한 점화원

제어 및 안전장치의 기능

특수 운전조건

저산소 분위기 운전조건저산소 분위기 운전조건

위험물질의 취급 및 처리

제한장소의 출입절차제한장소의 출입절차

운전 지침

93

참고자료

산업안전보건법

KOSHA CODE D-4-2001 건조설비 설치 기술지침

NFPA 86 Standard for oven and furnaces

NFPA 61A Standard for the prevention of Fire and Dust Explosion in Facilities Manufacturing and Handling StarchHandling Starch

NFPA 61B Standard for the prevention of Fire and Explosion in Grain Elevators and Facilities H dli B lk R A i l l C di iHandling Bulk Raw Agricultural Commodities

NFPA 61C Standard for the prevention of Fire and Dust Explosion in Feed MillsDust Explosion in Feed Mills

NFPA 68 NFPA 69 NFPA 77 NFPA 91 NFPA 231

94

감 사 합 니 다감 사 합 니 다

95

집필 장희(한국산업안전공단)편집 및 제작 교재자료개발팀

대 비 색

안 전 색 대응하는 대비색

빨 강 흰색 검정색

주 황 검정색주 황 검정색

노 랑 검정색

녹 색 흰색 검정색

파 랑 흰색 검정색

자 주 검정색

16

III 건조설비 용어 정의III 건조설비 용어 정의

17

건조설비 용어 정의

연소실 연료 등을 점화middot연소시켜 열을 발생시키는 공간키는 공간

건조실 피(彼)건조물이 건조되는 공간

덕트 연소공기 배기가스 또는 건조 시 발생하는 물질을 배출시키는 도관

간접 가열식 연료의 연소가스가 건조실에 들어가지 않고 복사 열 교환 등의 간접방식으로 건조(위험물질을 발생하는 물질 건조)조(위험물질을 발생하는 물질 건조)

연소식 건조설비 연료의 연소가스가 건조실 내부를 통하여 피(彼)건조물과 직접 접촉하는 건조부를 통하여 피(彼)건조물과 직접 접촉하는 건조설비(자동차 도장건조실)

18

건조설비 용어 정의

폭발구 건조실 내부 압력상승 시 내부압력을 외부로 안전하게 분출시키기 위하여 설치한 문 창문부로 안전하게 분출시키기 위하여 설치한 문 창문 패널 파열판 등자동 점화 온도(A i i i T ) 물자동 점화 온도(Auto-ignition Temperature) 물질의 자동 점화가 시작되는 온도 먼지는 먼지층및 먼지운에만 해당및 먼지운에만 해당확산 화염(Diffusion flame) 점화 가 주위 대기 내에서 확산되는 속도에 의해 연소가 제어되는 화염에서 확산되는 속도에 의해 연소가 제어되는 화염폭연(Deflagration) 화염 전선이 음속 이하로 확산되는 현상산되는 현상폭굉(Detonation) 화염 전선이 음속 이상으로 확산되는 현상

19

산되는 현상

건조설비 용어 정의

폭발(Explosion) 폭연 폭굉 등으로 생성되는 압력의 급상승으로 밀폐 구역이 파열되는 현상력의 급상승으로 밀폐 구역이 파열되는 현상

폭연(폭발) 차단(Deflagration isolation) 폭연이연결 덕트를 통해 확산되는 것을 차단하는 조치

폭연(폭발) 진압(Deflagration suppression) 폭연폭 (폭발) ( g pp ) 폭을 초기에 (60 ~ 80 ms 이내) 소화시키기 위해 고출력 소화기를 사용 압력과 화염의 영향을 완화력 화기 사용 력과 화 의 영향 화시키는 조치

폭연(폭발) 배풍 (Deflagration venting) 밀폐 구폭연(폭발) 배풍 (Deflagration venting) 밀폐 구역이나 용기 등의 내부에서 발생하는 폭연에 의한압력을 완화시키기 위해 Panel door 개구장치

20

압력을 완화시키기 위해 Panel door 개구장치등을 이용 압력을 완화시키는 조치

건조설비 용어 정의억제(Containment) 공정 건조시 폭연의 최대 압력에 견디어 파열되지 않도록 견고하게 건조하는력에 견디어 파열되지 않도록 견고하게 건조하는조치폭발성(Explosible) 통상 부유 중인 먼지운 또는폭발성(Explosible) 통상 부유 중인 먼지운 또는연무에 적용되는 용어게이트 밸브(Gate valve) 배관 내에 물질의 흐름게이 밸 ( ) 배 내에 물질의에 수직방향으로 Plate를 삽입하여 흐름을 차단시키는 밸브

( )로터리 밸브(Rotary Airlock valve) 원추형 상자내의 Motor로 작동되는 복수 날개 회전익으로 구성된 밸브성된 밸브평균입자크기(Mean particle size) Micronμ단위로 표시되는 입자 물질의 평균직경

21

로 표시되는 입자 물질의 평균직경

건조설비 용어 정의

Kg 가스의 폭발지수

Kst 먼지의 폭발지수

Pmax 억제된 폭연이나 폭굉의 최대압력억제 폭 이나 폭굉의 최대 력

Pred 폭연배풍 또는 폭연집압 등과 같은 폭발방지 기법을 이용한 결과로 감소된 폭연 압력지 기법을 이용한 결과로 감소된 폭연 압력

Pstat Vent panel 또는 Vent door가 개방되기시작하는 정압(static pressure)시작하는 정압(static pressure)

Reaction force 배풍된 폭연에서 나오는 가스의방출로 1개의 Pl t 구성품에 가해지는 힘방출로 1개의 Plant 구성품에 가해지는 힘

22

Dryer 분류y

Indirect Dryer연속식 피건조물을 연속 또는 회분 투입

tray sheeting pneumatic conveying rotary spray th h i l ti t l fl id b dthrough-circulation tunnel fluid beds

회분식 회분으로 투입

through circulation tray through-circulation tray

Infrared or radiant heat dryerInfrared or radiant-heat dryer

Dielectric-heat dryer

23

Dryer 분류y

Direct dryer

연속식 피 건조물이 연속으로 투입되고 고온표면에접촉

cylinder drum screw-conveyer vibrating-tray t t b t i l tsteam-tube rotary special type

회분식 교반 등을 시키면서 진공 상압 건조회분식 교반 등을 시키면서 진공 상압 건조

agitated-pan free vacuum rotary vacuum-tray

24

IV 건조설비 구조IV 건조설비 구조

25

건조설비 건축물 구조

독립된 단층건물

최상층 또는 내화구조인 경우는 예외건조로를 지하 밀폐장소에 설치 시에는 충분한 환기와

누출된 위험물질이 체류하지 않도록 할 것

연료의 증기비중이 공기보다 큰 경우는 지상에 설치

건물의 바닥 벽 기둥 계단 및 지붕은 불연재 사용

상부를 가벼운 재료 사용상부를 가벼운 재료 사용

폭발구를 설치하고 안전한 곳으로 배출

건조 시 발생하는 가스 증기 또는 분진을 안전한 곳건조 시 발생하는 가스증기 또는 분진을 안전한 곳으로 배출

26

건조설비 건축물 구조

직화식 건조설비는 점화 시 폭발 또는 화재를 예방하기 위하여 연소실이나 기타 점화하는 부분을방하기 위하여 연소실이나 기타 점화하는 부분을환기시킬 수 있는 구조로 할 것

내부는 청소가 쉬운 구조로 할 것

감시창출입구 및 배기구 등의 개구부는 발화시에시창 출 구 및 배기구 등의 개구부 발화시에불이 다른 곳으로 번지지 아니하는 위치에 설치하고 필요한 때에는 즉시 밀폐가능 구조로 할 것때에 즉시 폐가능 구 것

내부의 온도가 국부적으로 상승방지 구조로 설치할 것할 것

위험물 건조설비 열원으로 직화를 사용하지 말 것

27

건조설비 건축물 구조

위험물 건조설비 외의 건조설비의 열원으로 직화를 사용하는 때에는 불꽃 등에 의한 화재를 예화를 사용하는 때에는 불꽃 등에 의한 화재를 예방하기 위하여 덮개를 설치하거나 격벽을 설치최대운전온도에서의 열팽창에 의한 응력을 충분최대운전온도에서의 열팽창에 의한 응력을 충분히 견딜 수 있도록 설계 및 제작되어야 함건조설비의 외부표면온도가 70(160)이하건조설비의 외부표면온도가 70(160)이하초과시에는 접촉방지 시설과 경고표지판을 설치연소실에는 각 버너마다 연료의 연소상태를 확연소실에는 각 버너마다 연료의 연소상태를 확인할 수 있도록 관찰구(Peep hole) 등을 설치

설치 불가시에는 육안 감시 가능설비를 설치설치 불가시에는 육안 감시 가능설비를 설치

건조실의 출입문은 건조실 내부에서도 열 수 있는 구조

28

는 구조

건조설비 비상구 설치

출입구로 부터 3m 이상 떨어진 곳에 설치출입구로 부터 3m 이상 떨어진 곳에 설치

비상구 출입구로부터 50m 이내 마다 설치

너비는 075m 이상 높이는 15m 이상

문은 피난방향으로 열리고 실내에서 항상 열리도록 할 것

실내 외에 비상구의 표지판 설치실내 외에 비상구의 표지판 설치

유도등 설치양방향 대피로 확보양방향 대피로 확보

29

건조설비 부속전기설비

건조설비에 부속된 전열기전동기 및 전등 등에

접속된 배선 및 개폐기를 사용하는 때에는 당해

건조설비 전용의 것을 사용설비 용의 것을 사용

건조설비의 내부에서 전기불꽃의 발생으로 인하여 위험물의 점화원이 될 우려가 있는 전기기계여 위험물의 점화원이 될 우려가 있는 전기기계기구 또는 전선 케이블 설치 금지건조설비 설치환경에 적합한 용량 방폭 등급 내열건조설비 설치환경에 적합한 용량 방폭 등급 내열

등급 밀폐구조 등으로 설치해야 함

30

V 건조설비 화재폭발V 건조설비 화재폭발

31

건조공정 화재폭발가연물

연소(화재)3요소

연소(화재)

1 가연물

2 점화원

연소(화재)3요소

점화원 산소

(화재)2 점화원

3 산소(공기)

분진폭발 5요소가연물가연물

1 가연물

2 점화원밀폐공간

부유

점화원

3 산소(공기)

4 분산부유

공간

32

점화원 산소4 분산부유

5 밀폐공간

화재폭발 방지

함진 농도 입도제어

점화원 제어

산소농도 제어농 제어

비산방지설비를 밀폐시켜 누출 방지설비를 밀폐시켜 누출 방지

분진퇴적 방지를 위한 청소

개방개방옥외에 설치하거나 개방 건물에 설치

33

분진가연물

분진 종류 입도크기는 나라마다 상이함

KOSHA 코드 40 mesh (lt 420 μm) 이하인 입자

NFPA는 20 mesh(lt 850 μm) 이하인 입자( μ ) 이하 자

일반적으로 입도크기가 420 μm 이상인 입자는화염성장 (Propagation) 을 억제화염성장 (Propagation) 을 억제

가스 증기 Hume 먼지 분진 등이 혼합상태가일반적임일반적임

폭발하한 농도는 20 ~ 60g 폭발상한농도는

2000 ~ 6000g의 범위

34

분진실험장치 조건

Ignition Source TwoIgnition Source ndashTwo

pyrotechnic igniter

(5000Jeach)(5000Jeach)

혼합분진

40 i i t l 40 zirconium metal

30 barium nitrate

30 b i id 30 barium peroxide

This source is initiated by

1 A l t i f h da 1-A electric fuse head

35Siwek 20-L chamber

분진 크기별 실험결과

300 μm 이상 분진은300 μm 이상 분진은점화최소농도 점화에너지가 급격히 증가너지가 급격히 증가의미는

36

분진폭발물질

종 류 물 질 명

곡물 곡물류 분유 녹말 설탕 셀룰로오스 등

탄소질 석탄류 목재 종이류 섬유류탄소질 석탄류 목재 종이류 섬유류

금속 Al Mg Li K Na Zn Fe 등

플라스틱 PE ABS PVC PP PVA E Ph l플라스틱 PE ABS PVC PP PVA Epoxy Phenol

Melamine Poly Acrylamide PVB 등

화학물질화학물질 Adipic Acid Calcium Acetate TPA PA

DOP Dextrin Lead Stearate 황

Methyl cellulose Methyl cellulose

분진취급 시 가연성증기 가스혼합 여부에 따라 차이

37

분진취급 시 가연성증기 가스혼합 여부에 따라 차이

PVC는 자기 소화성으로 분진폭발이 가능

분진의 제어

분진이 새는 곳을 막는다

공장 내부를 환기

국소배기장치 등으로 부유 분진을 포집(捕集)

누출된 분진은 정기적으로 제거누출된 분진은 정기적으로 제거

물 분무 또는 습식공정을 적용하여 정전기 발생

을 억제

불활성 분진을 첨가

38

점화원 종류 및 크기

집진장치 등 분진 제거할 때 정전기 방전 불꽃

집진장치 등 분진 제거용 전기기기 불꽃 과열

회전축 과열 회전 날개 접촉 모터 불꽃 과열회 축 과열 회 날개 촉 터 불꽃 과열

회수분진 배출용 기기의 과열 마찰 등

고온 물체 불씨 착화 불꽃 혼입고온 물체 불씨 착화 불꽃 혼입

금속편(金屬片) 등 이물질 혼입

분진 자연발화

보수작업에 따른 용접 등 불꽃

최소발화에너지(MIC)는 가스 1mj 분진 100mj 이하 이나 온도 산소 습도 입도 등에 좌우

39

이하 이나 온도 산소 습도 입도 등에 좌우

인화성 가스 특징

발열 착화 비중Gas MW

발열

Btu

착화

LEL

UEL

비중

Air공기비

Butane 58 0 3 200 550 1 9 8 5 2 0 31 0Butane 580 3200 550 19 85 20 310

CO 280 310 1128 125 740 097 25

Hydrogen 2 0 311 932 4 74 2 0 07 2 5Hydrogen 20 311 932 4 742 007 25

LNG 186 1115 - 46 145 064 106

LNG 162 960 - 4 150 056 90

LNG 203 1000 - 39 140 07 94

Propane 440 2500 842 21 95 157 240

40

점화원 제어장치

접지접지

금속탐지기

온도감지기

컨베이어 벨트 이탈감지컨베이어 벨트 이탈감지

입도분포 제어

습도조절습도조절

불활성물질 투입

진동체 전단에 금속감지기

자석기 금속감지기

41

진동체 전단에 금속감지기

불활성 조치(Inert)( )

불활성 조치 원리밀폐된 체적 내에서 산소 농도를 연소에 요구되는 농도

미만으로 낮춰 사전에 폭발을 방지하는 조치

질소 이산화탄소 등의 불활성 가스를 사전에 주입시켜 폭발을 방지하는 조치 (NFPA 69)

불활성 조치 시 주의사항공정 내에서 퍼지가스 및 산소의 농도를 계속 모니터링

퍼지가스가 누설 시 질식으로 인해 인체에 미칠 잠퍼지가 가 누 시 식 해 체에 미재적 위험성을 사전 고려

42

불활성 조치 장단점

장점

연소를 미연에 방지 제품의 생산 중단에 따른 손실

가능성을 사전에 막을 수 있음가능성을 사전에 막을 수 있음

단점

질소비용의 지속적인 투자질소비용의 지속적인 투자

누설 시 질식의 위험 상존

높은 유지 관리 비용

43

질소순환 공기이송설비

44

불활성가스 치환

운전자의 안전위치를 확인운전자의 안전위치를 확인

불활성가스 충분한 저장량을 보관

용매회수설비 작동준비

순환 팬을 가동하고 불활성가스 투입순환 팬을 가동하고 불활성가스 투입

한계 산소농도보다 3 이상 낮게 투입한계 산소농도보다 3 이상 낮게 투입

재순환 오븐가스를 운전온도까지 가열

정상운전

45

불활성가스 치환(아세톤)( )

46

불활성가스 치환(헵탄)( )

47

저산소 농도 용매회수설비

저산소 농도로 운전저산소 농도로 운전

공기가 유입되지 않도록 기밀성을 유지

산소농도 측정장치를 연동 설치

불활성가스는 용적의 5배 이상 보관

비상전원 공급장치 설치비상전원 공급장치 설치

48

저산소 분위기 오븐 운전운전준비최저산소농도(LOC) 보다 3이상 낮게 운전최저산소농도(LOC) 보다 3이상 낮게 운전 3 이하 시 비상퍼지 및 용매 및 피(彼)건조물 공급 중

단용매 증기가 응축되지 않도록 운전운전중지용매 및 피(彼)건조물 유입을 차단용매 및 피(彼)건조물 유입을 차단 LOC 이하로 치환용매 흐름을 차단하고 열원 공급을 중지산소농도를 195 까지 되게 공기유입비상절차정전 시 비상전원을 팬 제어설비에 공급정전 시 비상전원을 팬 제어설비에 공급건조로(乾燥爐)내에 유입 차단비상시에도 산소농도를 연속측정

비상퍼지 시 오븐 과열방지

49

비상퍼지 시 오븐 과열방지

VI 건조설비 화재폭발 피해 최소화VI 건조설비 화재폭발 피해 최소화

50

화재폭발 피해 최소화 방법

억제(Containment)

방산(Deflagration Venting)

폭연 진압(Deflagration Suspension)

폭연 차단(Deflagration Isolation)폭연 차단(Deflagration Isolation)

완벽한 대책을 세우는 것은 불가능

폭발에 의한 피해를 최소화 대책 강구

1차 폭발을 배출하거나 봉쇄시켜 피해를 최소화

1차 폭발을 감지 2차 폭발로 발전 차단

51

1차 폭발을 감지 2차 폭발로 발전 차단

억제(Containment) ( )

공정 자체를 미리 취급 재료의 최대 폭연압력에견딜 수 있게 설계

최종 변형 압력은 용기내의 최대 초기압력에 좌우최종 변형 압력은 용기내의 최대 초기압력에 좌우

억제 용기의 경우 최대 초기압력을 30 psig (2Bar 2 1 KgCm2)로 제한시킴(NFPA 69)21 KgCm2)로 제한시킴(NFPA 69)

장비의 설계는 영구적으로 변형 방지 설계항복강 ( ) 이하에서 전 설계항복강도 (yield strength) 이하에서 운전토록 설계

허용 가능한 변형으로도 파열방지 설계

항복강도 (yield strength) 이상이라 하더라도 극한 강도 (ultimate strength)이하에서 운전되게끔 설계

52

억제(Containment) 장단점( )

억제 시 고려해야 할 사항용기의 평평한 표면들과 사각 모양의 강도를 극대화

시키는 것은 용기 설계 시 고려

용접 부위 및 기타 조임 장치들의 강도 또한 고려용접 부위 및 기타 조임 장치들의 강도 또한 고려

분진폭발위험이 높은 건조기 분쇄기 등에 적용

억제의 장점유지 관리비의 절감

소극적 방호조치

억제의 단점높은 초기 투자비

플랜트 구조에 무게 하중을 미침

53

플랜트 구조에 무게 하중을 미침

방산(Deflagration Venting)( g g)

방산원리공정 구성품 공정실 등의 내부로부터 발생하는 폭연의

고온 팽창 가스를 개방용 패널 또는 도어를 통해 완화시기는 폭발방지조치기는 폭발방지조치

폭연 배풍장치 - Vent panel Vent door

방산 작동 방법폭발성 가스가 대기로 직접 방출될 수 있게끔 유도하는

개방된 방산구 (Open vent)를 제외

방산장치는 사전에 예정된 압력 즉 P t t에서 개방방산장치는 사전에 예정된 압력 즉 Pstat에서 개방

압축된 가스는 대기로 직접 또는 Vent duct를 통해 배출

54

방산 설계 시 고려사항

반발력(反撥力 Reaction force)폭발 후의 화재 (P l i fi )폭발 후의 화재 (Post explosion fire)재료의 유독성 또는 부식독성 문제에 대한 고려독성 문제에 대한 고려배풍 효율 (Vent efficiency) 다른 공정 장비와의 연결 부위다른 공정 장비와의 연결 부위배풍 덕트의 배압 (Back pressure) 단열 보온재 (Th l i l ti )단열 보온재 (Thermal insulation) 안전한 배풍 구역 (Safe Venting Area) 진공 상태 방호 (V P t ti )진공 상태 방호 (Vacuum Protection) 설치 위치

55

방산구 설계기준(NFPA 68)( )

공정 물질(재료) K K l (b d)Kst or Kg value (barmiddotmsecond)용기의 치수와 체적최대 및 최소의 운전 압력 및 온도최대 및 최소의 운전 압력 및 온도용기의 강도V t D t L th(있을 경우)Vent Duct Length(있을 경우)공정 물질(재료) Kst or Kg value용기의 치수와 체적 최대 및 최소의 운전 압력 및용기의 치수와 체적 최대 및 최소의 운전 압력 및온도 용기의 강도 Vent Duct Length 등의 정보로 NFPA 68에 들어 있는 계산도표( h )로 NFPA 68에 들어 있는 계산도표(nomography)를 사용하여 Vent panel의 사이즈를 결정

56

방산구 설치 기준내부 폭발압력을 외부로 안전하게 방출(예외)

철 구조물과 4 8 이상 철판으로 제작 시(봉쇄)철 구조물과 48mm 이상 철판으로 제작 시(봉쇄)

저산소 농도에서 운전하는 건조설비

가스증기 N₂air CO₂air

Methane 12 145

n-Hexane 12 145

Ethylene 10 11 5Ethylene 10 115

Hydrogene 50 52

S l 9 0Stylene 90 -

로(爐)의 부피 0424당 0093 방출면적(151)

57

(爐)의 부피 0424 당 0093 방출면적(15 1)

방산구 설치 기준

패널 출입문 개구부 등을 이용 1 15법칙 준수패널 출입문 개구부 등을 이용 1 15법칙 준수

방출구 주위에 가이드 레일 설치와 경고표지

가능한 연소장치 가까이 설치

패널이 비산되지 않도록 끈으로 묶어패널이 비산되지 않도록 끈으로 묶어

패널은 05psig의 서지 내압력

지붕 패널을 단위면적당 최대244kg 설치

길이가 긴 건조설비는 최소 내경의 5배 초과 금지길이가 긴 건 설비는 최 내경의 5배 과 금지

초기 증기폭발압력을 조기에 배출시켜 배출시간을 길게

58

방산구 덕트 설치 기준

배출구 덕트는 폭발 방산구 면적 이상으로 설치

벤트 면적은 가능한 균형 있고 대칭적으로 분포

덕트는 가능한 짧게(3m 이하) 설치덕트는 가능한 짧게(3m 이하) 설치

가능한 상부의 높은 곳에 장애물이 없도록 설치

일직선으로 설치

외벽에 가깝게 설치외벽에 가깝게 설치

옥외 안전한 곳에 설치옥외 안전한 곳에 설치

폭발 방산구 주위에 경고 표지판 설치

59

방산구 설치 장단점방산구 장점방산구가 옥외에 있을 경우에는 비용 절감방산구가 옥외에 있을 경우에는 비용 절감유지 관리 비용의 절감

방산구 단점 Filter bag 등의 가연성 재료가 아직 남아 있을 경우

방산 후에도방산 후에도화재의 잠재력 상존

배출구를 옥외로 유도하기 위하여 설치설비가 옥외배출구를 옥외로 유도하기 위하여 설치설비가 옥외또는 바깥쪽벽 가까이에 위치분진화염이 외부로 배출되어 2차 재해 위험분진화염이 외부로 배출되어 2차 재해 위험

독성 부식성 재료에는 부적합잘못 설계 및 설치하면 잦은 작동으로 신뢰성이 저하

60

잘못 설계 및 설치하면 잦은 작동으로 신뢰성이 저하

패널형 방산구(Vent Panel)( )

평평한 모양이나 Dome 모양의 Panel로 방호 대

상이 되는 공정 구성품의 개구부에 볼트를 사용하

여 연결 설치

한 장의 Stainless Steel 또는 316 Stainless

Steel (밀봉용) Teflon 및 Stainless Steel SandSteel (밀봉용) Teflon 및 Stainless Steel Sand

witch 구조로도 구성 가능

D 형 V t P l은 풍압 및 공정 진공 상태Dome 형 Vent Panel은 풍압 및 공정 진공 상태

에 대비하여 저항 값을 크게 설계

Vent Panel 모양 직사각형 또는 원형

61

패널형 방산구(Vent Panel)( )

62

패널 비산방지 끈

63

폭발 방산(Explosion Venting)( p g)

분진폭발 시 폭발압력을 외부로 방출

내부압력을 완화시켜 설비를 보호

피해확대를 방지 감소피해확대를 방지

rupture disk bursting diaphragm 폭발 방산 문(안전핀)(안전핀)

64

방산 문(Vent Door)( )

방호 대상이 되는 공정방호 대상이 되는 공정의 구성품에 설치하는경첩이 달린 도어경첩이 달린 도어

미리 예정된 압력에서개방되도록 설계개방되도록 설계

특수한 걸쇠 경첩 배열 제어열로 제어

Vent panel보다 동작시간이 길다

65

방산구 설치 예시

가스와 먼지를 취급하는 장소에 사용

전형적인 설치 장소 Dust collector

Silo

Dryer

Bucket elevator

Mixer Pulverizing

Bucket elevators

W t Sh ddWaste Shredders

최초 설계 기기 배치시에 분진폭발 고려

66

시에 분진폭발 고려

방산구 덮개 비산방지 끈

67

폭연 진압장치 구성

68

폭연 진압 설계 기준

설계 기준 NFPA 69 ISO 61844설계 기준 NFPA 69 ISO 61844

공정 물질

Kst or Kg value(폭발지수)

최대 및 최소 운전 압력 및 온도최대 및 최소 운전 압력 및 온도

용기의 강도용기의 강

용기의 치수와 체적

69

폭연 진압 장단점

폭연 진압(Deflagration Suspension) 장점

화염 제거 및 연이은 화재의 방지

독성 부식성 재료의 배출 위험 감소독성 부식성 재료의 배출 위험 감소

공정 구성품의 위치 선정에 유연성

폭연 진압(Deflagration Suspension) 약점

폭연 배풍 보다 통상 높은 비용

정기적인 유지 관리정기적인 유지 관리

일부 금속분진 아세틸렌 수소에는 부적합

70

폭연 진압 설치

가스 및 먼지를 취급하는가 및 먼지를 취급하는장소에 사용

전형적인 설치 장소전형적인 설치 장 Dust collectors

Silos

Spray dryers

Bucket elevators

Mixers

Pulverizing

Fluid Bed Dryers

Cyclone Separators

W t Sh dd

71

Waste Shredders

폭연 진압 불가

자체 산화원을 갖고 있는 nitro cellulose 및 이와자체 산화원을 갖고 있는 nitro-cellulose 및 이와

유사한 기타 폭발성 물질

화염의 확산속도가 음속보다 빠른 폭굉 사고

분해 반응 스팀과 같은 열팽창 폭발사고 등으로

초래되는 폭발사고

72

폭연 차단집진기 사일로 등의 공정 구성품은 Suppression Venting Containment 등으로 폭발방지가 가능Venting Containment 등으로 폭발방지가 가능배관 및 덕트에 의해 기타 공정 구성품에 연결되는부위는 폭발 확산의 위험 상존부위는 폭발 확산의 위험 상존집진기는 Deflagration vent 설치로 파괴를 방지할수 있을지는 모르나 유입 덕트 (inlet duct)를 통해수 있을지 나 유 덕 ( )를 통해화염이 플랜트의 다른 부위로 확산될 수 있음이러한 화염의 확산으로 2차 폭발이 초래될 수 있고 실제로 초래되어 왔음NFPA 68에서는 장비들간의 연결된 부위에 설치할선택사양으로 V ti 을 시사하고는 있으나 이는선택사양으로 Venting을 시사하고는 있으나 이는상호 연결된 장비에 폭발방지시스템이 설치되어있을 경우에만 Venting의 효력이 있음

73

있을 경우에만 Venting의 효력이 있음

기계적 폭연 차단적절한 구조의 rotary airlock valve로 가능 dust collector hopper dust collector hopper효과적이기 위해서는

폭연 감지 즉시 Rotary gate valve가 중지폭 지 즉시 y g 가 중지화염과 타고 있는 물질의 이송을 방지진짜 효과적이기 위해서는 rotary airlock valve를

방호 대상 장비의 폭발 감지 및 방지 설비에 통합방호 대상 장비의 폭발 감지 및 방지 설비에 통합필요

High speed knife gate valve적절한 구조로 150 psig 내압력( 충분한 내압력) ms(11000초) 내에 닫힘(빠른 응답속도)배관도 최대 폭연압력 Pmax에 내압

74

기계적 폭연 차단

폭발감지기(압력스위치 또는 불꽃감지기)가 폭연압력 또는 화염 전선 감지압력 또는 화염 전선 감지

폭발감지기가 폭연 압력 화염전선을 감지

신속히 Valve를 차단시켜 화염과 압력의 확산방지

연결된 장비가 D fl ti ti i연결된 장비가 Deflagration venting suppression에 의해 방호되고 있을 경우

예상되는 압력은 거의 없음

연결 배관을 차단하는 Valve를 보다 경제적인연결 배관을 차단하는 Valve를 보다 경제적인chemical isolation barrier로 대체 가능

75

공기수송장치 설치 예시

A

B

A

76

Rotary airlock valvey

77

화학적 폭연 차단

폭발감지기(압력스위치 또는 광학 감지기)가

폭연 압력 화염전선을 감지

고속 방출 소화기에서 소화약제가 신속히 방출고속 방출 소화기에서 소화약제가 신속히 방출

화염과 타고 있는 물질의 확산을 막음

점화원(스파크) 진압 설비

덕트 아래로 이송되는 타고 있는 입자를 감지있

아래쪽으로 물을 분사시켜 소화

일단 폭연이 시작되었을 경우일단 폭연이 시작되었을 경우

확산을 막는 데는 효과가 없음

78

VII 건조설비 부속장치 등VII 건조설비 부속장치 등

79

전체환기 및 배기시설덕트는 불연재 사용 표면온도는 70 이하(24m 이내)이내)

벽 건물 등을 통과시 불연재료로 차단덕트는 방화벽 다른 건물 통과 금지덕트는 방화벽 다른 건물 통과 금지

덕트에 청소구를 설치

건물 일부를 덕트로 사용금지건물 일부를 덕트로 사용금지

위험물질이 응축되지 않도록 설치(단열)

덕트에 고체가 퇴적되지 않도록 설치

배기구는 지붕보다 15m 이상 높게 설치

분진퇴적방지

80

연소장치

연료 먼저 투입되지 않도록 Sequence 구성

연료가스를 감소시켜 연소공기를 차단

2차 공기의 설정치는 급격한 변화가 없도록 잠금차 공기의 설정치 급격 화가 없 록장치 설치시건 암호설정시건 암호설정

연료배관은 수동차단밸브를 설치밸브가 개방된 상태에서 레버가 수직방향이 되지 않게밸브가 개방된 상태에서 레버가 수직방향이 되지 않게

14 회전상태가 권장

파일럿 버너의 불꽃은 주 버너마다 점화를 확실히파일럿 버너의 불꽃은 주 버너마다 점화를 확실히할 수 있게 설치

81

연소 퍼지 설비

예비 퍼지

운전 전middot후에 연료 유입을 차단설비 설치

예비점화 퍼지는 챔버 용적의 4배 실시(1 831)예비점화 퍼지는 챔버 용적의 4배 실시(1831)

예비점화에 필요한 최소 공기만 유입

최소유량 유지 실패 시는 퍼지 타이머 Auto-reset

안전 차단밸브는 닫음안전 차단밸브는 닫음

퍼지 시 화염감지기 신호는 감지되어서는 안 된다

LEL50 이상의 공기로 치환 금지

82

연소 퍼지 설비

예비 퍼지 예외 경우 760초과 또는 다음 3가지 동시

파일럿 불꽃 감시

안전 차단밸브 설치

가열 챔버 내의 가연성농도가 LEL25 이하

파일럿 점화 시운전 시간 15초 미만

예외 조건

공인기관의 승인을 받은 경우

연장시간 동안 LEL 25를 초과하지 않은 경우

83

연료 차단밸브

연동장치 작동 전원차단 시 차단밸브 닫힘

By-pass valve는 항상 닫음

차단밸브를 타 용도 사용금지

차단밸브 전단에 안전밸브를 설치

차단 파일럿 밸브마다 안전밸브를 설치차단 파일럿 밸브마다 안전밸브를 설치

8 62bar초과 시 이중으로 설치862bar초과 시 이중으로 설치

84

Pilot Burner

각 버너 마다 설치

서로 근접설치 시 최소 1개 이상설치로 감지

4초 이하의 실화를 감지하여 연동4초 이하의 실화를 감지하여 연동

예외 사항

로(爐) 내의 온도가 760를 초과 시에만 By-pass 가능

760 이하로 운전시 By-pass 기능을 반드시 복원 760 이하로 운전시 By-pass 기능을 반드시 복원

방폭형 복사 튜브 한쪽이 열린 경우는 제외

760 이하로 운전이 안 되는 버너는 By-pass 가능

온도제어 감지와 병용 금지

85

고산소 분위기 건조설비

산소 공급배관은 CGA G-44에 따름산소 공급배관은 CGA G 44에 따름

산소 투입 전에 배관 청소

연료 차단밸브는 가능한 화실에서 먼 곳에 설치

방산구 퍼지 배출구는 안전한 곳으로 배출방산구 퍼지 배출구는 안전한 곳으로 배출

산소가 연료배관으로 유입 금지

유리 재질 산소 유량계 사용 억제

산소 감압기 2차 측에 안전밸브 설치산소 감압기 2차 측에 안전밸브 설치

86

소방설비

오븐에 자동 스프링클러 물 분무설비 설치

필요 시 덕트 내에도 설치

로(爐)내 온도가 330를 초과 플래시 화재 위험로(爐)내 온도가 330를 초과 플래시 화재 위험

시에는 일제개방형 스프링클러를 설치

CO2 분말 포 소화설비 설치

필요 시 수증기 소화설비 설치필요 시 수증기 소화설비 설치

지속적인 수증기가 공급 가능

물 1lb는 076 부피

연소물질의 소화는 부적합

87

연소물질의 소화는 부적합

건조설비 연동장치

파일럿 버너파일럿 버너

송풍기운전 유량

산소농도 LEL 측정산소농도 LEL 측정

건조실 운전 온도

연료 차단밸브연료 차단밸브

연료공급 압력유량

외부 가연성가스 농도외부 가연성가스 농도

피(彼)건조물의 유입차단

정전

기타(화재 비상정지 등)

88

안전장치 설치 목적

인명과 재산을 보호인명과 재산을 보호

평상시 철저한 유지middot보수로 성능 유지평상시 철저한 유지middot보수로 성능 유지

안전장치는 절대 안전을 보장하지 않음안전장치는 절대 안전을 보장하지 않음

자주 반복하여 사용하면 수명 단축자주 반복하여 사용하면 수명 단축

89

안전장치 설치 원칙

원하는 동작마다 안전장치를 설치원하는 동작마다 안전장치를 설치

안전관행과 제조자의 지침

연료공급장치의 안전밸브연료공급장치의 안전밸브

안전장치의 운전중지는 수동조작으로 재(再)작동

제조자는 안전운전지침서를 제공

시동 정지 비상사태 점검 유지 보수 등시동 정지 비상사태 점검 유지 보수 등

안전장치는 제조자의 지침에 따라 설치 및 유지

안전장치는 외부충격 등으로 보호 조치

90

안전장치 설치 원칙

안전장치를 제거 또는 고장방지

전기 기계적인 연동장치 무력화 방지

제어회로는 150(120)V 이하 사용제어회로는 150(120)V 이하 사용

제어회로는 한쪽만 접지

PLC Sequence

정전 시 안전상태로 자동 복귀되는 회로유지

PLC와 별도의 비상정지스위치 설치

Sequence 변경은 담당자 승인 통제 기록middot유지 Sequence 변경은 담당자 승인 통제 기록 유지

안전 및 재산상의 피해가 우려될 때는 원격제어 금지

91

PLC 안전회로

제조자의 지침에 따라 PLC 회로 구성

안전회로는 변경 금지

안전회로는 독립 필요 시 접점은 공유가능안전회로는 독립 필요 시 접점은 공유가능

다른 설비를 이용하여 치환 점화시도 금지

연동장치는 안전 차단밸브 전원을 직접 차단하도

록 연동시키고 안전상태로 복귀록 연동시키고 안전상태로 복귀

PLC 고장 시 감시되고 안전상태로 복귀

Program은 소멸되지 않도록 저장

92

근로자 교육훈련 사항

연료-공기 혼합물의 연소

폭발위험

자연발화를 포함한 점화원자연발화를 포함한 점화원

제어 및 안전장치의 기능

특수 운전조건

저산소 분위기 운전조건저산소 분위기 운전조건

위험물질의 취급 및 처리

제한장소의 출입절차제한장소의 출입절차

운전 지침

93

참고자료

산업안전보건법

KOSHA CODE D-4-2001 건조설비 설치 기술지침

NFPA 86 Standard for oven and furnaces

NFPA 61A Standard for the prevention of Fire and Dust Explosion in Facilities Manufacturing and Handling StarchHandling Starch

NFPA 61B Standard for the prevention of Fire and Explosion in Grain Elevators and Facilities H dli B lk R A i l l C di iHandling Bulk Raw Agricultural Commodities

NFPA 61C Standard for the prevention of Fire and Dust Explosion in Feed MillsDust Explosion in Feed Mills

NFPA 68 NFPA 69 NFPA 77 NFPA 91 NFPA 231

94

감 사 합 니 다감 사 합 니 다

95

집필 장희(한국산업안전공단)편집 및 제작 교재자료개발팀

III 건조설비 용어 정의III 건조설비 용어 정의

17

건조설비 용어 정의

연소실 연료 등을 점화middot연소시켜 열을 발생시키는 공간키는 공간

건조실 피(彼)건조물이 건조되는 공간

덕트 연소공기 배기가스 또는 건조 시 발생하는 물질을 배출시키는 도관

간접 가열식 연료의 연소가스가 건조실에 들어가지 않고 복사 열 교환 등의 간접방식으로 건조(위험물질을 발생하는 물질 건조)조(위험물질을 발생하는 물질 건조)

연소식 건조설비 연료의 연소가스가 건조실 내부를 통하여 피(彼)건조물과 직접 접촉하는 건조부를 통하여 피(彼)건조물과 직접 접촉하는 건조설비(자동차 도장건조실)

18

건조설비 용어 정의

폭발구 건조실 내부 압력상승 시 내부압력을 외부로 안전하게 분출시키기 위하여 설치한 문 창문부로 안전하게 분출시키기 위하여 설치한 문 창문 패널 파열판 등자동 점화 온도(A i i i T ) 물자동 점화 온도(Auto-ignition Temperature) 물질의 자동 점화가 시작되는 온도 먼지는 먼지층및 먼지운에만 해당및 먼지운에만 해당확산 화염(Diffusion flame) 점화 가 주위 대기 내에서 확산되는 속도에 의해 연소가 제어되는 화염에서 확산되는 속도에 의해 연소가 제어되는 화염폭연(Deflagration) 화염 전선이 음속 이하로 확산되는 현상산되는 현상폭굉(Detonation) 화염 전선이 음속 이상으로 확산되는 현상

19

산되는 현상

건조설비 용어 정의

폭발(Explosion) 폭연 폭굉 등으로 생성되는 압력의 급상승으로 밀폐 구역이 파열되는 현상력의 급상승으로 밀폐 구역이 파열되는 현상

폭연(폭발) 차단(Deflagration isolation) 폭연이연결 덕트를 통해 확산되는 것을 차단하는 조치

폭연(폭발) 진압(Deflagration suppression) 폭연폭 (폭발) ( g pp ) 폭을 초기에 (60 ~ 80 ms 이내) 소화시키기 위해 고출력 소화기를 사용 압력과 화염의 영향을 완화력 화기 사용 력과 화 의 영향 화시키는 조치

폭연(폭발) 배풍 (Deflagration venting) 밀폐 구폭연(폭발) 배풍 (Deflagration venting) 밀폐 구역이나 용기 등의 내부에서 발생하는 폭연에 의한압력을 완화시키기 위해 Panel door 개구장치

20

압력을 완화시키기 위해 Panel door 개구장치등을 이용 압력을 완화시키는 조치

건조설비 용어 정의억제(Containment) 공정 건조시 폭연의 최대 압력에 견디어 파열되지 않도록 견고하게 건조하는력에 견디어 파열되지 않도록 견고하게 건조하는조치폭발성(Explosible) 통상 부유 중인 먼지운 또는폭발성(Explosible) 통상 부유 중인 먼지운 또는연무에 적용되는 용어게이트 밸브(Gate valve) 배관 내에 물질의 흐름게이 밸 ( ) 배 내에 물질의에 수직방향으로 Plate를 삽입하여 흐름을 차단시키는 밸브

( )로터리 밸브(Rotary Airlock valve) 원추형 상자내의 Motor로 작동되는 복수 날개 회전익으로 구성된 밸브성된 밸브평균입자크기(Mean particle size) Micronμ단위로 표시되는 입자 물질의 평균직경

21

로 표시되는 입자 물질의 평균직경

건조설비 용어 정의

Kg 가스의 폭발지수

Kst 먼지의 폭발지수

Pmax 억제된 폭연이나 폭굉의 최대압력억제 폭 이나 폭굉의 최대 력

Pred 폭연배풍 또는 폭연집압 등과 같은 폭발방지 기법을 이용한 결과로 감소된 폭연 압력지 기법을 이용한 결과로 감소된 폭연 압력

Pstat Vent panel 또는 Vent door가 개방되기시작하는 정압(static pressure)시작하는 정압(static pressure)

Reaction force 배풍된 폭연에서 나오는 가스의방출로 1개의 Pl t 구성품에 가해지는 힘방출로 1개의 Plant 구성품에 가해지는 힘

22

Dryer 분류y

Indirect Dryer연속식 피건조물을 연속 또는 회분 투입

tray sheeting pneumatic conveying rotary spray th h i l ti t l fl id b dthrough-circulation tunnel fluid beds

회분식 회분으로 투입

through circulation tray through-circulation tray

Infrared or radiant heat dryerInfrared or radiant-heat dryer

Dielectric-heat dryer

23

Dryer 분류y

Direct dryer

연속식 피 건조물이 연속으로 투입되고 고온표면에접촉

cylinder drum screw-conveyer vibrating-tray t t b t i l tsteam-tube rotary special type

회분식 교반 등을 시키면서 진공 상압 건조회분식 교반 등을 시키면서 진공 상압 건조

agitated-pan free vacuum rotary vacuum-tray

24

IV 건조설비 구조IV 건조설비 구조

25

건조설비 건축물 구조

독립된 단층건물

최상층 또는 내화구조인 경우는 예외건조로를 지하 밀폐장소에 설치 시에는 충분한 환기와

누출된 위험물질이 체류하지 않도록 할 것

연료의 증기비중이 공기보다 큰 경우는 지상에 설치

건물의 바닥 벽 기둥 계단 및 지붕은 불연재 사용

상부를 가벼운 재료 사용상부를 가벼운 재료 사용

폭발구를 설치하고 안전한 곳으로 배출

건조 시 발생하는 가스 증기 또는 분진을 안전한 곳건조 시 발생하는 가스증기 또는 분진을 안전한 곳으로 배출

26

건조설비 건축물 구조

직화식 건조설비는 점화 시 폭발 또는 화재를 예방하기 위하여 연소실이나 기타 점화하는 부분을방하기 위하여 연소실이나 기타 점화하는 부분을환기시킬 수 있는 구조로 할 것

내부는 청소가 쉬운 구조로 할 것

감시창출입구 및 배기구 등의 개구부는 발화시에시창 출 구 및 배기구 등의 개구부 발화시에불이 다른 곳으로 번지지 아니하는 위치에 설치하고 필요한 때에는 즉시 밀폐가능 구조로 할 것때에 즉시 폐가능 구 것

내부의 온도가 국부적으로 상승방지 구조로 설치할 것할 것

위험물 건조설비 열원으로 직화를 사용하지 말 것

27

건조설비 건축물 구조

위험물 건조설비 외의 건조설비의 열원으로 직화를 사용하는 때에는 불꽃 등에 의한 화재를 예화를 사용하는 때에는 불꽃 등에 의한 화재를 예방하기 위하여 덮개를 설치하거나 격벽을 설치최대운전온도에서의 열팽창에 의한 응력을 충분최대운전온도에서의 열팽창에 의한 응력을 충분히 견딜 수 있도록 설계 및 제작되어야 함건조설비의 외부표면온도가 70(160)이하건조설비의 외부표면온도가 70(160)이하초과시에는 접촉방지 시설과 경고표지판을 설치연소실에는 각 버너마다 연료의 연소상태를 확연소실에는 각 버너마다 연료의 연소상태를 확인할 수 있도록 관찰구(Peep hole) 등을 설치

설치 불가시에는 육안 감시 가능설비를 설치설치 불가시에는 육안 감시 가능설비를 설치

건조실의 출입문은 건조실 내부에서도 열 수 있는 구조

28

는 구조

건조설비 비상구 설치

출입구로 부터 3m 이상 떨어진 곳에 설치출입구로 부터 3m 이상 떨어진 곳에 설치

비상구 출입구로부터 50m 이내 마다 설치

너비는 075m 이상 높이는 15m 이상

문은 피난방향으로 열리고 실내에서 항상 열리도록 할 것

실내 외에 비상구의 표지판 설치실내 외에 비상구의 표지판 설치

유도등 설치양방향 대피로 확보양방향 대피로 확보

29

건조설비 부속전기설비

건조설비에 부속된 전열기전동기 및 전등 등에

접속된 배선 및 개폐기를 사용하는 때에는 당해

건조설비 전용의 것을 사용설비 용의 것을 사용

건조설비의 내부에서 전기불꽃의 발생으로 인하여 위험물의 점화원이 될 우려가 있는 전기기계여 위험물의 점화원이 될 우려가 있는 전기기계기구 또는 전선 케이블 설치 금지건조설비 설치환경에 적합한 용량 방폭 등급 내열건조설비 설치환경에 적합한 용량 방폭 등급 내열

등급 밀폐구조 등으로 설치해야 함

30

V 건조설비 화재폭발V 건조설비 화재폭발

31

건조공정 화재폭발가연물

연소(화재)3요소

연소(화재)

1 가연물

2 점화원

연소(화재)3요소

점화원 산소

(화재)2 점화원

3 산소(공기)

분진폭발 5요소가연물가연물

1 가연물

2 점화원밀폐공간

부유

점화원

3 산소(공기)

4 분산부유

공간

32

점화원 산소4 분산부유

5 밀폐공간

화재폭발 방지

함진 농도 입도제어

점화원 제어

산소농도 제어농 제어

비산방지설비를 밀폐시켜 누출 방지설비를 밀폐시켜 누출 방지

분진퇴적 방지를 위한 청소

개방개방옥외에 설치하거나 개방 건물에 설치

33

분진가연물

분진 종류 입도크기는 나라마다 상이함

KOSHA 코드 40 mesh (lt 420 μm) 이하인 입자

NFPA는 20 mesh(lt 850 μm) 이하인 입자( μ ) 이하 자

일반적으로 입도크기가 420 μm 이상인 입자는화염성장 (Propagation) 을 억제화염성장 (Propagation) 을 억제

가스 증기 Hume 먼지 분진 등이 혼합상태가일반적임일반적임

폭발하한 농도는 20 ~ 60g 폭발상한농도는

2000 ~ 6000g의 범위

34

분진실험장치 조건

Ignition Source TwoIgnition Source ndashTwo

pyrotechnic igniter

(5000Jeach)(5000Jeach)

혼합분진

40 i i t l 40 zirconium metal

30 barium nitrate

30 b i id 30 barium peroxide

This source is initiated by

1 A l t i f h da 1-A electric fuse head

35Siwek 20-L chamber

분진 크기별 실험결과

300 μm 이상 분진은300 μm 이상 분진은점화최소농도 점화에너지가 급격히 증가너지가 급격히 증가의미는

36

분진폭발물질

종 류 물 질 명

곡물 곡물류 분유 녹말 설탕 셀룰로오스 등

탄소질 석탄류 목재 종이류 섬유류탄소질 석탄류 목재 종이류 섬유류

금속 Al Mg Li K Na Zn Fe 등

플라스틱 PE ABS PVC PP PVA E Ph l플라스틱 PE ABS PVC PP PVA Epoxy Phenol

Melamine Poly Acrylamide PVB 등

화학물질화학물질 Adipic Acid Calcium Acetate TPA PA

DOP Dextrin Lead Stearate 황

Methyl cellulose Methyl cellulose

분진취급 시 가연성증기 가스혼합 여부에 따라 차이

37

분진취급 시 가연성증기 가스혼합 여부에 따라 차이

PVC는 자기 소화성으로 분진폭발이 가능

분진의 제어

분진이 새는 곳을 막는다

공장 내부를 환기

국소배기장치 등으로 부유 분진을 포집(捕集)

누출된 분진은 정기적으로 제거누출된 분진은 정기적으로 제거

물 분무 또는 습식공정을 적용하여 정전기 발생

을 억제

불활성 분진을 첨가

38

점화원 종류 및 크기

집진장치 등 분진 제거할 때 정전기 방전 불꽃

집진장치 등 분진 제거용 전기기기 불꽃 과열

회전축 과열 회전 날개 접촉 모터 불꽃 과열회 축 과열 회 날개 촉 터 불꽃 과열

회수분진 배출용 기기의 과열 마찰 등

고온 물체 불씨 착화 불꽃 혼입고온 물체 불씨 착화 불꽃 혼입

금속편(金屬片) 등 이물질 혼입

분진 자연발화

보수작업에 따른 용접 등 불꽃

최소발화에너지(MIC)는 가스 1mj 분진 100mj 이하 이나 온도 산소 습도 입도 등에 좌우

39

이하 이나 온도 산소 습도 입도 등에 좌우

인화성 가스 특징

발열 착화 비중Gas MW

발열

Btu

착화

LEL

UEL

비중

Air공기비

Butane 58 0 3 200 550 1 9 8 5 2 0 31 0Butane 580 3200 550 19 85 20 310

CO 280 310 1128 125 740 097 25

Hydrogen 2 0 311 932 4 74 2 0 07 2 5Hydrogen 20 311 932 4 742 007 25

LNG 186 1115 - 46 145 064 106

LNG 162 960 - 4 150 056 90

LNG 203 1000 - 39 140 07 94

Propane 440 2500 842 21 95 157 240

40

점화원 제어장치

접지접지

금속탐지기

온도감지기

컨베이어 벨트 이탈감지컨베이어 벨트 이탈감지

입도분포 제어

습도조절습도조절

불활성물질 투입

진동체 전단에 금속감지기

자석기 금속감지기

41

진동체 전단에 금속감지기

불활성 조치(Inert)( )

불활성 조치 원리밀폐된 체적 내에서 산소 농도를 연소에 요구되는 농도

미만으로 낮춰 사전에 폭발을 방지하는 조치

질소 이산화탄소 등의 불활성 가스를 사전에 주입시켜 폭발을 방지하는 조치 (NFPA 69)

불활성 조치 시 주의사항공정 내에서 퍼지가스 및 산소의 농도를 계속 모니터링

퍼지가스가 누설 시 질식으로 인해 인체에 미칠 잠퍼지가 가 누 시 식 해 체에 미재적 위험성을 사전 고려

42

불활성 조치 장단점

장점

연소를 미연에 방지 제품의 생산 중단에 따른 손실

가능성을 사전에 막을 수 있음가능성을 사전에 막을 수 있음

단점

질소비용의 지속적인 투자질소비용의 지속적인 투자

누설 시 질식의 위험 상존

높은 유지 관리 비용

43

질소순환 공기이송설비

44

불활성가스 치환

운전자의 안전위치를 확인운전자의 안전위치를 확인

불활성가스 충분한 저장량을 보관

용매회수설비 작동준비

순환 팬을 가동하고 불활성가스 투입순환 팬을 가동하고 불활성가스 투입

한계 산소농도보다 3 이상 낮게 투입한계 산소농도보다 3 이상 낮게 투입

재순환 오븐가스를 운전온도까지 가열

정상운전

45

불활성가스 치환(아세톤)( )

46

불활성가스 치환(헵탄)( )

47

저산소 농도 용매회수설비

저산소 농도로 운전저산소 농도로 운전

공기가 유입되지 않도록 기밀성을 유지

산소농도 측정장치를 연동 설치

불활성가스는 용적의 5배 이상 보관

비상전원 공급장치 설치비상전원 공급장치 설치

48

저산소 분위기 오븐 운전운전준비최저산소농도(LOC) 보다 3이상 낮게 운전최저산소농도(LOC) 보다 3이상 낮게 운전 3 이하 시 비상퍼지 및 용매 및 피(彼)건조물 공급 중

단용매 증기가 응축되지 않도록 운전운전중지용매 및 피(彼)건조물 유입을 차단용매 및 피(彼)건조물 유입을 차단 LOC 이하로 치환용매 흐름을 차단하고 열원 공급을 중지산소농도를 195 까지 되게 공기유입비상절차정전 시 비상전원을 팬 제어설비에 공급정전 시 비상전원을 팬 제어설비에 공급건조로(乾燥爐)내에 유입 차단비상시에도 산소농도를 연속측정

비상퍼지 시 오븐 과열방지

49

비상퍼지 시 오븐 과열방지

VI 건조설비 화재폭발 피해 최소화VI 건조설비 화재폭발 피해 최소화

50

화재폭발 피해 최소화 방법

억제(Containment)

방산(Deflagration Venting)

폭연 진압(Deflagration Suspension)

폭연 차단(Deflagration Isolation)폭연 차단(Deflagration Isolation)

완벽한 대책을 세우는 것은 불가능

폭발에 의한 피해를 최소화 대책 강구

1차 폭발을 배출하거나 봉쇄시켜 피해를 최소화

1차 폭발을 감지 2차 폭발로 발전 차단

51

1차 폭발을 감지 2차 폭발로 발전 차단

억제(Containment) ( )

공정 자체를 미리 취급 재료의 최대 폭연압력에견딜 수 있게 설계

최종 변형 압력은 용기내의 최대 초기압력에 좌우최종 변형 압력은 용기내의 최대 초기압력에 좌우

억제 용기의 경우 최대 초기압력을 30 psig (2Bar 2 1 KgCm2)로 제한시킴(NFPA 69)21 KgCm2)로 제한시킴(NFPA 69)

장비의 설계는 영구적으로 변형 방지 설계항복강 ( ) 이하에서 전 설계항복강도 (yield strength) 이하에서 운전토록 설계

허용 가능한 변형으로도 파열방지 설계

항복강도 (yield strength) 이상이라 하더라도 극한 강도 (ultimate strength)이하에서 운전되게끔 설계

52

억제(Containment) 장단점( )

억제 시 고려해야 할 사항용기의 평평한 표면들과 사각 모양의 강도를 극대화

시키는 것은 용기 설계 시 고려

용접 부위 및 기타 조임 장치들의 강도 또한 고려용접 부위 및 기타 조임 장치들의 강도 또한 고려

분진폭발위험이 높은 건조기 분쇄기 등에 적용

억제의 장점유지 관리비의 절감

소극적 방호조치

억제의 단점높은 초기 투자비

플랜트 구조에 무게 하중을 미침

53

플랜트 구조에 무게 하중을 미침

방산(Deflagration Venting)( g g)

방산원리공정 구성품 공정실 등의 내부로부터 발생하는 폭연의

고온 팽창 가스를 개방용 패널 또는 도어를 통해 완화시기는 폭발방지조치기는 폭발방지조치

폭연 배풍장치 - Vent panel Vent door

방산 작동 방법폭발성 가스가 대기로 직접 방출될 수 있게끔 유도하는

개방된 방산구 (Open vent)를 제외

방산장치는 사전에 예정된 압력 즉 P t t에서 개방방산장치는 사전에 예정된 압력 즉 Pstat에서 개방

압축된 가스는 대기로 직접 또는 Vent duct를 통해 배출

54

방산 설계 시 고려사항

반발력(反撥力 Reaction force)폭발 후의 화재 (P l i fi )폭발 후의 화재 (Post explosion fire)재료의 유독성 또는 부식독성 문제에 대한 고려독성 문제에 대한 고려배풍 효율 (Vent efficiency) 다른 공정 장비와의 연결 부위다른 공정 장비와의 연결 부위배풍 덕트의 배압 (Back pressure) 단열 보온재 (Th l i l ti )단열 보온재 (Thermal insulation) 안전한 배풍 구역 (Safe Venting Area) 진공 상태 방호 (V P t ti )진공 상태 방호 (Vacuum Protection) 설치 위치

55

방산구 설계기준(NFPA 68)( )

공정 물질(재료) K K l (b d)Kst or Kg value (barmiddotmsecond)용기의 치수와 체적최대 및 최소의 운전 압력 및 온도최대 및 최소의 운전 압력 및 온도용기의 강도V t D t L th(있을 경우)Vent Duct Length(있을 경우)공정 물질(재료) Kst or Kg value용기의 치수와 체적 최대 및 최소의 운전 압력 및용기의 치수와 체적 최대 및 최소의 운전 압력 및온도 용기의 강도 Vent Duct Length 등의 정보로 NFPA 68에 들어 있는 계산도표( h )로 NFPA 68에 들어 있는 계산도표(nomography)를 사용하여 Vent panel의 사이즈를 결정

56

방산구 설치 기준내부 폭발압력을 외부로 안전하게 방출(예외)

철 구조물과 4 8 이상 철판으로 제작 시(봉쇄)철 구조물과 48mm 이상 철판으로 제작 시(봉쇄)

저산소 농도에서 운전하는 건조설비

가스증기 N₂air CO₂air

Methane 12 145

n-Hexane 12 145

Ethylene 10 11 5Ethylene 10 115

Hydrogene 50 52

S l 9 0Stylene 90 -

로(爐)의 부피 0424당 0093 방출면적(151)

57

(爐)의 부피 0424 당 0093 방출면적(15 1)

방산구 설치 기준

패널 출입문 개구부 등을 이용 1 15법칙 준수패널 출입문 개구부 등을 이용 1 15법칙 준수

방출구 주위에 가이드 레일 설치와 경고표지

가능한 연소장치 가까이 설치

패널이 비산되지 않도록 끈으로 묶어패널이 비산되지 않도록 끈으로 묶어

패널은 05psig의 서지 내압력

지붕 패널을 단위면적당 최대244kg 설치

길이가 긴 건조설비는 최소 내경의 5배 초과 금지길이가 긴 건 설비는 최 내경의 5배 과 금지

초기 증기폭발압력을 조기에 배출시켜 배출시간을 길게

58

방산구 덕트 설치 기준

배출구 덕트는 폭발 방산구 면적 이상으로 설치

벤트 면적은 가능한 균형 있고 대칭적으로 분포

덕트는 가능한 짧게(3m 이하) 설치덕트는 가능한 짧게(3m 이하) 설치

가능한 상부의 높은 곳에 장애물이 없도록 설치

일직선으로 설치

외벽에 가깝게 설치외벽에 가깝게 설치

옥외 안전한 곳에 설치옥외 안전한 곳에 설치

폭발 방산구 주위에 경고 표지판 설치

59

방산구 설치 장단점방산구 장점방산구가 옥외에 있을 경우에는 비용 절감방산구가 옥외에 있을 경우에는 비용 절감유지 관리 비용의 절감

방산구 단점 Filter bag 등의 가연성 재료가 아직 남아 있을 경우

방산 후에도방산 후에도화재의 잠재력 상존

배출구를 옥외로 유도하기 위하여 설치설비가 옥외배출구를 옥외로 유도하기 위하여 설치설비가 옥외또는 바깥쪽벽 가까이에 위치분진화염이 외부로 배출되어 2차 재해 위험분진화염이 외부로 배출되어 2차 재해 위험

독성 부식성 재료에는 부적합잘못 설계 및 설치하면 잦은 작동으로 신뢰성이 저하

60

잘못 설계 및 설치하면 잦은 작동으로 신뢰성이 저하

패널형 방산구(Vent Panel)( )

평평한 모양이나 Dome 모양의 Panel로 방호 대

상이 되는 공정 구성품의 개구부에 볼트를 사용하

여 연결 설치

한 장의 Stainless Steel 또는 316 Stainless

Steel (밀봉용) Teflon 및 Stainless Steel SandSteel (밀봉용) Teflon 및 Stainless Steel Sand

witch 구조로도 구성 가능

D 형 V t P l은 풍압 및 공정 진공 상태Dome 형 Vent Panel은 풍압 및 공정 진공 상태

에 대비하여 저항 값을 크게 설계

Vent Panel 모양 직사각형 또는 원형

61

패널형 방산구(Vent Panel)( )

62

패널 비산방지 끈

63

폭발 방산(Explosion Venting)( p g)

분진폭발 시 폭발압력을 외부로 방출

내부압력을 완화시켜 설비를 보호

피해확대를 방지 감소피해확대를 방지

rupture disk bursting diaphragm 폭발 방산 문(안전핀)(안전핀)

64

방산 문(Vent Door)( )

방호 대상이 되는 공정방호 대상이 되는 공정의 구성품에 설치하는경첩이 달린 도어경첩이 달린 도어

미리 예정된 압력에서개방되도록 설계개방되도록 설계

특수한 걸쇠 경첩 배열 제어열로 제어

Vent panel보다 동작시간이 길다

65

방산구 설치 예시

가스와 먼지를 취급하는 장소에 사용

전형적인 설치 장소 Dust collector

Silo

Dryer

Bucket elevator

Mixer Pulverizing

Bucket elevators

W t Sh ddWaste Shredders

최초 설계 기기 배치시에 분진폭발 고려

66

시에 분진폭발 고려

방산구 덮개 비산방지 끈

67

폭연 진압장치 구성

68

폭연 진압 설계 기준

설계 기준 NFPA 69 ISO 61844설계 기준 NFPA 69 ISO 61844

공정 물질

Kst or Kg value(폭발지수)

최대 및 최소 운전 압력 및 온도최대 및 최소 운전 압력 및 온도

용기의 강도용기의 강

용기의 치수와 체적

69

폭연 진압 장단점

폭연 진압(Deflagration Suspension) 장점

화염 제거 및 연이은 화재의 방지

독성 부식성 재료의 배출 위험 감소독성 부식성 재료의 배출 위험 감소

공정 구성품의 위치 선정에 유연성

폭연 진압(Deflagration Suspension) 약점

폭연 배풍 보다 통상 높은 비용

정기적인 유지 관리정기적인 유지 관리

일부 금속분진 아세틸렌 수소에는 부적합

70

폭연 진압 설치

가스 및 먼지를 취급하는가 및 먼지를 취급하는장소에 사용

전형적인 설치 장소전형적인 설치 장 Dust collectors

Silos

Spray dryers

Bucket elevators

Mixers

Pulverizing

Fluid Bed Dryers

Cyclone Separators

W t Sh dd

71

Waste Shredders

폭연 진압 불가

자체 산화원을 갖고 있는 nitro cellulose 및 이와자체 산화원을 갖고 있는 nitro-cellulose 및 이와

유사한 기타 폭발성 물질

화염의 확산속도가 음속보다 빠른 폭굉 사고

분해 반응 스팀과 같은 열팽창 폭발사고 등으로

초래되는 폭발사고

72

폭연 차단집진기 사일로 등의 공정 구성품은 Suppression Venting Containment 등으로 폭발방지가 가능Venting Containment 등으로 폭발방지가 가능배관 및 덕트에 의해 기타 공정 구성품에 연결되는부위는 폭발 확산의 위험 상존부위는 폭발 확산의 위험 상존집진기는 Deflagration vent 설치로 파괴를 방지할수 있을지는 모르나 유입 덕트 (inlet duct)를 통해수 있을지 나 유 덕 ( )를 통해화염이 플랜트의 다른 부위로 확산될 수 있음이러한 화염의 확산으로 2차 폭발이 초래될 수 있고 실제로 초래되어 왔음NFPA 68에서는 장비들간의 연결된 부위에 설치할선택사양으로 V ti 을 시사하고는 있으나 이는선택사양으로 Venting을 시사하고는 있으나 이는상호 연결된 장비에 폭발방지시스템이 설치되어있을 경우에만 Venting의 효력이 있음

73

있을 경우에만 Venting의 효력이 있음

기계적 폭연 차단적절한 구조의 rotary airlock valve로 가능 dust collector hopper dust collector hopper효과적이기 위해서는

폭연 감지 즉시 Rotary gate valve가 중지폭 지 즉시 y g 가 중지화염과 타고 있는 물질의 이송을 방지진짜 효과적이기 위해서는 rotary airlock valve를

방호 대상 장비의 폭발 감지 및 방지 설비에 통합방호 대상 장비의 폭발 감지 및 방지 설비에 통합필요

High speed knife gate valve적절한 구조로 150 psig 내압력( 충분한 내압력) ms(11000초) 내에 닫힘(빠른 응답속도)배관도 최대 폭연압력 Pmax에 내압

74

기계적 폭연 차단

폭발감지기(압력스위치 또는 불꽃감지기)가 폭연압력 또는 화염 전선 감지압력 또는 화염 전선 감지

폭발감지기가 폭연 압력 화염전선을 감지

신속히 Valve를 차단시켜 화염과 압력의 확산방지

연결된 장비가 D fl ti ti i연결된 장비가 Deflagration venting suppression에 의해 방호되고 있을 경우

예상되는 압력은 거의 없음

연결 배관을 차단하는 Valve를 보다 경제적인연결 배관을 차단하는 Valve를 보다 경제적인chemical isolation barrier로 대체 가능

75

공기수송장치 설치 예시

A

B

A

76

Rotary airlock valvey

77

화학적 폭연 차단

폭발감지기(압력스위치 또는 광학 감지기)가

폭연 압력 화염전선을 감지

고속 방출 소화기에서 소화약제가 신속히 방출고속 방출 소화기에서 소화약제가 신속히 방출

화염과 타고 있는 물질의 확산을 막음

점화원(스파크) 진압 설비

덕트 아래로 이송되는 타고 있는 입자를 감지있

아래쪽으로 물을 분사시켜 소화

일단 폭연이 시작되었을 경우일단 폭연이 시작되었을 경우

확산을 막는 데는 효과가 없음

78

VII 건조설비 부속장치 등VII 건조설비 부속장치 등

79

전체환기 및 배기시설덕트는 불연재 사용 표면온도는 70 이하(24m 이내)이내)

벽 건물 등을 통과시 불연재료로 차단덕트는 방화벽 다른 건물 통과 금지덕트는 방화벽 다른 건물 통과 금지

덕트에 청소구를 설치

건물 일부를 덕트로 사용금지건물 일부를 덕트로 사용금지

위험물질이 응축되지 않도록 설치(단열)

덕트에 고체가 퇴적되지 않도록 설치

배기구는 지붕보다 15m 이상 높게 설치

분진퇴적방지

80

연소장치

연료 먼저 투입되지 않도록 Sequence 구성

연료가스를 감소시켜 연소공기를 차단

2차 공기의 설정치는 급격한 변화가 없도록 잠금차 공기의 설정치 급격 화가 없 록장치 설치시건 암호설정시건 암호설정

연료배관은 수동차단밸브를 설치밸브가 개방된 상태에서 레버가 수직방향이 되지 않게밸브가 개방된 상태에서 레버가 수직방향이 되지 않게

14 회전상태가 권장

파일럿 버너의 불꽃은 주 버너마다 점화를 확실히파일럿 버너의 불꽃은 주 버너마다 점화를 확실히할 수 있게 설치

81

연소 퍼지 설비

예비 퍼지

운전 전middot후에 연료 유입을 차단설비 설치

예비점화 퍼지는 챔버 용적의 4배 실시(1 831)예비점화 퍼지는 챔버 용적의 4배 실시(1831)

예비점화에 필요한 최소 공기만 유입

최소유량 유지 실패 시는 퍼지 타이머 Auto-reset

안전 차단밸브는 닫음안전 차단밸브는 닫음

퍼지 시 화염감지기 신호는 감지되어서는 안 된다

LEL50 이상의 공기로 치환 금지

82

연소 퍼지 설비

예비 퍼지 예외 경우 760초과 또는 다음 3가지 동시

파일럿 불꽃 감시

안전 차단밸브 설치

가열 챔버 내의 가연성농도가 LEL25 이하

파일럿 점화 시운전 시간 15초 미만

예외 조건

공인기관의 승인을 받은 경우

연장시간 동안 LEL 25를 초과하지 않은 경우

83

연료 차단밸브

연동장치 작동 전원차단 시 차단밸브 닫힘

By-pass valve는 항상 닫음

차단밸브를 타 용도 사용금지

차단밸브 전단에 안전밸브를 설치

차단 파일럿 밸브마다 안전밸브를 설치차단 파일럿 밸브마다 안전밸브를 설치

8 62bar초과 시 이중으로 설치862bar초과 시 이중으로 설치

84

Pilot Burner

각 버너 마다 설치

서로 근접설치 시 최소 1개 이상설치로 감지

4초 이하의 실화를 감지하여 연동4초 이하의 실화를 감지하여 연동

예외 사항

로(爐) 내의 온도가 760를 초과 시에만 By-pass 가능

760 이하로 운전시 By-pass 기능을 반드시 복원 760 이하로 운전시 By-pass 기능을 반드시 복원

방폭형 복사 튜브 한쪽이 열린 경우는 제외

760 이하로 운전이 안 되는 버너는 By-pass 가능

온도제어 감지와 병용 금지

85

고산소 분위기 건조설비

산소 공급배관은 CGA G-44에 따름산소 공급배관은 CGA G 44에 따름

산소 투입 전에 배관 청소

연료 차단밸브는 가능한 화실에서 먼 곳에 설치

방산구 퍼지 배출구는 안전한 곳으로 배출방산구 퍼지 배출구는 안전한 곳으로 배출

산소가 연료배관으로 유입 금지

유리 재질 산소 유량계 사용 억제

산소 감압기 2차 측에 안전밸브 설치산소 감압기 2차 측에 안전밸브 설치

86

소방설비

오븐에 자동 스프링클러 물 분무설비 설치

필요 시 덕트 내에도 설치

로(爐)내 온도가 330를 초과 플래시 화재 위험로(爐)내 온도가 330를 초과 플래시 화재 위험

시에는 일제개방형 스프링클러를 설치

CO2 분말 포 소화설비 설치

필요 시 수증기 소화설비 설치필요 시 수증기 소화설비 설치

지속적인 수증기가 공급 가능

물 1lb는 076 부피

연소물질의 소화는 부적합

87

연소물질의 소화는 부적합

건조설비 연동장치

파일럿 버너파일럿 버너

송풍기운전 유량

산소농도 LEL 측정산소농도 LEL 측정

건조실 운전 온도

연료 차단밸브연료 차단밸브

연료공급 압력유량

외부 가연성가스 농도외부 가연성가스 농도

피(彼)건조물의 유입차단

정전

기타(화재 비상정지 등)

88

안전장치 설치 목적

인명과 재산을 보호인명과 재산을 보호

평상시 철저한 유지middot보수로 성능 유지평상시 철저한 유지middot보수로 성능 유지

안전장치는 절대 안전을 보장하지 않음안전장치는 절대 안전을 보장하지 않음

자주 반복하여 사용하면 수명 단축자주 반복하여 사용하면 수명 단축

89

안전장치 설치 원칙

원하는 동작마다 안전장치를 설치원하는 동작마다 안전장치를 설치

안전관행과 제조자의 지침

연료공급장치의 안전밸브연료공급장치의 안전밸브

안전장치의 운전중지는 수동조작으로 재(再)작동

제조자는 안전운전지침서를 제공

시동 정지 비상사태 점검 유지 보수 등시동 정지 비상사태 점검 유지 보수 등

안전장치는 제조자의 지침에 따라 설치 및 유지

안전장치는 외부충격 등으로 보호 조치

90

안전장치 설치 원칙

안전장치를 제거 또는 고장방지

전기 기계적인 연동장치 무력화 방지

제어회로는 150(120)V 이하 사용제어회로는 150(120)V 이하 사용

제어회로는 한쪽만 접지

PLC Sequence

정전 시 안전상태로 자동 복귀되는 회로유지

PLC와 별도의 비상정지스위치 설치

Sequence 변경은 담당자 승인 통제 기록middot유지 Sequence 변경은 담당자 승인 통제 기록 유지

안전 및 재산상의 피해가 우려될 때는 원격제어 금지

91

PLC 안전회로

제조자의 지침에 따라 PLC 회로 구성

안전회로는 변경 금지

안전회로는 독립 필요 시 접점은 공유가능안전회로는 독립 필요 시 접점은 공유가능

다른 설비를 이용하여 치환 점화시도 금지

연동장치는 안전 차단밸브 전원을 직접 차단하도

록 연동시키고 안전상태로 복귀록 연동시키고 안전상태로 복귀

PLC 고장 시 감시되고 안전상태로 복귀

Program은 소멸되지 않도록 저장

92

근로자 교육훈련 사항

연료-공기 혼합물의 연소

폭발위험

자연발화를 포함한 점화원자연발화를 포함한 점화원

제어 및 안전장치의 기능

특수 운전조건

저산소 분위기 운전조건저산소 분위기 운전조건

위험물질의 취급 및 처리

제한장소의 출입절차제한장소의 출입절차

운전 지침

93

참고자료

산업안전보건법

KOSHA CODE D-4-2001 건조설비 설치 기술지침

NFPA 86 Standard for oven and furnaces

NFPA 61A Standard for the prevention of Fire and Dust Explosion in Facilities Manufacturing and Handling StarchHandling Starch

NFPA 61B Standard for the prevention of Fire and Explosion in Grain Elevators and Facilities H dli B lk R A i l l C di iHandling Bulk Raw Agricultural Commodities

NFPA 61C Standard for the prevention of Fire and Dust Explosion in Feed MillsDust Explosion in Feed Mills

NFPA 68 NFPA 69 NFPA 77 NFPA 91 NFPA 231

94

감 사 합 니 다감 사 합 니 다

95

집필 장희(한국산업안전공단)편집 및 제작 교재자료개발팀

건조설비 용어 정의

연소실 연료 등을 점화middot연소시켜 열을 발생시키는 공간키는 공간

건조실 피(彼)건조물이 건조되는 공간

덕트 연소공기 배기가스 또는 건조 시 발생하는 물질을 배출시키는 도관

간접 가열식 연료의 연소가스가 건조실에 들어가지 않고 복사 열 교환 등의 간접방식으로 건조(위험물질을 발생하는 물질 건조)조(위험물질을 발생하는 물질 건조)

연소식 건조설비 연료의 연소가스가 건조실 내부를 통하여 피(彼)건조물과 직접 접촉하는 건조부를 통하여 피(彼)건조물과 직접 접촉하는 건조설비(자동차 도장건조실)

18

건조설비 용어 정의

폭발구 건조실 내부 압력상승 시 내부압력을 외부로 안전하게 분출시키기 위하여 설치한 문 창문부로 안전하게 분출시키기 위하여 설치한 문 창문 패널 파열판 등자동 점화 온도(A i i i T ) 물자동 점화 온도(Auto-ignition Temperature) 물질의 자동 점화가 시작되는 온도 먼지는 먼지층및 먼지운에만 해당및 먼지운에만 해당확산 화염(Diffusion flame) 점화 가 주위 대기 내에서 확산되는 속도에 의해 연소가 제어되는 화염에서 확산되는 속도에 의해 연소가 제어되는 화염폭연(Deflagration) 화염 전선이 음속 이하로 확산되는 현상산되는 현상폭굉(Detonation) 화염 전선이 음속 이상으로 확산되는 현상

19

산되는 현상

건조설비 용어 정의

폭발(Explosion) 폭연 폭굉 등으로 생성되는 압력의 급상승으로 밀폐 구역이 파열되는 현상력의 급상승으로 밀폐 구역이 파열되는 현상

폭연(폭발) 차단(Deflagration isolation) 폭연이연결 덕트를 통해 확산되는 것을 차단하는 조치

폭연(폭발) 진압(Deflagration suppression) 폭연폭 (폭발) ( g pp ) 폭을 초기에 (60 ~ 80 ms 이내) 소화시키기 위해 고출력 소화기를 사용 압력과 화염의 영향을 완화력 화기 사용 력과 화 의 영향 화시키는 조치

폭연(폭발) 배풍 (Deflagration venting) 밀폐 구폭연(폭발) 배풍 (Deflagration venting) 밀폐 구역이나 용기 등의 내부에서 발생하는 폭연에 의한압력을 완화시키기 위해 Panel door 개구장치

20

압력을 완화시키기 위해 Panel door 개구장치등을 이용 압력을 완화시키는 조치

건조설비 용어 정의억제(Containment) 공정 건조시 폭연의 최대 압력에 견디어 파열되지 않도록 견고하게 건조하는력에 견디어 파열되지 않도록 견고하게 건조하는조치폭발성(Explosible) 통상 부유 중인 먼지운 또는폭발성(Explosible) 통상 부유 중인 먼지운 또는연무에 적용되는 용어게이트 밸브(Gate valve) 배관 내에 물질의 흐름게이 밸 ( ) 배 내에 물질의에 수직방향으로 Plate를 삽입하여 흐름을 차단시키는 밸브

( )로터리 밸브(Rotary Airlock valve) 원추형 상자내의 Motor로 작동되는 복수 날개 회전익으로 구성된 밸브성된 밸브평균입자크기(Mean particle size) Micronμ단위로 표시되는 입자 물질의 평균직경

21

로 표시되는 입자 물질의 평균직경

건조설비 용어 정의

Kg 가스의 폭발지수

Kst 먼지의 폭발지수

Pmax 억제된 폭연이나 폭굉의 최대압력억제 폭 이나 폭굉의 최대 력

Pred 폭연배풍 또는 폭연집압 등과 같은 폭발방지 기법을 이용한 결과로 감소된 폭연 압력지 기법을 이용한 결과로 감소된 폭연 압력

Pstat Vent panel 또는 Vent door가 개방되기시작하는 정압(static pressure)시작하는 정압(static pressure)

Reaction force 배풍된 폭연에서 나오는 가스의방출로 1개의 Pl t 구성품에 가해지는 힘방출로 1개의 Plant 구성품에 가해지는 힘

22

Dryer 분류y

Indirect Dryer연속식 피건조물을 연속 또는 회분 투입

tray sheeting pneumatic conveying rotary spray th h i l ti t l fl id b dthrough-circulation tunnel fluid beds

회분식 회분으로 투입

through circulation tray through-circulation tray

Infrared or radiant heat dryerInfrared or radiant-heat dryer

Dielectric-heat dryer

23

Dryer 분류y

Direct dryer

연속식 피 건조물이 연속으로 투입되고 고온표면에접촉

cylinder drum screw-conveyer vibrating-tray t t b t i l tsteam-tube rotary special type

회분식 교반 등을 시키면서 진공 상압 건조회분식 교반 등을 시키면서 진공 상압 건조

agitated-pan free vacuum rotary vacuum-tray

24

IV 건조설비 구조IV 건조설비 구조

25

건조설비 건축물 구조

독립된 단층건물

최상층 또는 내화구조인 경우는 예외건조로를 지하 밀폐장소에 설치 시에는 충분한 환기와

누출된 위험물질이 체류하지 않도록 할 것

연료의 증기비중이 공기보다 큰 경우는 지상에 설치

건물의 바닥 벽 기둥 계단 및 지붕은 불연재 사용

상부를 가벼운 재료 사용상부를 가벼운 재료 사용

폭발구를 설치하고 안전한 곳으로 배출

건조 시 발생하는 가스 증기 또는 분진을 안전한 곳건조 시 발생하는 가스증기 또는 분진을 안전한 곳으로 배출

26

건조설비 건축물 구조

직화식 건조설비는 점화 시 폭발 또는 화재를 예방하기 위하여 연소실이나 기타 점화하는 부분을방하기 위하여 연소실이나 기타 점화하는 부분을환기시킬 수 있는 구조로 할 것

내부는 청소가 쉬운 구조로 할 것

감시창출입구 및 배기구 등의 개구부는 발화시에시창 출 구 및 배기구 등의 개구부 발화시에불이 다른 곳으로 번지지 아니하는 위치에 설치하고 필요한 때에는 즉시 밀폐가능 구조로 할 것때에 즉시 폐가능 구 것

내부의 온도가 국부적으로 상승방지 구조로 설치할 것할 것

위험물 건조설비 열원으로 직화를 사용하지 말 것

27

건조설비 건축물 구조

위험물 건조설비 외의 건조설비의 열원으로 직화를 사용하는 때에는 불꽃 등에 의한 화재를 예화를 사용하는 때에는 불꽃 등에 의한 화재를 예방하기 위하여 덮개를 설치하거나 격벽을 설치최대운전온도에서의 열팽창에 의한 응력을 충분최대운전온도에서의 열팽창에 의한 응력을 충분히 견딜 수 있도록 설계 및 제작되어야 함건조설비의 외부표면온도가 70(160)이하건조설비의 외부표면온도가 70(160)이하초과시에는 접촉방지 시설과 경고표지판을 설치연소실에는 각 버너마다 연료의 연소상태를 확연소실에는 각 버너마다 연료의 연소상태를 확인할 수 있도록 관찰구(Peep hole) 등을 설치

설치 불가시에는 육안 감시 가능설비를 설치설치 불가시에는 육안 감시 가능설비를 설치

건조실의 출입문은 건조실 내부에서도 열 수 있는 구조

28

는 구조

건조설비 비상구 설치

출입구로 부터 3m 이상 떨어진 곳에 설치출입구로 부터 3m 이상 떨어진 곳에 설치

비상구 출입구로부터 50m 이내 마다 설치

너비는 075m 이상 높이는 15m 이상

문은 피난방향으로 열리고 실내에서 항상 열리도록 할 것

실내 외에 비상구의 표지판 설치실내 외에 비상구의 표지판 설치

유도등 설치양방향 대피로 확보양방향 대피로 확보

29

건조설비 부속전기설비

건조설비에 부속된 전열기전동기 및 전등 등에

접속된 배선 및 개폐기를 사용하는 때에는 당해

건조설비 전용의 것을 사용설비 용의 것을 사용

건조설비의 내부에서 전기불꽃의 발생으로 인하여 위험물의 점화원이 될 우려가 있는 전기기계여 위험물의 점화원이 될 우려가 있는 전기기계기구 또는 전선 케이블 설치 금지건조설비 설치환경에 적합한 용량 방폭 등급 내열건조설비 설치환경에 적합한 용량 방폭 등급 내열

등급 밀폐구조 등으로 설치해야 함

30

V 건조설비 화재폭발V 건조설비 화재폭발

31

건조공정 화재폭발가연물

연소(화재)3요소

연소(화재)

1 가연물

2 점화원

연소(화재)3요소

점화원 산소

(화재)2 점화원

3 산소(공기)

분진폭발 5요소가연물가연물

1 가연물

2 점화원밀폐공간

부유

점화원

3 산소(공기)

4 분산부유

공간

32

점화원 산소4 분산부유

5 밀폐공간

화재폭발 방지

함진 농도 입도제어

점화원 제어

산소농도 제어농 제어

비산방지설비를 밀폐시켜 누출 방지설비를 밀폐시켜 누출 방지

분진퇴적 방지를 위한 청소

개방개방옥외에 설치하거나 개방 건물에 설치

33

분진가연물

분진 종류 입도크기는 나라마다 상이함

KOSHA 코드 40 mesh (lt 420 μm) 이하인 입자

NFPA는 20 mesh(lt 850 μm) 이하인 입자( μ ) 이하 자

일반적으로 입도크기가 420 μm 이상인 입자는화염성장 (Propagation) 을 억제화염성장 (Propagation) 을 억제

가스 증기 Hume 먼지 분진 등이 혼합상태가일반적임일반적임

폭발하한 농도는 20 ~ 60g 폭발상한농도는

2000 ~ 6000g의 범위

34

분진실험장치 조건

Ignition Source TwoIgnition Source ndashTwo

pyrotechnic igniter

(5000Jeach)(5000Jeach)

혼합분진

40 i i t l 40 zirconium metal

30 barium nitrate

30 b i id 30 barium peroxide

This source is initiated by

1 A l t i f h da 1-A electric fuse head

35Siwek 20-L chamber

분진 크기별 실험결과

300 μm 이상 분진은300 μm 이상 분진은점화최소농도 점화에너지가 급격히 증가너지가 급격히 증가의미는

36

분진폭발물질

종 류 물 질 명

곡물 곡물류 분유 녹말 설탕 셀룰로오스 등

탄소질 석탄류 목재 종이류 섬유류탄소질 석탄류 목재 종이류 섬유류

금속 Al Mg Li K Na Zn Fe 등

플라스틱 PE ABS PVC PP PVA E Ph l플라스틱 PE ABS PVC PP PVA Epoxy Phenol

Melamine Poly Acrylamide PVB 등

화학물질화학물질 Adipic Acid Calcium Acetate TPA PA

DOP Dextrin Lead Stearate 황

Methyl cellulose Methyl cellulose

분진취급 시 가연성증기 가스혼합 여부에 따라 차이

37

분진취급 시 가연성증기 가스혼합 여부에 따라 차이

PVC는 자기 소화성으로 분진폭발이 가능

분진의 제어

분진이 새는 곳을 막는다

공장 내부를 환기

국소배기장치 등으로 부유 분진을 포집(捕集)

누출된 분진은 정기적으로 제거누출된 분진은 정기적으로 제거

물 분무 또는 습식공정을 적용하여 정전기 발생

을 억제

불활성 분진을 첨가

38

점화원 종류 및 크기

집진장치 등 분진 제거할 때 정전기 방전 불꽃

집진장치 등 분진 제거용 전기기기 불꽃 과열

회전축 과열 회전 날개 접촉 모터 불꽃 과열회 축 과열 회 날개 촉 터 불꽃 과열

회수분진 배출용 기기의 과열 마찰 등

고온 물체 불씨 착화 불꽃 혼입고온 물체 불씨 착화 불꽃 혼입

금속편(金屬片) 등 이물질 혼입

분진 자연발화

보수작업에 따른 용접 등 불꽃

최소발화에너지(MIC)는 가스 1mj 분진 100mj 이하 이나 온도 산소 습도 입도 등에 좌우

39

이하 이나 온도 산소 습도 입도 등에 좌우

인화성 가스 특징

발열 착화 비중Gas MW

발열

Btu

착화

LEL

UEL

비중

Air공기비

Butane 58 0 3 200 550 1 9 8 5 2 0 31 0Butane 580 3200 550 19 85 20 310

CO 280 310 1128 125 740 097 25

Hydrogen 2 0 311 932 4 74 2 0 07 2 5Hydrogen 20 311 932 4 742 007 25

LNG 186 1115 - 46 145 064 106

LNG 162 960 - 4 150 056 90

LNG 203 1000 - 39 140 07 94

Propane 440 2500 842 21 95 157 240

40

점화원 제어장치

접지접지

금속탐지기

온도감지기

컨베이어 벨트 이탈감지컨베이어 벨트 이탈감지

입도분포 제어

습도조절습도조절

불활성물질 투입

진동체 전단에 금속감지기

자석기 금속감지기

41

진동체 전단에 금속감지기

불활성 조치(Inert)( )

불활성 조치 원리밀폐된 체적 내에서 산소 농도를 연소에 요구되는 농도

미만으로 낮춰 사전에 폭발을 방지하는 조치

질소 이산화탄소 등의 불활성 가스를 사전에 주입시켜 폭발을 방지하는 조치 (NFPA 69)

불활성 조치 시 주의사항공정 내에서 퍼지가스 및 산소의 농도를 계속 모니터링

퍼지가스가 누설 시 질식으로 인해 인체에 미칠 잠퍼지가 가 누 시 식 해 체에 미재적 위험성을 사전 고려

42

불활성 조치 장단점

장점

연소를 미연에 방지 제품의 생산 중단에 따른 손실

가능성을 사전에 막을 수 있음가능성을 사전에 막을 수 있음

단점

질소비용의 지속적인 투자질소비용의 지속적인 투자

누설 시 질식의 위험 상존

높은 유지 관리 비용

43

질소순환 공기이송설비

44

불활성가스 치환

운전자의 안전위치를 확인운전자의 안전위치를 확인

불활성가스 충분한 저장량을 보관

용매회수설비 작동준비

순환 팬을 가동하고 불활성가스 투입순환 팬을 가동하고 불활성가스 투입

한계 산소농도보다 3 이상 낮게 투입한계 산소농도보다 3 이상 낮게 투입

재순환 오븐가스를 운전온도까지 가열

정상운전

45

불활성가스 치환(아세톤)( )

46

불활성가스 치환(헵탄)( )

47

저산소 농도 용매회수설비

저산소 농도로 운전저산소 농도로 운전

공기가 유입되지 않도록 기밀성을 유지

산소농도 측정장치를 연동 설치

불활성가스는 용적의 5배 이상 보관

비상전원 공급장치 설치비상전원 공급장치 설치

48

저산소 분위기 오븐 운전운전준비최저산소농도(LOC) 보다 3이상 낮게 운전최저산소농도(LOC) 보다 3이상 낮게 운전 3 이하 시 비상퍼지 및 용매 및 피(彼)건조물 공급 중

단용매 증기가 응축되지 않도록 운전운전중지용매 및 피(彼)건조물 유입을 차단용매 및 피(彼)건조물 유입을 차단 LOC 이하로 치환용매 흐름을 차단하고 열원 공급을 중지산소농도를 195 까지 되게 공기유입비상절차정전 시 비상전원을 팬 제어설비에 공급정전 시 비상전원을 팬 제어설비에 공급건조로(乾燥爐)내에 유입 차단비상시에도 산소농도를 연속측정

비상퍼지 시 오븐 과열방지

49

비상퍼지 시 오븐 과열방지

VI 건조설비 화재폭발 피해 최소화VI 건조설비 화재폭발 피해 최소화

50

화재폭발 피해 최소화 방법

억제(Containment)

방산(Deflagration Venting)

폭연 진압(Deflagration Suspension)

폭연 차단(Deflagration Isolation)폭연 차단(Deflagration Isolation)

완벽한 대책을 세우는 것은 불가능

폭발에 의한 피해를 최소화 대책 강구

1차 폭발을 배출하거나 봉쇄시켜 피해를 최소화

1차 폭발을 감지 2차 폭발로 발전 차단

51

1차 폭발을 감지 2차 폭발로 발전 차단

억제(Containment) ( )

공정 자체를 미리 취급 재료의 최대 폭연압력에견딜 수 있게 설계

최종 변형 압력은 용기내의 최대 초기압력에 좌우최종 변형 압력은 용기내의 최대 초기압력에 좌우

억제 용기의 경우 최대 초기압력을 30 psig (2Bar 2 1 KgCm2)로 제한시킴(NFPA 69)21 KgCm2)로 제한시킴(NFPA 69)

장비의 설계는 영구적으로 변형 방지 설계항복강 ( ) 이하에서 전 설계항복강도 (yield strength) 이하에서 운전토록 설계

허용 가능한 변형으로도 파열방지 설계

항복강도 (yield strength) 이상이라 하더라도 극한 강도 (ultimate strength)이하에서 운전되게끔 설계

52

억제(Containment) 장단점( )

억제 시 고려해야 할 사항용기의 평평한 표면들과 사각 모양의 강도를 극대화

시키는 것은 용기 설계 시 고려

용접 부위 및 기타 조임 장치들의 강도 또한 고려용접 부위 및 기타 조임 장치들의 강도 또한 고려

분진폭발위험이 높은 건조기 분쇄기 등에 적용

억제의 장점유지 관리비의 절감

소극적 방호조치

억제의 단점높은 초기 투자비

플랜트 구조에 무게 하중을 미침

53

플랜트 구조에 무게 하중을 미침

방산(Deflagration Venting)( g g)

방산원리공정 구성품 공정실 등의 내부로부터 발생하는 폭연의

고온 팽창 가스를 개방용 패널 또는 도어를 통해 완화시기는 폭발방지조치기는 폭발방지조치

폭연 배풍장치 - Vent panel Vent door

방산 작동 방법폭발성 가스가 대기로 직접 방출될 수 있게끔 유도하는

개방된 방산구 (Open vent)를 제외

방산장치는 사전에 예정된 압력 즉 P t t에서 개방방산장치는 사전에 예정된 압력 즉 Pstat에서 개방

압축된 가스는 대기로 직접 또는 Vent duct를 통해 배출

54

방산 설계 시 고려사항

반발력(反撥力 Reaction force)폭발 후의 화재 (P l i fi )폭발 후의 화재 (Post explosion fire)재료의 유독성 또는 부식독성 문제에 대한 고려독성 문제에 대한 고려배풍 효율 (Vent efficiency) 다른 공정 장비와의 연결 부위다른 공정 장비와의 연결 부위배풍 덕트의 배압 (Back pressure) 단열 보온재 (Th l i l ti )단열 보온재 (Thermal insulation) 안전한 배풍 구역 (Safe Venting Area) 진공 상태 방호 (V P t ti )진공 상태 방호 (Vacuum Protection) 설치 위치

55

방산구 설계기준(NFPA 68)( )

공정 물질(재료) K K l (b d)Kst or Kg value (barmiddotmsecond)용기의 치수와 체적최대 및 최소의 운전 압력 및 온도최대 및 최소의 운전 압력 및 온도용기의 강도V t D t L th(있을 경우)Vent Duct Length(있을 경우)공정 물질(재료) Kst or Kg value용기의 치수와 체적 최대 및 최소의 운전 압력 및용기의 치수와 체적 최대 및 최소의 운전 압력 및온도 용기의 강도 Vent Duct Length 등의 정보로 NFPA 68에 들어 있는 계산도표( h )로 NFPA 68에 들어 있는 계산도표(nomography)를 사용하여 Vent panel의 사이즈를 결정

56

방산구 설치 기준내부 폭발압력을 외부로 안전하게 방출(예외)

철 구조물과 4 8 이상 철판으로 제작 시(봉쇄)철 구조물과 48mm 이상 철판으로 제작 시(봉쇄)

저산소 농도에서 운전하는 건조설비

가스증기 N₂air CO₂air

Methane 12 145

n-Hexane 12 145

Ethylene 10 11 5Ethylene 10 115

Hydrogene 50 52

S l 9 0Stylene 90 -

로(爐)의 부피 0424당 0093 방출면적(151)

57

(爐)의 부피 0424 당 0093 방출면적(15 1)

방산구 설치 기준

패널 출입문 개구부 등을 이용 1 15법칙 준수패널 출입문 개구부 등을 이용 1 15법칙 준수

방출구 주위에 가이드 레일 설치와 경고표지

가능한 연소장치 가까이 설치

패널이 비산되지 않도록 끈으로 묶어패널이 비산되지 않도록 끈으로 묶어

패널은 05psig의 서지 내압력

지붕 패널을 단위면적당 최대244kg 설치

길이가 긴 건조설비는 최소 내경의 5배 초과 금지길이가 긴 건 설비는 최 내경의 5배 과 금지

초기 증기폭발압력을 조기에 배출시켜 배출시간을 길게

58

방산구 덕트 설치 기준

배출구 덕트는 폭발 방산구 면적 이상으로 설치

벤트 면적은 가능한 균형 있고 대칭적으로 분포

덕트는 가능한 짧게(3m 이하) 설치덕트는 가능한 짧게(3m 이하) 설치

가능한 상부의 높은 곳에 장애물이 없도록 설치

일직선으로 설치

외벽에 가깝게 설치외벽에 가깝게 설치

옥외 안전한 곳에 설치옥외 안전한 곳에 설치

폭발 방산구 주위에 경고 표지판 설치

59

방산구 설치 장단점방산구 장점방산구가 옥외에 있을 경우에는 비용 절감방산구가 옥외에 있을 경우에는 비용 절감유지 관리 비용의 절감

방산구 단점 Filter bag 등의 가연성 재료가 아직 남아 있을 경우

방산 후에도방산 후에도화재의 잠재력 상존

배출구를 옥외로 유도하기 위하여 설치설비가 옥외배출구를 옥외로 유도하기 위하여 설치설비가 옥외또는 바깥쪽벽 가까이에 위치분진화염이 외부로 배출되어 2차 재해 위험분진화염이 외부로 배출되어 2차 재해 위험

독성 부식성 재료에는 부적합잘못 설계 및 설치하면 잦은 작동으로 신뢰성이 저하

60

잘못 설계 및 설치하면 잦은 작동으로 신뢰성이 저하

패널형 방산구(Vent Panel)( )

평평한 모양이나 Dome 모양의 Panel로 방호 대

상이 되는 공정 구성품의 개구부에 볼트를 사용하

여 연결 설치

한 장의 Stainless Steel 또는 316 Stainless

Steel (밀봉용) Teflon 및 Stainless Steel SandSteel (밀봉용) Teflon 및 Stainless Steel Sand

witch 구조로도 구성 가능

D 형 V t P l은 풍압 및 공정 진공 상태Dome 형 Vent Panel은 풍압 및 공정 진공 상태

에 대비하여 저항 값을 크게 설계

Vent Panel 모양 직사각형 또는 원형

61

패널형 방산구(Vent Panel)( )

62

패널 비산방지 끈

63

폭발 방산(Explosion Venting)( p g)

분진폭발 시 폭발압력을 외부로 방출

내부압력을 완화시켜 설비를 보호

피해확대를 방지 감소피해확대를 방지

rupture disk bursting diaphragm 폭발 방산 문(안전핀)(안전핀)

64

방산 문(Vent Door)( )

방호 대상이 되는 공정방호 대상이 되는 공정의 구성품에 설치하는경첩이 달린 도어경첩이 달린 도어

미리 예정된 압력에서개방되도록 설계개방되도록 설계

특수한 걸쇠 경첩 배열 제어열로 제어

Vent panel보다 동작시간이 길다

65

방산구 설치 예시

가스와 먼지를 취급하는 장소에 사용

전형적인 설치 장소 Dust collector

Silo

Dryer

Bucket elevator

Mixer Pulverizing

Bucket elevators

W t Sh ddWaste Shredders

최초 설계 기기 배치시에 분진폭발 고려

66

시에 분진폭발 고려

방산구 덮개 비산방지 끈

67

폭연 진압장치 구성

68

폭연 진압 설계 기준

설계 기준 NFPA 69 ISO 61844설계 기준 NFPA 69 ISO 61844

공정 물질

Kst or Kg value(폭발지수)

최대 및 최소 운전 압력 및 온도최대 및 최소 운전 압력 및 온도

용기의 강도용기의 강

용기의 치수와 체적

69

폭연 진압 장단점

폭연 진압(Deflagration Suspension) 장점

화염 제거 및 연이은 화재의 방지

독성 부식성 재료의 배출 위험 감소독성 부식성 재료의 배출 위험 감소

공정 구성품의 위치 선정에 유연성

폭연 진압(Deflagration Suspension) 약점

폭연 배풍 보다 통상 높은 비용

정기적인 유지 관리정기적인 유지 관리

일부 금속분진 아세틸렌 수소에는 부적합

70

폭연 진압 설치

가스 및 먼지를 취급하는가 및 먼지를 취급하는장소에 사용

전형적인 설치 장소전형적인 설치 장 Dust collectors

Silos

Spray dryers

Bucket elevators

Mixers

Pulverizing

Fluid Bed Dryers

Cyclone Separators

W t Sh dd

71

Waste Shredders

폭연 진압 불가

자체 산화원을 갖고 있는 nitro cellulose 및 이와자체 산화원을 갖고 있는 nitro-cellulose 및 이와

유사한 기타 폭발성 물질

화염의 확산속도가 음속보다 빠른 폭굉 사고

분해 반응 스팀과 같은 열팽창 폭발사고 등으로

초래되는 폭발사고

72

폭연 차단집진기 사일로 등의 공정 구성품은 Suppression Venting Containment 등으로 폭발방지가 가능Venting Containment 등으로 폭발방지가 가능배관 및 덕트에 의해 기타 공정 구성품에 연결되는부위는 폭발 확산의 위험 상존부위는 폭발 확산의 위험 상존집진기는 Deflagration vent 설치로 파괴를 방지할수 있을지는 모르나 유입 덕트 (inlet duct)를 통해수 있을지 나 유 덕 ( )를 통해화염이 플랜트의 다른 부위로 확산될 수 있음이러한 화염의 확산으로 2차 폭발이 초래될 수 있고 실제로 초래되어 왔음NFPA 68에서는 장비들간의 연결된 부위에 설치할선택사양으로 V ti 을 시사하고는 있으나 이는선택사양으로 Venting을 시사하고는 있으나 이는상호 연결된 장비에 폭발방지시스템이 설치되어있을 경우에만 Venting의 효력이 있음

73

있을 경우에만 Venting의 효력이 있음

기계적 폭연 차단적절한 구조의 rotary airlock valve로 가능 dust collector hopper dust collector hopper효과적이기 위해서는

폭연 감지 즉시 Rotary gate valve가 중지폭 지 즉시 y g 가 중지화염과 타고 있는 물질의 이송을 방지진짜 효과적이기 위해서는 rotary airlock valve를

방호 대상 장비의 폭발 감지 및 방지 설비에 통합방호 대상 장비의 폭발 감지 및 방지 설비에 통합필요

High speed knife gate valve적절한 구조로 150 psig 내압력( 충분한 내압력) ms(11000초) 내에 닫힘(빠른 응답속도)배관도 최대 폭연압력 Pmax에 내압

74

기계적 폭연 차단

폭발감지기(압력스위치 또는 불꽃감지기)가 폭연압력 또는 화염 전선 감지압력 또는 화염 전선 감지

폭발감지기가 폭연 압력 화염전선을 감지

신속히 Valve를 차단시켜 화염과 압력의 확산방지

연결된 장비가 D fl ti ti i연결된 장비가 Deflagration venting suppression에 의해 방호되고 있을 경우

예상되는 압력은 거의 없음

연결 배관을 차단하는 Valve를 보다 경제적인연결 배관을 차단하는 Valve를 보다 경제적인chemical isolation barrier로 대체 가능

75

공기수송장치 설치 예시

A

B

A

76

Rotary airlock valvey

77

화학적 폭연 차단

폭발감지기(압력스위치 또는 광학 감지기)가

폭연 압력 화염전선을 감지

고속 방출 소화기에서 소화약제가 신속히 방출고속 방출 소화기에서 소화약제가 신속히 방출

화염과 타고 있는 물질의 확산을 막음

점화원(스파크) 진압 설비

덕트 아래로 이송되는 타고 있는 입자를 감지있

아래쪽으로 물을 분사시켜 소화

일단 폭연이 시작되었을 경우일단 폭연이 시작되었을 경우

확산을 막는 데는 효과가 없음

78

VII 건조설비 부속장치 등VII 건조설비 부속장치 등

79

전체환기 및 배기시설덕트는 불연재 사용 표면온도는 70 이하(24m 이내)이내)

벽 건물 등을 통과시 불연재료로 차단덕트는 방화벽 다른 건물 통과 금지덕트는 방화벽 다른 건물 통과 금지

덕트에 청소구를 설치

건물 일부를 덕트로 사용금지건물 일부를 덕트로 사용금지

위험물질이 응축되지 않도록 설치(단열)

덕트에 고체가 퇴적되지 않도록 설치

배기구는 지붕보다 15m 이상 높게 설치

분진퇴적방지

80

연소장치

연료 먼저 투입되지 않도록 Sequence 구성

연료가스를 감소시켜 연소공기를 차단

2차 공기의 설정치는 급격한 변화가 없도록 잠금차 공기의 설정치 급격 화가 없 록장치 설치시건 암호설정시건 암호설정

연료배관은 수동차단밸브를 설치밸브가 개방된 상태에서 레버가 수직방향이 되지 않게밸브가 개방된 상태에서 레버가 수직방향이 되지 않게

14 회전상태가 권장

파일럿 버너의 불꽃은 주 버너마다 점화를 확실히파일럿 버너의 불꽃은 주 버너마다 점화를 확실히할 수 있게 설치

81

연소 퍼지 설비

예비 퍼지

운전 전middot후에 연료 유입을 차단설비 설치

예비점화 퍼지는 챔버 용적의 4배 실시(1 831)예비점화 퍼지는 챔버 용적의 4배 실시(1831)

예비점화에 필요한 최소 공기만 유입

최소유량 유지 실패 시는 퍼지 타이머 Auto-reset

안전 차단밸브는 닫음안전 차단밸브는 닫음

퍼지 시 화염감지기 신호는 감지되어서는 안 된다

LEL50 이상의 공기로 치환 금지

82

연소 퍼지 설비

예비 퍼지 예외 경우 760초과 또는 다음 3가지 동시

파일럿 불꽃 감시

안전 차단밸브 설치

가열 챔버 내의 가연성농도가 LEL25 이하

파일럿 점화 시운전 시간 15초 미만

예외 조건

공인기관의 승인을 받은 경우

연장시간 동안 LEL 25를 초과하지 않은 경우

83

연료 차단밸브

연동장치 작동 전원차단 시 차단밸브 닫힘

By-pass valve는 항상 닫음

차단밸브를 타 용도 사용금지

차단밸브 전단에 안전밸브를 설치

차단 파일럿 밸브마다 안전밸브를 설치차단 파일럿 밸브마다 안전밸브를 설치

8 62bar초과 시 이중으로 설치862bar초과 시 이중으로 설치

84

Pilot Burner

각 버너 마다 설치

서로 근접설치 시 최소 1개 이상설치로 감지

4초 이하의 실화를 감지하여 연동4초 이하의 실화를 감지하여 연동

예외 사항

로(爐) 내의 온도가 760를 초과 시에만 By-pass 가능

760 이하로 운전시 By-pass 기능을 반드시 복원 760 이하로 운전시 By-pass 기능을 반드시 복원

방폭형 복사 튜브 한쪽이 열린 경우는 제외

760 이하로 운전이 안 되는 버너는 By-pass 가능

온도제어 감지와 병용 금지

85

고산소 분위기 건조설비

산소 공급배관은 CGA G-44에 따름산소 공급배관은 CGA G 44에 따름

산소 투입 전에 배관 청소

연료 차단밸브는 가능한 화실에서 먼 곳에 설치

방산구 퍼지 배출구는 안전한 곳으로 배출방산구 퍼지 배출구는 안전한 곳으로 배출

산소가 연료배관으로 유입 금지

유리 재질 산소 유량계 사용 억제

산소 감압기 2차 측에 안전밸브 설치산소 감압기 2차 측에 안전밸브 설치

86

소방설비

오븐에 자동 스프링클러 물 분무설비 설치

필요 시 덕트 내에도 설치

로(爐)내 온도가 330를 초과 플래시 화재 위험로(爐)내 온도가 330를 초과 플래시 화재 위험

시에는 일제개방형 스프링클러를 설치

CO2 분말 포 소화설비 설치

필요 시 수증기 소화설비 설치필요 시 수증기 소화설비 설치

지속적인 수증기가 공급 가능

물 1lb는 076 부피

연소물질의 소화는 부적합

87

연소물질의 소화는 부적합

건조설비 연동장치

파일럿 버너파일럿 버너

송풍기운전 유량

산소농도 LEL 측정산소농도 LEL 측정

건조실 운전 온도

연료 차단밸브연료 차단밸브

연료공급 압력유량

외부 가연성가스 농도외부 가연성가스 농도

피(彼)건조물의 유입차단

정전

기타(화재 비상정지 등)

88

안전장치 설치 목적

인명과 재산을 보호인명과 재산을 보호

평상시 철저한 유지middot보수로 성능 유지평상시 철저한 유지middot보수로 성능 유지

안전장치는 절대 안전을 보장하지 않음안전장치는 절대 안전을 보장하지 않음

자주 반복하여 사용하면 수명 단축자주 반복하여 사용하면 수명 단축

89

안전장치 설치 원칙

원하는 동작마다 안전장치를 설치원하는 동작마다 안전장치를 설치

안전관행과 제조자의 지침

연료공급장치의 안전밸브연료공급장치의 안전밸브

안전장치의 운전중지는 수동조작으로 재(再)작동

제조자는 안전운전지침서를 제공

시동 정지 비상사태 점검 유지 보수 등시동 정지 비상사태 점검 유지 보수 등

안전장치는 제조자의 지침에 따라 설치 및 유지

안전장치는 외부충격 등으로 보호 조치

90

안전장치 설치 원칙

안전장치를 제거 또는 고장방지

전기 기계적인 연동장치 무력화 방지

제어회로는 150(120)V 이하 사용제어회로는 150(120)V 이하 사용

제어회로는 한쪽만 접지

PLC Sequence

정전 시 안전상태로 자동 복귀되는 회로유지

PLC와 별도의 비상정지스위치 설치

Sequence 변경은 담당자 승인 통제 기록middot유지 Sequence 변경은 담당자 승인 통제 기록 유지

안전 및 재산상의 피해가 우려될 때는 원격제어 금지

91

PLC 안전회로

제조자의 지침에 따라 PLC 회로 구성

안전회로는 변경 금지

안전회로는 독립 필요 시 접점은 공유가능안전회로는 독립 필요 시 접점은 공유가능

다른 설비를 이용하여 치환 점화시도 금지

연동장치는 안전 차단밸브 전원을 직접 차단하도

록 연동시키고 안전상태로 복귀록 연동시키고 안전상태로 복귀

PLC 고장 시 감시되고 안전상태로 복귀

Program은 소멸되지 않도록 저장

92

근로자 교육훈련 사항

연료-공기 혼합물의 연소

폭발위험

자연발화를 포함한 점화원자연발화를 포함한 점화원

제어 및 안전장치의 기능

특수 운전조건

저산소 분위기 운전조건저산소 분위기 운전조건

위험물질의 취급 및 처리

제한장소의 출입절차제한장소의 출입절차

운전 지침

93

참고자료

산업안전보건법

KOSHA CODE D-4-2001 건조설비 설치 기술지침

NFPA 86 Standard for oven and furnaces

NFPA 61A Standard for the prevention of Fire and Dust Explosion in Facilities Manufacturing and Handling StarchHandling Starch

NFPA 61B Standard for the prevention of Fire and Explosion in Grain Elevators and Facilities H dli B lk R A i l l C di iHandling Bulk Raw Agricultural Commodities

NFPA 61C Standard for the prevention of Fire and Dust Explosion in Feed MillsDust Explosion in Feed Mills

NFPA 68 NFPA 69 NFPA 77 NFPA 91 NFPA 231

94

감 사 합 니 다감 사 합 니 다

95

집필 장희(한국산업안전공단)편집 및 제작 교재자료개발팀

건조설비 용어 정의

폭발구 건조실 내부 압력상승 시 내부압력을 외부로 안전하게 분출시키기 위하여 설치한 문 창문부로 안전하게 분출시키기 위하여 설치한 문 창문 패널 파열판 등자동 점화 온도(A i i i T ) 물자동 점화 온도(Auto-ignition Temperature) 물질의 자동 점화가 시작되는 온도 먼지는 먼지층및 먼지운에만 해당및 먼지운에만 해당확산 화염(Diffusion flame) 점화 가 주위 대기 내에서 확산되는 속도에 의해 연소가 제어되는 화염에서 확산되는 속도에 의해 연소가 제어되는 화염폭연(Deflagration) 화염 전선이 음속 이하로 확산되는 현상산되는 현상폭굉(Detonation) 화염 전선이 음속 이상으로 확산되는 현상

19

산되는 현상

건조설비 용어 정의

폭발(Explosion) 폭연 폭굉 등으로 생성되는 압력의 급상승으로 밀폐 구역이 파열되는 현상력의 급상승으로 밀폐 구역이 파열되는 현상

폭연(폭발) 차단(Deflagration isolation) 폭연이연결 덕트를 통해 확산되는 것을 차단하는 조치

폭연(폭발) 진압(Deflagration suppression) 폭연폭 (폭발) ( g pp ) 폭을 초기에 (60 ~ 80 ms 이내) 소화시키기 위해 고출력 소화기를 사용 압력과 화염의 영향을 완화력 화기 사용 력과 화 의 영향 화시키는 조치

폭연(폭발) 배풍 (Deflagration venting) 밀폐 구폭연(폭발) 배풍 (Deflagration venting) 밀폐 구역이나 용기 등의 내부에서 발생하는 폭연에 의한압력을 완화시키기 위해 Panel door 개구장치

20

압력을 완화시키기 위해 Panel door 개구장치등을 이용 압력을 완화시키는 조치

건조설비 용어 정의억제(Containment) 공정 건조시 폭연의 최대 압력에 견디어 파열되지 않도록 견고하게 건조하는력에 견디어 파열되지 않도록 견고하게 건조하는조치폭발성(Explosible) 통상 부유 중인 먼지운 또는폭발성(Explosible) 통상 부유 중인 먼지운 또는연무에 적용되는 용어게이트 밸브(Gate valve) 배관 내에 물질의 흐름게이 밸 ( ) 배 내에 물질의에 수직방향으로 Plate를 삽입하여 흐름을 차단시키는 밸브

( )로터리 밸브(Rotary Airlock valve) 원추형 상자내의 Motor로 작동되는 복수 날개 회전익으로 구성된 밸브성된 밸브평균입자크기(Mean particle size) Micronμ단위로 표시되는 입자 물질의 평균직경

21

로 표시되는 입자 물질의 평균직경

건조설비 용어 정의

Kg 가스의 폭발지수

Kst 먼지의 폭발지수

Pmax 억제된 폭연이나 폭굉의 최대압력억제 폭 이나 폭굉의 최대 력

Pred 폭연배풍 또는 폭연집압 등과 같은 폭발방지 기법을 이용한 결과로 감소된 폭연 압력지 기법을 이용한 결과로 감소된 폭연 압력

Pstat Vent panel 또는 Vent door가 개방되기시작하는 정압(static pressure)시작하는 정압(static pressure)

Reaction force 배풍된 폭연에서 나오는 가스의방출로 1개의 Pl t 구성품에 가해지는 힘방출로 1개의 Plant 구성품에 가해지는 힘

22

Dryer 분류y

Indirect Dryer연속식 피건조물을 연속 또는 회분 투입

tray sheeting pneumatic conveying rotary spray th h i l ti t l fl id b dthrough-circulation tunnel fluid beds

회분식 회분으로 투입

through circulation tray through-circulation tray

Infrared or radiant heat dryerInfrared or radiant-heat dryer

Dielectric-heat dryer

23

Dryer 분류y

Direct dryer

연속식 피 건조물이 연속으로 투입되고 고온표면에접촉

cylinder drum screw-conveyer vibrating-tray t t b t i l tsteam-tube rotary special type

회분식 교반 등을 시키면서 진공 상압 건조회분식 교반 등을 시키면서 진공 상압 건조

agitated-pan free vacuum rotary vacuum-tray

24

IV 건조설비 구조IV 건조설비 구조

25

건조설비 건축물 구조

독립된 단층건물

최상층 또는 내화구조인 경우는 예외건조로를 지하 밀폐장소에 설치 시에는 충분한 환기와

누출된 위험물질이 체류하지 않도록 할 것

연료의 증기비중이 공기보다 큰 경우는 지상에 설치

건물의 바닥 벽 기둥 계단 및 지붕은 불연재 사용

상부를 가벼운 재료 사용상부를 가벼운 재료 사용

폭발구를 설치하고 안전한 곳으로 배출

건조 시 발생하는 가스 증기 또는 분진을 안전한 곳건조 시 발생하는 가스증기 또는 분진을 안전한 곳으로 배출

26

건조설비 건축물 구조

직화식 건조설비는 점화 시 폭발 또는 화재를 예방하기 위하여 연소실이나 기타 점화하는 부분을방하기 위하여 연소실이나 기타 점화하는 부분을환기시킬 수 있는 구조로 할 것

내부는 청소가 쉬운 구조로 할 것

감시창출입구 및 배기구 등의 개구부는 발화시에시창 출 구 및 배기구 등의 개구부 발화시에불이 다른 곳으로 번지지 아니하는 위치에 설치하고 필요한 때에는 즉시 밀폐가능 구조로 할 것때에 즉시 폐가능 구 것

내부의 온도가 국부적으로 상승방지 구조로 설치할 것할 것

위험물 건조설비 열원으로 직화를 사용하지 말 것

27

건조설비 건축물 구조

위험물 건조설비 외의 건조설비의 열원으로 직화를 사용하는 때에는 불꽃 등에 의한 화재를 예화를 사용하는 때에는 불꽃 등에 의한 화재를 예방하기 위하여 덮개를 설치하거나 격벽을 설치최대운전온도에서의 열팽창에 의한 응력을 충분최대운전온도에서의 열팽창에 의한 응력을 충분히 견딜 수 있도록 설계 및 제작되어야 함건조설비의 외부표면온도가 70(160)이하건조설비의 외부표면온도가 70(160)이하초과시에는 접촉방지 시설과 경고표지판을 설치연소실에는 각 버너마다 연료의 연소상태를 확연소실에는 각 버너마다 연료의 연소상태를 확인할 수 있도록 관찰구(Peep hole) 등을 설치

설치 불가시에는 육안 감시 가능설비를 설치설치 불가시에는 육안 감시 가능설비를 설치

건조실의 출입문은 건조실 내부에서도 열 수 있는 구조

28

는 구조

건조설비 비상구 설치

출입구로 부터 3m 이상 떨어진 곳에 설치출입구로 부터 3m 이상 떨어진 곳에 설치

비상구 출입구로부터 50m 이내 마다 설치

너비는 075m 이상 높이는 15m 이상

문은 피난방향으로 열리고 실내에서 항상 열리도록 할 것

실내 외에 비상구의 표지판 설치실내 외에 비상구의 표지판 설치

유도등 설치양방향 대피로 확보양방향 대피로 확보

29

건조설비 부속전기설비

건조설비에 부속된 전열기전동기 및 전등 등에

접속된 배선 및 개폐기를 사용하는 때에는 당해

건조설비 전용의 것을 사용설비 용의 것을 사용

건조설비의 내부에서 전기불꽃의 발생으로 인하여 위험물의 점화원이 될 우려가 있는 전기기계여 위험물의 점화원이 될 우려가 있는 전기기계기구 또는 전선 케이블 설치 금지건조설비 설치환경에 적합한 용량 방폭 등급 내열건조설비 설치환경에 적합한 용량 방폭 등급 내열

등급 밀폐구조 등으로 설치해야 함

30

V 건조설비 화재폭발V 건조설비 화재폭발

31

건조공정 화재폭발가연물

연소(화재)3요소

연소(화재)

1 가연물

2 점화원

연소(화재)3요소

점화원 산소

(화재)2 점화원

3 산소(공기)

분진폭발 5요소가연물가연물

1 가연물

2 점화원밀폐공간

부유

점화원

3 산소(공기)

4 분산부유

공간

32

점화원 산소4 분산부유

5 밀폐공간

화재폭발 방지

함진 농도 입도제어

점화원 제어

산소농도 제어농 제어

비산방지설비를 밀폐시켜 누출 방지설비를 밀폐시켜 누출 방지

분진퇴적 방지를 위한 청소

개방개방옥외에 설치하거나 개방 건물에 설치

33

분진가연물

분진 종류 입도크기는 나라마다 상이함

KOSHA 코드 40 mesh (lt 420 μm) 이하인 입자

NFPA는 20 mesh(lt 850 μm) 이하인 입자( μ ) 이하 자

일반적으로 입도크기가 420 μm 이상인 입자는화염성장 (Propagation) 을 억제화염성장 (Propagation) 을 억제

가스 증기 Hume 먼지 분진 등이 혼합상태가일반적임일반적임

폭발하한 농도는 20 ~ 60g 폭발상한농도는

2000 ~ 6000g의 범위

34

분진실험장치 조건

Ignition Source TwoIgnition Source ndashTwo

pyrotechnic igniter

(5000Jeach)(5000Jeach)

혼합분진

40 i i t l 40 zirconium metal

30 barium nitrate

30 b i id 30 barium peroxide

This source is initiated by

1 A l t i f h da 1-A electric fuse head

35Siwek 20-L chamber

분진 크기별 실험결과

300 μm 이상 분진은300 μm 이상 분진은점화최소농도 점화에너지가 급격히 증가너지가 급격히 증가의미는

36

분진폭발물질

종 류 물 질 명

곡물 곡물류 분유 녹말 설탕 셀룰로오스 등

탄소질 석탄류 목재 종이류 섬유류탄소질 석탄류 목재 종이류 섬유류

금속 Al Mg Li K Na Zn Fe 등

플라스틱 PE ABS PVC PP PVA E Ph l플라스틱 PE ABS PVC PP PVA Epoxy Phenol

Melamine Poly Acrylamide PVB 등

화학물질화학물질 Adipic Acid Calcium Acetate TPA PA

DOP Dextrin Lead Stearate 황

Methyl cellulose Methyl cellulose

분진취급 시 가연성증기 가스혼합 여부에 따라 차이

37

분진취급 시 가연성증기 가스혼합 여부에 따라 차이

PVC는 자기 소화성으로 분진폭발이 가능

분진의 제어

분진이 새는 곳을 막는다

공장 내부를 환기

국소배기장치 등으로 부유 분진을 포집(捕集)

누출된 분진은 정기적으로 제거누출된 분진은 정기적으로 제거

물 분무 또는 습식공정을 적용하여 정전기 발생

을 억제

불활성 분진을 첨가

38

점화원 종류 및 크기

집진장치 등 분진 제거할 때 정전기 방전 불꽃

집진장치 등 분진 제거용 전기기기 불꽃 과열

회전축 과열 회전 날개 접촉 모터 불꽃 과열회 축 과열 회 날개 촉 터 불꽃 과열

회수분진 배출용 기기의 과열 마찰 등

고온 물체 불씨 착화 불꽃 혼입고온 물체 불씨 착화 불꽃 혼입

금속편(金屬片) 등 이물질 혼입

분진 자연발화

보수작업에 따른 용접 등 불꽃

최소발화에너지(MIC)는 가스 1mj 분진 100mj 이하 이나 온도 산소 습도 입도 등에 좌우

39

이하 이나 온도 산소 습도 입도 등에 좌우

인화성 가스 특징

발열 착화 비중Gas MW

발열

Btu

착화

LEL

UEL

비중

Air공기비

Butane 58 0 3 200 550 1 9 8 5 2 0 31 0Butane 580 3200 550 19 85 20 310

CO 280 310 1128 125 740 097 25

Hydrogen 2 0 311 932 4 74 2 0 07 2 5Hydrogen 20 311 932 4 742 007 25

LNG 186 1115 - 46 145 064 106

LNG 162 960 - 4 150 056 90

LNG 203 1000 - 39 140 07 94

Propane 440 2500 842 21 95 157 240

40

점화원 제어장치

접지접지

금속탐지기

온도감지기

컨베이어 벨트 이탈감지컨베이어 벨트 이탈감지

입도분포 제어

습도조절습도조절

불활성물질 투입

진동체 전단에 금속감지기

자석기 금속감지기

41

진동체 전단에 금속감지기

불활성 조치(Inert)( )

불활성 조치 원리밀폐된 체적 내에서 산소 농도를 연소에 요구되는 농도

미만으로 낮춰 사전에 폭발을 방지하는 조치

질소 이산화탄소 등의 불활성 가스를 사전에 주입시켜 폭발을 방지하는 조치 (NFPA 69)

불활성 조치 시 주의사항공정 내에서 퍼지가스 및 산소의 농도를 계속 모니터링

퍼지가스가 누설 시 질식으로 인해 인체에 미칠 잠퍼지가 가 누 시 식 해 체에 미재적 위험성을 사전 고려

42

불활성 조치 장단점

장점

연소를 미연에 방지 제품의 생산 중단에 따른 손실

가능성을 사전에 막을 수 있음가능성을 사전에 막을 수 있음

단점

질소비용의 지속적인 투자질소비용의 지속적인 투자

누설 시 질식의 위험 상존

높은 유지 관리 비용

43

질소순환 공기이송설비

44

불활성가스 치환

운전자의 안전위치를 확인운전자의 안전위치를 확인

불활성가스 충분한 저장량을 보관

용매회수설비 작동준비

순환 팬을 가동하고 불활성가스 투입순환 팬을 가동하고 불활성가스 투입

한계 산소농도보다 3 이상 낮게 투입한계 산소농도보다 3 이상 낮게 투입

재순환 오븐가스를 운전온도까지 가열

정상운전

45

불활성가스 치환(아세톤)( )

46

불활성가스 치환(헵탄)( )

47

저산소 농도 용매회수설비

저산소 농도로 운전저산소 농도로 운전

공기가 유입되지 않도록 기밀성을 유지

산소농도 측정장치를 연동 설치

불활성가스는 용적의 5배 이상 보관

비상전원 공급장치 설치비상전원 공급장치 설치

48

저산소 분위기 오븐 운전운전준비최저산소농도(LOC) 보다 3이상 낮게 운전최저산소농도(LOC) 보다 3이상 낮게 운전 3 이하 시 비상퍼지 및 용매 및 피(彼)건조물 공급 중

단용매 증기가 응축되지 않도록 운전운전중지용매 및 피(彼)건조물 유입을 차단용매 및 피(彼)건조물 유입을 차단 LOC 이하로 치환용매 흐름을 차단하고 열원 공급을 중지산소농도를 195 까지 되게 공기유입비상절차정전 시 비상전원을 팬 제어설비에 공급정전 시 비상전원을 팬 제어설비에 공급건조로(乾燥爐)내에 유입 차단비상시에도 산소농도를 연속측정

비상퍼지 시 오븐 과열방지

49

비상퍼지 시 오븐 과열방지

VI 건조설비 화재폭발 피해 최소화VI 건조설비 화재폭발 피해 최소화

50

화재폭발 피해 최소화 방법

억제(Containment)

방산(Deflagration Venting)

폭연 진압(Deflagration Suspension)

폭연 차단(Deflagration Isolation)폭연 차단(Deflagration Isolation)

완벽한 대책을 세우는 것은 불가능

폭발에 의한 피해를 최소화 대책 강구

1차 폭발을 배출하거나 봉쇄시켜 피해를 최소화

1차 폭발을 감지 2차 폭발로 발전 차단

51

1차 폭발을 감지 2차 폭발로 발전 차단

억제(Containment) ( )

공정 자체를 미리 취급 재료의 최대 폭연압력에견딜 수 있게 설계

최종 변형 압력은 용기내의 최대 초기압력에 좌우최종 변형 압력은 용기내의 최대 초기압력에 좌우

억제 용기의 경우 최대 초기압력을 30 psig (2Bar 2 1 KgCm2)로 제한시킴(NFPA 69)21 KgCm2)로 제한시킴(NFPA 69)

장비의 설계는 영구적으로 변형 방지 설계항복강 ( ) 이하에서 전 설계항복강도 (yield strength) 이하에서 운전토록 설계

허용 가능한 변형으로도 파열방지 설계

항복강도 (yield strength) 이상이라 하더라도 극한 강도 (ultimate strength)이하에서 운전되게끔 설계

52

억제(Containment) 장단점( )

억제 시 고려해야 할 사항용기의 평평한 표면들과 사각 모양의 강도를 극대화

시키는 것은 용기 설계 시 고려

용접 부위 및 기타 조임 장치들의 강도 또한 고려용접 부위 및 기타 조임 장치들의 강도 또한 고려

분진폭발위험이 높은 건조기 분쇄기 등에 적용

억제의 장점유지 관리비의 절감

소극적 방호조치

억제의 단점높은 초기 투자비

플랜트 구조에 무게 하중을 미침

53

플랜트 구조에 무게 하중을 미침

방산(Deflagration Venting)( g g)

방산원리공정 구성품 공정실 등의 내부로부터 발생하는 폭연의

고온 팽창 가스를 개방용 패널 또는 도어를 통해 완화시기는 폭발방지조치기는 폭발방지조치

폭연 배풍장치 - Vent panel Vent door

방산 작동 방법폭발성 가스가 대기로 직접 방출될 수 있게끔 유도하는

개방된 방산구 (Open vent)를 제외

방산장치는 사전에 예정된 압력 즉 P t t에서 개방방산장치는 사전에 예정된 압력 즉 Pstat에서 개방

압축된 가스는 대기로 직접 또는 Vent duct를 통해 배출

54

방산 설계 시 고려사항

반발력(反撥力 Reaction force)폭발 후의 화재 (P l i fi )폭발 후의 화재 (Post explosion fire)재료의 유독성 또는 부식독성 문제에 대한 고려독성 문제에 대한 고려배풍 효율 (Vent efficiency) 다른 공정 장비와의 연결 부위다른 공정 장비와의 연결 부위배풍 덕트의 배압 (Back pressure) 단열 보온재 (Th l i l ti )단열 보온재 (Thermal insulation) 안전한 배풍 구역 (Safe Venting Area) 진공 상태 방호 (V P t ti )진공 상태 방호 (Vacuum Protection) 설치 위치

55

방산구 설계기준(NFPA 68)( )

공정 물질(재료) K K l (b d)Kst or Kg value (barmiddotmsecond)용기의 치수와 체적최대 및 최소의 운전 압력 및 온도최대 및 최소의 운전 압력 및 온도용기의 강도V t D t L th(있을 경우)Vent Duct Length(있을 경우)공정 물질(재료) Kst or Kg value용기의 치수와 체적 최대 및 최소의 운전 압력 및용기의 치수와 체적 최대 및 최소의 운전 압력 및온도 용기의 강도 Vent Duct Length 등의 정보로 NFPA 68에 들어 있는 계산도표( h )로 NFPA 68에 들어 있는 계산도표(nomography)를 사용하여 Vent panel의 사이즈를 결정

56

방산구 설치 기준내부 폭발압력을 외부로 안전하게 방출(예외)

철 구조물과 4 8 이상 철판으로 제작 시(봉쇄)철 구조물과 48mm 이상 철판으로 제작 시(봉쇄)

저산소 농도에서 운전하는 건조설비

가스증기 N₂air CO₂air

Methane 12 145

n-Hexane 12 145

Ethylene 10 11 5Ethylene 10 115

Hydrogene 50 52

S l 9 0Stylene 90 -

로(爐)의 부피 0424당 0093 방출면적(151)

57

(爐)의 부피 0424 당 0093 방출면적(15 1)

방산구 설치 기준

패널 출입문 개구부 등을 이용 1 15법칙 준수패널 출입문 개구부 등을 이용 1 15법칙 준수

방출구 주위에 가이드 레일 설치와 경고표지

가능한 연소장치 가까이 설치

패널이 비산되지 않도록 끈으로 묶어패널이 비산되지 않도록 끈으로 묶어

패널은 05psig의 서지 내압력

지붕 패널을 단위면적당 최대244kg 설치

길이가 긴 건조설비는 최소 내경의 5배 초과 금지길이가 긴 건 설비는 최 내경의 5배 과 금지

초기 증기폭발압력을 조기에 배출시켜 배출시간을 길게

58

방산구 덕트 설치 기준

배출구 덕트는 폭발 방산구 면적 이상으로 설치

벤트 면적은 가능한 균형 있고 대칭적으로 분포

덕트는 가능한 짧게(3m 이하) 설치덕트는 가능한 짧게(3m 이하) 설치

가능한 상부의 높은 곳에 장애물이 없도록 설치

일직선으로 설치

외벽에 가깝게 설치외벽에 가깝게 설치

옥외 안전한 곳에 설치옥외 안전한 곳에 설치

폭발 방산구 주위에 경고 표지판 설치

59

방산구 설치 장단점방산구 장점방산구가 옥외에 있을 경우에는 비용 절감방산구가 옥외에 있을 경우에는 비용 절감유지 관리 비용의 절감

방산구 단점 Filter bag 등의 가연성 재료가 아직 남아 있을 경우

방산 후에도방산 후에도화재의 잠재력 상존

배출구를 옥외로 유도하기 위하여 설치설비가 옥외배출구를 옥외로 유도하기 위하여 설치설비가 옥외또는 바깥쪽벽 가까이에 위치분진화염이 외부로 배출되어 2차 재해 위험분진화염이 외부로 배출되어 2차 재해 위험

독성 부식성 재료에는 부적합잘못 설계 및 설치하면 잦은 작동으로 신뢰성이 저하

60

잘못 설계 및 설치하면 잦은 작동으로 신뢰성이 저하

패널형 방산구(Vent Panel)( )

평평한 모양이나 Dome 모양의 Panel로 방호 대

상이 되는 공정 구성품의 개구부에 볼트를 사용하

여 연결 설치

한 장의 Stainless Steel 또는 316 Stainless

Steel (밀봉용) Teflon 및 Stainless Steel SandSteel (밀봉용) Teflon 및 Stainless Steel Sand

witch 구조로도 구성 가능

D 형 V t P l은 풍압 및 공정 진공 상태Dome 형 Vent Panel은 풍압 및 공정 진공 상태

에 대비하여 저항 값을 크게 설계

Vent Panel 모양 직사각형 또는 원형

61

패널형 방산구(Vent Panel)( )

62

패널 비산방지 끈

63

폭발 방산(Explosion Venting)( p g)

분진폭발 시 폭발압력을 외부로 방출

내부압력을 완화시켜 설비를 보호

피해확대를 방지 감소피해확대를 방지

rupture disk bursting diaphragm 폭발 방산 문(안전핀)(안전핀)

64

방산 문(Vent Door)( )

방호 대상이 되는 공정방호 대상이 되는 공정의 구성품에 설치하는경첩이 달린 도어경첩이 달린 도어

미리 예정된 압력에서개방되도록 설계개방되도록 설계

특수한 걸쇠 경첩 배열 제어열로 제어

Vent panel보다 동작시간이 길다

65

방산구 설치 예시

가스와 먼지를 취급하는 장소에 사용

전형적인 설치 장소 Dust collector

Silo

Dryer

Bucket elevator

Mixer Pulverizing

Bucket elevators

W t Sh ddWaste Shredders

최초 설계 기기 배치시에 분진폭발 고려

66

시에 분진폭발 고려

방산구 덮개 비산방지 끈

67

폭연 진압장치 구성

68

폭연 진압 설계 기준

설계 기준 NFPA 69 ISO 61844설계 기준 NFPA 69 ISO 61844

공정 물질

Kst or Kg value(폭발지수)

최대 및 최소 운전 압력 및 온도최대 및 최소 운전 압력 및 온도

용기의 강도용기의 강

용기의 치수와 체적

69

폭연 진압 장단점

폭연 진압(Deflagration Suspension) 장점

화염 제거 및 연이은 화재의 방지

독성 부식성 재료의 배출 위험 감소독성 부식성 재료의 배출 위험 감소

공정 구성품의 위치 선정에 유연성

폭연 진압(Deflagration Suspension) 약점

폭연 배풍 보다 통상 높은 비용

정기적인 유지 관리정기적인 유지 관리

일부 금속분진 아세틸렌 수소에는 부적합

70

폭연 진압 설치

가스 및 먼지를 취급하는가 및 먼지를 취급하는장소에 사용

전형적인 설치 장소전형적인 설치 장 Dust collectors

Silos

Spray dryers

Bucket elevators

Mixers

Pulverizing

Fluid Bed Dryers

Cyclone Separators

W t Sh dd

71

Waste Shredders

폭연 진압 불가

자체 산화원을 갖고 있는 nitro cellulose 및 이와자체 산화원을 갖고 있는 nitro-cellulose 및 이와

유사한 기타 폭발성 물질

화염의 확산속도가 음속보다 빠른 폭굉 사고

분해 반응 스팀과 같은 열팽창 폭발사고 등으로

초래되는 폭발사고

72

폭연 차단집진기 사일로 등의 공정 구성품은 Suppression Venting Containment 등으로 폭발방지가 가능Venting Containment 등으로 폭발방지가 가능배관 및 덕트에 의해 기타 공정 구성품에 연결되는부위는 폭발 확산의 위험 상존부위는 폭발 확산의 위험 상존집진기는 Deflagration vent 설치로 파괴를 방지할수 있을지는 모르나 유입 덕트 (inlet duct)를 통해수 있을지 나 유 덕 ( )를 통해화염이 플랜트의 다른 부위로 확산될 수 있음이러한 화염의 확산으로 2차 폭발이 초래될 수 있고 실제로 초래되어 왔음NFPA 68에서는 장비들간의 연결된 부위에 설치할선택사양으로 V ti 을 시사하고는 있으나 이는선택사양으로 Venting을 시사하고는 있으나 이는상호 연결된 장비에 폭발방지시스템이 설치되어있을 경우에만 Venting의 효력이 있음

73

있을 경우에만 Venting의 효력이 있음

기계적 폭연 차단적절한 구조의 rotary airlock valve로 가능 dust collector hopper dust collector hopper효과적이기 위해서는

폭연 감지 즉시 Rotary gate valve가 중지폭 지 즉시 y g 가 중지화염과 타고 있는 물질의 이송을 방지진짜 효과적이기 위해서는 rotary airlock valve를

방호 대상 장비의 폭발 감지 및 방지 설비에 통합방호 대상 장비의 폭발 감지 및 방지 설비에 통합필요

High speed knife gate valve적절한 구조로 150 psig 내압력( 충분한 내압력) ms(11000초) 내에 닫힘(빠른 응답속도)배관도 최대 폭연압력 Pmax에 내압

74

기계적 폭연 차단

폭발감지기(압력스위치 또는 불꽃감지기)가 폭연압력 또는 화염 전선 감지압력 또는 화염 전선 감지

폭발감지기가 폭연 압력 화염전선을 감지

신속히 Valve를 차단시켜 화염과 압력의 확산방지

연결된 장비가 D fl ti ti i연결된 장비가 Deflagration venting suppression에 의해 방호되고 있을 경우

예상되는 압력은 거의 없음

연결 배관을 차단하는 Valve를 보다 경제적인연결 배관을 차단하는 Valve를 보다 경제적인chemical isolation barrier로 대체 가능

75

공기수송장치 설치 예시

A

B

A

76

Rotary airlock valvey

77

화학적 폭연 차단

폭발감지기(압력스위치 또는 광학 감지기)가

폭연 압력 화염전선을 감지

고속 방출 소화기에서 소화약제가 신속히 방출고속 방출 소화기에서 소화약제가 신속히 방출

화염과 타고 있는 물질의 확산을 막음

점화원(스파크) 진압 설비

덕트 아래로 이송되는 타고 있는 입자를 감지있

아래쪽으로 물을 분사시켜 소화

일단 폭연이 시작되었을 경우일단 폭연이 시작되었을 경우

확산을 막는 데는 효과가 없음

78

VII 건조설비 부속장치 등VII 건조설비 부속장치 등

79

전체환기 및 배기시설덕트는 불연재 사용 표면온도는 70 이하(24m 이내)이내)

벽 건물 등을 통과시 불연재료로 차단덕트는 방화벽 다른 건물 통과 금지덕트는 방화벽 다른 건물 통과 금지

덕트에 청소구를 설치

건물 일부를 덕트로 사용금지건물 일부를 덕트로 사용금지

위험물질이 응축되지 않도록 설치(단열)

덕트에 고체가 퇴적되지 않도록 설치

배기구는 지붕보다 15m 이상 높게 설치

분진퇴적방지

80

연소장치

연료 먼저 투입되지 않도록 Sequence 구성

연료가스를 감소시켜 연소공기를 차단

2차 공기의 설정치는 급격한 변화가 없도록 잠금차 공기의 설정치 급격 화가 없 록장치 설치시건 암호설정시건 암호설정

연료배관은 수동차단밸브를 설치밸브가 개방된 상태에서 레버가 수직방향이 되지 않게밸브가 개방된 상태에서 레버가 수직방향이 되지 않게

14 회전상태가 권장

파일럿 버너의 불꽃은 주 버너마다 점화를 확실히파일럿 버너의 불꽃은 주 버너마다 점화를 확실히할 수 있게 설치

81

연소 퍼지 설비

예비 퍼지

운전 전middot후에 연료 유입을 차단설비 설치

예비점화 퍼지는 챔버 용적의 4배 실시(1 831)예비점화 퍼지는 챔버 용적의 4배 실시(1831)

예비점화에 필요한 최소 공기만 유입

최소유량 유지 실패 시는 퍼지 타이머 Auto-reset

안전 차단밸브는 닫음안전 차단밸브는 닫음

퍼지 시 화염감지기 신호는 감지되어서는 안 된다

LEL50 이상의 공기로 치환 금지

82

연소 퍼지 설비

예비 퍼지 예외 경우 760초과 또는 다음 3가지 동시

파일럿 불꽃 감시

안전 차단밸브 설치

가열 챔버 내의 가연성농도가 LEL25 이하

파일럿 점화 시운전 시간 15초 미만

예외 조건

공인기관의 승인을 받은 경우

연장시간 동안 LEL 25를 초과하지 않은 경우

83

연료 차단밸브

연동장치 작동 전원차단 시 차단밸브 닫힘

By-pass valve는 항상 닫음

차단밸브를 타 용도 사용금지

차단밸브 전단에 안전밸브를 설치

차단 파일럿 밸브마다 안전밸브를 설치차단 파일럿 밸브마다 안전밸브를 설치

8 62bar초과 시 이중으로 설치862bar초과 시 이중으로 설치

84

Pilot Burner

각 버너 마다 설치

서로 근접설치 시 최소 1개 이상설치로 감지

4초 이하의 실화를 감지하여 연동4초 이하의 실화를 감지하여 연동

예외 사항

로(爐) 내의 온도가 760를 초과 시에만 By-pass 가능

760 이하로 운전시 By-pass 기능을 반드시 복원 760 이하로 운전시 By-pass 기능을 반드시 복원

방폭형 복사 튜브 한쪽이 열린 경우는 제외

760 이하로 운전이 안 되는 버너는 By-pass 가능

온도제어 감지와 병용 금지

85

고산소 분위기 건조설비

산소 공급배관은 CGA G-44에 따름산소 공급배관은 CGA G 44에 따름

산소 투입 전에 배관 청소

연료 차단밸브는 가능한 화실에서 먼 곳에 설치

방산구 퍼지 배출구는 안전한 곳으로 배출방산구 퍼지 배출구는 안전한 곳으로 배출

산소가 연료배관으로 유입 금지

유리 재질 산소 유량계 사용 억제

산소 감압기 2차 측에 안전밸브 설치산소 감압기 2차 측에 안전밸브 설치

86

소방설비

오븐에 자동 스프링클러 물 분무설비 설치

필요 시 덕트 내에도 설치

로(爐)내 온도가 330를 초과 플래시 화재 위험로(爐)내 온도가 330를 초과 플래시 화재 위험

시에는 일제개방형 스프링클러를 설치

CO2 분말 포 소화설비 설치

필요 시 수증기 소화설비 설치필요 시 수증기 소화설비 설치

지속적인 수증기가 공급 가능

물 1lb는 076 부피

연소물질의 소화는 부적합

87

연소물질의 소화는 부적합

건조설비 연동장치

파일럿 버너파일럿 버너

송풍기운전 유량

산소농도 LEL 측정산소농도 LEL 측정

건조실 운전 온도

연료 차단밸브연료 차단밸브

연료공급 압력유량

외부 가연성가스 농도외부 가연성가스 농도

피(彼)건조물의 유입차단

정전

기타(화재 비상정지 등)

88

안전장치 설치 목적

인명과 재산을 보호인명과 재산을 보호

평상시 철저한 유지middot보수로 성능 유지평상시 철저한 유지middot보수로 성능 유지

안전장치는 절대 안전을 보장하지 않음안전장치는 절대 안전을 보장하지 않음

자주 반복하여 사용하면 수명 단축자주 반복하여 사용하면 수명 단축

89

안전장치 설치 원칙

원하는 동작마다 안전장치를 설치원하는 동작마다 안전장치를 설치

안전관행과 제조자의 지침

연료공급장치의 안전밸브연료공급장치의 안전밸브

안전장치의 운전중지는 수동조작으로 재(再)작동

제조자는 안전운전지침서를 제공

시동 정지 비상사태 점검 유지 보수 등시동 정지 비상사태 점검 유지 보수 등

안전장치는 제조자의 지침에 따라 설치 및 유지

안전장치는 외부충격 등으로 보호 조치

90

안전장치 설치 원칙

안전장치를 제거 또는 고장방지

전기 기계적인 연동장치 무력화 방지

제어회로는 150(120)V 이하 사용제어회로는 150(120)V 이하 사용

제어회로는 한쪽만 접지

PLC Sequence

정전 시 안전상태로 자동 복귀되는 회로유지

PLC와 별도의 비상정지스위치 설치

Sequence 변경은 담당자 승인 통제 기록middot유지 Sequence 변경은 담당자 승인 통제 기록 유지

안전 및 재산상의 피해가 우려될 때는 원격제어 금지

91

PLC 안전회로

제조자의 지침에 따라 PLC 회로 구성

안전회로는 변경 금지

안전회로는 독립 필요 시 접점은 공유가능안전회로는 독립 필요 시 접점은 공유가능

다른 설비를 이용하여 치환 점화시도 금지

연동장치는 안전 차단밸브 전원을 직접 차단하도

록 연동시키고 안전상태로 복귀록 연동시키고 안전상태로 복귀

PLC 고장 시 감시되고 안전상태로 복귀

Program은 소멸되지 않도록 저장

92

근로자 교육훈련 사항

연료-공기 혼합물의 연소

폭발위험

자연발화를 포함한 점화원자연발화를 포함한 점화원

제어 및 안전장치의 기능

특수 운전조건

저산소 분위기 운전조건저산소 분위기 운전조건

위험물질의 취급 및 처리

제한장소의 출입절차제한장소의 출입절차

운전 지침

93

참고자료

산업안전보건법

KOSHA CODE D-4-2001 건조설비 설치 기술지침

NFPA 86 Standard for oven and furnaces

NFPA 61A Standard for the prevention of Fire and Dust Explosion in Facilities Manufacturing and Handling StarchHandling Starch

NFPA 61B Standard for the prevention of Fire and Explosion in Grain Elevators and Facilities H dli B lk R A i l l C di iHandling Bulk Raw Agricultural Commodities

NFPA 61C Standard for the prevention of Fire and Dust Explosion in Feed MillsDust Explosion in Feed Mills

NFPA 68 NFPA 69 NFPA 77 NFPA 91 NFPA 231

94

감 사 합 니 다감 사 합 니 다

95

집필 장희(한국산업안전공단)편집 및 제작 교재자료개발팀

건조설비 용어 정의

폭발(Explosion) 폭연 폭굉 등으로 생성되는 압력의 급상승으로 밀폐 구역이 파열되는 현상력의 급상승으로 밀폐 구역이 파열되는 현상

폭연(폭발) 차단(Deflagration isolation) 폭연이연결 덕트를 통해 확산되는 것을 차단하는 조치

폭연(폭발) 진압(Deflagration suppression) 폭연폭 (폭발) ( g pp ) 폭을 초기에 (60 ~ 80 ms 이내) 소화시키기 위해 고출력 소화기를 사용 압력과 화염의 영향을 완화력 화기 사용 력과 화 의 영향 화시키는 조치

폭연(폭발) 배풍 (Deflagration venting) 밀폐 구폭연(폭발) 배풍 (Deflagration venting) 밀폐 구역이나 용기 등의 내부에서 발생하는 폭연에 의한압력을 완화시키기 위해 Panel door 개구장치

20

압력을 완화시키기 위해 Panel door 개구장치등을 이용 압력을 완화시키는 조치

건조설비 용어 정의억제(Containment) 공정 건조시 폭연의 최대 압력에 견디어 파열되지 않도록 견고하게 건조하는력에 견디어 파열되지 않도록 견고하게 건조하는조치폭발성(Explosible) 통상 부유 중인 먼지운 또는폭발성(Explosible) 통상 부유 중인 먼지운 또는연무에 적용되는 용어게이트 밸브(Gate valve) 배관 내에 물질의 흐름게이 밸 ( ) 배 내에 물질의에 수직방향으로 Plate를 삽입하여 흐름을 차단시키는 밸브

( )로터리 밸브(Rotary Airlock valve) 원추형 상자내의 Motor로 작동되는 복수 날개 회전익으로 구성된 밸브성된 밸브평균입자크기(Mean particle size) Micronμ단위로 표시되는 입자 물질의 평균직경

21

로 표시되는 입자 물질의 평균직경

건조설비 용어 정의

Kg 가스의 폭발지수

Kst 먼지의 폭발지수

Pmax 억제된 폭연이나 폭굉의 최대압력억제 폭 이나 폭굉의 최대 력

Pred 폭연배풍 또는 폭연집압 등과 같은 폭발방지 기법을 이용한 결과로 감소된 폭연 압력지 기법을 이용한 결과로 감소된 폭연 압력

Pstat Vent panel 또는 Vent door가 개방되기시작하는 정압(static pressure)시작하는 정압(static pressure)

Reaction force 배풍된 폭연에서 나오는 가스의방출로 1개의 Pl t 구성품에 가해지는 힘방출로 1개의 Plant 구성품에 가해지는 힘

22

Dryer 분류y

Indirect Dryer연속식 피건조물을 연속 또는 회분 투입

tray sheeting pneumatic conveying rotary spray th h i l ti t l fl id b dthrough-circulation tunnel fluid beds

회분식 회분으로 투입

through circulation tray through-circulation tray

Infrared or radiant heat dryerInfrared or radiant-heat dryer

Dielectric-heat dryer

23

Dryer 분류y

Direct dryer

연속식 피 건조물이 연속으로 투입되고 고온표면에접촉

cylinder drum screw-conveyer vibrating-tray t t b t i l tsteam-tube rotary special type

회분식 교반 등을 시키면서 진공 상압 건조회분식 교반 등을 시키면서 진공 상압 건조

agitated-pan free vacuum rotary vacuum-tray

24

IV 건조설비 구조IV 건조설비 구조

25

건조설비 건축물 구조

독립된 단층건물

최상층 또는 내화구조인 경우는 예외건조로를 지하 밀폐장소에 설치 시에는 충분한 환기와

누출된 위험물질이 체류하지 않도록 할 것

연료의 증기비중이 공기보다 큰 경우는 지상에 설치

건물의 바닥 벽 기둥 계단 및 지붕은 불연재 사용

상부를 가벼운 재료 사용상부를 가벼운 재료 사용

폭발구를 설치하고 안전한 곳으로 배출

건조 시 발생하는 가스 증기 또는 분진을 안전한 곳건조 시 발생하는 가스증기 또는 분진을 안전한 곳으로 배출

26

건조설비 건축물 구조

직화식 건조설비는 점화 시 폭발 또는 화재를 예방하기 위하여 연소실이나 기타 점화하는 부분을방하기 위하여 연소실이나 기타 점화하는 부분을환기시킬 수 있는 구조로 할 것

내부는 청소가 쉬운 구조로 할 것

감시창출입구 및 배기구 등의 개구부는 발화시에시창 출 구 및 배기구 등의 개구부 발화시에불이 다른 곳으로 번지지 아니하는 위치에 설치하고 필요한 때에는 즉시 밀폐가능 구조로 할 것때에 즉시 폐가능 구 것

내부의 온도가 국부적으로 상승방지 구조로 설치할 것할 것

위험물 건조설비 열원으로 직화를 사용하지 말 것

27

건조설비 건축물 구조

위험물 건조설비 외의 건조설비의 열원으로 직화를 사용하는 때에는 불꽃 등에 의한 화재를 예화를 사용하는 때에는 불꽃 등에 의한 화재를 예방하기 위하여 덮개를 설치하거나 격벽을 설치최대운전온도에서의 열팽창에 의한 응력을 충분최대운전온도에서의 열팽창에 의한 응력을 충분히 견딜 수 있도록 설계 및 제작되어야 함건조설비의 외부표면온도가 70(160)이하건조설비의 외부표면온도가 70(160)이하초과시에는 접촉방지 시설과 경고표지판을 설치연소실에는 각 버너마다 연료의 연소상태를 확연소실에는 각 버너마다 연료의 연소상태를 확인할 수 있도록 관찰구(Peep hole) 등을 설치

설치 불가시에는 육안 감시 가능설비를 설치설치 불가시에는 육안 감시 가능설비를 설치

건조실의 출입문은 건조실 내부에서도 열 수 있는 구조

28

는 구조

건조설비 비상구 설치

출입구로 부터 3m 이상 떨어진 곳에 설치출입구로 부터 3m 이상 떨어진 곳에 설치

비상구 출입구로부터 50m 이내 마다 설치

너비는 075m 이상 높이는 15m 이상

문은 피난방향으로 열리고 실내에서 항상 열리도록 할 것

실내 외에 비상구의 표지판 설치실내 외에 비상구의 표지판 설치

유도등 설치양방향 대피로 확보양방향 대피로 확보

29

건조설비 부속전기설비

건조설비에 부속된 전열기전동기 및 전등 등에

접속된 배선 및 개폐기를 사용하는 때에는 당해

건조설비 전용의 것을 사용설비 용의 것을 사용

건조설비의 내부에서 전기불꽃의 발생으로 인하여 위험물의 점화원이 될 우려가 있는 전기기계여 위험물의 점화원이 될 우려가 있는 전기기계기구 또는 전선 케이블 설치 금지건조설비 설치환경에 적합한 용량 방폭 등급 내열건조설비 설치환경에 적합한 용량 방폭 등급 내열

등급 밀폐구조 등으로 설치해야 함

30

V 건조설비 화재폭발V 건조설비 화재폭발

31

건조공정 화재폭발가연물

연소(화재)3요소

연소(화재)

1 가연물

2 점화원

연소(화재)3요소

점화원 산소

(화재)2 점화원

3 산소(공기)

분진폭발 5요소가연물가연물

1 가연물

2 점화원밀폐공간

부유

점화원

3 산소(공기)

4 분산부유

공간

32

점화원 산소4 분산부유

5 밀폐공간

화재폭발 방지

함진 농도 입도제어

점화원 제어

산소농도 제어농 제어

비산방지설비를 밀폐시켜 누출 방지설비를 밀폐시켜 누출 방지

분진퇴적 방지를 위한 청소

개방개방옥외에 설치하거나 개방 건물에 설치

33

분진가연물

분진 종류 입도크기는 나라마다 상이함

KOSHA 코드 40 mesh (lt 420 μm) 이하인 입자

NFPA는 20 mesh(lt 850 μm) 이하인 입자( μ ) 이하 자

일반적으로 입도크기가 420 μm 이상인 입자는화염성장 (Propagation) 을 억제화염성장 (Propagation) 을 억제

가스 증기 Hume 먼지 분진 등이 혼합상태가일반적임일반적임

폭발하한 농도는 20 ~ 60g 폭발상한농도는

2000 ~ 6000g의 범위

34

분진실험장치 조건

Ignition Source TwoIgnition Source ndashTwo

pyrotechnic igniter

(5000Jeach)(5000Jeach)

혼합분진

40 i i t l 40 zirconium metal

30 barium nitrate

30 b i id 30 barium peroxide

This source is initiated by

1 A l t i f h da 1-A electric fuse head

35Siwek 20-L chamber

분진 크기별 실험결과

300 μm 이상 분진은300 μm 이상 분진은점화최소농도 점화에너지가 급격히 증가너지가 급격히 증가의미는

36

분진폭발물질

종 류 물 질 명

곡물 곡물류 분유 녹말 설탕 셀룰로오스 등

탄소질 석탄류 목재 종이류 섬유류탄소질 석탄류 목재 종이류 섬유류

금속 Al Mg Li K Na Zn Fe 등

플라스틱 PE ABS PVC PP PVA E Ph l플라스틱 PE ABS PVC PP PVA Epoxy Phenol

Melamine Poly Acrylamide PVB 등

화학물질화학물질 Adipic Acid Calcium Acetate TPA PA

DOP Dextrin Lead Stearate 황

Methyl cellulose Methyl cellulose

분진취급 시 가연성증기 가스혼합 여부에 따라 차이

37

분진취급 시 가연성증기 가스혼합 여부에 따라 차이

PVC는 자기 소화성으로 분진폭발이 가능

분진의 제어

분진이 새는 곳을 막는다

공장 내부를 환기

국소배기장치 등으로 부유 분진을 포집(捕集)

누출된 분진은 정기적으로 제거누출된 분진은 정기적으로 제거

물 분무 또는 습식공정을 적용하여 정전기 발생

을 억제

불활성 분진을 첨가

38

점화원 종류 및 크기

집진장치 등 분진 제거할 때 정전기 방전 불꽃

집진장치 등 분진 제거용 전기기기 불꽃 과열

회전축 과열 회전 날개 접촉 모터 불꽃 과열회 축 과열 회 날개 촉 터 불꽃 과열

회수분진 배출용 기기의 과열 마찰 등

고온 물체 불씨 착화 불꽃 혼입고온 물체 불씨 착화 불꽃 혼입

금속편(金屬片) 등 이물질 혼입

분진 자연발화

보수작업에 따른 용접 등 불꽃

최소발화에너지(MIC)는 가스 1mj 분진 100mj 이하 이나 온도 산소 습도 입도 등에 좌우

39

이하 이나 온도 산소 습도 입도 등에 좌우

인화성 가스 특징

발열 착화 비중Gas MW

발열

Btu

착화

LEL

UEL

비중

Air공기비

Butane 58 0 3 200 550 1 9 8 5 2 0 31 0Butane 580 3200 550 19 85 20 310

CO 280 310 1128 125 740 097 25

Hydrogen 2 0 311 932 4 74 2 0 07 2 5Hydrogen 20 311 932 4 742 007 25

LNG 186 1115 - 46 145 064 106

LNG 162 960 - 4 150 056 90

LNG 203 1000 - 39 140 07 94

Propane 440 2500 842 21 95 157 240

40

점화원 제어장치

접지접지

금속탐지기

온도감지기

컨베이어 벨트 이탈감지컨베이어 벨트 이탈감지

입도분포 제어

습도조절습도조절

불활성물질 투입

진동체 전단에 금속감지기

자석기 금속감지기

41

진동체 전단에 금속감지기

불활성 조치(Inert)( )

불활성 조치 원리밀폐된 체적 내에서 산소 농도를 연소에 요구되는 농도

미만으로 낮춰 사전에 폭발을 방지하는 조치

질소 이산화탄소 등의 불활성 가스를 사전에 주입시켜 폭발을 방지하는 조치 (NFPA 69)

불활성 조치 시 주의사항공정 내에서 퍼지가스 및 산소의 농도를 계속 모니터링

퍼지가스가 누설 시 질식으로 인해 인체에 미칠 잠퍼지가 가 누 시 식 해 체에 미재적 위험성을 사전 고려

42

불활성 조치 장단점

장점

연소를 미연에 방지 제품의 생산 중단에 따른 손실

가능성을 사전에 막을 수 있음가능성을 사전에 막을 수 있음

단점

질소비용의 지속적인 투자질소비용의 지속적인 투자

누설 시 질식의 위험 상존

높은 유지 관리 비용

43

질소순환 공기이송설비

44

불활성가스 치환

운전자의 안전위치를 확인운전자의 안전위치를 확인

불활성가스 충분한 저장량을 보관

용매회수설비 작동준비

순환 팬을 가동하고 불활성가스 투입순환 팬을 가동하고 불활성가스 투입

한계 산소농도보다 3 이상 낮게 투입한계 산소농도보다 3 이상 낮게 투입

재순환 오븐가스를 운전온도까지 가열

정상운전

45

불활성가스 치환(아세톤)( )

46

불활성가스 치환(헵탄)( )

47

저산소 농도 용매회수설비

저산소 농도로 운전저산소 농도로 운전

공기가 유입되지 않도록 기밀성을 유지

산소농도 측정장치를 연동 설치

불활성가스는 용적의 5배 이상 보관

비상전원 공급장치 설치비상전원 공급장치 설치

48

저산소 분위기 오븐 운전운전준비최저산소농도(LOC) 보다 3이상 낮게 운전최저산소농도(LOC) 보다 3이상 낮게 운전 3 이하 시 비상퍼지 및 용매 및 피(彼)건조물 공급 중

단용매 증기가 응축되지 않도록 운전운전중지용매 및 피(彼)건조물 유입을 차단용매 및 피(彼)건조물 유입을 차단 LOC 이하로 치환용매 흐름을 차단하고 열원 공급을 중지산소농도를 195 까지 되게 공기유입비상절차정전 시 비상전원을 팬 제어설비에 공급정전 시 비상전원을 팬 제어설비에 공급건조로(乾燥爐)내에 유입 차단비상시에도 산소농도를 연속측정

비상퍼지 시 오븐 과열방지

49

비상퍼지 시 오븐 과열방지

VI 건조설비 화재폭발 피해 최소화VI 건조설비 화재폭발 피해 최소화

50

화재폭발 피해 최소화 방법

억제(Containment)

방산(Deflagration Venting)

폭연 진압(Deflagration Suspension)

폭연 차단(Deflagration Isolation)폭연 차단(Deflagration Isolation)

완벽한 대책을 세우는 것은 불가능

폭발에 의한 피해를 최소화 대책 강구

1차 폭발을 배출하거나 봉쇄시켜 피해를 최소화

1차 폭발을 감지 2차 폭발로 발전 차단

51

1차 폭발을 감지 2차 폭발로 발전 차단

억제(Containment) ( )

공정 자체를 미리 취급 재료의 최대 폭연압력에견딜 수 있게 설계

최종 변형 압력은 용기내의 최대 초기압력에 좌우최종 변형 압력은 용기내의 최대 초기압력에 좌우

억제 용기의 경우 최대 초기압력을 30 psig (2Bar 2 1 KgCm2)로 제한시킴(NFPA 69)21 KgCm2)로 제한시킴(NFPA 69)

장비의 설계는 영구적으로 변형 방지 설계항복강 ( ) 이하에서 전 설계항복강도 (yield strength) 이하에서 운전토록 설계

허용 가능한 변형으로도 파열방지 설계

항복강도 (yield strength) 이상이라 하더라도 극한 강도 (ultimate strength)이하에서 운전되게끔 설계

52

억제(Containment) 장단점( )

억제 시 고려해야 할 사항용기의 평평한 표면들과 사각 모양의 강도를 극대화

시키는 것은 용기 설계 시 고려

용접 부위 및 기타 조임 장치들의 강도 또한 고려용접 부위 및 기타 조임 장치들의 강도 또한 고려

분진폭발위험이 높은 건조기 분쇄기 등에 적용

억제의 장점유지 관리비의 절감

소극적 방호조치

억제의 단점높은 초기 투자비

플랜트 구조에 무게 하중을 미침

53

플랜트 구조에 무게 하중을 미침

방산(Deflagration Venting)( g g)

방산원리공정 구성품 공정실 등의 내부로부터 발생하는 폭연의

고온 팽창 가스를 개방용 패널 또는 도어를 통해 완화시기는 폭발방지조치기는 폭발방지조치

폭연 배풍장치 - Vent panel Vent door

방산 작동 방법폭발성 가스가 대기로 직접 방출될 수 있게끔 유도하는

개방된 방산구 (Open vent)를 제외

방산장치는 사전에 예정된 압력 즉 P t t에서 개방방산장치는 사전에 예정된 압력 즉 Pstat에서 개방

압축된 가스는 대기로 직접 또는 Vent duct를 통해 배출

54

방산 설계 시 고려사항

반발력(反撥力 Reaction force)폭발 후의 화재 (P l i fi )폭발 후의 화재 (Post explosion fire)재료의 유독성 또는 부식독성 문제에 대한 고려독성 문제에 대한 고려배풍 효율 (Vent efficiency) 다른 공정 장비와의 연결 부위다른 공정 장비와의 연결 부위배풍 덕트의 배압 (Back pressure) 단열 보온재 (Th l i l ti )단열 보온재 (Thermal insulation) 안전한 배풍 구역 (Safe Venting Area) 진공 상태 방호 (V P t ti )진공 상태 방호 (Vacuum Protection) 설치 위치

55

방산구 설계기준(NFPA 68)( )

공정 물질(재료) K K l (b d)Kst or Kg value (barmiddotmsecond)용기의 치수와 체적최대 및 최소의 운전 압력 및 온도최대 및 최소의 운전 압력 및 온도용기의 강도V t D t L th(있을 경우)Vent Duct Length(있을 경우)공정 물질(재료) Kst or Kg value용기의 치수와 체적 최대 및 최소의 운전 압력 및용기의 치수와 체적 최대 및 최소의 운전 압력 및온도 용기의 강도 Vent Duct Length 등의 정보로 NFPA 68에 들어 있는 계산도표( h )로 NFPA 68에 들어 있는 계산도표(nomography)를 사용하여 Vent panel의 사이즈를 결정

56

방산구 설치 기준내부 폭발압력을 외부로 안전하게 방출(예외)

철 구조물과 4 8 이상 철판으로 제작 시(봉쇄)철 구조물과 48mm 이상 철판으로 제작 시(봉쇄)

저산소 농도에서 운전하는 건조설비

가스증기 N₂air CO₂air

Methane 12 145

n-Hexane 12 145

Ethylene 10 11 5Ethylene 10 115

Hydrogene 50 52

S l 9 0Stylene 90 -

로(爐)의 부피 0424당 0093 방출면적(151)

57

(爐)의 부피 0424 당 0093 방출면적(15 1)

방산구 설치 기준

패널 출입문 개구부 등을 이용 1 15법칙 준수패널 출입문 개구부 등을 이용 1 15법칙 준수

방출구 주위에 가이드 레일 설치와 경고표지

가능한 연소장치 가까이 설치

패널이 비산되지 않도록 끈으로 묶어패널이 비산되지 않도록 끈으로 묶어

패널은 05psig의 서지 내압력

지붕 패널을 단위면적당 최대244kg 설치

길이가 긴 건조설비는 최소 내경의 5배 초과 금지길이가 긴 건 설비는 최 내경의 5배 과 금지

초기 증기폭발압력을 조기에 배출시켜 배출시간을 길게

58

방산구 덕트 설치 기준

배출구 덕트는 폭발 방산구 면적 이상으로 설치

벤트 면적은 가능한 균형 있고 대칭적으로 분포

덕트는 가능한 짧게(3m 이하) 설치덕트는 가능한 짧게(3m 이하) 설치

가능한 상부의 높은 곳에 장애물이 없도록 설치

일직선으로 설치

외벽에 가깝게 설치외벽에 가깝게 설치

옥외 안전한 곳에 설치옥외 안전한 곳에 설치

폭발 방산구 주위에 경고 표지판 설치

59

방산구 설치 장단점방산구 장점방산구가 옥외에 있을 경우에는 비용 절감방산구가 옥외에 있을 경우에는 비용 절감유지 관리 비용의 절감

방산구 단점 Filter bag 등의 가연성 재료가 아직 남아 있을 경우

방산 후에도방산 후에도화재의 잠재력 상존

배출구를 옥외로 유도하기 위하여 설치설비가 옥외배출구를 옥외로 유도하기 위하여 설치설비가 옥외또는 바깥쪽벽 가까이에 위치분진화염이 외부로 배출되어 2차 재해 위험분진화염이 외부로 배출되어 2차 재해 위험

독성 부식성 재료에는 부적합잘못 설계 및 설치하면 잦은 작동으로 신뢰성이 저하

60

잘못 설계 및 설치하면 잦은 작동으로 신뢰성이 저하

패널형 방산구(Vent Panel)( )

평평한 모양이나 Dome 모양의 Panel로 방호 대

상이 되는 공정 구성품의 개구부에 볼트를 사용하

여 연결 설치

한 장의 Stainless Steel 또는 316 Stainless

Steel (밀봉용) Teflon 및 Stainless Steel SandSteel (밀봉용) Teflon 및 Stainless Steel Sand

witch 구조로도 구성 가능

D 형 V t P l은 풍압 및 공정 진공 상태Dome 형 Vent Panel은 풍압 및 공정 진공 상태

에 대비하여 저항 값을 크게 설계

Vent Panel 모양 직사각형 또는 원형

61

패널형 방산구(Vent Panel)( )

62

패널 비산방지 끈

63

폭발 방산(Explosion Venting)( p g)

분진폭발 시 폭발압력을 외부로 방출

내부압력을 완화시켜 설비를 보호

피해확대를 방지 감소피해확대를 방지

rupture disk bursting diaphragm 폭발 방산 문(안전핀)(안전핀)

64

방산 문(Vent Door)( )

방호 대상이 되는 공정방호 대상이 되는 공정의 구성품에 설치하는경첩이 달린 도어경첩이 달린 도어

미리 예정된 압력에서개방되도록 설계개방되도록 설계

특수한 걸쇠 경첩 배열 제어열로 제어

Vent panel보다 동작시간이 길다

65

방산구 설치 예시

가스와 먼지를 취급하는 장소에 사용

전형적인 설치 장소 Dust collector

Silo

Dryer

Bucket elevator

Mixer Pulverizing

Bucket elevators

W t Sh ddWaste Shredders

최초 설계 기기 배치시에 분진폭발 고려

66

시에 분진폭발 고려

방산구 덮개 비산방지 끈

67

폭연 진압장치 구성

68

폭연 진압 설계 기준

설계 기준 NFPA 69 ISO 61844설계 기준 NFPA 69 ISO 61844

공정 물질

Kst or Kg value(폭발지수)

최대 및 최소 운전 압력 및 온도최대 및 최소 운전 압력 및 온도

용기의 강도용기의 강

용기의 치수와 체적

69

폭연 진압 장단점

폭연 진압(Deflagration Suspension) 장점

화염 제거 및 연이은 화재의 방지

독성 부식성 재료의 배출 위험 감소독성 부식성 재료의 배출 위험 감소

공정 구성품의 위치 선정에 유연성

폭연 진압(Deflagration Suspension) 약점

폭연 배풍 보다 통상 높은 비용

정기적인 유지 관리정기적인 유지 관리

일부 금속분진 아세틸렌 수소에는 부적합

70

폭연 진압 설치

가스 및 먼지를 취급하는가 및 먼지를 취급하는장소에 사용

전형적인 설치 장소전형적인 설치 장 Dust collectors

Silos

Spray dryers

Bucket elevators

Mixers

Pulverizing

Fluid Bed Dryers

Cyclone Separators

W t Sh dd

71

Waste Shredders

폭연 진압 불가

자체 산화원을 갖고 있는 nitro cellulose 및 이와자체 산화원을 갖고 있는 nitro-cellulose 및 이와

유사한 기타 폭발성 물질

화염의 확산속도가 음속보다 빠른 폭굉 사고

분해 반응 스팀과 같은 열팽창 폭발사고 등으로

초래되는 폭발사고

72

폭연 차단집진기 사일로 등의 공정 구성품은 Suppression Venting Containment 등으로 폭발방지가 가능Venting Containment 등으로 폭발방지가 가능배관 및 덕트에 의해 기타 공정 구성품에 연결되는부위는 폭발 확산의 위험 상존부위는 폭발 확산의 위험 상존집진기는 Deflagration vent 설치로 파괴를 방지할수 있을지는 모르나 유입 덕트 (inlet duct)를 통해수 있을지 나 유 덕 ( )를 통해화염이 플랜트의 다른 부위로 확산될 수 있음이러한 화염의 확산으로 2차 폭발이 초래될 수 있고 실제로 초래되어 왔음NFPA 68에서는 장비들간의 연결된 부위에 설치할선택사양으로 V ti 을 시사하고는 있으나 이는선택사양으로 Venting을 시사하고는 있으나 이는상호 연결된 장비에 폭발방지시스템이 설치되어있을 경우에만 Venting의 효력이 있음

73

있을 경우에만 Venting의 효력이 있음

기계적 폭연 차단적절한 구조의 rotary airlock valve로 가능 dust collector hopper dust collector hopper효과적이기 위해서는

폭연 감지 즉시 Rotary gate valve가 중지폭 지 즉시 y g 가 중지화염과 타고 있는 물질의 이송을 방지진짜 효과적이기 위해서는 rotary airlock valve를

방호 대상 장비의 폭발 감지 및 방지 설비에 통합방호 대상 장비의 폭발 감지 및 방지 설비에 통합필요

High speed knife gate valve적절한 구조로 150 psig 내압력( 충분한 내압력) ms(11000초) 내에 닫힘(빠른 응답속도)배관도 최대 폭연압력 Pmax에 내압

74

기계적 폭연 차단

폭발감지기(압력스위치 또는 불꽃감지기)가 폭연압력 또는 화염 전선 감지압력 또는 화염 전선 감지

폭발감지기가 폭연 압력 화염전선을 감지

신속히 Valve를 차단시켜 화염과 압력의 확산방지

연결된 장비가 D fl ti ti i연결된 장비가 Deflagration venting suppression에 의해 방호되고 있을 경우

예상되는 압력은 거의 없음

연결 배관을 차단하는 Valve를 보다 경제적인연결 배관을 차단하는 Valve를 보다 경제적인chemical isolation barrier로 대체 가능

75

공기수송장치 설치 예시

A

B

A

76

Rotary airlock valvey

77

화학적 폭연 차단

폭발감지기(압력스위치 또는 광학 감지기)가

폭연 압력 화염전선을 감지

고속 방출 소화기에서 소화약제가 신속히 방출고속 방출 소화기에서 소화약제가 신속히 방출

화염과 타고 있는 물질의 확산을 막음

점화원(스파크) 진압 설비

덕트 아래로 이송되는 타고 있는 입자를 감지있

아래쪽으로 물을 분사시켜 소화

일단 폭연이 시작되었을 경우일단 폭연이 시작되었을 경우

확산을 막는 데는 효과가 없음

78

VII 건조설비 부속장치 등VII 건조설비 부속장치 등

79

전체환기 및 배기시설덕트는 불연재 사용 표면온도는 70 이하(24m 이내)이내)

벽 건물 등을 통과시 불연재료로 차단덕트는 방화벽 다른 건물 통과 금지덕트는 방화벽 다른 건물 통과 금지

덕트에 청소구를 설치

건물 일부를 덕트로 사용금지건물 일부를 덕트로 사용금지

위험물질이 응축되지 않도록 설치(단열)

덕트에 고체가 퇴적되지 않도록 설치

배기구는 지붕보다 15m 이상 높게 설치

분진퇴적방지

80

연소장치

연료 먼저 투입되지 않도록 Sequence 구성

연료가스를 감소시켜 연소공기를 차단

2차 공기의 설정치는 급격한 변화가 없도록 잠금차 공기의 설정치 급격 화가 없 록장치 설치시건 암호설정시건 암호설정

연료배관은 수동차단밸브를 설치밸브가 개방된 상태에서 레버가 수직방향이 되지 않게밸브가 개방된 상태에서 레버가 수직방향이 되지 않게

14 회전상태가 권장

파일럿 버너의 불꽃은 주 버너마다 점화를 확실히파일럿 버너의 불꽃은 주 버너마다 점화를 확실히할 수 있게 설치

81

연소 퍼지 설비

예비 퍼지

운전 전middot후에 연료 유입을 차단설비 설치

예비점화 퍼지는 챔버 용적의 4배 실시(1 831)예비점화 퍼지는 챔버 용적의 4배 실시(1831)

예비점화에 필요한 최소 공기만 유입

최소유량 유지 실패 시는 퍼지 타이머 Auto-reset

안전 차단밸브는 닫음안전 차단밸브는 닫음

퍼지 시 화염감지기 신호는 감지되어서는 안 된다

LEL50 이상의 공기로 치환 금지

82

연소 퍼지 설비

예비 퍼지 예외 경우 760초과 또는 다음 3가지 동시

파일럿 불꽃 감시

안전 차단밸브 설치

가열 챔버 내의 가연성농도가 LEL25 이하

파일럿 점화 시운전 시간 15초 미만

예외 조건

공인기관의 승인을 받은 경우

연장시간 동안 LEL 25를 초과하지 않은 경우

83

연료 차단밸브

연동장치 작동 전원차단 시 차단밸브 닫힘

By-pass valve는 항상 닫음

차단밸브를 타 용도 사용금지

차단밸브 전단에 안전밸브를 설치

차단 파일럿 밸브마다 안전밸브를 설치차단 파일럿 밸브마다 안전밸브를 설치

8 62bar초과 시 이중으로 설치862bar초과 시 이중으로 설치

84

Pilot Burner

각 버너 마다 설치

서로 근접설치 시 최소 1개 이상설치로 감지

4초 이하의 실화를 감지하여 연동4초 이하의 실화를 감지하여 연동

예외 사항

로(爐) 내의 온도가 760를 초과 시에만 By-pass 가능

760 이하로 운전시 By-pass 기능을 반드시 복원 760 이하로 운전시 By-pass 기능을 반드시 복원

방폭형 복사 튜브 한쪽이 열린 경우는 제외

760 이하로 운전이 안 되는 버너는 By-pass 가능

온도제어 감지와 병용 금지

85

고산소 분위기 건조설비

산소 공급배관은 CGA G-44에 따름산소 공급배관은 CGA G 44에 따름

산소 투입 전에 배관 청소

연료 차단밸브는 가능한 화실에서 먼 곳에 설치

방산구 퍼지 배출구는 안전한 곳으로 배출방산구 퍼지 배출구는 안전한 곳으로 배출

산소가 연료배관으로 유입 금지

유리 재질 산소 유량계 사용 억제

산소 감압기 2차 측에 안전밸브 설치산소 감압기 2차 측에 안전밸브 설치

86

소방설비

오븐에 자동 스프링클러 물 분무설비 설치

필요 시 덕트 내에도 설치

로(爐)내 온도가 330를 초과 플래시 화재 위험로(爐)내 온도가 330를 초과 플래시 화재 위험

시에는 일제개방형 스프링클러를 설치

CO2 분말 포 소화설비 설치

필요 시 수증기 소화설비 설치필요 시 수증기 소화설비 설치

지속적인 수증기가 공급 가능

물 1lb는 076 부피

연소물질의 소화는 부적합

87

연소물질의 소화는 부적합

건조설비 연동장치

파일럿 버너파일럿 버너

송풍기운전 유량

산소농도 LEL 측정산소농도 LEL 측정

건조실 운전 온도

연료 차단밸브연료 차단밸브

연료공급 압력유량

외부 가연성가스 농도외부 가연성가스 농도

피(彼)건조물의 유입차단

정전

기타(화재 비상정지 등)

88

안전장치 설치 목적

인명과 재산을 보호인명과 재산을 보호

평상시 철저한 유지middot보수로 성능 유지평상시 철저한 유지middot보수로 성능 유지

안전장치는 절대 안전을 보장하지 않음안전장치는 절대 안전을 보장하지 않음

자주 반복하여 사용하면 수명 단축자주 반복하여 사용하면 수명 단축

89

안전장치 설치 원칙

원하는 동작마다 안전장치를 설치원하는 동작마다 안전장치를 설치

안전관행과 제조자의 지침

연료공급장치의 안전밸브연료공급장치의 안전밸브

안전장치의 운전중지는 수동조작으로 재(再)작동

제조자는 안전운전지침서를 제공

시동 정지 비상사태 점검 유지 보수 등시동 정지 비상사태 점검 유지 보수 등

안전장치는 제조자의 지침에 따라 설치 및 유지

안전장치는 외부충격 등으로 보호 조치

90

안전장치 설치 원칙

안전장치를 제거 또는 고장방지

전기 기계적인 연동장치 무력화 방지

제어회로는 150(120)V 이하 사용제어회로는 150(120)V 이하 사용

제어회로는 한쪽만 접지

PLC Sequence

정전 시 안전상태로 자동 복귀되는 회로유지

PLC와 별도의 비상정지스위치 설치

Sequence 변경은 담당자 승인 통제 기록middot유지 Sequence 변경은 담당자 승인 통제 기록 유지

안전 및 재산상의 피해가 우려될 때는 원격제어 금지

91

PLC 안전회로

제조자의 지침에 따라 PLC 회로 구성

안전회로는 변경 금지

안전회로는 독립 필요 시 접점은 공유가능안전회로는 독립 필요 시 접점은 공유가능

다른 설비를 이용하여 치환 점화시도 금지

연동장치는 안전 차단밸브 전원을 직접 차단하도

록 연동시키고 안전상태로 복귀록 연동시키고 안전상태로 복귀

PLC 고장 시 감시되고 안전상태로 복귀

Program은 소멸되지 않도록 저장

92

근로자 교육훈련 사항

연료-공기 혼합물의 연소

폭발위험

자연발화를 포함한 점화원자연발화를 포함한 점화원

제어 및 안전장치의 기능

특수 운전조건

저산소 분위기 운전조건저산소 분위기 운전조건

위험물질의 취급 및 처리

제한장소의 출입절차제한장소의 출입절차

운전 지침

93

참고자료

산업안전보건법

KOSHA CODE D-4-2001 건조설비 설치 기술지침

NFPA 86 Standard for oven and furnaces

NFPA 61A Standard for the prevention of Fire and Dust Explosion in Facilities Manufacturing and Handling StarchHandling Starch

NFPA 61B Standard for the prevention of Fire and Explosion in Grain Elevators and Facilities H dli B lk R A i l l C di iHandling Bulk Raw Agricultural Commodities

NFPA 61C Standard for the prevention of Fire and Dust Explosion in Feed MillsDust Explosion in Feed Mills

NFPA 68 NFPA 69 NFPA 77 NFPA 91 NFPA 231

94

감 사 합 니 다감 사 합 니 다

95

집필 장희(한국산업안전공단)편집 및 제작 교재자료개발팀

건조설비 용어 정의억제(Containment) 공정 건조시 폭연의 최대 압력에 견디어 파열되지 않도록 견고하게 건조하는력에 견디어 파열되지 않도록 견고하게 건조하는조치폭발성(Explosible) 통상 부유 중인 먼지운 또는폭발성(Explosible) 통상 부유 중인 먼지운 또는연무에 적용되는 용어게이트 밸브(Gate valve) 배관 내에 물질의 흐름게이 밸 ( ) 배 내에 물질의에 수직방향으로 Plate를 삽입하여 흐름을 차단시키는 밸브

( )로터리 밸브(Rotary Airlock valve) 원추형 상자내의 Motor로 작동되는 복수 날개 회전익으로 구성된 밸브성된 밸브평균입자크기(Mean particle size) Micronμ단위로 표시되는 입자 물질의 평균직경

21

로 표시되는 입자 물질의 평균직경

건조설비 용어 정의

Kg 가스의 폭발지수

Kst 먼지의 폭발지수

Pmax 억제된 폭연이나 폭굉의 최대압력억제 폭 이나 폭굉의 최대 력

Pred 폭연배풍 또는 폭연집압 등과 같은 폭발방지 기법을 이용한 결과로 감소된 폭연 압력지 기법을 이용한 결과로 감소된 폭연 압력

Pstat Vent panel 또는 Vent door가 개방되기시작하는 정압(static pressure)시작하는 정압(static pressure)

Reaction force 배풍된 폭연에서 나오는 가스의방출로 1개의 Pl t 구성품에 가해지는 힘방출로 1개의 Plant 구성품에 가해지는 힘

22

Dryer 분류y

Indirect Dryer연속식 피건조물을 연속 또는 회분 투입

tray sheeting pneumatic conveying rotary spray th h i l ti t l fl id b dthrough-circulation tunnel fluid beds

회분식 회분으로 투입

through circulation tray through-circulation tray

Infrared or radiant heat dryerInfrared or radiant-heat dryer

Dielectric-heat dryer

23

Dryer 분류y

Direct dryer

연속식 피 건조물이 연속으로 투입되고 고온표면에접촉

cylinder drum screw-conveyer vibrating-tray t t b t i l tsteam-tube rotary special type

회분식 교반 등을 시키면서 진공 상압 건조회분식 교반 등을 시키면서 진공 상압 건조

agitated-pan free vacuum rotary vacuum-tray

24

IV 건조설비 구조IV 건조설비 구조

25

건조설비 건축물 구조

독립된 단층건물

최상층 또는 내화구조인 경우는 예외건조로를 지하 밀폐장소에 설치 시에는 충분한 환기와

누출된 위험물질이 체류하지 않도록 할 것

연료의 증기비중이 공기보다 큰 경우는 지상에 설치

건물의 바닥 벽 기둥 계단 및 지붕은 불연재 사용

상부를 가벼운 재료 사용상부를 가벼운 재료 사용

폭발구를 설치하고 안전한 곳으로 배출

건조 시 발생하는 가스 증기 또는 분진을 안전한 곳건조 시 발생하는 가스증기 또는 분진을 안전한 곳으로 배출

26

건조설비 건축물 구조

직화식 건조설비는 점화 시 폭발 또는 화재를 예방하기 위하여 연소실이나 기타 점화하는 부분을방하기 위하여 연소실이나 기타 점화하는 부분을환기시킬 수 있는 구조로 할 것

내부는 청소가 쉬운 구조로 할 것

감시창출입구 및 배기구 등의 개구부는 발화시에시창 출 구 및 배기구 등의 개구부 발화시에불이 다른 곳으로 번지지 아니하는 위치에 설치하고 필요한 때에는 즉시 밀폐가능 구조로 할 것때에 즉시 폐가능 구 것

내부의 온도가 국부적으로 상승방지 구조로 설치할 것할 것

위험물 건조설비 열원으로 직화를 사용하지 말 것

27

건조설비 건축물 구조

위험물 건조설비 외의 건조설비의 열원으로 직화를 사용하는 때에는 불꽃 등에 의한 화재를 예화를 사용하는 때에는 불꽃 등에 의한 화재를 예방하기 위하여 덮개를 설치하거나 격벽을 설치최대운전온도에서의 열팽창에 의한 응력을 충분최대운전온도에서의 열팽창에 의한 응력을 충분히 견딜 수 있도록 설계 및 제작되어야 함건조설비의 외부표면온도가 70(160)이하건조설비의 외부표면온도가 70(160)이하초과시에는 접촉방지 시설과 경고표지판을 설치연소실에는 각 버너마다 연료의 연소상태를 확연소실에는 각 버너마다 연료의 연소상태를 확인할 수 있도록 관찰구(Peep hole) 등을 설치

설치 불가시에는 육안 감시 가능설비를 설치설치 불가시에는 육안 감시 가능설비를 설치

건조실의 출입문은 건조실 내부에서도 열 수 있는 구조

28

는 구조

건조설비 비상구 설치

출입구로 부터 3m 이상 떨어진 곳에 설치출입구로 부터 3m 이상 떨어진 곳에 설치

비상구 출입구로부터 50m 이내 마다 설치

너비는 075m 이상 높이는 15m 이상

문은 피난방향으로 열리고 실내에서 항상 열리도록 할 것

실내 외에 비상구의 표지판 설치실내 외에 비상구의 표지판 설치

유도등 설치양방향 대피로 확보양방향 대피로 확보

29

건조설비 부속전기설비

건조설비에 부속된 전열기전동기 및 전등 등에

접속된 배선 및 개폐기를 사용하는 때에는 당해

건조설비 전용의 것을 사용설비 용의 것을 사용

건조설비의 내부에서 전기불꽃의 발생으로 인하여 위험물의 점화원이 될 우려가 있는 전기기계여 위험물의 점화원이 될 우려가 있는 전기기계기구 또는 전선 케이블 설치 금지건조설비 설치환경에 적합한 용량 방폭 등급 내열건조설비 설치환경에 적합한 용량 방폭 등급 내열

등급 밀폐구조 등으로 설치해야 함

30

V 건조설비 화재폭발V 건조설비 화재폭발

31

건조공정 화재폭발가연물

연소(화재)3요소

연소(화재)

1 가연물

2 점화원

연소(화재)3요소

점화원 산소

(화재)2 점화원

3 산소(공기)

분진폭발 5요소가연물가연물

1 가연물

2 점화원밀폐공간

부유

점화원

3 산소(공기)

4 분산부유

공간

32

점화원 산소4 분산부유

5 밀폐공간

화재폭발 방지

함진 농도 입도제어

점화원 제어

산소농도 제어농 제어

비산방지설비를 밀폐시켜 누출 방지설비를 밀폐시켜 누출 방지

분진퇴적 방지를 위한 청소

개방개방옥외에 설치하거나 개방 건물에 설치

33

분진가연물

분진 종류 입도크기는 나라마다 상이함

KOSHA 코드 40 mesh (lt 420 μm) 이하인 입자

NFPA는 20 mesh(lt 850 μm) 이하인 입자( μ ) 이하 자

일반적으로 입도크기가 420 μm 이상인 입자는화염성장 (Propagation) 을 억제화염성장 (Propagation) 을 억제

가스 증기 Hume 먼지 분진 등이 혼합상태가일반적임일반적임

폭발하한 농도는 20 ~ 60g 폭발상한농도는

2000 ~ 6000g의 범위

34

분진실험장치 조건

Ignition Source TwoIgnition Source ndashTwo

pyrotechnic igniter

(5000Jeach)(5000Jeach)

혼합분진

40 i i t l 40 zirconium metal

30 barium nitrate

30 b i id 30 barium peroxide

This source is initiated by

1 A l t i f h da 1-A electric fuse head

35Siwek 20-L chamber

분진 크기별 실험결과

300 μm 이상 분진은300 μm 이상 분진은점화최소농도 점화에너지가 급격히 증가너지가 급격히 증가의미는

36

분진폭발물질

종 류 물 질 명

곡물 곡물류 분유 녹말 설탕 셀룰로오스 등

탄소질 석탄류 목재 종이류 섬유류탄소질 석탄류 목재 종이류 섬유류

금속 Al Mg Li K Na Zn Fe 등

플라스틱 PE ABS PVC PP PVA E Ph l플라스틱 PE ABS PVC PP PVA Epoxy Phenol

Melamine Poly Acrylamide PVB 등

화학물질화학물질 Adipic Acid Calcium Acetate TPA PA

DOP Dextrin Lead Stearate 황

Methyl cellulose Methyl cellulose

분진취급 시 가연성증기 가스혼합 여부에 따라 차이

37

분진취급 시 가연성증기 가스혼합 여부에 따라 차이

PVC는 자기 소화성으로 분진폭발이 가능

분진의 제어

분진이 새는 곳을 막는다

공장 내부를 환기

국소배기장치 등으로 부유 분진을 포집(捕集)

누출된 분진은 정기적으로 제거누출된 분진은 정기적으로 제거

물 분무 또는 습식공정을 적용하여 정전기 발생

을 억제

불활성 분진을 첨가

38

점화원 종류 및 크기

집진장치 등 분진 제거할 때 정전기 방전 불꽃

집진장치 등 분진 제거용 전기기기 불꽃 과열

회전축 과열 회전 날개 접촉 모터 불꽃 과열회 축 과열 회 날개 촉 터 불꽃 과열

회수분진 배출용 기기의 과열 마찰 등

고온 물체 불씨 착화 불꽃 혼입고온 물체 불씨 착화 불꽃 혼입

금속편(金屬片) 등 이물질 혼입

분진 자연발화

보수작업에 따른 용접 등 불꽃

최소발화에너지(MIC)는 가스 1mj 분진 100mj 이하 이나 온도 산소 습도 입도 등에 좌우

39

이하 이나 온도 산소 습도 입도 등에 좌우

인화성 가스 특징

발열 착화 비중Gas MW

발열

Btu

착화

LEL

UEL

비중

Air공기비

Butane 58 0 3 200 550 1 9 8 5 2 0 31 0Butane 580 3200 550 19 85 20 310

CO 280 310 1128 125 740 097 25

Hydrogen 2 0 311 932 4 74 2 0 07 2 5Hydrogen 20 311 932 4 742 007 25

LNG 186 1115 - 46 145 064 106

LNG 162 960 - 4 150 056 90

LNG 203 1000 - 39 140 07 94

Propane 440 2500 842 21 95 157 240

40

점화원 제어장치

접지접지

금속탐지기

온도감지기

컨베이어 벨트 이탈감지컨베이어 벨트 이탈감지

입도분포 제어

습도조절습도조절

불활성물질 투입

진동체 전단에 금속감지기

자석기 금속감지기

41

진동체 전단에 금속감지기

불활성 조치(Inert)( )

불활성 조치 원리밀폐된 체적 내에서 산소 농도를 연소에 요구되는 농도

미만으로 낮춰 사전에 폭발을 방지하는 조치

질소 이산화탄소 등의 불활성 가스를 사전에 주입시켜 폭발을 방지하는 조치 (NFPA 69)

불활성 조치 시 주의사항공정 내에서 퍼지가스 및 산소의 농도를 계속 모니터링

퍼지가스가 누설 시 질식으로 인해 인체에 미칠 잠퍼지가 가 누 시 식 해 체에 미재적 위험성을 사전 고려

42

불활성 조치 장단점

장점

연소를 미연에 방지 제품의 생산 중단에 따른 손실

가능성을 사전에 막을 수 있음가능성을 사전에 막을 수 있음

단점

질소비용의 지속적인 투자질소비용의 지속적인 투자

누설 시 질식의 위험 상존

높은 유지 관리 비용

43

질소순환 공기이송설비

44

불활성가스 치환

운전자의 안전위치를 확인운전자의 안전위치를 확인

불활성가스 충분한 저장량을 보관

용매회수설비 작동준비

순환 팬을 가동하고 불활성가스 투입순환 팬을 가동하고 불활성가스 투입

한계 산소농도보다 3 이상 낮게 투입한계 산소농도보다 3 이상 낮게 투입

재순환 오븐가스를 운전온도까지 가열

정상운전

45

불활성가스 치환(아세톤)( )

46

불활성가스 치환(헵탄)( )

47

저산소 농도 용매회수설비

저산소 농도로 운전저산소 농도로 운전

공기가 유입되지 않도록 기밀성을 유지

산소농도 측정장치를 연동 설치

불활성가스는 용적의 5배 이상 보관

비상전원 공급장치 설치비상전원 공급장치 설치

48

저산소 분위기 오븐 운전운전준비최저산소농도(LOC) 보다 3이상 낮게 운전최저산소농도(LOC) 보다 3이상 낮게 운전 3 이하 시 비상퍼지 및 용매 및 피(彼)건조물 공급 중

단용매 증기가 응축되지 않도록 운전운전중지용매 및 피(彼)건조물 유입을 차단용매 및 피(彼)건조물 유입을 차단 LOC 이하로 치환용매 흐름을 차단하고 열원 공급을 중지산소농도를 195 까지 되게 공기유입비상절차정전 시 비상전원을 팬 제어설비에 공급정전 시 비상전원을 팬 제어설비에 공급건조로(乾燥爐)내에 유입 차단비상시에도 산소농도를 연속측정

비상퍼지 시 오븐 과열방지

49

비상퍼지 시 오븐 과열방지

VI 건조설비 화재폭발 피해 최소화VI 건조설비 화재폭발 피해 최소화

50

화재폭발 피해 최소화 방법

억제(Containment)

방산(Deflagration Venting)

폭연 진압(Deflagration Suspension)

폭연 차단(Deflagration Isolation)폭연 차단(Deflagration Isolation)

완벽한 대책을 세우는 것은 불가능

폭발에 의한 피해를 최소화 대책 강구

1차 폭발을 배출하거나 봉쇄시켜 피해를 최소화

1차 폭발을 감지 2차 폭발로 발전 차단

51

1차 폭발을 감지 2차 폭발로 발전 차단

억제(Containment) ( )

공정 자체를 미리 취급 재료의 최대 폭연압력에견딜 수 있게 설계

최종 변형 압력은 용기내의 최대 초기압력에 좌우최종 변형 압력은 용기내의 최대 초기압력에 좌우

억제 용기의 경우 최대 초기압력을 30 psig (2Bar 2 1 KgCm2)로 제한시킴(NFPA 69)21 KgCm2)로 제한시킴(NFPA 69)

장비의 설계는 영구적으로 변형 방지 설계항복강 ( ) 이하에서 전 설계항복강도 (yield strength) 이하에서 운전토록 설계

허용 가능한 변형으로도 파열방지 설계

항복강도 (yield strength) 이상이라 하더라도 극한 강도 (ultimate strength)이하에서 운전되게끔 설계

52

억제(Containment) 장단점( )

억제 시 고려해야 할 사항용기의 평평한 표면들과 사각 모양의 강도를 극대화

시키는 것은 용기 설계 시 고려

용접 부위 및 기타 조임 장치들의 강도 또한 고려용접 부위 및 기타 조임 장치들의 강도 또한 고려

분진폭발위험이 높은 건조기 분쇄기 등에 적용

억제의 장점유지 관리비의 절감

소극적 방호조치

억제의 단점높은 초기 투자비

플랜트 구조에 무게 하중을 미침

53

플랜트 구조에 무게 하중을 미침

방산(Deflagration Venting)( g g)

방산원리공정 구성품 공정실 등의 내부로부터 발생하는 폭연의

고온 팽창 가스를 개방용 패널 또는 도어를 통해 완화시기는 폭발방지조치기는 폭발방지조치

폭연 배풍장치 - Vent panel Vent door

방산 작동 방법폭발성 가스가 대기로 직접 방출될 수 있게끔 유도하는

개방된 방산구 (Open vent)를 제외

방산장치는 사전에 예정된 압력 즉 P t t에서 개방방산장치는 사전에 예정된 압력 즉 Pstat에서 개방

압축된 가스는 대기로 직접 또는 Vent duct를 통해 배출

54

방산 설계 시 고려사항

반발력(反撥力 Reaction force)폭발 후의 화재 (P l i fi )폭발 후의 화재 (Post explosion fire)재료의 유독성 또는 부식독성 문제에 대한 고려독성 문제에 대한 고려배풍 효율 (Vent efficiency) 다른 공정 장비와의 연결 부위다른 공정 장비와의 연결 부위배풍 덕트의 배압 (Back pressure) 단열 보온재 (Th l i l ti )단열 보온재 (Thermal insulation) 안전한 배풍 구역 (Safe Venting Area) 진공 상태 방호 (V P t ti )진공 상태 방호 (Vacuum Protection) 설치 위치

55

방산구 설계기준(NFPA 68)( )

공정 물질(재료) K K l (b d)Kst or Kg value (barmiddotmsecond)용기의 치수와 체적최대 및 최소의 운전 압력 및 온도최대 및 최소의 운전 압력 및 온도용기의 강도V t D t L th(있을 경우)Vent Duct Length(있을 경우)공정 물질(재료) Kst or Kg value용기의 치수와 체적 최대 및 최소의 운전 압력 및용기의 치수와 체적 최대 및 최소의 운전 압력 및온도 용기의 강도 Vent Duct Length 등의 정보로 NFPA 68에 들어 있는 계산도표( h )로 NFPA 68에 들어 있는 계산도표(nomography)를 사용하여 Vent panel의 사이즈를 결정

56

방산구 설치 기준내부 폭발압력을 외부로 안전하게 방출(예외)

철 구조물과 4 8 이상 철판으로 제작 시(봉쇄)철 구조물과 48mm 이상 철판으로 제작 시(봉쇄)

저산소 농도에서 운전하는 건조설비

가스증기 N₂air CO₂air

Methane 12 145

n-Hexane 12 145

Ethylene 10 11 5Ethylene 10 115

Hydrogene 50 52

S l 9 0Stylene 90 -

로(爐)의 부피 0424당 0093 방출면적(151)

57

(爐)의 부피 0424 당 0093 방출면적(15 1)

방산구 설치 기준

패널 출입문 개구부 등을 이용 1 15법칙 준수패널 출입문 개구부 등을 이용 1 15법칙 준수

방출구 주위에 가이드 레일 설치와 경고표지

가능한 연소장치 가까이 설치

패널이 비산되지 않도록 끈으로 묶어패널이 비산되지 않도록 끈으로 묶어

패널은 05psig의 서지 내압력

지붕 패널을 단위면적당 최대244kg 설치

길이가 긴 건조설비는 최소 내경의 5배 초과 금지길이가 긴 건 설비는 최 내경의 5배 과 금지

초기 증기폭발압력을 조기에 배출시켜 배출시간을 길게

58

방산구 덕트 설치 기준

배출구 덕트는 폭발 방산구 면적 이상으로 설치

벤트 면적은 가능한 균형 있고 대칭적으로 분포

덕트는 가능한 짧게(3m 이하) 설치덕트는 가능한 짧게(3m 이하) 설치

가능한 상부의 높은 곳에 장애물이 없도록 설치

일직선으로 설치

외벽에 가깝게 설치외벽에 가깝게 설치

옥외 안전한 곳에 설치옥외 안전한 곳에 설치

폭발 방산구 주위에 경고 표지판 설치

59

방산구 설치 장단점방산구 장점방산구가 옥외에 있을 경우에는 비용 절감방산구가 옥외에 있을 경우에는 비용 절감유지 관리 비용의 절감

방산구 단점 Filter bag 등의 가연성 재료가 아직 남아 있을 경우

방산 후에도방산 후에도화재의 잠재력 상존

배출구를 옥외로 유도하기 위하여 설치설비가 옥외배출구를 옥외로 유도하기 위하여 설치설비가 옥외또는 바깥쪽벽 가까이에 위치분진화염이 외부로 배출되어 2차 재해 위험분진화염이 외부로 배출되어 2차 재해 위험

독성 부식성 재료에는 부적합잘못 설계 및 설치하면 잦은 작동으로 신뢰성이 저하

60

잘못 설계 및 설치하면 잦은 작동으로 신뢰성이 저하

패널형 방산구(Vent Panel)( )

평평한 모양이나 Dome 모양의 Panel로 방호 대

상이 되는 공정 구성품의 개구부에 볼트를 사용하

여 연결 설치

한 장의 Stainless Steel 또는 316 Stainless

Steel (밀봉용) Teflon 및 Stainless Steel SandSteel (밀봉용) Teflon 및 Stainless Steel Sand

witch 구조로도 구성 가능

D 형 V t P l은 풍압 및 공정 진공 상태Dome 형 Vent Panel은 풍압 및 공정 진공 상태

에 대비하여 저항 값을 크게 설계

Vent Panel 모양 직사각형 또는 원형

61

패널형 방산구(Vent Panel)( )

62

패널 비산방지 끈

63

폭발 방산(Explosion Venting)( p g)

분진폭발 시 폭발압력을 외부로 방출

내부압력을 완화시켜 설비를 보호

피해확대를 방지 감소피해확대를 방지

rupture disk bursting diaphragm 폭발 방산 문(안전핀)(안전핀)

64

방산 문(Vent Door)( )

방호 대상이 되는 공정방호 대상이 되는 공정의 구성품에 설치하는경첩이 달린 도어경첩이 달린 도어

미리 예정된 압력에서개방되도록 설계개방되도록 설계

특수한 걸쇠 경첩 배열 제어열로 제어

Vent panel보다 동작시간이 길다

65

방산구 설치 예시

가스와 먼지를 취급하는 장소에 사용

전형적인 설치 장소 Dust collector

Silo

Dryer

Bucket elevator

Mixer Pulverizing

Bucket elevators

W t Sh ddWaste Shredders

최초 설계 기기 배치시에 분진폭발 고려

66

시에 분진폭발 고려

방산구 덮개 비산방지 끈

67

폭연 진압장치 구성

68

폭연 진압 설계 기준

설계 기준 NFPA 69 ISO 61844설계 기준 NFPA 69 ISO 61844

공정 물질

Kst or Kg value(폭발지수)

최대 및 최소 운전 압력 및 온도최대 및 최소 운전 압력 및 온도

용기의 강도용기의 강

용기의 치수와 체적

69

폭연 진압 장단점

폭연 진압(Deflagration Suspension) 장점

화염 제거 및 연이은 화재의 방지

독성 부식성 재료의 배출 위험 감소독성 부식성 재료의 배출 위험 감소

공정 구성품의 위치 선정에 유연성

폭연 진압(Deflagration Suspension) 약점

폭연 배풍 보다 통상 높은 비용

정기적인 유지 관리정기적인 유지 관리

일부 금속분진 아세틸렌 수소에는 부적합

70

폭연 진압 설치

가스 및 먼지를 취급하는가 및 먼지를 취급하는장소에 사용

전형적인 설치 장소전형적인 설치 장 Dust collectors

Silos

Spray dryers

Bucket elevators

Mixers

Pulverizing

Fluid Bed Dryers

Cyclone Separators

W t Sh dd

71

Waste Shredders

폭연 진압 불가

자체 산화원을 갖고 있는 nitro cellulose 및 이와자체 산화원을 갖고 있는 nitro-cellulose 및 이와

유사한 기타 폭발성 물질

화염의 확산속도가 음속보다 빠른 폭굉 사고

분해 반응 스팀과 같은 열팽창 폭발사고 등으로

초래되는 폭발사고

72

폭연 차단집진기 사일로 등의 공정 구성품은 Suppression Venting Containment 등으로 폭발방지가 가능Venting Containment 등으로 폭발방지가 가능배관 및 덕트에 의해 기타 공정 구성품에 연결되는부위는 폭발 확산의 위험 상존부위는 폭발 확산의 위험 상존집진기는 Deflagration vent 설치로 파괴를 방지할수 있을지는 모르나 유입 덕트 (inlet duct)를 통해수 있을지 나 유 덕 ( )를 통해화염이 플랜트의 다른 부위로 확산될 수 있음이러한 화염의 확산으로 2차 폭발이 초래될 수 있고 실제로 초래되어 왔음NFPA 68에서는 장비들간의 연결된 부위에 설치할선택사양으로 V ti 을 시사하고는 있으나 이는선택사양으로 Venting을 시사하고는 있으나 이는상호 연결된 장비에 폭발방지시스템이 설치되어있을 경우에만 Venting의 효력이 있음

73

있을 경우에만 Venting의 효력이 있음

기계적 폭연 차단적절한 구조의 rotary airlock valve로 가능 dust collector hopper dust collector hopper효과적이기 위해서는

폭연 감지 즉시 Rotary gate valve가 중지폭 지 즉시 y g 가 중지화염과 타고 있는 물질의 이송을 방지진짜 효과적이기 위해서는 rotary airlock valve를

방호 대상 장비의 폭발 감지 및 방지 설비에 통합방호 대상 장비의 폭발 감지 및 방지 설비에 통합필요

High speed knife gate valve적절한 구조로 150 psig 내압력( 충분한 내압력) ms(11000초) 내에 닫힘(빠른 응답속도)배관도 최대 폭연압력 Pmax에 내압

74

기계적 폭연 차단

폭발감지기(압력스위치 또는 불꽃감지기)가 폭연압력 또는 화염 전선 감지압력 또는 화염 전선 감지

폭발감지기가 폭연 압력 화염전선을 감지

신속히 Valve를 차단시켜 화염과 압력의 확산방지

연결된 장비가 D fl ti ti i연결된 장비가 Deflagration venting suppression에 의해 방호되고 있을 경우

예상되는 압력은 거의 없음

연결 배관을 차단하는 Valve를 보다 경제적인연결 배관을 차단하는 Valve를 보다 경제적인chemical isolation barrier로 대체 가능

75

공기수송장치 설치 예시

A

B

A

76

Rotary airlock valvey

77

화학적 폭연 차단

폭발감지기(압력스위치 또는 광학 감지기)가

폭연 압력 화염전선을 감지

고속 방출 소화기에서 소화약제가 신속히 방출고속 방출 소화기에서 소화약제가 신속히 방출

화염과 타고 있는 물질의 확산을 막음

점화원(스파크) 진압 설비

덕트 아래로 이송되는 타고 있는 입자를 감지있

아래쪽으로 물을 분사시켜 소화

일단 폭연이 시작되었을 경우일단 폭연이 시작되었을 경우

확산을 막는 데는 효과가 없음

78

VII 건조설비 부속장치 등VII 건조설비 부속장치 등

79

전체환기 및 배기시설덕트는 불연재 사용 표면온도는 70 이하(24m 이내)이내)

벽 건물 등을 통과시 불연재료로 차단덕트는 방화벽 다른 건물 통과 금지덕트는 방화벽 다른 건물 통과 금지

덕트에 청소구를 설치

건물 일부를 덕트로 사용금지건물 일부를 덕트로 사용금지

위험물질이 응축되지 않도록 설치(단열)

덕트에 고체가 퇴적되지 않도록 설치

배기구는 지붕보다 15m 이상 높게 설치

분진퇴적방지

80

연소장치

연료 먼저 투입되지 않도록 Sequence 구성

연료가스를 감소시켜 연소공기를 차단

2차 공기의 설정치는 급격한 변화가 없도록 잠금차 공기의 설정치 급격 화가 없 록장치 설치시건 암호설정시건 암호설정

연료배관은 수동차단밸브를 설치밸브가 개방된 상태에서 레버가 수직방향이 되지 않게밸브가 개방된 상태에서 레버가 수직방향이 되지 않게

14 회전상태가 권장

파일럿 버너의 불꽃은 주 버너마다 점화를 확실히파일럿 버너의 불꽃은 주 버너마다 점화를 확실히할 수 있게 설치

81

연소 퍼지 설비

예비 퍼지

운전 전middot후에 연료 유입을 차단설비 설치

예비점화 퍼지는 챔버 용적의 4배 실시(1 831)예비점화 퍼지는 챔버 용적의 4배 실시(1831)

예비점화에 필요한 최소 공기만 유입

최소유량 유지 실패 시는 퍼지 타이머 Auto-reset

안전 차단밸브는 닫음안전 차단밸브는 닫음

퍼지 시 화염감지기 신호는 감지되어서는 안 된다

LEL50 이상의 공기로 치환 금지

82

연소 퍼지 설비

예비 퍼지 예외 경우 760초과 또는 다음 3가지 동시

파일럿 불꽃 감시

안전 차단밸브 설치

가열 챔버 내의 가연성농도가 LEL25 이하

파일럿 점화 시운전 시간 15초 미만

예외 조건

공인기관의 승인을 받은 경우

연장시간 동안 LEL 25를 초과하지 않은 경우

83

연료 차단밸브

연동장치 작동 전원차단 시 차단밸브 닫힘

By-pass valve는 항상 닫음

차단밸브를 타 용도 사용금지

차단밸브 전단에 안전밸브를 설치

차단 파일럿 밸브마다 안전밸브를 설치차단 파일럿 밸브마다 안전밸브를 설치

8 62bar초과 시 이중으로 설치862bar초과 시 이중으로 설치

84

Pilot Burner

각 버너 마다 설치

서로 근접설치 시 최소 1개 이상설치로 감지

4초 이하의 실화를 감지하여 연동4초 이하의 실화를 감지하여 연동

예외 사항

로(爐) 내의 온도가 760를 초과 시에만 By-pass 가능

760 이하로 운전시 By-pass 기능을 반드시 복원 760 이하로 운전시 By-pass 기능을 반드시 복원

방폭형 복사 튜브 한쪽이 열린 경우는 제외

760 이하로 운전이 안 되는 버너는 By-pass 가능

온도제어 감지와 병용 금지

85

고산소 분위기 건조설비

산소 공급배관은 CGA G-44에 따름산소 공급배관은 CGA G 44에 따름

산소 투입 전에 배관 청소

연료 차단밸브는 가능한 화실에서 먼 곳에 설치

방산구 퍼지 배출구는 안전한 곳으로 배출방산구 퍼지 배출구는 안전한 곳으로 배출

산소가 연료배관으로 유입 금지

유리 재질 산소 유량계 사용 억제

산소 감압기 2차 측에 안전밸브 설치산소 감압기 2차 측에 안전밸브 설치

86

소방설비

오븐에 자동 스프링클러 물 분무설비 설치

필요 시 덕트 내에도 설치

로(爐)내 온도가 330를 초과 플래시 화재 위험로(爐)내 온도가 330를 초과 플래시 화재 위험

시에는 일제개방형 스프링클러를 설치

CO2 분말 포 소화설비 설치

필요 시 수증기 소화설비 설치필요 시 수증기 소화설비 설치

지속적인 수증기가 공급 가능

물 1lb는 076 부피

연소물질의 소화는 부적합

87

연소물질의 소화는 부적합

건조설비 연동장치

파일럿 버너파일럿 버너

송풍기운전 유량

산소농도 LEL 측정산소농도 LEL 측정

건조실 운전 온도

연료 차단밸브연료 차단밸브

연료공급 압력유량

외부 가연성가스 농도외부 가연성가스 농도

피(彼)건조물의 유입차단

정전

기타(화재 비상정지 등)

88

안전장치 설치 목적

인명과 재산을 보호인명과 재산을 보호

평상시 철저한 유지middot보수로 성능 유지평상시 철저한 유지middot보수로 성능 유지

안전장치는 절대 안전을 보장하지 않음안전장치는 절대 안전을 보장하지 않음

자주 반복하여 사용하면 수명 단축자주 반복하여 사용하면 수명 단축

89

안전장치 설치 원칙

원하는 동작마다 안전장치를 설치원하는 동작마다 안전장치를 설치

안전관행과 제조자의 지침

연료공급장치의 안전밸브연료공급장치의 안전밸브

안전장치의 운전중지는 수동조작으로 재(再)작동

제조자는 안전운전지침서를 제공

시동 정지 비상사태 점검 유지 보수 등시동 정지 비상사태 점검 유지 보수 등

안전장치는 제조자의 지침에 따라 설치 및 유지

안전장치는 외부충격 등으로 보호 조치

90

안전장치 설치 원칙

안전장치를 제거 또는 고장방지

전기 기계적인 연동장치 무력화 방지

제어회로는 150(120)V 이하 사용제어회로는 150(120)V 이하 사용

제어회로는 한쪽만 접지

PLC Sequence

정전 시 안전상태로 자동 복귀되는 회로유지

PLC와 별도의 비상정지스위치 설치

Sequence 변경은 담당자 승인 통제 기록middot유지 Sequence 변경은 담당자 승인 통제 기록 유지

안전 및 재산상의 피해가 우려될 때는 원격제어 금지

91

PLC 안전회로

제조자의 지침에 따라 PLC 회로 구성

안전회로는 변경 금지

안전회로는 독립 필요 시 접점은 공유가능안전회로는 독립 필요 시 접점은 공유가능

다른 설비를 이용하여 치환 점화시도 금지

연동장치는 안전 차단밸브 전원을 직접 차단하도

록 연동시키고 안전상태로 복귀록 연동시키고 안전상태로 복귀

PLC 고장 시 감시되고 안전상태로 복귀

Program은 소멸되지 않도록 저장

92

근로자 교육훈련 사항

연료-공기 혼합물의 연소

폭발위험

자연발화를 포함한 점화원자연발화를 포함한 점화원

제어 및 안전장치의 기능

특수 운전조건

저산소 분위기 운전조건저산소 분위기 운전조건

위험물질의 취급 및 처리

제한장소의 출입절차제한장소의 출입절차

운전 지침

93

참고자료

산업안전보건법

KOSHA CODE D-4-2001 건조설비 설치 기술지침

NFPA 86 Standard for oven and furnaces

NFPA 61A Standard for the prevention of Fire and Dust Explosion in Facilities Manufacturing and Handling StarchHandling Starch

NFPA 61B Standard for the prevention of Fire and Explosion in Grain Elevators and Facilities H dli B lk R A i l l C di iHandling Bulk Raw Agricultural Commodities

NFPA 61C Standard for the prevention of Fire and Dust Explosion in Feed MillsDust Explosion in Feed Mills

NFPA 68 NFPA 69 NFPA 77 NFPA 91 NFPA 231

94

감 사 합 니 다감 사 합 니 다

95

집필 장희(한국산업안전공단)편집 및 제작 교재자료개발팀

건조설비 용어 정의

Kg 가스의 폭발지수

Kst 먼지의 폭발지수

Pmax 억제된 폭연이나 폭굉의 최대압력억제 폭 이나 폭굉의 최대 력

Pred 폭연배풍 또는 폭연집압 등과 같은 폭발방지 기법을 이용한 결과로 감소된 폭연 압력지 기법을 이용한 결과로 감소된 폭연 압력

Pstat Vent panel 또는 Vent door가 개방되기시작하는 정압(static pressure)시작하는 정압(static pressure)

Reaction force 배풍된 폭연에서 나오는 가스의방출로 1개의 Pl t 구성품에 가해지는 힘방출로 1개의 Plant 구성품에 가해지는 힘

22

Dryer 분류y

Indirect Dryer연속식 피건조물을 연속 또는 회분 투입

tray sheeting pneumatic conveying rotary spray th h i l ti t l fl id b dthrough-circulation tunnel fluid beds

회분식 회분으로 투입

through circulation tray through-circulation tray

Infrared or radiant heat dryerInfrared or radiant-heat dryer

Dielectric-heat dryer

23

Dryer 분류y

Direct dryer

연속식 피 건조물이 연속으로 투입되고 고온표면에접촉

cylinder drum screw-conveyer vibrating-tray t t b t i l tsteam-tube rotary special type

회분식 교반 등을 시키면서 진공 상압 건조회분식 교반 등을 시키면서 진공 상압 건조

agitated-pan free vacuum rotary vacuum-tray

24

IV 건조설비 구조IV 건조설비 구조

25

건조설비 건축물 구조

독립된 단층건물

최상층 또는 내화구조인 경우는 예외건조로를 지하 밀폐장소에 설치 시에는 충분한 환기와

누출된 위험물질이 체류하지 않도록 할 것

연료의 증기비중이 공기보다 큰 경우는 지상에 설치

건물의 바닥 벽 기둥 계단 및 지붕은 불연재 사용

상부를 가벼운 재료 사용상부를 가벼운 재료 사용

폭발구를 설치하고 안전한 곳으로 배출

건조 시 발생하는 가스 증기 또는 분진을 안전한 곳건조 시 발생하는 가스증기 또는 분진을 안전한 곳으로 배출

26

건조설비 건축물 구조

직화식 건조설비는 점화 시 폭발 또는 화재를 예방하기 위하여 연소실이나 기타 점화하는 부분을방하기 위하여 연소실이나 기타 점화하는 부분을환기시킬 수 있는 구조로 할 것

내부는 청소가 쉬운 구조로 할 것

감시창출입구 및 배기구 등의 개구부는 발화시에시창 출 구 및 배기구 등의 개구부 발화시에불이 다른 곳으로 번지지 아니하는 위치에 설치하고 필요한 때에는 즉시 밀폐가능 구조로 할 것때에 즉시 폐가능 구 것

내부의 온도가 국부적으로 상승방지 구조로 설치할 것할 것

위험물 건조설비 열원으로 직화를 사용하지 말 것

27

건조설비 건축물 구조

위험물 건조설비 외의 건조설비의 열원으로 직화를 사용하는 때에는 불꽃 등에 의한 화재를 예화를 사용하는 때에는 불꽃 등에 의한 화재를 예방하기 위하여 덮개를 설치하거나 격벽을 설치최대운전온도에서의 열팽창에 의한 응력을 충분최대운전온도에서의 열팽창에 의한 응력을 충분히 견딜 수 있도록 설계 및 제작되어야 함건조설비의 외부표면온도가 70(160)이하건조설비의 외부표면온도가 70(160)이하초과시에는 접촉방지 시설과 경고표지판을 설치연소실에는 각 버너마다 연료의 연소상태를 확연소실에는 각 버너마다 연료의 연소상태를 확인할 수 있도록 관찰구(Peep hole) 등을 설치

설치 불가시에는 육안 감시 가능설비를 설치설치 불가시에는 육안 감시 가능설비를 설치

건조실의 출입문은 건조실 내부에서도 열 수 있는 구조

28

는 구조

건조설비 비상구 설치

출입구로 부터 3m 이상 떨어진 곳에 설치출입구로 부터 3m 이상 떨어진 곳에 설치

비상구 출입구로부터 50m 이내 마다 설치

너비는 075m 이상 높이는 15m 이상

문은 피난방향으로 열리고 실내에서 항상 열리도록 할 것

실내 외에 비상구의 표지판 설치실내 외에 비상구의 표지판 설치

유도등 설치양방향 대피로 확보양방향 대피로 확보

29

건조설비 부속전기설비

건조설비에 부속된 전열기전동기 및 전등 등에

접속된 배선 및 개폐기를 사용하는 때에는 당해

건조설비 전용의 것을 사용설비 용의 것을 사용

건조설비의 내부에서 전기불꽃의 발생으로 인하여 위험물의 점화원이 될 우려가 있는 전기기계여 위험물의 점화원이 될 우려가 있는 전기기계기구 또는 전선 케이블 설치 금지건조설비 설치환경에 적합한 용량 방폭 등급 내열건조설비 설치환경에 적합한 용량 방폭 등급 내열

등급 밀폐구조 등으로 설치해야 함

30

V 건조설비 화재폭발V 건조설비 화재폭발

31

건조공정 화재폭발가연물

연소(화재)3요소

연소(화재)

1 가연물

2 점화원

연소(화재)3요소

점화원 산소

(화재)2 점화원

3 산소(공기)

분진폭발 5요소가연물가연물

1 가연물

2 점화원밀폐공간

부유

점화원

3 산소(공기)

4 분산부유

공간

32

점화원 산소4 분산부유

5 밀폐공간

화재폭발 방지

함진 농도 입도제어

점화원 제어

산소농도 제어농 제어

비산방지설비를 밀폐시켜 누출 방지설비를 밀폐시켜 누출 방지

분진퇴적 방지를 위한 청소

개방개방옥외에 설치하거나 개방 건물에 설치

33

분진가연물

분진 종류 입도크기는 나라마다 상이함

KOSHA 코드 40 mesh (lt 420 μm) 이하인 입자

NFPA는 20 mesh(lt 850 μm) 이하인 입자( μ ) 이하 자

일반적으로 입도크기가 420 μm 이상인 입자는화염성장 (Propagation) 을 억제화염성장 (Propagation) 을 억제

가스 증기 Hume 먼지 분진 등이 혼합상태가일반적임일반적임

폭발하한 농도는 20 ~ 60g 폭발상한농도는

2000 ~ 6000g의 범위

34

분진실험장치 조건

Ignition Source TwoIgnition Source ndashTwo

pyrotechnic igniter

(5000Jeach)(5000Jeach)

혼합분진

40 i i t l 40 zirconium metal

30 barium nitrate

30 b i id 30 barium peroxide

This source is initiated by

1 A l t i f h da 1-A electric fuse head

35Siwek 20-L chamber

분진 크기별 실험결과

300 μm 이상 분진은300 μm 이상 분진은점화최소농도 점화에너지가 급격히 증가너지가 급격히 증가의미는

36

분진폭발물질

종 류 물 질 명

곡물 곡물류 분유 녹말 설탕 셀룰로오스 등

탄소질 석탄류 목재 종이류 섬유류탄소질 석탄류 목재 종이류 섬유류

금속 Al Mg Li K Na Zn Fe 등

플라스틱 PE ABS PVC PP PVA E Ph l플라스틱 PE ABS PVC PP PVA Epoxy Phenol

Melamine Poly Acrylamide PVB 등

화학물질화학물질 Adipic Acid Calcium Acetate TPA PA

DOP Dextrin Lead Stearate 황

Methyl cellulose Methyl cellulose

분진취급 시 가연성증기 가스혼합 여부에 따라 차이

37

분진취급 시 가연성증기 가스혼합 여부에 따라 차이

PVC는 자기 소화성으로 분진폭발이 가능

분진의 제어

분진이 새는 곳을 막는다

공장 내부를 환기

국소배기장치 등으로 부유 분진을 포집(捕集)

누출된 분진은 정기적으로 제거누출된 분진은 정기적으로 제거

물 분무 또는 습식공정을 적용하여 정전기 발생

을 억제

불활성 분진을 첨가

38

점화원 종류 및 크기

집진장치 등 분진 제거할 때 정전기 방전 불꽃

집진장치 등 분진 제거용 전기기기 불꽃 과열

회전축 과열 회전 날개 접촉 모터 불꽃 과열회 축 과열 회 날개 촉 터 불꽃 과열

회수분진 배출용 기기의 과열 마찰 등

고온 물체 불씨 착화 불꽃 혼입고온 물체 불씨 착화 불꽃 혼입

금속편(金屬片) 등 이물질 혼입

분진 자연발화

보수작업에 따른 용접 등 불꽃

최소발화에너지(MIC)는 가스 1mj 분진 100mj 이하 이나 온도 산소 습도 입도 등에 좌우

39

이하 이나 온도 산소 습도 입도 등에 좌우

인화성 가스 특징

발열 착화 비중Gas MW

발열

Btu

착화

LEL

UEL

비중

Air공기비

Butane 58 0 3 200 550 1 9 8 5 2 0 31 0Butane 580 3200 550 19 85 20 310

CO 280 310 1128 125 740 097 25

Hydrogen 2 0 311 932 4 74 2 0 07 2 5Hydrogen 20 311 932 4 742 007 25

LNG 186 1115 - 46 145 064 106

LNG 162 960 - 4 150 056 90

LNG 203 1000 - 39 140 07 94

Propane 440 2500 842 21 95 157 240

40

점화원 제어장치

접지접지

금속탐지기

온도감지기

컨베이어 벨트 이탈감지컨베이어 벨트 이탈감지

입도분포 제어

습도조절습도조절

불활성물질 투입

진동체 전단에 금속감지기

자석기 금속감지기

41

진동체 전단에 금속감지기

불활성 조치(Inert)( )

불활성 조치 원리밀폐된 체적 내에서 산소 농도를 연소에 요구되는 농도

미만으로 낮춰 사전에 폭발을 방지하는 조치

질소 이산화탄소 등의 불활성 가스를 사전에 주입시켜 폭발을 방지하는 조치 (NFPA 69)

불활성 조치 시 주의사항공정 내에서 퍼지가스 및 산소의 농도를 계속 모니터링

퍼지가스가 누설 시 질식으로 인해 인체에 미칠 잠퍼지가 가 누 시 식 해 체에 미재적 위험성을 사전 고려

42

불활성 조치 장단점

장점

연소를 미연에 방지 제품의 생산 중단에 따른 손실

가능성을 사전에 막을 수 있음가능성을 사전에 막을 수 있음

단점

질소비용의 지속적인 투자질소비용의 지속적인 투자

누설 시 질식의 위험 상존

높은 유지 관리 비용

43

질소순환 공기이송설비

44

불활성가스 치환

운전자의 안전위치를 확인운전자의 안전위치를 확인

불활성가스 충분한 저장량을 보관

용매회수설비 작동준비

순환 팬을 가동하고 불활성가스 투입순환 팬을 가동하고 불활성가스 투입

한계 산소농도보다 3 이상 낮게 투입한계 산소농도보다 3 이상 낮게 투입

재순환 오븐가스를 운전온도까지 가열

정상운전

45

불활성가스 치환(아세톤)( )

46

불활성가스 치환(헵탄)( )

47

저산소 농도 용매회수설비

저산소 농도로 운전저산소 농도로 운전

공기가 유입되지 않도록 기밀성을 유지

산소농도 측정장치를 연동 설치

불활성가스는 용적의 5배 이상 보관

비상전원 공급장치 설치비상전원 공급장치 설치

48

저산소 분위기 오븐 운전운전준비최저산소농도(LOC) 보다 3이상 낮게 운전최저산소농도(LOC) 보다 3이상 낮게 운전 3 이하 시 비상퍼지 및 용매 및 피(彼)건조물 공급 중

단용매 증기가 응축되지 않도록 운전운전중지용매 및 피(彼)건조물 유입을 차단용매 및 피(彼)건조물 유입을 차단 LOC 이하로 치환용매 흐름을 차단하고 열원 공급을 중지산소농도를 195 까지 되게 공기유입비상절차정전 시 비상전원을 팬 제어설비에 공급정전 시 비상전원을 팬 제어설비에 공급건조로(乾燥爐)내에 유입 차단비상시에도 산소농도를 연속측정

비상퍼지 시 오븐 과열방지

49

비상퍼지 시 오븐 과열방지

VI 건조설비 화재폭발 피해 최소화VI 건조설비 화재폭발 피해 최소화

50

화재폭발 피해 최소화 방법

억제(Containment)

방산(Deflagration Venting)

폭연 진압(Deflagration Suspension)

폭연 차단(Deflagration Isolation)폭연 차단(Deflagration Isolation)

완벽한 대책을 세우는 것은 불가능

폭발에 의한 피해를 최소화 대책 강구

1차 폭발을 배출하거나 봉쇄시켜 피해를 최소화

1차 폭발을 감지 2차 폭발로 발전 차단

51

1차 폭발을 감지 2차 폭발로 발전 차단

억제(Containment) ( )

공정 자체를 미리 취급 재료의 최대 폭연압력에견딜 수 있게 설계

최종 변형 압력은 용기내의 최대 초기압력에 좌우최종 변형 압력은 용기내의 최대 초기압력에 좌우

억제 용기의 경우 최대 초기압력을 30 psig (2Bar 2 1 KgCm2)로 제한시킴(NFPA 69)21 KgCm2)로 제한시킴(NFPA 69)

장비의 설계는 영구적으로 변형 방지 설계항복강 ( ) 이하에서 전 설계항복강도 (yield strength) 이하에서 운전토록 설계

허용 가능한 변형으로도 파열방지 설계

항복강도 (yield strength) 이상이라 하더라도 극한 강도 (ultimate strength)이하에서 운전되게끔 설계

52

억제(Containment) 장단점( )

억제 시 고려해야 할 사항용기의 평평한 표면들과 사각 모양의 강도를 극대화

시키는 것은 용기 설계 시 고려

용접 부위 및 기타 조임 장치들의 강도 또한 고려용접 부위 및 기타 조임 장치들의 강도 또한 고려

분진폭발위험이 높은 건조기 분쇄기 등에 적용

억제의 장점유지 관리비의 절감

소극적 방호조치

억제의 단점높은 초기 투자비

플랜트 구조에 무게 하중을 미침

53

플랜트 구조에 무게 하중을 미침

방산(Deflagration Venting)( g g)

방산원리공정 구성품 공정실 등의 내부로부터 발생하는 폭연의

고온 팽창 가스를 개방용 패널 또는 도어를 통해 완화시기는 폭발방지조치기는 폭발방지조치

폭연 배풍장치 - Vent panel Vent door

방산 작동 방법폭발성 가스가 대기로 직접 방출될 수 있게끔 유도하는

개방된 방산구 (Open vent)를 제외

방산장치는 사전에 예정된 압력 즉 P t t에서 개방방산장치는 사전에 예정된 압력 즉 Pstat에서 개방

압축된 가스는 대기로 직접 또는 Vent duct를 통해 배출

54

방산 설계 시 고려사항

반발력(反撥力 Reaction force)폭발 후의 화재 (P l i fi )폭발 후의 화재 (Post explosion fire)재료의 유독성 또는 부식독성 문제에 대한 고려독성 문제에 대한 고려배풍 효율 (Vent efficiency) 다른 공정 장비와의 연결 부위다른 공정 장비와의 연결 부위배풍 덕트의 배압 (Back pressure) 단열 보온재 (Th l i l ti )단열 보온재 (Thermal insulation) 안전한 배풍 구역 (Safe Venting Area) 진공 상태 방호 (V P t ti )진공 상태 방호 (Vacuum Protection) 설치 위치

55

방산구 설계기준(NFPA 68)( )

공정 물질(재료) K K l (b d)Kst or Kg value (barmiddotmsecond)용기의 치수와 체적최대 및 최소의 운전 압력 및 온도최대 및 최소의 운전 압력 및 온도용기의 강도V t D t L th(있을 경우)Vent Duct Length(있을 경우)공정 물질(재료) Kst or Kg value용기의 치수와 체적 최대 및 최소의 운전 압력 및용기의 치수와 체적 최대 및 최소의 운전 압력 및온도 용기의 강도 Vent Duct Length 등의 정보로 NFPA 68에 들어 있는 계산도표( h )로 NFPA 68에 들어 있는 계산도표(nomography)를 사용하여 Vent panel의 사이즈를 결정

56

방산구 설치 기준내부 폭발압력을 외부로 안전하게 방출(예외)

철 구조물과 4 8 이상 철판으로 제작 시(봉쇄)철 구조물과 48mm 이상 철판으로 제작 시(봉쇄)

저산소 농도에서 운전하는 건조설비

가스증기 N₂air CO₂air

Methane 12 145

n-Hexane 12 145

Ethylene 10 11 5Ethylene 10 115

Hydrogene 50 52

S l 9 0Stylene 90 -

로(爐)의 부피 0424당 0093 방출면적(151)

57

(爐)의 부피 0424 당 0093 방출면적(15 1)

방산구 설치 기준

패널 출입문 개구부 등을 이용 1 15법칙 준수패널 출입문 개구부 등을 이용 1 15법칙 준수

방출구 주위에 가이드 레일 설치와 경고표지

가능한 연소장치 가까이 설치

패널이 비산되지 않도록 끈으로 묶어패널이 비산되지 않도록 끈으로 묶어

패널은 05psig의 서지 내압력

지붕 패널을 단위면적당 최대244kg 설치

길이가 긴 건조설비는 최소 내경의 5배 초과 금지길이가 긴 건 설비는 최 내경의 5배 과 금지

초기 증기폭발압력을 조기에 배출시켜 배출시간을 길게

58

방산구 덕트 설치 기준

배출구 덕트는 폭발 방산구 면적 이상으로 설치

벤트 면적은 가능한 균형 있고 대칭적으로 분포

덕트는 가능한 짧게(3m 이하) 설치덕트는 가능한 짧게(3m 이하) 설치

가능한 상부의 높은 곳에 장애물이 없도록 설치

일직선으로 설치

외벽에 가깝게 설치외벽에 가깝게 설치

옥외 안전한 곳에 설치옥외 안전한 곳에 설치

폭발 방산구 주위에 경고 표지판 설치

59

방산구 설치 장단점방산구 장점방산구가 옥외에 있을 경우에는 비용 절감방산구가 옥외에 있을 경우에는 비용 절감유지 관리 비용의 절감

방산구 단점 Filter bag 등의 가연성 재료가 아직 남아 있을 경우

방산 후에도방산 후에도화재의 잠재력 상존

배출구를 옥외로 유도하기 위하여 설치설비가 옥외배출구를 옥외로 유도하기 위하여 설치설비가 옥외또는 바깥쪽벽 가까이에 위치분진화염이 외부로 배출되어 2차 재해 위험분진화염이 외부로 배출되어 2차 재해 위험

독성 부식성 재료에는 부적합잘못 설계 및 설치하면 잦은 작동으로 신뢰성이 저하

60

잘못 설계 및 설치하면 잦은 작동으로 신뢰성이 저하

패널형 방산구(Vent Panel)( )

평평한 모양이나 Dome 모양의 Panel로 방호 대

상이 되는 공정 구성품의 개구부에 볼트를 사용하

여 연결 설치

한 장의 Stainless Steel 또는 316 Stainless

Steel (밀봉용) Teflon 및 Stainless Steel SandSteel (밀봉용) Teflon 및 Stainless Steel Sand

witch 구조로도 구성 가능

D 형 V t P l은 풍압 및 공정 진공 상태Dome 형 Vent Panel은 풍압 및 공정 진공 상태

에 대비하여 저항 값을 크게 설계

Vent Panel 모양 직사각형 또는 원형

61

패널형 방산구(Vent Panel)( )

62

패널 비산방지 끈

63

폭발 방산(Explosion Venting)( p g)

분진폭발 시 폭발압력을 외부로 방출

내부압력을 완화시켜 설비를 보호

피해확대를 방지 감소피해확대를 방지

rupture disk bursting diaphragm 폭발 방산 문(안전핀)(안전핀)

64

방산 문(Vent Door)( )

방호 대상이 되는 공정방호 대상이 되는 공정의 구성품에 설치하는경첩이 달린 도어경첩이 달린 도어

미리 예정된 압력에서개방되도록 설계개방되도록 설계

특수한 걸쇠 경첩 배열 제어열로 제어

Vent panel보다 동작시간이 길다

65

방산구 설치 예시

가스와 먼지를 취급하는 장소에 사용

전형적인 설치 장소 Dust collector

Silo

Dryer

Bucket elevator

Mixer Pulverizing

Bucket elevators

W t Sh ddWaste Shredders

최초 설계 기기 배치시에 분진폭발 고려

66

시에 분진폭발 고려

방산구 덮개 비산방지 끈

67

폭연 진압장치 구성

68

폭연 진압 설계 기준

설계 기준 NFPA 69 ISO 61844설계 기준 NFPA 69 ISO 61844

공정 물질

Kst or Kg value(폭발지수)

최대 및 최소 운전 압력 및 온도최대 및 최소 운전 압력 및 온도

용기의 강도용기의 강

용기의 치수와 체적

69

폭연 진압 장단점

폭연 진압(Deflagration Suspension) 장점

화염 제거 및 연이은 화재의 방지

독성 부식성 재료의 배출 위험 감소독성 부식성 재료의 배출 위험 감소

공정 구성품의 위치 선정에 유연성

폭연 진압(Deflagration Suspension) 약점

폭연 배풍 보다 통상 높은 비용

정기적인 유지 관리정기적인 유지 관리

일부 금속분진 아세틸렌 수소에는 부적합

70

폭연 진압 설치

가스 및 먼지를 취급하는가 및 먼지를 취급하는장소에 사용

전형적인 설치 장소전형적인 설치 장 Dust collectors

Silos

Spray dryers

Bucket elevators

Mixers

Pulverizing

Fluid Bed Dryers

Cyclone Separators

W t Sh dd

71

Waste Shredders

폭연 진압 불가

자체 산화원을 갖고 있는 nitro cellulose 및 이와자체 산화원을 갖고 있는 nitro-cellulose 및 이와

유사한 기타 폭발성 물질

화염의 확산속도가 음속보다 빠른 폭굉 사고

분해 반응 스팀과 같은 열팽창 폭발사고 등으로

초래되는 폭발사고

72

폭연 차단집진기 사일로 등의 공정 구성품은 Suppression Venting Containment 등으로 폭발방지가 가능Venting Containment 등으로 폭발방지가 가능배관 및 덕트에 의해 기타 공정 구성품에 연결되는부위는 폭발 확산의 위험 상존부위는 폭발 확산의 위험 상존집진기는 Deflagration vent 설치로 파괴를 방지할수 있을지는 모르나 유입 덕트 (inlet duct)를 통해수 있을지 나 유 덕 ( )를 통해화염이 플랜트의 다른 부위로 확산될 수 있음이러한 화염의 확산으로 2차 폭발이 초래될 수 있고 실제로 초래되어 왔음NFPA 68에서는 장비들간의 연결된 부위에 설치할선택사양으로 V ti 을 시사하고는 있으나 이는선택사양으로 Venting을 시사하고는 있으나 이는상호 연결된 장비에 폭발방지시스템이 설치되어있을 경우에만 Venting의 효력이 있음

73

있을 경우에만 Venting의 효력이 있음

기계적 폭연 차단적절한 구조의 rotary airlock valve로 가능 dust collector hopper dust collector hopper효과적이기 위해서는

폭연 감지 즉시 Rotary gate valve가 중지폭 지 즉시 y g 가 중지화염과 타고 있는 물질의 이송을 방지진짜 효과적이기 위해서는 rotary airlock valve를

방호 대상 장비의 폭발 감지 및 방지 설비에 통합방호 대상 장비의 폭발 감지 및 방지 설비에 통합필요

High speed knife gate valve적절한 구조로 150 psig 내압력( 충분한 내압력) ms(11000초) 내에 닫힘(빠른 응답속도)배관도 최대 폭연압력 Pmax에 내압

74

기계적 폭연 차단

폭발감지기(압력스위치 또는 불꽃감지기)가 폭연압력 또는 화염 전선 감지압력 또는 화염 전선 감지

폭발감지기가 폭연 압력 화염전선을 감지

신속히 Valve를 차단시켜 화염과 압력의 확산방지

연결된 장비가 D fl ti ti i연결된 장비가 Deflagration venting suppression에 의해 방호되고 있을 경우

예상되는 압력은 거의 없음

연결 배관을 차단하는 Valve를 보다 경제적인연결 배관을 차단하는 Valve를 보다 경제적인chemical isolation barrier로 대체 가능

75

공기수송장치 설치 예시

A

B

A

76

Rotary airlock valvey

77

화학적 폭연 차단

폭발감지기(압력스위치 또는 광학 감지기)가

폭연 압력 화염전선을 감지

고속 방출 소화기에서 소화약제가 신속히 방출고속 방출 소화기에서 소화약제가 신속히 방출

화염과 타고 있는 물질의 확산을 막음

점화원(스파크) 진압 설비

덕트 아래로 이송되는 타고 있는 입자를 감지있

아래쪽으로 물을 분사시켜 소화

일단 폭연이 시작되었을 경우일단 폭연이 시작되었을 경우

확산을 막는 데는 효과가 없음

78

VII 건조설비 부속장치 등VII 건조설비 부속장치 등

79

전체환기 및 배기시설덕트는 불연재 사용 표면온도는 70 이하(24m 이내)이내)

벽 건물 등을 통과시 불연재료로 차단덕트는 방화벽 다른 건물 통과 금지덕트는 방화벽 다른 건물 통과 금지

덕트에 청소구를 설치

건물 일부를 덕트로 사용금지건물 일부를 덕트로 사용금지

위험물질이 응축되지 않도록 설치(단열)

덕트에 고체가 퇴적되지 않도록 설치

배기구는 지붕보다 15m 이상 높게 설치

분진퇴적방지

80

연소장치

연료 먼저 투입되지 않도록 Sequence 구성

연료가스를 감소시켜 연소공기를 차단

2차 공기의 설정치는 급격한 변화가 없도록 잠금차 공기의 설정치 급격 화가 없 록장치 설치시건 암호설정시건 암호설정

연료배관은 수동차단밸브를 설치밸브가 개방된 상태에서 레버가 수직방향이 되지 않게밸브가 개방된 상태에서 레버가 수직방향이 되지 않게

14 회전상태가 권장

파일럿 버너의 불꽃은 주 버너마다 점화를 확실히파일럿 버너의 불꽃은 주 버너마다 점화를 확실히할 수 있게 설치

81

연소 퍼지 설비

예비 퍼지

운전 전middot후에 연료 유입을 차단설비 설치

예비점화 퍼지는 챔버 용적의 4배 실시(1 831)예비점화 퍼지는 챔버 용적의 4배 실시(1831)

예비점화에 필요한 최소 공기만 유입

최소유량 유지 실패 시는 퍼지 타이머 Auto-reset

안전 차단밸브는 닫음안전 차단밸브는 닫음

퍼지 시 화염감지기 신호는 감지되어서는 안 된다

LEL50 이상의 공기로 치환 금지

82

연소 퍼지 설비

예비 퍼지 예외 경우 760초과 또는 다음 3가지 동시

파일럿 불꽃 감시

안전 차단밸브 설치

가열 챔버 내의 가연성농도가 LEL25 이하

파일럿 점화 시운전 시간 15초 미만

예외 조건

공인기관의 승인을 받은 경우

연장시간 동안 LEL 25를 초과하지 않은 경우

83

연료 차단밸브

연동장치 작동 전원차단 시 차단밸브 닫힘

By-pass valve는 항상 닫음

차단밸브를 타 용도 사용금지

차단밸브 전단에 안전밸브를 설치

차단 파일럿 밸브마다 안전밸브를 설치차단 파일럿 밸브마다 안전밸브를 설치

8 62bar초과 시 이중으로 설치862bar초과 시 이중으로 설치

84

Pilot Burner

각 버너 마다 설치

서로 근접설치 시 최소 1개 이상설치로 감지

4초 이하의 실화를 감지하여 연동4초 이하의 실화를 감지하여 연동

예외 사항

로(爐) 내의 온도가 760를 초과 시에만 By-pass 가능

760 이하로 운전시 By-pass 기능을 반드시 복원 760 이하로 운전시 By-pass 기능을 반드시 복원

방폭형 복사 튜브 한쪽이 열린 경우는 제외

760 이하로 운전이 안 되는 버너는 By-pass 가능

온도제어 감지와 병용 금지

85

고산소 분위기 건조설비

산소 공급배관은 CGA G-44에 따름산소 공급배관은 CGA G 44에 따름

산소 투입 전에 배관 청소

연료 차단밸브는 가능한 화실에서 먼 곳에 설치

방산구 퍼지 배출구는 안전한 곳으로 배출방산구 퍼지 배출구는 안전한 곳으로 배출

산소가 연료배관으로 유입 금지

유리 재질 산소 유량계 사용 억제

산소 감압기 2차 측에 안전밸브 설치산소 감압기 2차 측에 안전밸브 설치

86

소방설비

오븐에 자동 스프링클러 물 분무설비 설치

필요 시 덕트 내에도 설치

로(爐)내 온도가 330를 초과 플래시 화재 위험로(爐)내 온도가 330를 초과 플래시 화재 위험

시에는 일제개방형 스프링클러를 설치

CO2 분말 포 소화설비 설치

필요 시 수증기 소화설비 설치필요 시 수증기 소화설비 설치

지속적인 수증기가 공급 가능

물 1lb는 076 부피

연소물질의 소화는 부적합

87

연소물질의 소화는 부적합

건조설비 연동장치

파일럿 버너파일럿 버너

송풍기운전 유량

산소농도 LEL 측정산소농도 LEL 측정

건조실 운전 온도

연료 차단밸브연료 차단밸브

연료공급 압력유량

외부 가연성가스 농도외부 가연성가스 농도

피(彼)건조물의 유입차단

정전

기타(화재 비상정지 등)

88

안전장치 설치 목적

인명과 재산을 보호인명과 재산을 보호

평상시 철저한 유지middot보수로 성능 유지평상시 철저한 유지middot보수로 성능 유지

안전장치는 절대 안전을 보장하지 않음안전장치는 절대 안전을 보장하지 않음

자주 반복하여 사용하면 수명 단축자주 반복하여 사용하면 수명 단축

89

안전장치 설치 원칙

원하는 동작마다 안전장치를 설치원하는 동작마다 안전장치를 설치

안전관행과 제조자의 지침

연료공급장치의 안전밸브연료공급장치의 안전밸브

안전장치의 운전중지는 수동조작으로 재(再)작동

제조자는 안전운전지침서를 제공

시동 정지 비상사태 점검 유지 보수 등시동 정지 비상사태 점검 유지 보수 등

안전장치는 제조자의 지침에 따라 설치 및 유지

안전장치는 외부충격 등으로 보호 조치

90

안전장치 설치 원칙

안전장치를 제거 또는 고장방지

전기 기계적인 연동장치 무력화 방지

제어회로는 150(120)V 이하 사용제어회로는 150(120)V 이하 사용

제어회로는 한쪽만 접지

PLC Sequence

정전 시 안전상태로 자동 복귀되는 회로유지

PLC와 별도의 비상정지스위치 설치

Sequence 변경은 담당자 승인 통제 기록middot유지 Sequence 변경은 담당자 승인 통제 기록 유지

안전 및 재산상의 피해가 우려될 때는 원격제어 금지

91

PLC 안전회로

제조자의 지침에 따라 PLC 회로 구성

안전회로는 변경 금지

안전회로는 독립 필요 시 접점은 공유가능안전회로는 독립 필요 시 접점은 공유가능

다른 설비를 이용하여 치환 점화시도 금지

연동장치는 안전 차단밸브 전원을 직접 차단하도

록 연동시키고 안전상태로 복귀록 연동시키고 안전상태로 복귀

PLC 고장 시 감시되고 안전상태로 복귀

Program은 소멸되지 않도록 저장

92

근로자 교육훈련 사항

연료-공기 혼합물의 연소

폭발위험

자연발화를 포함한 점화원자연발화를 포함한 점화원

제어 및 안전장치의 기능

특수 운전조건

저산소 분위기 운전조건저산소 분위기 운전조건

위험물질의 취급 및 처리

제한장소의 출입절차제한장소의 출입절차

운전 지침

93

참고자료

산업안전보건법

KOSHA CODE D-4-2001 건조설비 설치 기술지침

NFPA 86 Standard for oven and furnaces

NFPA 61A Standard for the prevention of Fire and Dust Explosion in Facilities Manufacturing and Handling StarchHandling Starch

NFPA 61B Standard for the prevention of Fire and Explosion in Grain Elevators and Facilities H dli B lk R A i l l C di iHandling Bulk Raw Agricultural Commodities

NFPA 61C Standard for the prevention of Fire and Dust Explosion in Feed MillsDust Explosion in Feed Mills

NFPA 68 NFPA 69 NFPA 77 NFPA 91 NFPA 231

94

감 사 합 니 다감 사 합 니 다

95

집필 장희(한국산업안전공단)편집 및 제작 교재자료개발팀

Dryer 분류y

Indirect Dryer연속식 피건조물을 연속 또는 회분 투입

tray sheeting pneumatic conveying rotary spray th h i l ti t l fl id b dthrough-circulation tunnel fluid beds

회분식 회분으로 투입

through circulation tray through-circulation tray

Infrared or radiant heat dryerInfrared or radiant-heat dryer

Dielectric-heat dryer

23

Dryer 분류y

Direct dryer

연속식 피 건조물이 연속으로 투입되고 고온표면에접촉

cylinder drum screw-conveyer vibrating-tray t t b t i l tsteam-tube rotary special type

회분식 교반 등을 시키면서 진공 상압 건조회분식 교반 등을 시키면서 진공 상압 건조

agitated-pan free vacuum rotary vacuum-tray

24

IV 건조설비 구조IV 건조설비 구조

25

건조설비 건축물 구조

독립된 단층건물

최상층 또는 내화구조인 경우는 예외건조로를 지하 밀폐장소에 설치 시에는 충분한 환기와

누출된 위험물질이 체류하지 않도록 할 것

연료의 증기비중이 공기보다 큰 경우는 지상에 설치

건물의 바닥 벽 기둥 계단 및 지붕은 불연재 사용

상부를 가벼운 재료 사용상부를 가벼운 재료 사용

폭발구를 설치하고 안전한 곳으로 배출

건조 시 발생하는 가스 증기 또는 분진을 안전한 곳건조 시 발생하는 가스증기 또는 분진을 안전한 곳으로 배출

26

건조설비 건축물 구조

직화식 건조설비는 점화 시 폭발 또는 화재를 예방하기 위하여 연소실이나 기타 점화하는 부분을방하기 위하여 연소실이나 기타 점화하는 부분을환기시킬 수 있는 구조로 할 것

내부는 청소가 쉬운 구조로 할 것

감시창출입구 및 배기구 등의 개구부는 발화시에시창 출 구 및 배기구 등의 개구부 발화시에불이 다른 곳으로 번지지 아니하는 위치에 설치하고 필요한 때에는 즉시 밀폐가능 구조로 할 것때에 즉시 폐가능 구 것

내부의 온도가 국부적으로 상승방지 구조로 설치할 것할 것

위험물 건조설비 열원으로 직화를 사용하지 말 것

27

건조설비 건축물 구조

위험물 건조설비 외의 건조설비의 열원으로 직화를 사용하는 때에는 불꽃 등에 의한 화재를 예화를 사용하는 때에는 불꽃 등에 의한 화재를 예방하기 위하여 덮개를 설치하거나 격벽을 설치최대운전온도에서의 열팽창에 의한 응력을 충분최대운전온도에서의 열팽창에 의한 응력을 충분히 견딜 수 있도록 설계 및 제작되어야 함건조설비의 외부표면온도가 70(160)이하건조설비의 외부표면온도가 70(160)이하초과시에는 접촉방지 시설과 경고표지판을 설치연소실에는 각 버너마다 연료의 연소상태를 확연소실에는 각 버너마다 연료의 연소상태를 확인할 수 있도록 관찰구(Peep hole) 등을 설치

설치 불가시에는 육안 감시 가능설비를 설치설치 불가시에는 육안 감시 가능설비를 설치

건조실의 출입문은 건조실 내부에서도 열 수 있는 구조

28

는 구조

건조설비 비상구 설치

출입구로 부터 3m 이상 떨어진 곳에 설치출입구로 부터 3m 이상 떨어진 곳에 설치

비상구 출입구로부터 50m 이내 마다 설치

너비는 075m 이상 높이는 15m 이상

문은 피난방향으로 열리고 실내에서 항상 열리도록 할 것

실내 외에 비상구의 표지판 설치실내 외에 비상구의 표지판 설치

유도등 설치양방향 대피로 확보양방향 대피로 확보

29

건조설비 부속전기설비

건조설비에 부속된 전열기전동기 및 전등 등에

접속된 배선 및 개폐기를 사용하는 때에는 당해

건조설비 전용의 것을 사용설비 용의 것을 사용

건조설비의 내부에서 전기불꽃의 발생으로 인하여 위험물의 점화원이 될 우려가 있는 전기기계여 위험물의 점화원이 될 우려가 있는 전기기계기구 또는 전선 케이블 설치 금지건조설비 설치환경에 적합한 용량 방폭 등급 내열건조설비 설치환경에 적합한 용량 방폭 등급 내열

등급 밀폐구조 등으로 설치해야 함

30

V 건조설비 화재폭발V 건조설비 화재폭발

31

건조공정 화재폭발가연물

연소(화재)3요소

연소(화재)

1 가연물

2 점화원

연소(화재)3요소

점화원 산소

(화재)2 점화원

3 산소(공기)

분진폭발 5요소가연물가연물

1 가연물

2 점화원밀폐공간

부유

점화원

3 산소(공기)

4 분산부유

공간

32

점화원 산소4 분산부유

5 밀폐공간

화재폭발 방지

함진 농도 입도제어

점화원 제어

산소농도 제어농 제어

비산방지설비를 밀폐시켜 누출 방지설비를 밀폐시켜 누출 방지

분진퇴적 방지를 위한 청소

개방개방옥외에 설치하거나 개방 건물에 설치

33

분진가연물

분진 종류 입도크기는 나라마다 상이함

KOSHA 코드 40 mesh (lt 420 μm) 이하인 입자

NFPA는 20 mesh(lt 850 μm) 이하인 입자( μ ) 이하 자

일반적으로 입도크기가 420 μm 이상인 입자는화염성장 (Propagation) 을 억제화염성장 (Propagation) 을 억제

가스 증기 Hume 먼지 분진 등이 혼합상태가일반적임일반적임

폭발하한 농도는 20 ~ 60g 폭발상한농도는

2000 ~ 6000g의 범위

34

분진실험장치 조건

Ignition Source TwoIgnition Source ndashTwo

pyrotechnic igniter

(5000Jeach)(5000Jeach)

혼합분진

40 i i t l 40 zirconium metal

30 barium nitrate

30 b i id 30 barium peroxide

This source is initiated by

1 A l t i f h da 1-A electric fuse head

35Siwek 20-L chamber

분진 크기별 실험결과

300 μm 이상 분진은300 μm 이상 분진은점화최소농도 점화에너지가 급격히 증가너지가 급격히 증가의미는

36

분진폭발물질

종 류 물 질 명

곡물 곡물류 분유 녹말 설탕 셀룰로오스 등

탄소질 석탄류 목재 종이류 섬유류탄소질 석탄류 목재 종이류 섬유류

금속 Al Mg Li K Na Zn Fe 등

플라스틱 PE ABS PVC PP PVA E Ph l플라스틱 PE ABS PVC PP PVA Epoxy Phenol

Melamine Poly Acrylamide PVB 등

화학물질화학물질 Adipic Acid Calcium Acetate TPA PA

DOP Dextrin Lead Stearate 황

Methyl cellulose Methyl cellulose

분진취급 시 가연성증기 가스혼합 여부에 따라 차이

37

분진취급 시 가연성증기 가스혼합 여부에 따라 차이

PVC는 자기 소화성으로 분진폭발이 가능

분진의 제어

분진이 새는 곳을 막는다

공장 내부를 환기

국소배기장치 등으로 부유 분진을 포집(捕集)

누출된 분진은 정기적으로 제거누출된 분진은 정기적으로 제거

물 분무 또는 습식공정을 적용하여 정전기 발생

을 억제

불활성 분진을 첨가

38

점화원 종류 및 크기

집진장치 등 분진 제거할 때 정전기 방전 불꽃

집진장치 등 분진 제거용 전기기기 불꽃 과열

회전축 과열 회전 날개 접촉 모터 불꽃 과열회 축 과열 회 날개 촉 터 불꽃 과열

회수분진 배출용 기기의 과열 마찰 등

고온 물체 불씨 착화 불꽃 혼입고온 물체 불씨 착화 불꽃 혼입

금속편(金屬片) 등 이물질 혼입

분진 자연발화

보수작업에 따른 용접 등 불꽃

최소발화에너지(MIC)는 가스 1mj 분진 100mj 이하 이나 온도 산소 습도 입도 등에 좌우

39

이하 이나 온도 산소 습도 입도 등에 좌우

인화성 가스 특징

발열 착화 비중Gas MW

발열

Btu

착화

LEL

UEL

비중

Air공기비

Butane 58 0 3 200 550 1 9 8 5 2 0 31 0Butane 580 3200 550 19 85 20 310

CO 280 310 1128 125 740 097 25

Hydrogen 2 0 311 932 4 74 2 0 07 2 5Hydrogen 20 311 932 4 742 007 25

LNG 186 1115 - 46 145 064 106

LNG 162 960 - 4 150 056 90

LNG 203 1000 - 39 140 07 94

Propane 440 2500 842 21 95 157 240

40

점화원 제어장치

접지접지

금속탐지기

온도감지기

컨베이어 벨트 이탈감지컨베이어 벨트 이탈감지

입도분포 제어

습도조절습도조절

불활성물질 투입

진동체 전단에 금속감지기

자석기 금속감지기

41

진동체 전단에 금속감지기

불활성 조치(Inert)( )

불활성 조치 원리밀폐된 체적 내에서 산소 농도를 연소에 요구되는 농도

미만으로 낮춰 사전에 폭발을 방지하는 조치

질소 이산화탄소 등의 불활성 가스를 사전에 주입시켜 폭발을 방지하는 조치 (NFPA 69)

불활성 조치 시 주의사항공정 내에서 퍼지가스 및 산소의 농도를 계속 모니터링

퍼지가스가 누설 시 질식으로 인해 인체에 미칠 잠퍼지가 가 누 시 식 해 체에 미재적 위험성을 사전 고려

42

불활성 조치 장단점

장점

연소를 미연에 방지 제품의 생산 중단에 따른 손실

가능성을 사전에 막을 수 있음가능성을 사전에 막을 수 있음

단점

질소비용의 지속적인 투자질소비용의 지속적인 투자

누설 시 질식의 위험 상존

높은 유지 관리 비용

43

질소순환 공기이송설비

44

불활성가스 치환

운전자의 안전위치를 확인운전자의 안전위치를 확인

불활성가스 충분한 저장량을 보관

용매회수설비 작동준비

순환 팬을 가동하고 불활성가스 투입순환 팬을 가동하고 불활성가스 투입

한계 산소농도보다 3 이상 낮게 투입한계 산소농도보다 3 이상 낮게 투입

재순환 오븐가스를 운전온도까지 가열

정상운전

45

불활성가스 치환(아세톤)( )

46

불활성가스 치환(헵탄)( )

47

저산소 농도 용매회수설비

저산소 농도로 운전저산소 농도로 운전

공기가 유입되지 않도록 기밀성을 유지

산소농도 측정장치를 연동 설치

불활성가스는 용적의 5배 이상 보관

비상전원 공급장치 설치비상전원 공급장치 설치

48

저산소 분위기 오븐 운전운전준비최저산소농도(LOC) 보다 3이상 낮게 운전최저산소농도(LOC) 보다 3이상 낮게 운전 3 이하 시 비상퍼지 및 용매 및 피(彼)건조물 공급 중

단용매 증기가 응축되지 않도록 운전운전중지용매 및 피(彼)건조물 유입을 차단용매 및 피(彼)건조물 유입을 차단 LOC 이하로 치환용매 흐름을 차단하고 열원 공급을 중지산소농도를 195 까지 되게 공기유입비상절차정전 시 비상전원을 팬 제어설비에 공급정전 시 비상전원을 팬 제어설비에 공급건조로(乾燥爐)내에 유입 차단비상시에도 산소농도를 연속측정

비상퍼지 시 오븐 과열방지

49

비상퍼지 시 오븐 과열방지

VI 건조설비 화재폭발 피해 최소화VI 건조설비 화재폭발 피해 최소화

50

화재폭발 피해 최소화 방법

억제(Containment)

방산(Deflagration Venting)

폭연 진압(Deflagration Suspension)

폭연 차단(Deflagration Isolation)폭연 차단(Deflagration Isolation)

완벽한 대책을 세우는 것은 불가능

폭발에 의한 피해를 최소화 대책 강구

1차 폭발을 배출하거나 봉쇄시켜 피해를 최소화

1차 폭발을 감지 2차 폭발로 발전 차단

51

1차 폭발을 감지 2차 폭발로 발전 차단

억제(Containment) ( )

공정 자체를 미리 취급 재료의 최대 폭연압력에견딜 수 있게 설계

최종 변형 압력은 용기내의 최대 초기압력에 좌우최종 변형 압력은 용기내의 최대 초기압력에 좌우

억제 용기의 경우 최대 초기압력을 30 psig (2Bar 2 1 KgCm2)로 제한시킴(NFPA 69)21 KgCm2)로 제한시킴(NFPA 69)

장비의 설계는 영구적으로 변형 방지 설계항복강 ( ) 이하에서 전 설계항복강도 (yield strength) 이하에서 운전토록 설계

허용 가능한 변형으로도 파열방지 설계

항복강도 (yield strength) 이상이라 하더라도 극한 강도 (ultimate strength)이하에서 운전되게끔 설계

52

억제(Containment) 장단점( )

억제 시 고려해야 할 사항용기의 평평한 표면들과 사각 모양의 강도를 극대화

시키는 것은 용기 설계 시 고려

용접 부위 및 기타 조임 장치들의 강도 또한 고려용접 부위 및 기타 조임 장치들의 강도 또한 고려

분진폭발위험이 높은 건조기 분쇄기 등에 적용

억제의 장점유지 관리비의 절감

소극적 방호조치

억제의 단점높은 초기 투자비

플랜트 구조에 무게 하중을 미침

53

플랜트 구조에 무게 하중을 미침

방산(Deflagration Venting)( g g)

방산원리공정 구성품 공정실 등의 내부로부터 발생하는 폭연의

고온 팽창 가스를 개방용 패널 또는 도어를 통해 완화시기는 폭발방지조치기는 폭발방지조치

폭연 배풍장치 - Vent panel Vent door

방산 작동 방법폭발성 가스가 대기로 직접 방출될 수 있게끔 유도하는

개방된 방산구 (Open vent)를 제외

방산장치는 사전에 예정된 압력 즉 P t t에서 개방방산장치는 사전에 예정된 압력 즉 Pstat에서 개방

압축된 가스는 대기로 직접 또는 Vent duct를 통해 배출

54

방산 설계 시 고려사항

반발력(反撥力 Reaction force)폭발 후의 화재 (P l i fi )폭발 후의 화재 (Post explosion fire)재료의 유독성 또는 부식독성 문제에 대한 고려독성 문제에 대한 고려배풍 효율 (Vent efficiency) 다른 공정 장비와의 연결 부위다른 공정 장비와의 연결 부위배풍 덕트의 배압 (Back pressure) 단열 보온재 (Th l i l ti )단열 보온재 (Thermal insulation) 안전한 배풍 구역 (Safe Venting Area) 진공 상태 방호 (V P t ti )진공 상태 방호 (Vacuum Protection) 설치 위치

55

방산구 설계기준(NFPA 68)( )

공정 물질(재료) K K l (b d)Kst or Kg value (barmiddotmsecond)용기의 치수와 체적최대 및 최소의 운전 압력 및 온도최대 및 최소의 운전 압력 및 온도용기의 강도V t D t L th(있을 경우)Vent Duct Length(있을 경우)공정 물질(재료) Kst or Kg value용기의 치수와 체적 최대 및 최소의 운전 압력 및용기의 치수와 체적 최대 및 최소의 운전 압력 및온도 용기의 강도 Vent Duct Length 등의 정보로 NFPA 68에 들어 있는 계산도표( h )로 NFPA 68에 들어 있는 계산도표(nomography)를 사용하여 Vent panel의 사이즈를 결정

56

방산구 설치 기준내부 폭발압력을 외부로 안전하게 방출(예외)

철 구조물과 4 8 이상 철판으로 제작 시(봉쇄)철 구조물과 48mm 이상 철판으로 제작 시(봉쇄)

저산소 농도에서 운전하는 건조설비

가스증기 N₂air CO₂air

Methane 12 145

n-Hexane 12 145

Ethylene 10 11 5Ethylene 10 115

Hydrogene 50 52

S l 9 0Stylene 90 -

로(爐)의 부피 0424당 0093 방출면적(151)

57

(爐)의 부피 0424 당 0093 방출면적(15 1)

방산구 설치 기준

패널 출입문 개구부 등을 이용 1 15법칙 준수패널 출입문 개구부 등을 이용 1 15법칙 준수

방출구 주위에 가이드 레일 설치와 경고표지

가능한 연소장치 가까이 설치

패널이 비산되지 않도록 끈으로 묶어패널이 비산되지 않도록 끈으로 묶어

패널은 05psig의 서지 내압력

지붕 패널을 단위면적당 최대244kg 설치

길이가 긴 건조설비는 최소 내경의 5배 초과 금지길이가 긴 건 설비는 최 내경의 5배 과 금지

초기 증기폭발압력을 조기에 배출시켜 배출시간을 길게

58

방산구 덕트 설치 기준

배출구 덕트는 폭발 방산구 면적 이상으로 설치

벤트 면적은 가능한 균형 있고 대칭적으로 분포

덕트는 가능한 짧게(3m 이하) 설치덕트는 가능한 짧게(3m 이하) 설치

가능한 상부의 높은 곳에 장애물이 없도록 설치

일직선으로 설치

외벽에 가깝게 설치외벽에 가깝게 설치

옥외 안전한 곳에 설치옥외 안전한 곳에 설치

폭발 방산구 주위에 경고 표지판 설치

59

방산구 설치 장단점방산구 장점방산구가 옥외에 있을 경우에는 비용 절감방산구가 옥외에 있을 경우에는 비용 절감유지 관리 비용의 절감

방산구 단점 Filter bag 등의 가연성 재료가 아직 남아 있을 경우

방산 후에도방산 후에도화재의 잠재력 상존

배출구를 옥외로 유도하기 위하여 설치설비가 옥외배출구를 옥외로 유도하기 위하여 설치설비가 옥외또는 바깥쪽벽 가까이에 위치분진화염이 외부로 배출되어 2차 재해 위험분진화염이 외부로 배출되어 2차 재해 위험

독성 부식성 재료에는 부적합잘못 설계 및 설치하면 잦은 작동으로 신뢰성이 저하

60

잘못 설계 및 설치하면 잦은 작동으로 신뢰성이 저하

패널형 방산구(Vent Panel)( )

평평한 모양이나 Dome 모양의 Panel로 방호 대

상이 되는 공정 구성품의 개구부에 볼트를 사용하

여 연결 설치

한 장의 Stainless Steel 또는 316 Stainless

Steel (밀봉용) Teflon 및 Stainless Steel SandSteel (밀봉용) Teflon 및 Stainless Steel Sand

witch 구조로도 구성 가능

D 형 V t P l은 풍압 및 공정 진공 상태Dome 형 Vent Panel은 풍압 및 공정 진공 상태

에 대비하여 저항 값을 크게 설계

Vent Panel 모양 직사각형 또는 원형

61

패널형 방산구(Vent Panel)( )

62

패널 비산방지 끈

63

폭발 방산(Explosion Venting)( p g)

분진폭발 시 폭발압력을 외부로 방출

내부압력을 완화시켜 설비를 보호

피해확대를 방지 감소피해확대를 방지

rupture disk bursting diaphragm 폭발 방산 문(안전핀)(안전핀)

64

방산 문(Vent Door)( )

방호 대상이 되는 공정방호 대상이 되는 공정의 구성품에 설치하는경첩이 달린 도어경첩이 달린 도어

미리 예정된 압력에서개방되도록 설계개방되도록 설계

특수한 걸쇠 경첩 배열 제어열로 제어

Vent panel보다 동작시간이 길다

65

방산구 설치 예시

가스와 먼지를 취급하는 장소에 사용

전형적인 설치 장소 Dust collector

Silo

Dryer

Bucket elevator

Mixer Pulverizing

Bucket elevators

W t Sh ddWaste Shredders

최초 설계 기기 배치시에 분진폭발 고려

66

시에 분진폭발 고려

방산구 덮개 비산방지 끈

67

폭연 진압장치 구성

68

폭연 진압 설계 기준

설계 기준 NFPA 69 ISO 61844설계 기준 NFPA 69 ISO 61844

공정 물질

Kst or Kg value(폭발지수)

최대 및 최소 운전 압력 및 온도최대 및 최소 운전 압력 및 온도

용기의 강도용기의 강

용기의 치수와 체적

69

폭연 진압 장단점

폭연 진압(Deflagration Suspension) 장점

화염 제거 및 연이은 화재의 방지

독성 부식성 재료의 배출 위험 감소독성 부식성 재료의 배출 위험 감소

공정 구성품의 위치 선정에 유연성

폭연 진압(Deflagration Suspension) 약점

폭연 배풍 보다 통상 높은 비용

정기적인 유지 관리정기적인 유지 관리

일부 금속분진 아세틸렌 수소에는 부적합

70

폭연 진압 설치

가스 및 먼지를 취급하는가 및 먼지를 취급하는장소에 사용

전형적인 설치 장소전형적인 설치 장 Dust collectors

Silos

Spray dryers

Bucket elevators

Mixers

Pulverizing

Fluid Bed Dryers

Cyclone Separators

W t Sh dd

71

Waste Shredders

폭연 진압 불가

자체 산화원을 갖고 있는 nitro cellulose 및 이와자체 산화원을 갖고 있는 nitro-cellulose 및 이와

유사한 기타 폭발성 물질

화염의 확산속도가 음속보다 빠른 폭굉 사고

분해 반응 스팀과 같은 열팽창 폭발사고 등으로

초래되는 폭발사고

72

폭연 차단집진기 사일로 등의 공정 구성품은 Suppression Venting Containment 등으로 폭발방지가 가능Venting Containment 등으로 폭발방지가 가능배관 및 덕트에 의해 기타 공정 구성품에 연결되는부위는 폭발 확산의 위험 상존부위는 폭발 확산의 위험 상존집진기는 Deflagration vent 설치로 파괴를 방지할수 있을지는 모르나 유입 덕트 (inlet duct)를 통해수 있을지 나 유 덕 ( )를 통해화염이 플랜트의 다른 부위로 확산될 수 있음이러한 화염의 확산으로 2차 폭발이 초래될 수 있고 실제로 초래되어 왔음NFPA 68에서는 장비들간의 연결된 부위에 설치할선택사양으로 V ti 을 시사하고는 있으나 이는선택사양으로 Venting을 시사하고는 있으나 이는상호 연결된 장비에 폭발방지시스템이 설치되어있을 경우에만 Venting의 효력이 있음

73

있을 경우에만 Venting의 효력이 있음

기계적 폭연 차단적절한 구조의 rotary airlock valve로 가능 dust collector hopper dust collector hopper효과적이기 위해서는

폭연 감지 즉시 Rotary gate valve가 중지폭 지 즉시 y g 가 중지화염과 타고 있는 물질의 이송을 방지진짜 효과적이기 위해서는 rotary airlock valve를

방호 대상 장비의 폭발 감지 및 방지 설비에 통합방호 대상 장비의 폭발 감지 및 방지 설비에 통합필요

High speed knife gate valve적절한 구조로 150 psig 내압력( 충분한 내압력) ms(11000초) 내에 닫힘(빠른 응답속도)배관도 최대 폭연압력 Pmax에 내압

74

기계적 폭연 차단

폭발감지기(압력스위치 또는 불꽃감지기)가 폭연압력 또는 화염 전선 감지압력 또는 화염 전선 감지

폭발감지기가 폭연 압력 화염전선을 감지

신속히 Valve를 차단시켜 화염과 압력의 확산방지

연결된 장비가 D fl ti ti i연결된 장비가 Deflagration venting suppression에 의해 방호되고 있을 경우

예상되는 압력은 거의 없음

연결 배관을 차단하는 Valve를 보다 경제적인연결 배관을 차단하는 Valve를 보다 경제적인chemical isolation barrier로 대체 가능

75

공기수송장치 설치 예시

A

B

A

76

Rotary airlock valvey

77

화학적 폭연 차단

폭발감지기(압력스위치 또는 광학 감지기)가

폭연 압력 화염전선을 감지

고속 방출 소화기에서 소화약제가 신속히 방출고속 방출 소화기에서 소화약제가 신속히 방출

화염과 타고 있는 물질의 확산을 막음

점화원(스파크) 진압 설비

덕트 아래로 이송되는 타고 있는 입자를 감지있

아래쪽으로 물을 분사시켜 소화

일단 폭연이 시작되었을 경우일단 폭연이 시작되었을 경우

확산을 막는 데는 효과가 없음

78

VII 건조설비 부속장치 등VII 건조설비 부속장치 등

79

전체환기 및 배기시설덕트는 불연재 사용 표면온도는 70 이하(24m 이내)이내)

벽 건물 등을 통과시 불연재료로 차단덕트는 방화벽 다른 건물 통과 금지덕트는 방화벽 다른 건물 통과 금지

덕트에 청소구를 설치

건물 일부를 덕트로 사용금지건물 일부를 덕트로 사용금지

위험물질이 응축되지 않도록 설치(단열)

덕트에 고체가 퇴적되지 않도록 설치

배기구는 지붕보다 15m 이상 높게 설치

분진퇴적방지

80

연소장치

연료 먼저 투입되지 않도록 Sequence 구성

연료가스를 감소시켜 연소공기를 차단

2차 공기의 설정치는 급격한 변화가 없도록 잠금차 공기의 설정치 급격 화가 없 록장치 설치시건 암호설정시건 암호설정

연료배관은 수동차단밸브를 설치밸브가 개방된 상태에서 레버가 수직방향이 되지 않게밸브가 개방된 상태에서 레버가 수직방향이 되지 않게

14 회전상태가 권장

파일럿 버너의 불꽃은 주 버너마다 점화를 확실히파일럿 버너의 불꽃은 주 버너마다 점화를 확실히할 수 있게 설치

81

연소 퍼지 설비

예비 퍼지

운전 전middot후에 연료 유입을 차단설비 설치

예비점화 퍼지는 챔버 용적의 4배 실시(1 831)예비점화 퍼지는 챔버 용적의 4배 실시(1831)

예비점화에 필요한 최소 공기만 유입

최소유량 유지 실패 시는 퍼지 타이머 Auto-reset

안전 차단밸브는 닫음안전 차단밸브는 닫음

퍼지 시 화염감지기 신호는 감지되어서는 안 된다

LEL50 이상의 공기로 치환 금지

82

연소 퍼지 설비

예비 퍼지 예외 경우 760초과 또는 다음 3가지 동시

파일럿 불꽃 감시

안전 차단밸브 설치

가열 챔버 내의 가연성농도가 LEL25 이하

파일럿 점화 시운전 시간 15초 미만

예외 조건

공인기관의 승인을 받은 경우

연장시간 동안 LEL 25를 초과하지 않은 경우

83

연료 차단밸브

연동장치 작동 전원차단 시 차단밸브 닫힘

By-pass valve는 항상 닫음

차단밸브를 타 용도 사용금지

차단밸브 전단에 안전밸브를 설치

차단 파일럿 밸브마다 안전밸브를 설치차단 파일럿 밸브마다 안전밸브를 설치

8 62bar초과 시 이중으로 설치862bar초과 시 이중으로 설치

84

Pilot Burner

각 버너 마다 설치

서로 근접설치 시 최소 1개 이상설치로 감지

4초 이하의 실화를 감지하여 연동4초 이하의 실화를 감지하여 연동

예외 사항

로(爐) 내의 온도가 760를 초과 시에만 By-pass 가능

760 이하로 운전시 By-pass 기능을 반드시 복원 760 이하로 운전시 By-pass 기능을 반드시 복원

방폭형 복사 튜브 한쪽이 열린 경우는 제외

760 이하로 운전이 안 되는 버너는 By-pass 가능

온도제어 감지와 병용 금지

85

고산소 분위기 건조설비

산소 공급배관은 CGA G-44에 따름산소 공급배관은 CGA G 44에 따름

산소 투입 전에 배관 청소

연료 차단밸브는 가능한 화실에서 먼 곳에 설치

방산구 퍼지 배출구는 안전한 곳으로 배출방산구 퍼지 배출구는 안전한 곳으로 배출

산소가 연료배관으로 유입 금지

유리 재질 산소 유량계 사용 억제

산소 감압기 2차 측에 안전밸브 설치산소 감압기 2차 측에 안전밸브 설치

86

소방설비

오븐에 자동 스프링클러 물 분무설비 설치

필요 시 덕트 내에도 설치

로(爐)내 온도가 330를 초과 플래시 화재 위험로(爐)내 온도가 330를 초과 플래시 화재 위험

시에는 일제개방형 스프링클러를 설치

CO2 분말 포 소화설비 설치

필요 시 수증기 소화설비 설치필요 시 수증기 소화설비 설치

지속적인 수증기가 공급 가능

물 1lb는 076 부피

연소물질의 소화는 부적합

87

연소물질의 소화는 부적합

건조설비 연동장치

파일럿 버너파일럿 버너

송풍기운전 유량

산소농도 LEL 측정산소농도 LEL 측정

건조실 운전 온도

연료 차단밸브연료 차단밸브

연료공급 압력유량

외부 가연성가스 농도외부 가연성가스 농도

피(彼)건조물의 유입차단

정전

기타(화재 비상정지 등)

88

안전장치 설치 목적

인명과 재산을 보호인명과 재산을 보호

평상시 철저한 유지middot보수로 성능 유지평상시 철저한 유지middot보수로 성능 유지

안전장치는 절대 안전을 보장하지 않음안전장치는 절대 안전을 보장하지 않음

자주 반복하여 사용하면 수명 단축자주 반복하여 사용하면 수명 단축

89

안전장치 설치 원칙

원하는 동작마다 안전장치를 설치원하는 동작마다 안전장치를 설치

안전관행과 제조자의 지침

연료공급장치의 안전밸브연료공급장치의 안전밸브

안전장치의 운전중지는 수동조작으로 재(再)작동

제조자는 안전운전지침서를 제공

시동 정지 비상사태 점검 유지 보수 등시동 정지 비상사태 점검 유지 보수 등

안전장치는 제조자의 지침에 따라 설치 및 유지

안전장치는 외부충격 등으로 보호 조치

90

안전장치 설치 원칙

안전장치를 제거 또는 고장방지

전기 기계적인 연동장치 무력화 방지

제어회로는 150(120)V 이하 사용제어회로는 150(120)V 이하 사용

제어회로는 한쪽만 접지

PLC Sequence

정전 시 안전상태로 자동 복귀되는 회로유지

PLC와 별도의 비상정지스위치 설치

Sequence 변경은 담당자 승인 통제 기록middot유지 Sequence 변경은 담당자 승인 통제 기록 유지

안전 및 재산상의 피해가 우려될 때는 원격제어 금지

91

PLC 안전회로

제조자의 지침에 따라 PLC 회로 구성

안전회로는 변경 금지

안전회로는 독립 필요 시 접점은 공유가능안전회로는 독립 필요 시 접점은 공유가능

다른 설비를 이용하여 치환 점화시도 금지

연동장치는 안전 차단밸브 전원을 직접 차단하도

록 연동시키고 안전상태로 복귀록 연동시키고 안전상태로 복귀

PLC 고장 시 감시되고 안전상태로 복귀

Program은 소멸되지 않도록 저장

92

근로자 교육훈련 사항

연료-공기 혼합물의 연소

폭발위험

자연발화를 포함한 점화원자연발화를 포함한 점화원

제어 및 안전장치의 기능

특수 운전조건

저산소 분위기 운전조건저산소 분위기 운전조건

위험물질의 취급 및 처리

제한장소의 출입절차제한장소의 출입절차

운전 지침

93

참고자료

산업안전보건법

KOSHA CODE D-4-2001 건조설비 설치 기술지침

NFPA 86 Standard for oven and furnaces

NFPA 61A Standard for the prevention of Fire and Dust Explosion in Facilities Manufacturing and Handling StarchHandling Starch

NFPA 61B Standard for the prevention of Fire and Explosion in Grain Elevators and Facilities H dli B lk R A i l l C di iHandling Bulk Raw Agricultural Commodities

NFPA 61C Standard for the prevention of Fire and Dust Explosion in Feed MillsDust Explosion in Feed Mills

NFPA 68 NFPA 69 NFPA 77 NFPA 91 NFPA 231

94

감 사 합 니 다감 사 합 니 다

95

집필 장희(한국산업안전공단)편집 및 제작 교재자료개발팀

Dryer 분류y

Direct dryer

연속식 피 건조물이 연속으로 투입되고 고온표면에접촉

cylinder drum screw-conveyer vibrating-tray t t b t i l tsteam-tube rotary special type

회분식 교반 등을 시키면서 진공 상압 건조회분식 교반 등을 시키면서 진공 상압 건조

agitated-pan free vacuum rotary vacuum-tray

24

IV 건조설비 구조IV 건조설비 구조

25

건조설비 건축물 구조

독립된 단층건물

최상층 또는 내화구조인 경우는 예외건조로를 지하 밀폐장소에 설치 시에는 충분한 환기와

누출된 위험물질이 체류하지 않도록 할 것

연료의 증기비중이 공기보다 큰 경우는 지상에 설치

건물의 바닥 벽 기둥 계단 및 지붕은 불연재 사용

상부를 가벼운 재료 사용상부를 가벼운 재료 사용

폭발구를 설치하고 안전한 곳으로 배출

건조 시 발생하는 가스 증기 또는 분진을 안전한 곳건조 시 발생하는 가스증기 또는 분진을 안전한 곳으로 배출

26

건조설비 건축물 구조

직화식 건조설비는 점화 시 폭발 또는 화재를 예방하기 위하여 연소실이나 기타 점화하는 부분을방하기 위하여 연소실이나 기타 점화하는 부분을환기시킬 수 있는 구조로 할 것

내부는 청소가 쉬운 구조로 할 것

감시창출입구 및 배기구 등의 개구부는 발화시에시창 출 구 및 배기구 등의 개구부 발화시에불이 다른 곳으로 번지지 아니하는 위치에 설치하고 필요한 때에는 즉시 밀폐가능 구조로 할 것때에 즉시 폐가능 구 것

내부의 온도가 국부적으로 상승방지 구조로 설치할 것할 것

위험물 건조설비 열원으로 직화를 사용하지 말 것

27

건조설비 건축물 구조

위험물 건조설비 외의 건조설비의 열원으로 직화를 사용하는 때에는 불꽃 등에 의한 화재를 예화를 사용하는 때에는 불꽃 등에 의한 화재를 예방하기 위하여 덮개를 설치하거나 격벽을 설치최대운전온도에서의 열팽창에 의한 응력을 충분최대운전온도에서의 열팽창에 의한 응력을 충분히 견딜 수 있도록 설계 및 제작되어야 함건조설비의 외부표면온도가 70(160)이하건조설비의 외부표면온도가 70(160)이하초과시에는 접촉방지 시설과 경고표지판을 설치연소실에는 각 버너마다 연료의 연소상태를 확연소실에는 각 버너마다 연료의 연소상태를 확인할 수 있도록 관찰구(Peep hole) 등을 설치

설치 불가시에는 육안 감시 가능설비를 설치설치 불가시에는 육안 감시 가능설비를 설치

건조실의 출입문은 건조실 내부에서도 열 수 있는 구조

28

는 구조

건조설비 비상구 설치

출입구로 부터 3m 이상 떨어진 곳에 설치출입구로 부터 3m 이상 떨어진 곳에 설치

비상구 출입구로부터 50m 이내 마다 설치

너비는 075m 이상 높이는 15m 이상

문은 피난방향으로 열리고 실내에서 항상 열리도록 할 것

실내 외에 비상구의 표지판 설치실내 외에 비상구의 표지판 설치

유도등 설치양방향 대피로 확보양방향 대피로 확보

29

건조설비 부속전기설비

건조설비에 부속된 전열기전동기 및 전등 등에

접속된 배선 및 개폐기를 사용하는 때에는 당해

건조설비 전용의 것을 사용설비 용의 것을 사용

건조설비의 내부에서 전기불꽃의 발생으로 인하여 위험물의 점화원이 될 우려가 있는 전기기계여 위험물의 점화원이 될 우려가 있는 전기기계기구 또는 전선 케이블 설치 금지건조설비 설치환경에 적합한 용량 방폭 등급 내열건조설비 설치환경에 적합한 용량 방폭 등급 내열

등급 밀폐구조 등으로 설치해야 함

30

V 건조설비 화재폭발V 건조설비 화재폭발

31

건조공정 화재폭발가연물

연소(화재)3요소

연소(화재)

1 가연물

2 점화원

연소(화재)3요소

점화원 산소

(화재)2 점화원

3 산소(공기)

분진폭발 5요소가연물가연물

1 가연물

2 점화원밀폐공간

부유

점화원

3 산소(공기)

4 분산부유

공간

32

점화원 산소4 분산부유

5 밀폐공간

화재폭발 방지

함진 농도 입도제어

점화원 제어

산소농도 제어농 제어

비산방지설비를 밀폐시켜 누출 방지설비를 밀폐시켜 누출 방지

분진퇴적 방지를 위한 청소

개방개방옥외에 설치하거나 개방 건물에 설치

33

분진가연물

분진 종류 입도크기는 나라마다 상이함

KOSHA 코드 40 mesh (lt 420 μm) 이하인 입자

NFPA는 20 mesh(lt 850 μm) 이하인 입자( μ ) 이하 자

일반적으로 입도크기가 420 μm 이상인 입자는화염성장 (Propagation) 을 억제화염성장 (Propagation) 을 억제

가스 증기 Hume 먼지 분진 등이 혼합상태가일반적임일반적임

폭발하한 농도는 20 ~ 60g 폭발상한농도는

2000 ~ 6000g의 범위

34

분진실험장치 조건

Ignition Source TwoIgnition Source ndashTwo

pyrotechnic igniter

(5000Jeach)(5000Jeach)

혼합분진

40 i i t l 40 zirconium metal

30 barium nitrate

30 b i id 30 barium peroxide

This source is initiated by

1 A l t i f h da 1-A electric fuse head

35Siwek 20-L chamber

분진 크기별 실험결과

300 μm 이상 분진은300 μm 이상 분진은점화최소농도 점화에너지가 급격히 증가너지가 급격히 증가의미는

36

분진폭발물질

종 류 물 질 명

곡물 곡물류 분유 녹말 설탕 셀룰로오스 등

탄소질 석탄류 목재 종이류 섬유류탄소질 석탄류 목재 종이류 섬유류

금속 Al Mg Li K Na Zn Fe 등

플라스틱 PE ABS PVC PP PVA E Ph l플라스틱 PE ABS PVC PP PVA Epoxy Phenol

Melamine Poly Acrylamide PVB 등

화학물질화학물질 Adipic Acid Calcium Acetate TPA PA

DOP Dextrin Lead Stearate 황

Methyl cellulose Methyl cellulose

분진취급 시 가연성증기 가스혼합 여부에 따라 차이

37

분진취급 시 가연성증기 가스혼합 여부에 따라 차이

PVC는 자기 소화성으로 분진폭발이 가능

분진의 제어

분진이 새는 곳을 막는다

공장 내부를 환기

국소배기장치 등으로 부유 분진을 포집(捕集)

누출된 분진은 정기적으로 제거누출된 분진은 정기적으로 제거

물 분무 또는 습식공정을 적용하여 정전기 발생

을 억제

불활성 분진을 첨가

38

점화원 종류 및 크기

집진장치 등 분진 제거할 때 정전기 방전 불꽃

집진장치 등 분진 제거용 전기기기 불꽃 과열

회전축 과열 회전 날개 접촉 모터 불꽃 과열회 축 과열 회 날개 촉 터 불꽃 과열

회수분진 배출용 기기의 과열 마찰 등

고온 물체 불씨 착화 불꽃 혼입고온 물체 불씨 착화 불꽃 혼입

금속편(金屬片) 등 이물질 혼입

분진 자연발화

보수작업에 따른 용접 등 불꽃

최소발화에너지(MIC)는 가스 1mj 분진 100mj 이하 이나 온도 산소 습도 입도 등에 좌우

39

이하 이나 온도 산소 습도 입도 등에 좌우

인화성 가스 특징

발열 착화 비중Gas MW

발열

Btu

착화

LEL

UEL

비중

Air공기비

Butane 58 0 3 200 550 1 9 8 5 2 0 31 0Butane 580 3200 550 19 85 20 310

CO 280 310 1128 125 740 097 25

Hydrogen 2 0 311 932 4 74 2 0 07 2 5Hydrogen 20 311 932 4 742 007 25

LNG 186 1115 - 46 145 064 106

LNG 162 960 - 4 150 056 90

LNG 203 1000 - 39 140 07 94

Propane 440 2500 842 21 95 157 240

40

점화원 제어장치

접지접지

금속탐지기

온도감지기

컨베이어 벨트 이탈감지컨베이어 벨트 이탈감지

입도분포 제어

습도조절습도조절

불활성물질 투입

진동체 전단에 금속감지기

자석기 금속감지기

41

진동체 전단에 금속감지기

불활성 조치(Inert)( )

불활성 조치 원리밀폐된 체적 내에서 산소 농도를 연소에 요구되는 농도

미만으로 낮춰 사전에 폭발을 방지하는 조치

질소 이산화탄소 등의 불활성 가스를 사전에 주입시켜 폭발을 방지하는 조치 (NFPA 69)

불활성 조치 시 주의사항공정 내에서 퍼지가스 및 산소의 농도를 계속 모니터링

퍼지가스가 누설 시 질식으로 인해 인체에 미칠 잠퍼지가 가 누 시 식 해 체에 미재적 위험성을 사전 고려

42

불활성 조치 장단점

장점

연소를 미연에 방지 제품의 생산 중단에 따른 손실

가능성을 사전에 막을 수 있음가능성을 사전에 막을 수 있음

단점

질소비용의 지속적인 투자질소비용의 지속적인 투자

누설 시 질식의 위험 상존

높은 유지 관리 비용

43

질소순환 공기이송설비

44

불활성가스 치환

운전자의 안전위치를 확인운전자의 안전위치를 확인

불활성가스 충분한 저장량을 보관

용매회수설비 작동준비

순환 팬을 가동하고 불활성가스 투입순환 팬을 가동하고 불활성가스 투입

한계 산소농도보다 3 이상 낮게 투입한계 산소농도보다 3 이상 낮게 투입

재순환 오븐가스를 운전온도까지 가열

정상운전

45

불활성가스 치환(아세톤)( )

46

불활성가스 치환(헵탄)( )

47

저산소 농도 용매회수설비

저산소 농도로 운전저산소 농도로 운전

공기가 유입되지 않도록 기밀성을 유지

산소농도 측정장치를 연동 설치

불활성가스는 용적의 5배 이상 보관

비상전원 공급장치 설치비상전원 공급장치 설치

48

저산소 분위기 오븐 운전운전준비최저산소농도(LOC) 보다 3이상 낮게 운전최저산소농도(LOC) 보다 3이상 낮게 운전 3 이하 시 비상퍼지 및 용매 및 피(彼)건조물 공급 중

단용매 증기가 응축되지 않도록 운전운전중지용매 및 피(彼)건조물 유입을 차단용매 및 피(彼)건조물 유입을 차단 LOC 이하로 치환용매 흐름을 차단하고 열원 공급을 중지산소농도를 195 까지 되게 공기유입비상절차정전 시 비상전원을 팬 제어설비에 공급정전 시 비상전원을 팬 제어설비에 공급건조로(乾燥爐)내에 유입 차단비상시에도 산소농도를 연속측정

비상퍼지 시 오븐 과열방지

49

비상퍼지 시 오븐 과열방지

VI 건조설비 화재폭발 피해 최소화VI 건조설비 화재폭발 피해 최소화

50

화재폭발 피해 최소화 방법

억제(Containment)

방산(Deflagration Venting)

폭연 진압(Deflagration Suspension)

폭연 차단(Deflagration Isolation)폭연 차단(Deflagration Isolation)

완벽한 대책을 세우는 것은 불가능

폭발에 의한 피해를 최소화 대책 강구

1차 폭발을 배출하거나 봉쇄시켜 피해를 최소화

1차 폭발을 감지 2차 폭발로 발전 차단

51

1차 폭발을 감지 2차 폭발로 발전 차단

억제(Containment) ( )

공정 자체를 미리 취급 재료의 최대 폭연압력에견딜 수 있게 설계

최종 변형 압력은 용기내의 최대 초기압력에 좌우최종 변형 압력은 용기내의 최대 초기압력에 좌우

억제 용기의 경우 최대 초기압력을 30 psig (2Bar 2 1 KgCm2)로 제한시킴(NFPA 69)21 KgCm2)로 제한시킴(NFPA 69)

장비의 설계는 영구적으로 변형 방지 설계항복강 ( ) 이하에서 전 설계항복강도 (yield strength) 이하에서 운전토록 설계

허용 가능한 변형으로도 파열방지 설계

항복강도 (yield strength) 이상이라 하더라도 극한 강도 (ultimate strength)이하에서 운전되게끔 설계

52

억제(Containment) 장단점( )

억제 시 고려해야 할 사항용기의 평평한 표면들과 사각 모양의 강도를 극대화

시키는 것은 용기 설계 시 고려

용접 부위 및 기타 조임 장치들의 강도 또한 고려용접 부위 및 기타 조임 장치들의 강도 또한 고려

분진폭발위험이 높은 건조기 분쇄기 등에 적용

억제의 장점유지 관리비의 절감

소극적 방호조치

억제의 단점높은 초기 투자비

플랜트 구조에 무게 하중을 미침

53

플랜트 구조에 무게 하중을 미침

방산(Deflagration Venting)( g g)

방산원리공정 구성품 공정실 등의 내부로부터 발생하는 폭연의

고온 팽창 가스를 개방용 패널 또는 도어를 통해 완화시기는 폭발방지조치기는 폭발방지조치

폭연 배풍장치 - Vent panel Vent door

방산 작동 방법폭발성 가스가 대기로 직접 방출될 수 있게끔 유도하는

개방된 방산구 (Open vent)를 제외

방산장치는 사전에 예정된 압력 즉 P t t에서 개방방산장치는 사전에 예정된 압력 즉 Pstat에서 개방

압축된 가스는 대기로 직접 또는 Vent duct를 통해 배출

54

방산 설계 시 고려사항

반발력(反撥力 Reaction force)폭발 후의 화재 (P l i fi )폭발 후의 화재 (Post explosion fire)재료의 유독성 또는 부식독성 문제에 대한 고려독성 문제에 대한 고려배풍 효율 (Vent efficiency) 다른 공정 장비와의 연결 부위다른 공정 장비와의 연결 부위배풍 덕트의 배압 (Back pressure) 단열 보온재 (Th l i l ti )단열 보온재 (Thermal insulation) 안전한 배풍 구역 (Safe Venting Area) 진공 상태 방호 (V P t ti )진공 상태 방호 (Vacuum Protection) 설치 위치

55

방산구 설계기준(NFPA 68)( )

공정 물질(재료) K K l (b d)Kst or Kg value (barmiddotmsecond)용기의 치수와 체적최대 및 최소의 운전 압력 및 온도최대 및 최소의 운전 압력 및 온도용기의 강도V t D t L th(있을 경우)Vent Duct Length(있을 경우)공정 물질(재료) Kst or Kg value용기의 치수와 체적 최대 및 최소의 운전 압력 및용기의 치수와 체적 최대 및 최소의 운전 압력 및온도 용기의 강도 Vent Duct Length 등의 정보로 NFPA 68에 들어 있는 계산도표( h )로 NFPA 68에 들어 있는 계산도표(nomography)를 사용하여 Vent panel의 사이즈를 결정

56

방산구 설치 기준내부 폭발압력을 외부로 안전하게 방출(예외)

철 구조물과 4 8 이상 철판으로 제작 시(봉쇄)철 구조물과 48mm 이상 철판으로 제작 시(봉쇄)

저산소 농도에서 운전하는 건조설비

가스증기 N₂air CO₂air

Methane 12 145

n-Hexane 12 145

Ethylene 10 11 5Ethylene 10 115

Hydrogene 50 52

S l 9 0Stylene 90 -

로(爐)의 부피 0424당 0093 방출면적(151)

57

(爐)의 부피 0424 당 0093 방출면적(15 1)

방산구 설치 기준

패널 출입문 개구부 등을 이용 1 15법칙 준수패널 출입문 개구부 등을 이용 1 15법칙 준수

방출구 주위에 가이드 레일 설치와 경고표지

가능한 연소장치 가까이 설치

패널이 비산되지 않도록 끈으로 묶어패널이 비산되지 않도록 끈으로 묶어

패널은 05psig의 서지 내압력

지붕 패널을 단위면적당 최대244kg 설치

길이가 긴 건조설비는 최소 내경의 5배 초과 금지길이가 긴 건 설비는 최 내경의 5배 과 금지

초기 증기폭발압력을 조기에 배출시켜 배출시간을 길게

58

방산구 덕트 설치 기준

배출구 덕트는 폭발 방산구 면적 이상으로 설치

벤트 면적은 가능한 균형 있고 대칭적으로 분포

덕트는 가능한 짧게(3m 이하) 설치덕트는 가능한 짧게(3m 이하) 설치

가능한 상부의 높은 곳에 장애물이 없도록 설치

일직선으로 설치

외벽에 가깝게 설치외벽에 가깝게 설치

옥외 안전한 곳에 설치옥외 안전한 곳에 설치

폭발 방산구 주위에 경고 표지판 설치

59

방산구 설치 장단점방산구 장점방산구가 옥외에 있을 경우에는 비용 절감방산구가 옥외에 있을 경우에는 비용 절감유지 관리 비용의 절감

방산구 단점 Filter bag 등의 가연성 재료가 아직 남아 있을 경우

방산 후에도방산 후에도화재의 잠재력 상존

배출구를 옥외로 유도하기 위하여 설치설비가 옥외배출구를 옥외로 유도하기 위하여 설치설비가 옥외또는 바깥쪽벽 가까이에 위치분진화염이 외부로 배출되어 2차 재해 위험분진화염이 외부로 배출되어 2차 재해 위험

독성 부식성 재료에는 부적합잘못 설계 및 설치하면 잦은 작동으로 신뢰성이 저하

60

잘못 설계 및 설치하면 잦은 작동으로 신뢰성이 저하

패널형 방산구(Vent Panel)( )

평평한 모양이나 Dome 모양의 Panel로 방호 대

상이 되는 공정 구성품의 개구부에 볼트를 사용하

여 연결 설치

한 장의 Stainless Steel 또는 316 Stainless

Steel (밀봉용) Teflon 및 Stainless Steel SandSteel (밀봉용) Teflon 및 Stainless Steel Sand

witch 구조로도 구성 가능

D 형 V t P l은 풍압 및 공정 진공 상태Dome 형 Vent Panel은 풍압 및 공정 진공 상태

에 대비하여 저항 값을 크게 설계

Vent Panel 모양 직사각형 또는 원형

61

패널형 방산구(Vent Panel)( )

62

패널 비산방지 끈

63

폭발 방산(Explosion Venting)( p g)

분진폭발 시 폭발압력을 외부로 방출

내부압력을 완화시켜 설비를 보호

피해확대를 방지 감소피해확대를 방지

rupture disk bursting diaphragm 폭발 방산 문(안전핀)(안전핀)

64

방산 문(Vent Door)( )

방호 대상이 되는 공정방호 대상이 되는 공정의 구성품에 설치하는경첩이 달린 도어경첩이 달린 도어

미리 예정된 압력에서개방되도록 설계개방되도록 설계

특수한 걸쇠 경첩 배열 제어열로 제어

Vent panel보다 동작시간이 길다

65

방산구 설치 예시

가스와 먼지를 취급하는 장소에 사용

전형적인 설치 장소 Dust collector

Silo

Dryer

Bucket elevator

Mixer Pulverizing

Bucket elevators

W t Sh ddWaste Shredders

최초 설계 기기 배치시에 분진폭발 고려

66

시에 분진폭발 고려

방산구 덮개 비산방지 끈

67

폭연 진압장치 구성

68

폭연 진압 설계 기준

설계 기준 NFPA 69 ISO 61844설계 기준 NFPA 69 ISO 61844

공정 물질

Kst or Kg value(폭발지수)

최대 및 최소 운전 압력 및 온도최대 및 최소 운전 압력 및 온도

용기의 강도용기의 강

용기의 치수와 체적

69

폭연 진압 장단점

폭연 진압(Deflagration Suspension) 장점

화염 제거 및 연이은 화재의 방지

독성 부식성 재료의 배출 위험 감소독성 부식성 재료의 배출 위험 감소

공정 구성품의 위치 선정에 유연성

폭연 진압(Deflagration Suspension) 약점

폭연 배풍 보다 통상 높은 비용

정기적인 유지 관리정기적인 유지 관리

일부 금속분진 아세틸렌 수소에는 부적합

70

폭연 진압 설치

가스 및 먼지를 취급하는가 및 먼지를 취급하는장소에 사용

전형적인 설치 장소전형적인 설치 장 Dust collectors

Silos

Spray dryers

Bucket elevators

Mixers

Pulverizing

Fluid Bed Dryers

Cyclone Separators

W t Sh dd

71

Waste Shredders

폭연 진압 불가

자체 산화원을 갖고 있는 nitro cellulose 및 이와자체 산화원을 갖고 있는 nitro-cellulose 및 이와

유사한 기타 폭발성 물질

화염의 확산속도가 음속보다 빠른 폭굉 사고

분해 반응 스팀과 같은 열팽창 폭발사고 등으로

초래되는 폭발사고

72

폭연 차단집진기 사일로 등의 공정 구성품은 Suppression Venting Containment 등으로 폭발방지가 가능Venting Containment 등으로 폭발방지가 가능배관 및 덕트에 의해 기타 공정 구성품에 연결되는부위는 폭발 확산의 위험 상존부위는 폭발 확산의 위험 상존집진기는 Deflagration vent 설치로 파괴를 방지할수 있을지는 모르나 유입 덕트 (inlet duct)를 통해수 있을지 나 유 덕 ( )를 통해화염이 플랜트의 다른 부위로 확산될 수 있음이러한 화염의 확산으로 2차 폭발이 초래될 수 있고 실제로 초래되어 왔음NFPA 68에서는 장비들간의 연결된 부위에 설치할선택사양으로 V ti 을 시사하고는 있으나 이는선택사양으로 Venting을 시사하고는 있으나 이는상호 연결된 장비에 폭발방지시스템이 설치되어있을 경우에만 Venting의 효력이 있음

73

있을 경우에만 Venting의 효력이 있음

기계적 폭연 차단적절한 구조의 rotary airlock valve로 가능 dust collector hopper dust collector hopper효과적이기 위해서는

폭연 감지 즉시 Rotary gate valve가 중지폭 지 즉시 y g 가 중지화염과 타고 있는 물질의 이송을 방지진짜 효과적이기 위해서는 rotary airlock valve를

방호 대상 장비의 폭발 감지 및 방지 설비에 통합방호 대상 장비의 폭발 감지 및 방지 설비에 통합필요

High speed knife gate valve적절한 구조로 150 psig 내압력( 충분한 내압력) ms(11000초) 내에 닫힘(빠른 응답속도)배관도 최대 폭연압력 Pmax에 내압

74

기계적 폭연 차단

폭발감지기(압력스위치 또는 불꽃감지기)가 폭연압력 또는 화염 전선 감지압력 또는 화염 전선 감지

폭발감지기가 폭연 압력 화염전선을 감지

신속히 Valve를 차단시켜 화염과 압력의 확산방지

연결된 장비가 D fl ti ti i연결된 장비가 Deflagration venting suppression에 의해 방호되고 있을 경우

예상되는 압력은 거의 없음

연결 배관을 차단하는 Valve를 보다 경제적인연결 배관을 차단하는 Valve를 보다 경제적인chemical isolation barrier로 대체 가능

75

공기수송장치 설치 예시

A

B

A

76

Rotary airlock valvey

77

화학적 폭연 차단

폭발감지기(압력스위치 또는 광학 감지기)가

폭연 압력 화염전선을 감지

고속 방출 소화기에서 소화약제가 신속히 방출고속 방출 소화기에서 소화약제가 신속히 방출

화염과 타고 있는 물질의 확산을 막음

점화원(스파크) 진압 설비

덕트 아래로 이송되는 타고 있는 입자를 감지있

아래쪽으로 물을 분사시켜 소화

일단 폭연이 시작되었을 경우일단 폭연이 시작되었을 경우

확산을 막는 데는 효과가 없음

78

VII 건조설비 부속장치 등VII 건조설비 부속장치 등

79

전체환기 및 배기시설덕트는 불연재 사용 표면온도는 70 이하(24m 이내)이내)

벽 건물 등을 통과시 불연재료로 차단덕트는 방화벽 다른 건물 통과 금지덕트는 방화벽 다른 건물 통과 금지

덕트에 청소구를 설치

건물 일부를 덕트로 사용금지건물 일부를 덕트로 사용금지

위험물질이 응축되지 않도록 설치(단열)

덕트에 고체가 퇴적되지 않도록 설치

배기구는 지붕보다 15m 이상 높게 설치

분진퇴적방지

80

연소장치

연료 먼저 투입되지 않도록 Sequence 구성

연료가스를 감소시켜 연소공기를 차단

2차 공기의 설정치는 급격한 변화가 없도록 잠금차 공기의 설정치 급격 화가 없 록장치 설치시건 암호설정시건 암호설정

연료배관은 수동차단밸브를 설치밸브가 개방된 상태에서 레버가 수직방향이 되지 않게밸브가 개방된 상태에서 레버가 수직방향이 되지 않게

14 회전상태가 권장

파일럿 버너의 불꽃은 주 버너마다 점화를 확실히파일럿 버너의 불꽃은 주 버너마다 점화를 확실히할 수 있게 설치

81

연소 퍼지 설비

예비 퍼지

운전 전middot후에 연료 유입을 차단설비 설치

예비점화 퍼지는 챔버 용적의 4배 실시(1 831)예비점화 퍼지는 챔버 용적의 4배 실시(1831)

예비점화에 필요한 최소 공기만 유입

최소유량 유지 실패 시는 퍼지 타이머 Auto-reset

안전 차단밸브는 닫음안전 차단밸브는 닫음

퍼지 시 화염감지기 신호는 감지되어서는 안 된다

LEL50 이상의 공기로 치환 금지

82

연소 퍼지 설비

예비 퍼지 예외 경우 760초과 또는 다음 3가지 동시

파일럿 불꽃 감시

안전 차단밸브 설치

가열 챔버 내의 가연성농도가 LEL25 이하

파일럿 점화 시운전 시간 15초 미만

예외 조건

공인기관의 승인을 받은 경우

연장시간 동안 LEL 25를 초과하지 않은 경우

83

연료 차단밸브

연동장치 작동 전원차단 시 차단밸브 닫힘

By-pass valve는 항상 닫음

차단밸브를 타 용도 사용금지

차단밸브 전단에 안전밸브를 설치

차단 파일럿 밸브마다 안전밸브를 설치차단 파일럿 밸브마다 안전밸브를 설치

8 62bar초과 시 이중으로 설치862bar초과 시 이중으로 설치

84

Pilot Burner

각 버너 마다 설치

서로 근접설치 시 최소 1개 이상설치로 감지

4초 이하의 실화를 감지하여 연동4초 이하의 실화를 감지하여 연동

예외 사항

로(爐) 내의 온도가 760를 초과 시에만 By-pass 가능

760 이하로 운전시 By-pass 기능을 반드시 복원 760 이하로 운전시 By-pass 기능을 반드시 복원

방폭형 복사 튜브 한쪽이 열린 경우는 제외

760 이하로 운전이 안 되는 버너는 By-pass 가능

온도제어 감지와 병용 금지

85

고산소 분위기 건조설비

산소 공급배관은 CGA G-44에 따름산소 공급배관은 CGA G 44에 따름

산소 투입 전에 배관 청소

연료 차단밸브는 가능한 화실에서 먼 곳에 설치

방산구 퍼지 배출구는 안전한 곳으로 배출방산구 퍼지 배출구는 안전한 곳으로 배출

산소가 연료배관으로 유입 금지

유리 재질 산소 유량계 사용 억제

산소 감압기 2차 측에 안전밸브 설치산소 감압기 2차 측에 안전밸브 설치

86

소방설비

오븐에 자동 스프링클러 물 분무설비 설치

필요 시 덕트 내에도 설치

로(爐)내 온도가 330를 초과 플래시 화재 위험로(爐)내 온도가 330를 초과 플래시 화재 위험

시에는 일제개방형 스프링클러를 설치

CO2 분말 포 소화설비 설치

필요 시 수증기 소화설비 설치필요 시 수증기 소화설비 설치

지속적인 수증기가 공급 가능

물 1lb는 076 부피

연소물질의 소화는 부적합

87

연소물질의 소화는 부적합

건조설비 연동장치

파일럿 버너파일럿 버너

송풍기운전 유량

산소농도 LEL 측정산소농도 LEL 측정

건조실 운전 온도

연료 차단밸브연료 차단밸브

연료공급 압력유량

외부 가연성가스 농도외부 가연성가스 농도

피(彼)건조물의 유입차단

정전

기타(화재 비상정지 등)

88

안전장치 설치 목적

인명과 재산을 보호인명과 재산을 보호

평상시 철저한 유지middot보수로 성능 유지평상시 철저한 유지middot보수로 성능 유지

안전장치는 절대 안전을 보장하지 않음안전장치는 절대 안전을 보장하지 않음

자주 반복하여 사용하면 수명 단축자주 반복하여 사용하면 수명 단축

89

안전장치 설치 원칙

원하는 동작마다 안전장치를 설치원하는 동작마다 안전장치를 설치

안전관행과 제조자의 지침

연료공급장치의 안전밸브연료공급장치의 안전밸브

안전장치의 운전중지는 수동조작으로 재(再)작동

제조자는 안전운전지침서를 제공

시동 정지 비상사태 점검 유지 보수 등시동 정지 비상사태 점검 유지 보수 등

안전장치는 제조자의 지침에 따라 설치 및 유지

안전장치는 외부충격 등으로 보호 조치

90

안전장치 설치 원칙

안전장치를 제거 또는 고장방지

전기 기계적인 연동장치 무력화 방지

제어회로는 150(120)V 이하 사용제어회로는 150(120)V 이하 사용

제어회로는 한쪽만 접지

PLC Sequence

정전 시 안전상태로 자동 복귀되는 회로유지

PLC와 별도의 비상정지스위치 설치

Sequence 변경은 담당자 승인 통제 기록middot유지 Sequence 변경은 담당자 승인 통제 기록 유지

안전 및 재산상의 피해가 우려될 때는 원격제어 금지

91

PLC 안전회로

제조자의 지침에 따라 PLC 회로 구성

안전회로는 변경 금지

안전회로는 독립 필요 시 접점은 공유가능안전회로는 독립 필요 시 접점은 공유가능

다른 설비를 이용하여 치환 점화시도 금지

연동장치는 안전 차단밸브 전원을 직접 차단하도

록 연동시키고 안전상태로 복귀록 연동시키고 안전상태로 복귀

PLC 고장 시 감시되고 안전상태로 복귀

Program은 소멸되지 않도록 저장

92

근로자 교육훈련 사항

연료-공기 혼합물의 연소

폭발위험

자연발화를 포함한 점화원자연발화를 포함한 점화원

제어 및 안전장치의 기능

특수 운전조건

저산소 분위기 운전조건저산소 분위기 운전조건

위험물질의 취급 및 처리

제한장소의 출입절차제한장소의 출입절차

운전 지침

93

참고자료

산업안전보건법

KOSHA CODE D-4-2001 건조설비 설치 기술지침

NFPA 86 Standard for oven and furnaces

NFPA 61A Standard for the prevention of Fire and Dust Explosion in Facilities Manufacturing and Handling StarchHandling Starch

NFPA 61B Standard for the prevention of Fire and Explosion in Grain Elevators and Facilities H dli B lk R A i l l C di iHandling Bulk Raw Agricultural Commodities

NFPA 61C Standard for the prevention of Fire and Dust Explosion in Feed MillsDust Explosion in Feed Mills

NFPA 68 NFPA 69 NFPA 77 NFPA 91 NFPA 231

94

감 사 합 니 다감 사 합 니 다

95

집필 장희(한국산업안전공단)편집 및 제작 교재자료개발팀

IV 건조설비 구조IV 건조설비 구조

25

건조설비 건축물 구조

독립된 단층건물

최상층 또는 내화구조인 경우는 예외건조로를 지하 밀폐장소에 설치 시에는 충분한 환기와

누출된 위험물질이 체류하지 않도록 할 것

연료의 증기비중이 공기보다 큰 경우는 지상에 설치

건물의 바닥 벽 기둥 계단 및 지붕은 불연재 사용

상부를 가벼운 재료 사용상부를 가벼운 재료 사용

폭발구를 설치하고 안전한 곳으로 배출

건조 시 발생하는 가스 증기 또는 분진을 안전한 곳건조 시 발생하는 가스증기 또는 분진을 안전한 곳으로 배출

26

건조설비 건축물 구조

직화식 건조설비는 점화 시 폭발 또는 화재를 예방하기 위하여 연소실이나 기타 점화하는 부분을방하기 위하여 연소실이나 기타 점화하는 부분을환기시킬 수 있는 구조로 할 것

내부는 청소가 쉬운 구조로 할 것

감시창출입구 및 배기구 등의 개구부는 발화시에시창 출 구 및 배기구 등의 개구부 발화시에불이 다른 곳으로 번지지 아니하는 위치에 설치하고 필요한 때에는 즉시 밀폐가능 구조로 할 것때에 즉시 폐가능 구 것

내부의 온도가 국부적으로 상승방지 구조로 설치할 것할 것

위험물 건조설비 열원으로 직화를 사용하지 말 것

27

건조설비 건축물 구조

위험물 건조설비 외의 건조설비의 열원으로 직화를 사용하는 때에는 불꽃 등에 의한 화재를 예화를 사용하는 때에는 불꽃 등에 의한 화재를 예방하기 위하여 덮개를 설치하거나 격벽을 설치최대운전온도에서의 열팽창에 의한 응력을 충분최대운전온도에서의 열팽창에 의한 응력을 충분히 견딜 수 있도록 설계 및 제작되어야 함건조설비의 외부표면온도가 70(160)이하건조설비의 외부표면온도가 70(160)이하초과시에는 접촉방지 시설과 경고표지판을 설치연소실에는 각 버너마다 연료의 연소상태를 확연소실에는 각 버너마다 연료의 연소상태를 확인할 수 있도록 관찰구(Peep hole) 등을 설치

설치 불가시에는 육안 감시 가능설비를 설치설치 불가시에는 육안 감시 가능설비를 설치

건조실의 출입문은 건조실 내부에서도 열 수 있는 구조

28

는 구조

건조설비 비상구 설치

출입구로 부터 3m 이상 떨어진 곳에 설치출입구로 부터 3m 이상 떨어진 곳에 설치

비상구 출입구로부터 50m 이내 마다 설치

너비는 075m 이상 높이는 15m 이상

문은 피난방향으로 열리고 실내에서 항상 열리도록 할 것

실내 외에 비상구의 표지판 설치실내 외에 비상구의 표지판 설치

유도등 설치양방향 대피로 확보양방향 대피로 확보

29

건조설비 부속전기설비

건조설비에 부속된 전열기전동기 및 전등 등에

접속된 배선 및 개폐기를 사용하는 때에는 당해

건조설비 전용의 것을 사용설비 용의 것을 사용

건조설비의 내부에서 전기불꽃의 발생으로 인하여 위험물의 점화원이 될 우려가 있는 전기기계여 위험물의 점화원이 될 우려가 있는 전기기계기구 또는 전선 케이블 설치 금지건조설비 설치환경에 적합한 용량 방폭 등급 내열건조설비 설치환경에 적합한 용량 방폭 등급 내열

등급 밀폐구조 등으로 설치해야 함

30

V 건조설비 화재폭발V 건조설비 화재폭발

31

건조공정 화재폭발가연물

연소(화재)3요소

연소(화재)

1 가연물

2 점화원

연소(화재)3요소

점화원 산소

(화재)2 점화원

3 산소(공기)

분진폭발 5요소가연물가연물

1 가연물

2 점화원밀폐공간

부유

점화원

3 산소(공기)

4 분산부유

공간

32

점화원 산소4 분산부유

5 밀폐공간

화재폭발 방지

함진 농도 입도제어

점화원 제어

산소농도 제어농 제어

비산방지설비를 밀폐시켜 누출 방지설비를 밀폐시켜 누출 방지

분진퇴적 방지를 위한 청소

개방개방옥외에 설치하거나 개방 건물에 설치

33

분진가연물

분진 종류 입도크기는 나라마다 상이함

KOSHA 코드 40 mesh (lt 420 μm) 이하인 입자

NFPA는 20 mesh(lt 850 μm) 이하인 입자( μ ) 이하 자

일반적으로 입도크기가 420 μm 이상인 입자는화염성장 (Propagation) 을 억제화염성장 (Propagation) 을 억제

가스 증기 Hume 먼지 분진 등이 혼합상태가일반적임일반적임

폭발하한 농도는 20 ~ 60g 폭발상한농도는

2000 ~ 6000g의 범위

34

분진실험장치 조건

Ignition Source TwoIgnition Source ndashTwo

pyrotechnic igniter

(5000Jeach)(5000Jeach)

혼합분진

40 i i t l 40 zirconium metal

30 barium nitrate

30 b i id 30 barium peroxide

This source is initiated by

1 A l t i f h da 1-A electric fuse head

35Siwek 20-L chamber

분진 크기별 실험결과

300 μm 이상 분진은300 μm 이상 분진은점화최소농도 점화에너지가 급격히 증가너지가 급격히 증가의미는

36

분진폭발물질

종 류 물 질 명

곡물 곡물류 분유 녹말 설탕 셀룰로오스 등

탄소질 석탄류 목재 종이류 섬유류탄소질 석탄류 목재 종이류 섬유류

금속 Al Mg Li K Na Zn Fe 등

플라스틱 PE ABS PVC PP PVA E Ph l플라스틱 PE ABS PVC PP PVA Epoxy Phenol

Melamine Poly Acrylamide PVB 등

화학물질화학물질 Adipic Acid Calcium Acetate TPA PA

DOP Dextrin Lead Stearate 황

Methyl cellulose Methyl cellulose

분진취급 시 가연성증기 가스혼합 여부에 따라 차이

37

분진취급 시 가연성증기 가스혼합 여부에 따라 차이

PVC는 자기 소화성으로 분진폭발이 가능

분진의 제어

분진이 새는 곳을 막는다

공장 내부를 환기

국소배기장치 등으로 부유 분진을 포집(捕集)

누출된 분진은 정기적으로 제거누출된 분진은 정기적으로 제거

물 분무 또는 습식공정을 적용하여 정전기 발생

을 억제

불활성 분진을 첨가

38

점화원 종류 및 크기

집진장치 등 분진 제거할 때 정전기 방전 불꽃

집진장치 등 분진 제거용 전기기기 불꽃 과열

회전축 과열 회전 날개 접촉 모터 불꽃 과열회 축 과열 회 날개 촉 터 불꽃 과열

회수분진 배출용 기기의 과열 마찰 등

고온 물체 불씨 착화 불꽃 혼입고온 물체 불씨 착화 불꽃 혼입

금속편(金屬片) 등 이물질 혼입

분진 자연발화

보수작업에 따른 용접 등 불꽃

최소발화에너지(MIC)는 가스 1mj 분진 100mj 이하 이나 온도 산소 습도 입도 등에 좌우

39

이하 이나 온도 산소 습도 입도 등에 좌우

인화성 가스 특징

발열 착화 비중Gas MW

발열

Btu

착화

LEL

UEL

비중

Air공기비

Butane 58 0 3 200 550 1 9 8 5 2 0 31 0Butane 580 3200 550 19 85 20 310

CO 280 310 1128 125 740 097 25

Hydrogen 2 0 311 932 4 74 2 0 07 2 5Hydrogen 20 311 932 4 742 007 25

LNG 186 1115 - 46 145 064 106

LNG 162 960 - 4 150 056 90

LNG 203 1000 - 39 140 07 94

Propane 440 2500 842 21 95 157 240

40

점화원 제어장치

접지접지

금속탐지기

온도감지기

컨베이어 벨트 이탈감지컨베이어 벨트 이탈감지

입도분포 제어

습도조절습도조절

불활성물질 투입

진동체 전단에 금속감지기

자석기 금속감지기

41

진동체 전단에 금속감지기

불활성 조치(Inert)( )

불활성 조치 원리밀폐된 체적 내에서 산소 농도를 연소에 요구되는 농도

미만으로 낮춰 사전에 폭발을 방지하는 조치

질소 이산화탄소 등의 불활성 가스를 사전에 주입시켜 폭발을 방지하는 조치 (NFPA 69)

불활성 조치 시 주의사항공정 내에서 퍼지가스 및 산소의 농도를 계속 모니터링

퍼지가스가 누설 시 질식으로 인해 인체에 미칠 잠퍼지가 가 누 시 식 해 체에 미재적 위험성을 사전 고려

42

불활성 조치 장단점

장점

연소를 미연에 방지 제품의 생산 중단에 따른 손실

가능성을 사전에 막을 수 있음가능성을 사전에 막을 수 있음

단점

질소비용의 지속적인 투자질소비용의 지속적인 투자

누설 시 질식의 위험 상존

높은 유지 관리 비용

43

질소순환 공기이송설비

44

불활성가스 치환

운전자의 안전위치를 확인운전자의 안전위치를 확인

불활성가스 충분한 저장량을 보관

용매회수설비 작동준비

순환 팬을 가동하고 불활성가스 투입순환 팬을 가동하고 불활성가스 투입

한계 산소농도보다 3 이상 낮게 투입한계 산소농도보다 3 이상 낮게 투입

재순환 오븐가스를 운전온도까지 가열

정상운전

45

불활성가스 치환(아세톤)( )

46

불활성가스 치환(헵탄)( )

47

저산소 농도 용매회수설비

저산소 농도로 운전저산소 농도로 운전

공기가 유입되지 않도록 기밀성을 유지

산소농도 측정장치를 연동 설치

불활성가스는 용적의 5배 이상 보관

비상전원 공급장치 설치비상전원 공급장치 설치

48

저산소 분위기 오븐 운전운전준비최저산소농도(LOC) 보다 3이상 낮게 운전최저산소농도(LOC) 보다 3이상 낮게 운전 3 이하 시 비상퍼지 및 용매 및 피(彼)건조물 공급 중

단용매 증기가 응축되지 않도록 운전운전중지용매 및 피(彼)건조물 유입을 차단용매 및 피(彼)건조물 유입을 차단 LOC 이하로 치환용매 흐름을 차단하고 열원 공급을 중지산소농도를 195 까지 되게 공기유입비상절차정전 시 비상전원을 팬 제어설비에 공급정전 시 비상전원을 팬 제어설비에 공급건조로(乾燥爐)내에 유입 차단비상시에도 산소농도를 연속측정

비상퍼지 시 오븐 과열방지

49

비상퍼지 시 오븐 과열방지

VI 건조설비 화재폭발 피해 최소화VI 건조설비 화재폭발 피해 최소화

50

화재폭발 피해 최소화 방법

억제(Containment)

방산(Deflagration Venting)

폭연 진압(Deflagration Suspension)

폭연 차단(Deflagration Isolation)폭연 차단(Deflagration Isolation)

완벽한 대책을 세우는 것은 불가능

폭발에 의한 피해를 최소화 대책 강구

1차 폭발을 배출하거나 봉쇄시켜 피해를 최소화

1차 폭발을 감지 2차 폭발로 발전 차단

51

1차 폭발을 감지 2차 폭발로 발전 차단

억제(Containment) ( )

공정 자체를 미리 취급 재료의 최대 폭연압력에견딜 수 있게 설계

최종 변형 압력은 용기내의 최대 초기압력에 좌우최종 변형 압력은 용기내의 최대 초기압력에 좌우

억제 용기의 경우 최대 초기압력을 30 psig (2Bar 2 1 KgCm2)로 제한시킴(NFPA 69)21 KgCm2)로 제한시킴(NFPA 69)

장비의 설계는 영구적으로 변형 방지 설계항복강 ( ) 이하에서 전 설계항복강도 (yield strength) 이하에서 운전토록 설계

허용 가능한 변형으로도 파열방지 설계

항복강도 (yield strength) 이상이라 하더라도 극한 강도 (ultimate strength)이하에서 운전되게끔 설계

52

억제(Containment) 장단점( )

억제 시 고려해야 할 사항용기의 평평한 표면들과 사각 모양의 강도를 극대화

시키는 것은 용기 설계 시 고려

용접 부위 및 기타 조임 장치들의 강도 또한 고려용접 부위 및 기타 조임 장치들의 강도 또한 고려

분진폭발위험이 높은 건조기 분쇄기 등에 적용

억제의 장점유지 관리비의 절감

소극적 방호조치

억제의 단점높은 초기 투자비

플랜트 구조에 무게 하중을 미침

53

플랜트 구조에 무게 하중을 미침

방산(Deflagration Venting)( g g)

방산원리공정 구성품 공정실 등의 내부로부터 발생하는 폭연의

고온 팽창 가스를 개방용 패널 또는 도어를 통해 완화시기는 폭발방지조치기는 폭발방지조치

폭연 배풍장치 - Vent panel Vent door

방산 작동 방법폭발성 가스가 대기로 직접 방출될 수 있게끔 유도하는

개방된 방산구 (Open vent)를 제외

방산장치는 사전에 예정된 압력 즉 P t t에서 개방방산장치는 사전에 예정된 압력 즉 Pstat에서 개방

압축된 가스는 대기로 직접 또는 Vent duct를 통해 배출

54

방산 설계 시 고려사항

반발력(反撥力 Reaction force)폭발 후의 화재 (P l i fi )폭발 후의 화재 (Post explosion fire)재료의 유독성 또는 부식독성 문제에 대한 고려독성 문제에 대한 고려배풍 효율 (Vent efficiency) 다른 공정 장비와의 연결 부위다른 공정 장비와의 연결 부위배풍 덕트의 배압 (Back pressure) 단열 보온재 (Th l i l ti )단열 보온재 (Thermal insulation) 안전한 배풍 구역 (Safe Venting Area) 진공 상태 방호 (V P t ti )진공 상태 방호 (Vacuum Protection) 설치 위치

55

방산구 설계기준(NFPA 68)( )

공정 물질(재료) K K l (b d)Kst or Kg value (barmiddotmsecond)용기의 치수와 체적최대 및 최소의 운전 압력 및 온도최대 및 최소의 운전 압력 및 온도용기의 강도V t D t L th(있을 경우)Vent Duct Length(있을 경우)공정 물질(재료) Kst or Kg value용기의 치수와 체적 최대 및 최소의 운전 압력 및용기의 치수와 체적 최대 및 최소의 운전 압력 및온도 용기의 강도 Vent Duct Length 등의 정보로 NFPA 68에 들어 있는 계산도표( h )로 NFPA 68에 들어 있는 계산도표(nomography)를 사용하여 Vent panel의 사이즈를 결정

56

방산구 설치 기준내부 폭발압력을 외부로 안전하게 방출(예외)

철 구조물과 4 8 이상 철판으로 제작 시(봉쇄)철 구조물과 48mm 이상 철판으로 제작 시(봉쇄)

저산소 농도에서 운전하는 건조설비

가스증기 N₂air CO₂air

Methane 12 145

n-Hexane 12 145

Ethylene 10 11 5Ethylene 10 115

Hydrogene 50 52

S l 9 0Stylene 90 -

로(爐)의 부피 0424당 0093 방출면적(151)

57

(爐)의 부피 0424 당 0093 방출면적(15 1)

방산구 설치 기준

패널 출입문 개구부 등을 이용 1 15법칙 준수패널 출입문 개구부 등을 이용 1 15법칙 준수

방출구 주위에 가이드 레일 설치와 경고표지

가능한 연소장치 가까이 설치

패널이 비산되지 않도록 끈으로 묶어패널이 비산되지 않도록 끈으로 묶어

패널은 05psig의 서지 내압력

지붕 패널을 단위면적당 최대244kg 설치

길이가 긴 건조설비는 최소 내경의 5배 초과 금지길이가 긴 건 설비는 최 내경의 5배 과 금지

초기 증기폭발압력을 조기에 배출시켜 배출시간을 길게

58

방산구 덕트 설치 기준

배출구 덕트는 폭발 방산구 면적 이상으로 설치

벤트 면적은 가능한 균형 있고 대칭적으로 분포

덕트는 가능한 짧게(3m 이하) 설치덕트는 가능한 짧게(3m 이하) 설치

가능한 상부의 높은 곳에 장애물이 없도록 설치

일직선으로 설치

외벽에 가깝게 설치외벽에 가깝게 설치

옥외 안전한 곳에 설치옥외 안전한 곳에 설치

폭발 방산구 주위에 경고 표지판 설치

59

방산구 설치 장단점방산구 장점방산구가 옥외에 있을 경우에는 비용 절감방산구가 옥외에 있을 경우에는 비용 절감유지 관리 비용의 절감

방산구 단점 Filter bag 등의 가연성 재료가 아직 남아 있을 경우

방산 후에도방산 후에도화재의 잠재력 상존

배출구를 옥외로 유도하기 위하여 설치설비가 옥외배출구를 옥외로 유도하기 위하여 설치설비가 옥외또는 바깥쪽벽 가까이에 위치분진화염이 외부로 배출되어 2차 재해 위험분진화염이 외부로 배출되어 2차 재해 위험

독성 부식성 재료에는 부적합잘못 설계 및 설치하면 잦은 작동으로 신뢰성이 저하

60

잘못 설계 및 설치하면 잦은 작동으로 신뢰성이 저하

패널형 방산구(Vent Panel)( )

평평한 모양이나 Dome 모양의 Panel로 방호 대

상이 되는 공정 구성품의 개구부에 볼트를 사용하

여 연결 설치

한 장의 Stainless Steel 또는 316 Stainless

Steel (밀봉용) Teflon 및 Stainless Steel SandSteel (밀봉용) Teflon 및 Stainless Steel Sand

witch 구조로도 구성 가능

D 형 V t P l은 풍압 및 공정 진공 상태Dome 형 Vent Panel은 풍압 및 공정 진공 상태

에 대비하여 저항 값을 크게 설계

Vent Panel 모양 직사각형 또는 원형

61

패널형 방산구(Vent Panel)( )

62

패널 비산방지 끈

63

폭발 방산(Explosion Venting)( p g)

분진폭발 시 폭발압력을 외부로 방출

내부압력을 완화시켜 설비를 보호

피해확대를 방지 감소피해확대를 방지

rupture disk bursting diaphragm 폭발 방산 문(안전핀)(안전핀)

64

방산 문(Vent Door)( )

방호 대상이 되는 공정방호 대상이 되는 공정의 구성품에 설치하는경첩이 달린 도어경첩이 달린 도어

미리 예정된 압력에서개방되도록 설계개방되도록 설계

특수한 걸쇠 경첩 배열 제어열로 제어

Vent panel보다 동작시간이 길다

65

방산구 설치 예시

가스와 먼지를 취급하는 장소에 사용

전형적인 설치 장소 Dust collector

Silo

Dryer

Bucket elevator

Mixer Pulverizing

Bucket elevators

W t Sh ddWaste Shredders

최초 설계 기기 배치시에 분진폭발 고려

66

시에 분진폭발 고려

방산구 덮개 비산방지 끈

67

폭연 진압장치 구성

68

폭연 진압 설계 기준

설계 기준 NFPA 69 ISO 61844설계 기준 NFPA 69 ISO 61844

공정 물질

Kst or Kg value(폭발지수)

최대 및 최소 운전 압력 및 온도최대 및 최소 운전 압력 및 온도

용기의 강도용기의 강

용기의 치수와 체적

69

폭연 진압 장단점

폭연 진압(Deflagration Suspension) 장점

화염 제거 및 연이은 화재의 방지

독성 부식성 재료의 배출 위험 감소독성 부식성 재료의 배출 위험 감소

공정 구성품의 위치 선정에 유연성

폭연 진압(Deflagration Suspension) 약점

폭연 배풍 보다 통상 높은 비용

정기적인 유지 관리정기적인 유지 관리

일부 금속분진 아세틸렌 수소에는 부적합

70

폭연 진압 설치

가스 및 먼지를 취급하는가 및 먼지를 취급하는장소에 사용

전형적인 설치 장소전형적인 설치 장 Dust collectors

Silos

Spray dryers

Bucket elevators

Mixers

Pulverizing

Fluid Bed Dryers

Cyclone Separators

W t Sh dd

71

Waste Shredders

폭연 진압 불가

자체 산화원을 갖고 있는 nitro cellulose 및 이와자체 산화원을 갖고 있는 nitro-cellulose 및 이와

유사한 기타 폭발성 물질

화염의 확산속도가 음속보다 빠른 폭굉 사고

분해 반응 스팀과 같은 열팽창 폭발사고 등으로

초래되는 폭발사고

72

폭연 차단집진기 사일로 등의 공정 구성품은 Suppression Venting Containment 등으로 폭발방지가 가능Venting Containment 등으로 폭발방지가 가능배관 및 덕트에 의해 기타 공정 구성품에 연결되는부위는 폭발 확산의 위험 상존부위는 폭발 확산의 위험 상존집진기는 Deflagration vent 설치로 파괴를 방지할수 있을지는 모르나 유입 덕트 (inlet duct)를 통해수 있을지 나 유 덕 ( )를 통해화염이 플랜트의 다른 부위로 확산될 수 있음이러한 화염의 확산으로 2차 폭발이 초래될 수 있고 실제로 초래되어 왔음NFPA 68에서는 장비들간의 연결된 부위에 설치할선택사양으로 V ti 을 시사하고는 있으나 이는선택사양으로 Venting을 시사하고는 있으나 이는상호 연결된 장비에 폭발방지시스템이 설치되어있을 경우에만 Venting의 효력이 있음

73

있을 경우에만 Venting의 효력이 있음

기계적 폭연 차단적절한 구조의 rotary airlock valve로 가능 dust collector hopper dust collector hopper효과적이기 위해서는

폭연 감지 즉시 Rotary gate valve가 중지폭 지 즉시 y g 가 중지화염과 타고 있는 물질의 이송을 방지진짜 효과적이기 위해서는 rotary airlock valve를

방호 대상 장비의 폭발 감지 및 방지 설비에 통합방호 대상 장비의 폭발 감지 및 방지 설비에 통합필요

High speed knife gate valve적절한 구조로 150 psig 내압력( 충분한 내압력) ms(11000초) 내에 닫힘(빠른 응답속도)배관도 최대 폭연압력 Pmax에 내압

74

기계적 폭연 차단

폭발감지기(압력스위치 또는 불꽃감지기)가 폭연압력 또는 화염 전선 감지압력 또는 화염 전선 감지

폭발감지기가 폭연 압력 화염전선을 감지

신속히 Valve를 차단시켜 화염과 압력의 확산방지

연결된 장비가 D fl ti ti i연결된 장비가 Deflagration venting suppression에 의해 방호되고 있을 경우

예상되는 압력은 거의 없음

연결 배관을 차단하는 Valve를 보다 경제적인연결 배관을 차단하는 Valve를 보다 경제적인chemical isolation barrier로 대체 가능

75

공기수송장치 설치 예시

A

B

A

76

Rotary airlock valvey

77

화학적 폭연 차단

폭발감지기(압력스위치 또는 광학 감지기)가

폭연 압력 화염전선을 감지

고속 방출 소화기에서 소화약제가 신속히 방출고속 방출 소화기에서 소화약제가 신속히 방출

화염과 타고 있는 물질의 확산을 막음

점화원(스파크) 진압 설비

덕트 아래로 이송되는 타고 있는 입자를 감지있

아래쪽으로 물을 분사시켜 소화

일단 폭연이 시작되었을 경우일단 폭연이 시작되었을 경우

확산을 막는 데는 효과가 없음

78

VII 건조설비 부속장치 등VII 건조설비 부속장치 등

79

전체환기 및 배기시설덕트는 불연재 사용 표면온도는 70 이하(24m 이내)이내)

벽 건물 등을 통과시 불연재료로 차단덕트는 방화벽 다른 건물 통과 금지덕트는 방화벽 다른 건물 통과 금지

덕트에 청소구를 설치

건물 일부를 덕트로 사용금지건물 일부를 덕트로 사용금지

위험물질이 응축되지 않도록 설치(단열)

덕트에 고체가 퇴적되지 않도록 설치

배기구는 지붕보다 15m 이상 높게 설치

분진퇴적방지

80

연소장치

연료 먼저 투입되지 않도록 Sequence 구성

연료가스를 감소시켜 연소공기를 차단

2차 공기의 설정치는 급격한 변화가 없도록 잠금차 공기의 설정치 급격 화가 없 록장치 설치시건 암호설정시건 암호설정

연료배관은 수동차단밸브를 설치밸브가 개방된 상태에서 레버가 수직방향이 되지 않게밸브가 개방된 상태에서 레버가 수직방향이 되지 않게

14 회전상태가 권장

파일럿 버너의 불꽃은 주 버너마다 점화를 확실히파일럿 버너의 불꽃은 주 버너마다 점화를 확실히할 수 있게 설치

81

연소 퍼지 설비

예비 퍼지

운전 전middot후에 연료 유입을 차단설비 설치

예비점화 퍼지는 챔버 용적의 4배 실시(1 831)예비점화 퍼지는 챔버 용적의 4배 실시(1831)

예비점화에 필요한 최소 공기만 유입

최소유량 유지 실패 시는 퍼지 타이머 Auto-reset

안전 차단밸브는 닫음안전 차단밸브는 닫음

퍼지 시 화염감지기 신호는 감지되어서는 안 된다

LEL50 이상의 공기로 치환 금지

82

연소 퍼지 설비

예비 퍼지 예외 경우 760초과 또는 다음 3가지 동시

파일럿 불꽃 감시

안전 차단밸브 설치

가열 챔버 내의 가연성농도가 LEL25 이하

파일럿 점화 시운전 시간 15초 미만

예외 조건

공인기관의 승인을 받은 경우

연장시간 동안 LEL 25를 초과하지 않은 경우

83

연료 차단밸브

연동장치 작동 전원차단 시 차단밸브 닫힘

By-pass valve는 항상 닫음

차단밸브를 타 용도 사용금지

차단밸브 전단에 안전밸브를 설치

차단 파일럿 밸브마다 안전밸브를 설치차단 파일럿 밸브마다 안전밸브를 설치

8 62bar초과 시 이중으로 설치862bar초과 시 이중으로 설치

84

Pilot Burner

각 버너 마다 설치

서로 근접설치 시 최소 1개 이상설치로 감지

4초 이하의 실화를 감지하여 연동4초 이하의 실화를 감지하여 연동

예외 사항

로(爐) 내의 온도가 760를 초과 시에만 By-pass 가능

760 이하로 운전시 By-pass 기능을 반드시 복원 760 이하로 운전시 By-pass 기능을 반드시 복원

방폭형 복사 튜브 한쪽이 열린 경우는 제외

760 이하로 운전이 안 되는 버너는 By-pass 가능

온도제어 감지와 병용 금지

85

고산소 분위기 건조설비

산소 공급배관은 CGA G-44에 따름산소 공급배관은 CGA G 44에 따름

산소 투입 전에 배관 청소

연료 차단밸브는 가능한 화실에서 먼 곳에 설치

방산구 퍼지 배출구는 안전한 곳으로 배출방산구 퍼지 배출구는 안전한 곳으로 배출

산소가 연료배관으로 유입 금지

유리 재질 산소 유량계 사용 억제

산소 감압기 2차 측에 안전밸브 설치산소 감압기 2차 측에 안전밸브 설치

86

소방설비

오븐에 자동 스프링클러 물 분무설비 설치

필요 시 덕트 내에도 설치

로(爐)내 온도가 330를 초과 플래시 화재 위험로(爐)내 온도가 330를 초과 플래시 화재 위험

시에는 일제개방형 스프링클러를 설치

CO2 분말 포 소화설비 설치

필요 시 수증기 소화설비 설치필요 시 수증기 소화설비 설치

지속적인 수증기가 공급 가능

물 1lb는 076 부피

연소물질의 소화는 부적합

87

연소물질의 소화는 부적합

건조설비 연동장치

파일럿 버너파일럿 버너

송풍기운전 유량

산소농도 LEL 측정산소농도 LEL 측정

건조실 운전 온도

연료 차단밸브연료 차단밸브

연료공급 압력유량

외부 가연성가스 농도외부 가연성가스 농도

피(彼)건조물의 유입차단

정전

기타(화재 비상정지 등)

88

안전장치 설치 목적

인명과 재산을 보호인명과 재산을 보호

평상시 철저한 유지middot보수로 성능 유지평상시 철저한 유지middot보수로 성능 유지

안전장치는 절대 안전을 보장하지 않음안전장치는 절대 안전을 보장하지 않음

자주 반복하여 사용하면 수명 단축자주 반복하여 사용하면 수명 단축

89

안전장치 설치 원칙

원하는 동작마다 안전장치를 설치원하는 동작마다 안전장치를 설치

안전관행과 제조자의 지침

연료공급장치의 안전밸브연료공급장치의 안전밸브

안전장치의 운전중지는 수동조작으로 재(再)작동

제조자는 안전운전지침서를 제공

시동 정지 비상사태 점검 유지 보수 등시동 정지 비상사태 점검 유지 보수 등

안전장치는 제조자의 지침에 따라 설치 및 유지

안전장치는 외부충격 등으로 보호 조치

90

안전장치 설치 원칙

안전장치를 제거 또는 고장방지

전기 기계적인 연동장치 무력화 방지

제어회로는 150(120)V 이하 사용제어회로는 150(120)V 이하 사용

제어회로는 한쪽만 접지

PLC Sequence

정전 시 안전상태로 자동 복귀되는 회로유지

PLC와 별도의 비상정지스위치 설치

Sequence 변경은 담당자 승인 통제 기록middot유지 Sequence 변경은 담당자 승인 통제 기록 유지

안전 및 재산상의 피해가 우려될 때는 원격제어 금지

91

PLC 안전회로

제조자의 지침에 따라 PLC 회로 구성

안전회로는 변경 금지

안전회로는 독립 필요 시 접점은 공유가능안전회로는 독립 필요 시 접점은 공유가능

다른 설비를 이용하여 치환 점화시도 금지

연동장치는 안전 차단밸브 전원을 직접 차단하도

록 연동시키고 안전상태로 복귀록 연동시키고 안전상태로 복귀

PLC 고장 시 감시되고 안전상태로 복귀

Program은 소멸되지 않도록 저장

92

근로자 교육훈련 사항

연료-공기 혼합물의 연소

폭발위험

자연발화를 포함한 점화원자연발화를 포함한 점화원

제어 및 안전장치의 기능

특수 운전조건

저산소 분위기 운전조건저산소 분위기 운전조건

위험물질의 취급 및 처리

제한장소의 출입절차제한장소의 출입절차

운전 지침

93

참고자료

산업안전보건법

KOSHA CODE D-4-2001 건조설비 설치 기술지침

NFPA 86 Standard for oven and furnaces

NFPA 61A Standard for the prevention of Fire and Dust Explosion in Facilities Manufacturing and Handling StarchHandling Starch

NFPA 61B Standard for the prevention of Fire and Explosion in Grain Elevators and Facilities H dli B lk R A i l l C di iHandling Bulk Raw Agricultural Commodities

NFPA 61C Standard for the prevention of Fire and Dust Explosion in Feed MillsDust Explosion in Feed Mills

NFPA 68 NFPA 69 NFPA 77 NFPA 91 NFPA 231

94

감 사 합 니 다감 사 합 니 다

95

집필 장희(한국산업안전공단)편집 및 제작 교재자료개발팀

건조설비 건축물 구조

독립된 단층건물

최상층 또는 내화구조인 경우는 예외건조로를 지하 밀폐장소에 설치 시에는 충분한 환기와

누출된 위험물질이 체류하지 않도록 할 것

연료의 증기비중이 공기보다 큰 경우는 지상에 설치

건물의 바닥 벽 기둥 계단 및 지붕은 불연재 사용

상부를 가벼운 재료 사용상부를 가벼운 재료 사용

폭발구를 설치하고 안전한 곳으로 배출

건조 시 발생하는 가스 증기 또는 분진을 안전한 곳건조 시 발생하는 가스증기 또는 분진을 안전한 곳으로 배출

26

건조설비 건축물 구조

직화식 건조설비는 점화 시 폭발 또는 화재를 예방하기 위하여 연소실이나 기타 점화하는 부분을방하기 위하여 연소실이나 기타 점화하는 부분을환기시킬 수 있는 구조로 할 것

내부는 청소가 쉬운 구조로 할 것

감시창출입구 및 배기구 등의 개구부는 발화시에시창 출 구 및 배기구 등의 개구부 발화시에불이 다른 곳으로 번지지 아니하는 위치에 설치하고 필요한 때에는 즉시 밀폐가능 구조로 할 것때에 즉시 폐가능 구 것

내부의 온도가 국부적으로 상승방지 구조로 설치할 것할 것

위험물 건조설비 열원으로 직화를 사용하지 말 것

27

건조설비 건축물 구조

위험물 건조설비 외의 건조설비의 열원으로 직화를 사용하는 때에는 불꽃 등에 의한 화재를 예화를 사용하는 때에는 불꽃 등에 의한 화재를 예방하기 위하여 덮개를 설치하거나 격벽을 설치최대운전온도에서의 열팽창에 의한 응력을 충분최대운전온도에서의 열팽창에 의한 응력을 충분히 견딜 수 있도록 설계 및 제작되어야 함건조설비의 외부표면온도가 70(160)이하건조설비의 외부표면온도가 70(160)이하초과시에는 접촉방지 시설과 경고표지판을 설치연소실에는 각 버너마다 연료의 연소상태를 확연소실에는 각 버너마다 연료의 연소상태를 확인할 수 있도록 관찰구(Peep hole) 등을 설치

설치 불가시에는 육안 감시 가능설비를 설치설치 불가시에는 육안 감시 가능설비를 설치

건조실의 출입문은 건조실 내부에서도 열 수 있는 구조

28

는 구조

건조설비 비상구 설치

출입구로 부터 3m 이상 떨어진 곳에 설치출입구로 부터 3m 이상 떨어진 곳에 설치

비상구 출입구로부터 50m 이내 마다 설치

너비는 075m 이상 높이는 15m 이상

문은 피난방향으로 열리고 실내에서 항상 열리도록 할 것

실내 외에 비상구의 표지판 설치실내 외에 비상구의 표지판 설치

유도등 설치양방향 대피로 확보양방향 대피로 확보

29

건조설비 부속전기설비

건조설비에 부속된 전열기전동기 및 전등 등에

접속된 배선 및 개폐기를 사용하는 때에는 당해

건조설비 전용의 것을 사용설비 용의 것을 사용

건조설비의 내부에서 전기불꽃의 발생으로 인하여 위험물의 점화원이 될 우려가 있는 전기기계여 위험물의 점화원이 될 우려가 있는 전기기계기구 또는 전선 케이블 설치 금지건조설비 설치환경에 적합한 용량 방폭 등급 내열건조설비 설치환경에 적합한 용량 방폭 등급 내열

등급 밀폐구조 등으로 설치해야 함

30

V 건조설비 화재폭발V 건조설비 화재폭발

31

건조공정 화재폭발가연물

연소(화재)3요소

연소(화재)

1 가연물

2 점화원

연소(화재)3요소

점화원 산소

(화재)2 점화원

3 산소(공기)

분진폭발 5요소가연물가연물

1 가연물

2 점화원밀폐공간

부유

점화원

3 산소(공기)

4 분산부유

공간

32

점화원 산소4 분산부유

5 밀폐공간

화재폭발 방지

함진 농도 입도제어

점화원 제어

산소농도 제어농 제어

비산방지설비를 밀폐시켜 누출 방지설비를 밀폐시켜 누출 방지

분진퇴적 방지를 위한 청소

개방개방옥외에 설치하거나 개방 건물에 설치

33

분진가연물

분진 종류 입도크기는 나라마다 상이함

KOSHA 코드 40 mesh (lt 420 μm) 이하인 입자

NFPA는 20 mesh(lt 850 μm) 이하인 입자( μ ) 이하 자

일반적으로 입도크기가 420 μm 이상인 입자는화염성장 (Propagation) 을 억제화염성장 (Propagation) 을 억제

가스 증기 Hume 먼지 분진 등이 혼합상태가일반적임일반적임

폭발하한 농도는 20 ~ 60g 폭발상한농도는

2000 ~ 6000g의 범위

34

분진실험장치 조건

Ignition Source TwoIgnition Source ndashTwo

pyrotechnic igniter

(5000Jeach)(5000Jeach)

혼합분진

40 i i t l 40 zirconium metal

30 barium nitrate

30 b i id 30 barium peroxide

This source is initiated by

1 A l t i f h da 1-A electric fuse head

35Siwek 20-L chamber

분진 크기별 실험결과

300 μm 이상 분진은300 μm 이상 분진은점화최소농도 점화에너지가 급격히 증가너지가 급격히 증가의미는

36

분진폭발물질

종 류 물 질 명

곡물 곡물류 분유 녹말 설탕 셀룰로오스 등

탄소질 석탄류 목재 종이류 섬유류탄소질 석탄류 목재 종이류 섬유류

금속 Al Mg Li K Na Zn Fe 등

플라스틱 PE ABS PVC PP PVA E Ph l플라스틱 PE ABS PVC PP PVA Epoxy Phenol

Melamine Poly Acrylamide PVB 등

화학물질화학물질 Adipic Acid Calcium Acetate TPA PA

DOP Dextrin Lead Stearate 황

Methyl cellulose Methyl cellulose

분진취급 시 가연성증기 가스혼합 여부에 따라 차이

37

분진취급 시 가연성증기 가스혼합 여부에 따라 차이

PVC는 자기 소화성으로 분진폭발이 가능

분진의 제어

분진이 새는 곳을 막는다

공장 내부를 환기

국소배기장치 등으로 부유 분진을 포집(捕集)

누출된 분진은 정기적으로 제거누출된 분진은 정기적으로 제거

물 분무 또는 습식공정을 적용하여 정전기 발생

을 억제

불활성 분진을 첨가

38

점화원 종류 및 크기

집진장치 등 분진 제거할 때 정전기 방전 불꽃

집진장치 등 분진 제거용 전기기기 불꽃 과열

회전축 과열 회전 날개 접촉 모터 불꽃 과열회 축 과열 회 날개 촉 터 불꽃 과열

회수분진 배출용 기기의 과열 마찰 등

고온 물체 불씨 착화 불꽃 혼입고온 물체 불씨 착화 불꽃 혼입

금속편(金屬片) 등 이물질 혼입

분진 자연발화

보수작업에 따른 용접 등 불꽃

최소발화에너지(MIC)는 가스 1mj 분진 100mj 이하 이나 온도 산소 습도 입도 등에 좌우

39

이하 이나 온도 산소 습도 입도 등에 좌우

인화성 가스 특징

발열 착화 비중Gas MW

발열

Btu

착화

LEL

UEL

비중

Air공기비

Butane 58 0 3 200 550 1 9 8 5 2 0 31 0Butane 580 3200 550 19 85 20 310

CO 280 310 1128 125 740 097 25

Hydrogen 2 0 311 932 4 74 2 0 07 2 5Hydrogen 20 311 932 4 742 007 25

LNG 186 1115 - 46 145 064 106

LNG 162 960 - 4 150 056 90

LNG 203 1000 - 39 140 07 94

Propane 440 2500 842 21 95 157 240

40

점화원 제어장치

접지접지

금속탐지기

온도감지기

컨베이어 벨트 이탈감지컨베이어 벨트 이탈감지

입도분포 제어

습도조절습도조절

불활성물질 투입

진동체 전단에 금속감지기

자석기 금속감지기

41

진동체 전단에 금속감지기

불활성 조치(Inert)( )

불활성 조치 원리밀폐된 체적 내에서 산소 농도를 연소에 요구되는 농도

미만으로 낮춰 사전에 폭발을 방지하는 조치

질소 이산화탄소 등의 불활성 가스를 사전에 주입시켜 폭발을 방지하는 조치 (NFPA 69)

불활성 조치 시 주의사항공정 내에서 퍼지가스 및 산소의 농도를 계속 모니터링

퍼지가스가 누설 시 질식으로 인해 인체에 미칠 잠퍼지가 가 누 시 식 해 체에 미재적 위험성을 사전 고려

42

불활성 조치 장단점

장점

연소를 미연에 방지 제품의 생산 중단에 따른 손실

가능성을 사전에 막을 수 있음가능성을 사전에 막을 수 있음

단점

질소비용의 지속적인 투자질소비용의 지속적인 투자

누설 시 질식의 위험 상존

높은 유지 관리 비용

43

질소순환 공기이송설비

44

불활성가스 치환

운전자의 안전위치를 확인운전자의 안전위치를 확인

불활성가스 충분한 저장량을 보관

용매회수설비 작동준비

순환 팬을 가동하고 불활성가스 투입순환 팬을 가동하고 불활성가스 투입

한계 산소농도보다 3 이상 낮게 투입한계 산소농도보다 3 이상 낮게 투입

재순환 오븐가스를 운전온도까지 가열

정상운전

45

불활성가스 치환(아세톤)( )

46

불활성가스 치환(헵탄)( )

47

저산소 농도 용매회수설비

저산소 농도로 운전저산소 농도로 운전

공기가 유입되지 않도록 기밀성을 유지

산소농도 측정장치를 연동 설치

불활성가스는 용적의 5배 이상 보관

비상전원 공급장치 설치비상전원 공급장치 설치

48

저산소 분위기 오븐 운전운전준비최저산소농도(LOC) 보다 3이상 낮게 운전최저산소농도(LOC) 보다 3이상 낮게 운전 3 이하 시 비상퍼지 및 용매 및 피(彼)건조물 공급 중

단용매 증기가 응축되지 않도록 운전운전중지용매 및 피(彼)건조물 유입을 차단용매 및 피(彼)건조물 유입을 차단 LOC 이하로 치환용매 흐름을 차단하고 열원 공급을 중지산소농도를 195 까지 되게 공기유입비상절차정전 시 비상전원을 팬 제어설비에 공급정전 시 비상전원을 팬 제어설비에 공급건조로(乾燥爐)내에 유입 차단비상시에도 산소농도를 연속측정

비상퍼지 시 오븐 과열방지

49

비상퍼지 시 오븐 과열방지

VI 건조설비 화재폭발 피해 최소화VI 건조설비 화재폭발 피해 최소화

50

화재폭발 피해 최소화 방법

억제(Containment)

방산(Deflagration Venting)

폭연 진압(Deflagration Suspension)

폭연 차단(Deflagration Isolation)폭연 차단(Deflagration Isolation)

완벽한 대책을 세우는 것은 불가능

폭발에 의한 피해를 최소화 대책 강구

1차 폭발을 배출하거나 봉쇄시켜 피해를 최소화

1차 폭발을 감지 2차 폭발로 발전 차단

51

1차 폭발을 감지 2차 폭발로 발전 차단

억제(Containment) ( )

공정 자체를 미리 취급 재료의 최대 폭연압력에견딜 수 있게 설계

최종 변형 압력은 용기내의 최대 초기압력에 좌우최종 변형 압력은 용기내의 최대 초기압력에 좌우

억제 용기의 경우 최대 초기압력을 30 psig (2Bar 2 1 KgCm2)로 제한시킴(NFPA 69)21 KgCm2)로 제한시킴(NFPA 69)

장비의 설계는 영구적으로 변형 방지 설계항복강 ( ) 이하에서 전 설계항복강도 (yield strength) 이하에서 운전토록 설계

허용 가능한 변형으로도 파열방지 설계

항복강도 (yield strength) 이상이라 하더라도 극한 강도 (ultimate strength)이하에서 운전되게끔 설계

52

억제(Containment) 장단점( )

억제 시 고려해야 할 사항용기의 평평한 표면들과 사각 모양의 강도를 극대화

시키는 것은 용기 설계 시 고려

용접 부위 및 기타 조임 장치들의 강도 또한 고려용접 부위 및 기타 조임 장치들의 강도 또한 고려

분진폭발위험이 높은 건조기 분쇄기 등에 적용

억제의 장점유지 관리비의 절감

소극적 방호조치

억제의 단점높은 초기 투자비

플랜트 구조에 무게 하중을 미침

53

플랜트 구조에 무게 하중을 미침

방산(Deflagration Venting)( g g)

방산원리공정 구성품 공정실 등의 내부로부터 발생하는 폭연의

고온 팽창 가스를 개방용 패널 또는 도어를 통해 완화시기는 폭발방지조치기는 폭발방지조치

폭연 배풍장치 - Vent panel Vent door

방산 작동 방법폭발성 가스가 대기로 직접 방출될 수 있게끔 유도하는

개방된 방산구 (Open vent)를 제외

방산장치는 사전에 예정된 압력 즉 P t t에서 개방방산장치는 사전에 예정된 압력 즉 Pstat에서 개방

압축된 가스는 대기로 직접 또는 Vent duct를 통해 배출

54

방산 설계 시 고려사항

반발력(反撥力 Reaction force)폭발 후의 화재 (P l i fi )폭발 후의 화재 (Post explosion fire)재료의 유독성 또는 부식독성 문제에 대한 고려독성 문제에 대한 고려배풍 효율 (Vent efficiency) 다른 공정 장비와의 연결 부위다른 공정 장비와의 연결 부위배풍 덕트의 배압 (Back pressure) 단열 보온재 (Th l i l ti )단열 보온재 (Thermal insulation) 안전한 배풍 구역 (Safe Venting Area) 진공 상태 방호 (V P t ti )진공 상태 방호 (Vacuum Protection) 설치 위치

55

방산구 설계기준(NFPA 68)( )

공정 물질(재료) K K l (b d)Kst or Kg value (barmiddotmsecond)용기의 치수와 체적최대 및 최소의 운전 압력 및 온도최대 및 최소의 운전 압력 및 온도용기의 강도V t D t L th(있을 경우)Vent Duct Length(있을 경우)공정 물질(재료) Kst or Kg value용기의 치수와 체적 최대 및 최소의 운전 압력 및용기의 치수와 체적 최대 및 최소의 운전 압력 및온도 용기의 강도 Vent Duct Length 등의 정보로 NFPA 68에 들어 있는 계산도표( h )로 NFPA 68에 들어 있는 계산도표(nomography)를 사용하여 Vent panel의 사이즈를 결정

56

방산구 설치 기준내부 폭발압력을 외부로 안전하게 방출(예외)

철 구조물과 4 8 이상 철판으로 제작 시(봉쇄)철 구조물과 48mm 이상 철판으로 제작 시(봉쇄)

저산소 농도에서 운전하는 건조설비

가스증기 N₂air CO₂air

Methane 12 145

n-Hexane 12 145

Ethylene 10 11 5Ethylene 10 115

Hydrogene 50 52

S l 9 0Stylene 90 -

로(爐)의 부피 0424당 0093 방출면적(151)

57

(爐)의 부피 0424 당 0093 방출면적(15 1)

방산구 설치 기준

패널 출입문 개구부 등을 이용 1 15법칙 준수패널 출입문 개구부 등을 이용 1 15법칙 준수

방출구 주위에 가이드 레일 설치와 경고표지

가능한 연소장치 가까이 설치

패널이 비산되지 않도록 끈으로 묶어패널이 비산되지 않도록 끈으로 묶어

패널은 05psig의 서지 내압력

지붕 패널을 단위면적당 최대244kg 설치

길이가 긴 건조설비는 최소 내경의 5배 초과 금지길이가 긴 건 설비는 최 내경의 5배 과 금지

초기 증기폭발압력을 조기에 배출시켜 배출시간을 길게

58

방산구 덕트 설치 기준

배출구 덕트는 폭발 방산구 면적 이상으로 설치

벤트 면적은 가능한 균형 있고 대칭적으로 분포

덕트는 가능한 짧게(3m 이하) 설치덕트는 가능한 짧게(3m 이하) 설치

가능한 상부의 높은 곳에 장애물이 없도록 설치

일직선으로 설치

외벽에 가깝게 설치외벽에 가깝게 설치

옥외 안전한 곳에 설치옥외 안전한 곳에 설치

폭발 방산구 주위에 경고 표지판 설치

59

방산구 설치 장단점방산구 장점방산구가 옥외에 있을 경우에는 비용 절감방산구가 옥외에 있을 경우에는 비용 절감유지 관리 비용의 절감

방산구 단점 Filter bag 등의 가연성 재료가 아직 남아 있을 경우

방산 후에도방산 후에도화재의 잠재력 상존

배출구를 옥외로 유도하기 위하여 설치설비가 옥외배출구를 옥외로 유도하기 위하여 설치설비가 옥외또는 바깥쪽벽 가까이에 위치분진화염이 외부로 배출되어 2차 재해 위험분진화염이 외부로 배출되어 2차 재해 위험

독성 부식성 재료에는 부적합잘못 설계 및 설치하면 잦은 작동으로 신뢰성이 저하

60

잘못 설계 및 설치하면 잦은 작동으로 신뢰성이 저하

패널형 방산구(Vent Panel)( )

평평한 모양이나 Dome 모양의 Panel로 방호 대

상이 되는 공정 구성품의 개구부에 볼트를 사용하

여 연결 설치

한 장의 Stainless Steel 또는 316 Stainless

Steel (밀봉용) Teflon 및 Stainless Steel SandSteel (밀봉용) Teflon 및 Stainless Steel Sand

witch 구조로도 구성 가능

D 형 V t P l은 풍압 및 공정 진공 상태Dome 형 Vent Panel은 풍압 및 공정 진공 상태

에 대비하여 저항 값을 크게 설계

Vent Panel 모양 직사각형 또는 원형

61

패널형 방산구(Vent Panel)( )

62

패널 비산방지 끈

63

폭발 방산(Explosion Venting)( p g)

분진폭발 시 폭발압력을 외부로 방출

내부압력을 완화시켜 설비를 보호

피해확대를 방지 감소피해확대를 방지

rupture disk bursting diaphragm 폭발 방산 문(안전핀)(안전핀)

64

방산 문(Vent Door)( )

방호 대상이 되는 공정방호 대상이 되는 공정의 구성품에 설치하는경첩이 달린 도어경첩이 달린 도어

미리 예정된 압력에서개방되도록 설계개방되도록 설계

특수한 걸쇠 경첩 배열 제어열로 제어

Vent panel보다 동작시간이 길다

65

방산구 설치 예시

가스와 먼지를 취급하는 장소에 사용

전형적인 설치 장소 Dust collector

Silo

Dryer

Bucket elevator

Mixer Pulverizing

Bucket elevators

W t Sh ddWaste Shredders

최초 설계 기기 배치시에 분진폭발 고려

66

시에 분진폭발 고려

방산구 덮개 비산방지 끈

67

폭연 진압장치 구성

68

폭연 진압 설계 기준

설계 기준 NFPA 69 ISO 61844설계 기준 NFPA 69 ISO 61844

공정 물질

Kst or Kg value(폭발지수)

최대 및 최소 운전 압력 및 온도최대 및 최소 운전 압력 및 온도

용기의 강도용기의 강

용기의 치수와 체적

69

폭연 진압 장단점

폭연 진압(Deflagration Suspension) 장점

화염 제거 및 연이은 화재의 방지

독성 부식성 재료의 배출 위험 감소독성 부식성 재료의 배출 위험 감소

공정 구성품의 위치 선정에 유연성

폭연 진압(Deflagration Suspension) 약점

폭연 배풍 보다 통상 높은 비용

정기적인 유지 관리정기적인 유지 관리

일부 금속분진 아세틸렌 수소에는 부적합

70

폭연 진압 설치

가스 및 먼지를 취급하는가 및 먼지를 취급하는장소에 사용

전형적인 설치 장소전형적인 설치 장 Dust collectors

Silos

Spray dryers

Bucket elevators

Mixers

Pulverizing

Fluid Bed Dryers

Cyclone Separators

W t Sh dd

71

Waste Shredders

폭연 진압 불가

자체 산화원을 갖고 있는 nitro cellulose 및 이와자체 산화원을 갖고 있는 nitro-cellulose 및 이와

유사한 기타 폭발성 물질

화염의 확산속도가 음속보다 빠른 폭굉 사고

분해 반응 스팀과 같은 열팽창 폭발사고 등으로

초래되는 폭발사고

72

폭연 차단집진기 사일로 등의 공정 구성품은 Suppression Venting Containment 등으로 폭발방지가 가능Venting Containment 등으로 폭발방지가 가능배관 및 덕트에 의해 기타 공정 구성품에 연결되는부위는 폭발 확산의 위험 상존부위는 폭발 확산의 위험 상존집진기는 Deflagration vent 설치로 파괴를 방지할수 있을지는 모르나 유입 덕트 (inlet duct)를 통해수 있을지 나 유 덕 ( )를 통해화염이 플랜트의 다른 부위로 확산될 수 있음이러한 화염의 확산으로 2차 폭발이 초래될 수 있고 실제로 초래되어 왔음NFPA 68에서는 장비들간의 연결된 부위에 설치할선택사양으로 V ti 을 시사하고는 있으나 이는선택사양으로 Venting을 시사하고는 있으나 이는상호 연결된 장비에 폭발방지시스템이 설치되어있을 경우에만 Venting의 효력이 있음

73

있을 경우에만 Venting의 효력이 있음

기계적 폭연 차단적절한 구조의 rotary airlock valve로 가능 dust collector hopper dust collector hopper효과적이기 위해서는

폭연 감지 즉시 Rotary gate valve가 중지폭 지 즉시 y g 가 중지화염과 타고 있는 물질의 이송을 방지진짜 효과적이기 위해서는 rotary airlock valve를

방호 대상 장비의 폭발 감지 및 방지 설비에 통합방호 대상 장비의 폭발 감지 및 방지 설비에 통합필요

High speed knife gate valve적절한 구조로 150 psig 내압력( 충분한 내압력) ms(11000초) 내에 닫힘(빠른 응답속도)배관도 최대 폭연압력 Pmax에 내압

74

기계적 폭연 차단

폭발감지기(압력스위치 또는 불꽃감지기)가 폭연압력 또는 화염 전선 감지압력 또는 화염 전선 감지

폭발감지기가 폭연 압력 화염전선을 감지

신속히 Valve를 차단시켜 화염과 압력의 확산방지

연결된 장비가 D fl ti ti i연결된 장비가 Deflagration venting suppression에 의해 방호되고 있을 경우

예상되는 압력은 거의 없음

연결 배관을 차단하는 Valve를 보다 경제적인연결 배관을 차단하는 Valve를 보다 경제적인chemical isolation barrier로 대체 가능

75

공기수송장치 설치 예시

A

B

A

76

Rotary airlock valvey

77

화학적 폭연 차단

폭발감지기(압력스위치 또는 광학 감지기)가

폭연 압력 화염전선을 감지

고속 방출 소화기에서 소화약제가 신속히 방출고속 방출 소화기에서 소화약제가 신속히 방출

화염과 타고 있는 물질의 확산을 막음

점화원(스파크) 진압 설비

덕트 아래로 이송되는 타고 있는 입자를 감지있

아래쪽으로 물을 분사시켜 소화

일단 폭연이 시작되었을 경우일단 폭연이 시작되었을 경우

확산을 막는 데는 효과가 없음

78

VII 건조설비 부속장치 등VII 건조설비 부속장치 등

79

전체환기 및 배기시설덕트는 불연재 사용 표면온도는 70 이하(24m 이내)이내)

벽 건물 등을 통과시 불연재료로 차단덕트는 방화벽 다른 건물 통과 금지덕트는 방화벽 다른 건물 통과 금지

덕트에 청소구를 설치

건물 일부를 덕트로 사용금지건물 일부를 덕트로 사용금지

위험물질이 응축되지 않도록 설치(단열)

덕트에 고체가 퇴적되지 않도록 설치

배기구는 지붕보다 15m 이상 높게 설치

분진퇴적방지

80

연소장치

연료 먼저 투입되지 않도록 Sequence 구성

연료가스를 감소시켜 연소공기를 차단

2차 공기의 설정치는 급격한 변화가 없도록 잠금차 공기의 설정치 급격 화가 없 록장치 설치시건 암호설정시건 암호설정

연료배관은 수동차단밸브를 설치밸브가 개방된 상태에서 레버가 수직방향이 되지 않게밸브가 개방된 상태에서 레버가 수직방향이 되지 않게

14 회전상태가 권장

파일럿 버너의 불꽃은 주 버너마다 점화를 확실히파일럿 버너의 불꽃은 주 버너마다 점화를 확실히할 수 있게 설치

81

연소 퍼지 설비

예비 퍼지

운전 전middot후에 연료 유입을 차단설비 설치

예비점화 퍼지는 챔버 용적의 4배 실시(1 831)예비점화 퍼지는 챔버 용적의 4배 실시(1831)

예비점화에 필요한 최소 공기만 유입

최소유량 유지 실패 시는 퍼지 타이머 Auto-reset

안전 차단밸브는 닫음안전 차단밸브는 닫음

퍼지 시 화염감지기 신호는 감지되어서는 안 된다

LEL50 이상의 공기로 치환 금지

82

연소 퍼지 설비

예비 퍼지 예외 경우 760초과 또는 다음 3가지 동시

파일럿 불꽃 감시

안전 차단밸브 설치

가열 챔버 내의 가연성농도가 LEL25 이하

파일럿 점화 시운전 시간 15초 미만

예외 조건

공인기관의 승인을 받은 경우

연장시간 동안 LEL 25를 초과하지 않은 경우

83

연료 차단밸브

연동장치 작동 전원차단 시 차단밸브 닫힘

By-pass valve는 항상 닫음

차단밸브를 타 용도 사용금지

차단밸브 전단에 안전밸브를 설치

차단 파일럿 밸브마다 안전밸브를 설치차단 파일럿 밸브마다 안전밸브를 설치

8 62bar초과 시 이중으로 설치862bar초과 시 이중으로 설치

84

Pilot Burner

각 버너 마다 설치

서로 근접설치 시 최소 1개 이상설치로 감지

4초 이하의 실화를 감지하여 연동4초 이하의 실화를 감지하여 연동

예외 사항

로(爐) 내의 온도가 760를 초과 시에만 By-pass 가능

760 이하로 운전시 By-pass 기능을 반드시 복원 760 이하로 운전시 By-pass 기능을 반드시 복원

방폭형 복사 튜브 한쪽이 열린 경우는 제외

760 이하로 운전이 안 되는 버너는 By-pass 가능

온도제어 감지와 병용 금지

85

고산소 분위기 건조설비

산소 공급배관은 CGA G-44에 따름산소 공급배관은 CGA G 44에 따름

산소 투입 전에 배관 청소

연료 차단밸브는 가능한 화실에서 먼 곳에 설치

방산구 퍼지 배출구는 안전한 곳으로 배출방산구 퍼지 배출구는 안전한 곳으로 배출

산소가 연료배관으로 유입 금지

유리 재질 산소 유량계 사용 억제

산소 감압기 2차 측에 안전밸브 설치산소 감압기 2차 측에 안전밸브 설치

86

소방설비

오븐에 자동 스프링클러 물 분무설비 설치

필요 시 덕트 내에도 설치

로(爐)내 온도가 330를 초과 플래시 화재 위험로(爐)내 온도가 330를 초과 플래시 화재 위험

시에는 일제개방형 스프링클러를 설치

CO2 분말 포 소화설비 설치

필요 시 수증기 소화설비 설치필요 시 수증기 소화설비 설치

지속적인 수증기가 공급 가능

물 1lb는 076 부피

연소물질의 소화는 부적합

87

연소물질의 소화는 부적합

건조설비 연동장치

파일럿 버너파일럿 버너

송풍기운전 유량

산소농도 LEL 측정산소농도 LEL 측정

건조실 운전 온도

연료 차단밸브연료 차단밸브

연료공급 압력유량

외부 가연성가스 농도외부 가연성가스 농도

피(彼)건조물의 유입차단

정전

기타(화재 비상정지 등)

88

안전장치 설치 목적

인명과 재산을 보호인명과 재산을 보호

평상시 철저한 유지middot보수로 성능 유지평상시 철저한 유지middot보수로 성능 유지

안전장치는 절대 안전을 보장하지 않음안전장치는 절대 안전을 보장하지 않음

자주 반복하여 사용하면 수명 단축자주 반복하여 사용하면 수명 단축

89

안전장치 설치 원칙

원하는 동작마다 안전장치를 설치원하는 동작마다 안전장치를 설치

안전관행과 제조자의 지침

연료공급장치의 안전밸브연료공급장치의 안전밸브

안전장치의 운전중지는 수동조작으로 재(再)작동

제조자는 안전운전지침서를 제공

시동 정지 비상사태 점검 유지 보수 등시동 정지 비상사태 점검 유지 보수 등

안전장치는 제조자의 지침에 따라 설치 및 유지

안전장치는 외부충격 등으로 보호 조치

90

안전장치 설치 원칙

안전장치를 제거 또는 고장방지

전기 기계적인 연동장치 무력화 방지

제어회로는 150(120)V 이하 사용제어회로는 150(120)V 이하 사용

제어회로는 한쪽만 접지

PLC Sequence

정전 시 안전상태로 자동 복귀되는 회로유지

PLC와 별도의 비상정지스위치 설치

Sequence 변경은 담당자 승인 통제 기록middot유지 Sequence 변경은 담당자 승인 통제 기록 유지

안전 및 재산상의 피해가 우려될 때는 원격제어 금지

91

PLC 안전회로

제조자의 지침에 따라 PLC 회로 구성

안전회로는 변경 금지

안전회로는 독립 필요 시 접점은 공유가능안전회로는 독립 필요 시 접점은 공유가능

다른 설비를 이용하여 치환 점화시도 금지

연동장치는 안전 차단밸브 전원을 직접 차단하도

록 연동시키고 안전상태로 복귀록 연동시키고 안전상태로 복귀

PLC 고장 시 감시되고 안전상태로 복귀

Program은 소멸되지 않도록 저장

92

근로자 교육훈련 사항

연료-공기 혼합물의 연소

폭발위험

자연발화를 포함한 점화원자연발화를 포함한 점화원

제어 및 안전장치의 기능

특수 운전조건

저산소 분위기 운전조건저산소 분위기 운전조건

위험물질의 취급 및 처리

제한장소의 출입절차제한장소의 출입절차

운전 지침

93

참고자료

산업안전보건법

KOSHA CODE D-4-2001 건조설비 설치 기술지침

NFPA 86 Standard for oven and furnaces

NFPA 61A Standard for the prevention of Fire and Dust Explosion in Facilities Manufacturing and Handling StarchHandling Starch

NFPA 61B Standard for the prevention of Fire and Explosion in Grain Elevators and Facilities H dli B lk R A i l l C di iHandling Bulk Raw Agricultural Commodities

NFPA 61C Standard for the prevention of Fire and Dust Explosion in Feed MillsDust Explosion in Feed Mills

NFPA 68 NFPA 69 NFPA 77 NFPA 91 NFPA 231

94

감 사 합 니 다감 사 합 니 다

95

집필 장희(한국산업안전공단)편집 및 제작 교재자료개발팀

건조설비 건축물 구조

직화식 건조설비는 점화 시 폭발 또는 화재를 예방하기 위하여 연소실이나 기타 점화하는 부분을방하기 위하여 연소실이나 기타 점화하는 부분을환기시킬 수 있는 구조로 할 것

내부는 청소가 쉬운 구조로 할 것

감시창출입구 및 배기구 등의 개구부는 발화시에시창 출 구 및 배기구 등의 개구부 발화시에불이 다른 곳으로 번지지 아니하는 위치에 설치하고 필요한 때에는 즉시 밀폐가능 구조로 할 것때에 즉시 폐가능 구 것

내부의 온도가 국부적으로 상승방지 구조로 설치할 것할 것

위험물 건조설비 열원으로 직화를 사용하지 말 것

27

건조설비 건축물 구조

위험물 건조설비 외의 건조설비의 열원으로 직화를 사용하는 때에는 불꽃 등에 의한 화재를 예화를 사용하는 때에는 불꽃 등에 의한 화재를 예방하기 위하여 덮개를 설치하거나 격벽을 설치최대운전온도에서의 열팽창에 의한 응력을 충분최대운전온도에서의 열팽창에 의한 응력을 충분히 견딜 수 있도록 설계 및 제작되어야 함건조설비의 외부표면온도가 70(160)이하건조설비의 외부표면온도가 70(160)이하초과시에는 접촉방지 시설과 경고표지판을 설치연소실에는 각 버너마다 연료의 연소상태를 확연소실에는 각 버너마다 연료의 연소상태를 확인할 수 있도록 관찰구(Peep hole) 등을 설치

설치 불가시에는 육안 감시 가능설비를 설치설치 불가시에는 육안 감시 가능설비를 설치

건조실의 출입문은 건조실 내부에서도 열 수 있는 구조

28

는 구조

건조설비 비상구 설치

출입구로 부터 3m 이상 떨어진 곳에 설치출입구로 부터 3m 이상 떨어진 곳에 설치

비상구 출입구로부터 50m 이내 마다 설치

너비는 075m 이상 높이는 15m 이상

문은 피난방향으로 열리고 실내에서 항상 열리도록 할 것

실내 외에 비상구의 표지판 설치실내 외에 비상구의 표지판 설치

유도등 설치양방향 대피로 확보양방향 대피로 확보

29

건조설비 부속전기설비

건조설비에 부속된 전열기전동기 및 전등 등에

접속된 배선 및 개폐기를 사용하는 때에는 당해

건조설비 전용의 것을 사용설비 용의 것을 사용

건조설비의 내부에서 전기불꽃의 발생으로 인하여 위험물의 점화원이 될 우려가 있는 전기기계여 위험물의 점화원이 될 우려가 있는 전기기계기구 또는 전선 케이블 설치 금지건조설비 설치환경에 적합한 용량 방폭 등급 내열건조설비 설치환경에 적합한 용량 방폭 등급 내열

등급 밀폐구조 등으로 설치해야 함

30

V 건조설비 화재폭발V 건조설비 화재폭발

31

건조공정 화재폭발가연물

연소(화재)3요소

연소(화재)

1 가연물

2 점화원

연소(화재)3요소

점화원 산소

(화재)2 점화원

3 산소(공기)

분진폭발 5요소가연물가연물

1 가연물

2 점화원밀폐공간

부유

점화원

3 산소(공기)

4 분산부유

공간

32

점화원 산소4 분산부유

5 밀폐공간

화재폭발 방지

함진 농도 입도제어

점화원 제어

산소농도 제어농 제어

비산방지설비를 밀폐시켜 누출 방지설비를 밀폐시켜 누출 방지

분진퇴적 방지를 위한 청소

개방개방옥외에 설치하거나 개방 건물에 설치

33

분진가연물

분진 종류 입도크기는 나라마다 상이함

KOSHA 코드 40 mesh (lt 420 μm) 이하인 입자

NFPA는 20 mesh(lt 850 μm) 이하인 입자( μ ) 이하 자

일반적으로 입도크기가 420 μm 이상인 입자는화염성장 (Propagation) 을 억제화염성장 (Propagation) 을 억제

가스 증기 Hume 먼지 분진 등이 혼합상태가일반적임일반적임

폭발하한 농도는 20 ~ 60g 폭발상한농도는

2000 ~ 6000g의 범위

34

분진실험장치 조건

Ignition Source TwoIgnition Source ndashTwo

pyrotechnic igniter

(5000Jeach)(5000Jeach)

혼합분진

40 i i t l 40 zirconium metal

30 barium nitrate

30 b i id 30 barium peroxide

This source is initiated by

1 A l t i f h da 1-A electric fuse head

35Siwek 20-L chamber

분진 크기별 실험결과

300 μm 이상 분진은300 μm 이상 분진은점화최소농도 점화에너지가 급격히 증가너지가 급격히 증가의미는

36

분진폭발물질

종 류 물 질 명

곡물 곡물류 분유 녹말 설탕 셀룰로오스 등

탄소질 석탄류 목재 종이류 섬유류탄소질 석탄류 목재 종이류 섬유류

금속 Al Mg Li K Na Zn Fe 등

플라스틱 PE ABS PVC PP PVA E Ph l플라스틱 PE ABS PVC PP PVA Epoxy Phenol

Melamine Poly Acrylamide PVB 등

화학물질화학물질 Adipic Acid Calcium Acetate TPA PA

DOP Dextrin Lead Stearate 황

Methyl cellulose Methyl cellulose

분진취급 시 가연성증기 가스혼합 여부에 따라 차이

37

분진취급 시 가연성증기 가스혼합 여부에 따라 차이

PVC는 자기 소화성으로 분진폭발이 가능

분진의 제어

분진이 새는 곳을 막는다

공장 내부를 환기

국소배기장치 등으로 부유 분진을 포집(捕集)

누출된 분진은 정기적으로 제거누출된 분진은 정기적으로 제거

물 분무 또는 습식공정을 적용하여 정전기 발생

을 억제

불활성 분진을 첨가

38

점화원 종류 및 크기

집진장치 등 분진 제거할 때 정전기 방전 불꽃

집진장치 등 분진 제거용 전기기기 불꽃 과열

회전축 과열 회전 날개 접촉 모터 불꽃 과열회 축 과열 회 날개 촉 터 불꽃 과열

회수분진 배출용 기기의 과열 마찰 등

고온 물체 불씨 착화 불꽃 혼입고온 물체 불씨 착화 불꽃 혼입

금속편(金屬片) 등 이물질 혼입

분진 자연발화

보수작업에 따른 용접 등 불꽃

최소발화에너지(MIC)는 가스 1mj 분진 100mj 이하 이나 온도 산소 습도 입도 등에 좌우

39

이하 이나 온도 산소 습도 입도 등에 좌우

인화성 가스 특징

발열 착화 비중Gas MW

발열

Btu

착화

LEL

UEL

비중

Air공기비

Butane 58 0 3 200 550 1 9 8 5 2 0 31 0Butane 580 3200 550 19 85 20 310

CO 280 310 1128 125 740 097 25

Hydrogen 2 0 311 932 4 74 2 0 07 2 5Hydrogen 20 311 932 4 742 007 25

LNG 186 1115 - 46 145 064 106

LNG 162 960 - 4 150 056 90

LNG 203 1000 - 39 140 07 94

Propane 440 2500 842 21 95 157 240

40

점화원 제어장치

접지접지

금속탐지기

온도감지기

컨베이어 벨트 이탈감지컨베이어 벨트 이탈감지

입도분포 제어

습도조절습도조절

불활성물질 투입

진동체 전단에 금속감지기

자석기 금속감지기

41

진동체 전단에 금속감지기

불활성 조치(Inert)( )

불활성 조치 원리밀폐된 체적 내에서 산소 농도를 연소에 요구되는 농도

미만으로 낮춰 사전에 폭발을 방지하는 조치

질소 이산화탄소 등의 불활성 가스를 사전에 주입시켜 폭발을 방지하는 조치 (NFPA 69)

불활성 조치 시 주의사항공정 내에서 퍼지가스 및 산소의 농도를 계속 모니터링

퍼지가스가 누설 시 질식으로 인해 인체에 미칠 잠퍼지가 가 누 시 식 해 체에 미재적 위험성을 사전 고려

42

불활성 조치 장단점

장점

연소를 미연에 방지 제품의 생산 중단에 따른 손실

가능성을 사전에 막을 수 있음가능성을 사전에 막을 수 있음

단점

질소비용의 지속적인 투자질소비용의 지속적인 투자

누설 시 질식의 위험 상존

높은 유지 관리 비용

43

질소순환 공기이송설비

44

불활성가스 치환

운전자의 안전위치를 확인운전자의 안전위치를 확인

불활성가스 충분한 저장량을 보관

용매회수설비 작동준비

순환 팬을 가동하고 불활성가스 투입순환 팬을 가동하고 불활성가스 투입

한계 산소농도보다 3 이상 낮게 투입한계 산소농도보다 3 이상 낮게 투입

재순환 오븐가스를 운전온도까지 가열

정상운전

45

불활성가스 치환(아세톤)( )

46

불활성가스 치환(헵탄)( )

47

저산소 농도 용매회수설비

저산소 농도로 운전저산소 농도로 운전

공기가 유입되지 않도록 기밀성을 유지

산소농도 측정장치를 연동 설치

불활성가스는 용적의 5배 이상 보관

비상전원 공급장치 설치비상전원 공급장치 설치

48

저산소 분위기 오븐 운전운전준비최저산소농도(LOC) 보다 3이상 낮게 운전최저산소농도(LOC) 보다 3이상 낮게 운전 3 이하 시 비상퍼지 및 용매 및 피(彼)건조물 공급 중

단용매 증기가 응축되지 않도록 운전운전중지용매 및 피(彼)건조물 유입을 차단용매 및 피(彼)건조물 유입을 차단 LOC 이하로 치환용매 흐름을 차단하고 열원 공급을 중지산소농도를 195 까지 되게 공기유입비상절차정전 시 비상전원을 팬 제어설비에 공급정전 시 비상전원을 팬 제어설비에 공급건조로(乾燥爐)내에 유입 차단비상시에도 산소농도를 연속측정

비상퍼지 시 오븐 과열방지

49

비상퍼지 시 오븐 과열방지

VI 건조설비 화재폭발 피해 최소화VI 건조설비 화재폭발 피해 최소화

50

화재폭발 피해 최소화 방법

억제(Containment)

방산(Deflagration Venting)

폭연 진압(Deflagration Suspension)

폭연 차단(Deflagration Isolation)폭연 차단(Deflagration Isolation)

완벽한 대책을 세우는 것은 불가능

폭발에 의한 피해를 최소화 대책 강구

1차 폭발을 배출하거나 봉쇄시켜 피해를 최소화

1차 폭발을 감지 2차 폭발로 발전 차단

51

1차 폭발을 감지 2차 폭발로 발전 차단

억제(Containment) ( )

공정 자체를 미리 취급 재료의 최대 폭연압력에견딜 수 있게 설계

최종 변형 압력은 용기내의 최대 초기압력에 좌우최종 변형 압력은 용기내의 최대 초기압력에 좌우

억제 용기의 경우 최대 초기압력을 30 psig (2Bar 2 1 KgCm2)로 제한시킴(NFPA 69)21 KgCm2)로 제한시킴(NFPA 69)

장비의 설계는 영구적으로 변형 방지 설계항복강 ( ) 이하에서 전 설계항복강도 (yield strength) 이하에서 운전토록 설계

허용 가능한 변형으로도 파열방지 설계

항복강도 (yield strength) 이상이라 하더라도 극한 강도 (ultimate strength)이하에서 운전되게끔 설계

52

억제(Containment) 장단점( )

억제 시 고려해야 할 사항용기의 평평한 표면들과 사각 모양의 강도를 극대화

시키는 것은 용기 설계 시 고려

용접 부위 및 기타 조임 장치들의 강도 또한 고려용접 부위 및 기타 조임 장치들의 강도 또한 고려

분진폭발위험이 높은 건조기 분쇄기 등에 적용

억제의 장점유지 관리비의 절감

소극적 방호조치

억제의 단점높은 초기 투자비

플랜트 구조에 무게 하중을 미침

53

플랜트 구조에 무게 하중을 미침

방산(Deflagration Venting)( g g)

방산원리공정 구성품 공정실 등의 내부로부터 발생하는 폭연의

고온 팽창 가스를 개방용 패널 또는 도어를 통해 완화시기는 폭발방지조치기는 폭발방지조치

폭연 배풍장치 - Vent panel Vent door

방산 작동 방법폭발성 가스가 대기로 직접 방출될 수 있게끔 유도하는

개방된 방산구 (Open vent)를 제외

방산장치는 사전에 예정된 압력 즉 P t t에서 개방방산장치는 사전에 예정된 압력 즉 Pstat에서 개방

압축된 가스는 대기로 직접 또는 Vent duct를 통해 배출

54

방산 설계 시 고려사항

반발력(反撥力 Reaction force)폭발 후의 화재 (P l i fi )폭발 후의 화재 (Post explosion fire)재료의 유독성 또는 부식독성 문제에 대한 고려독성 문제에 대한 고려배풍 효율 (Vent efficiency) 다른 공정 장비와의 연결 부위다른 공정 장비와의 연결 부위배풍 덕트의 배압 (Back pressure) 단열 보온재 (Th l i l ti )단열 보온재 (Thermal insulation) 안전한 배풍 구역 (Safe Venting Area) 진공 상태 방호 (V P t ti )진공 상태 방호 (Vacuum Protection) 설치 위치

55

방산구 설계기준(NFPA 68)( )

공정 물질(재료) K K l (b d)Kst or Kg value (barmiddotmsecond)용기의 치수와 체적최대 및 최소의 운전 압력 및 온도최대 및 최소의 운전 압력 및 온도용기의 강도V t D t L th(있을 경우)Vent Duct Length(있을 경우)공정 물질(재료) Kst or Kg value용기의 치수와 체적 최대 및 최소의 운전 압력 및용기의 치수와 체적 최대 및 최소의 운전 압력 및온도 용기의 강도 Vent Duct Length 등의 정보로 NFPA 68에 들어 있는 계산도표( h )로 NFPA 68에 들어 있는 계산도표(nomography)를 사용하여 Vent panel의 사이즈를 결정

56

방산구 설치 기준내부 폭발압력을 외부로 안전하게 방출(예외)

철 구조물과 4 8 이상 철판으로 제작 시(봉쇄)철 구조물과 48mm 이상 철판으로 제작 시(봉쇄)

저산소 농도에서 운전하는 건조설비

가스증기 N₂air CO₂air

Methane 12 145

n-Hexane 12 145

Ethylene 10 11 5Ethylene 10 115

Hydrogene 50 52

S l 9 0Stylene 90 -

로(爐)의 부피 0424당 0093 방출면적(151)

57

(爐)의 부피 0424 당 0093 방출면적(15 1)

방산구 설치 기준

패널 출입문 개구부 등을 이용 1 15법칙 준수패널 출입문 개구부 등을 이용 1 15법칙 준수

방출구 주위에 가이드 레일 설치와 경고표지

가능한 연소장치 가까이 설치

패널이 비산되지 않도록 끈으로 묶어패널이 비산되지 않도록 끈으로 묶어

패널은 05psig의 서지 내압력

지붕 패널을 단위면적당 최대244kg 설치

길이가 긴 건조설비는 최소 내경의 5배 초과 금지길이가 긴 건 설비는 최 내경의 5배 과 금지

초기 증기폭발압력을 조기에 배출시켜 배출시간을 길게

58

방산구 덕트 설치 기준

배출구 덕트는 폭발 방산구 면적 이상으로 설치

벤트 면적은 가능한 균형 있고 대칭적으로 분포

덕트는 가능한 짧게(3m 이하) 설치덕트는 가능한 짧게(3m 이하) 설치

가능한 상부의 높은 곳에 장애물이 없도록 설치

일직선으로 설치

외벽에 가깝게 설치외벽에 가깝게 설치

옥외 안전한 곳에 설치옥외 안전한 곳에 설치

폭발 방산구 주위에 경고 표지판 설치

59

방산구 설치 장단점방산구 장점방산구가 옥외에 있을 경우에는 비용 절감방산구가 옥외에 있을 경우에는 비용 절감유지 관리 비용의 절감

방산구 단점 Filter bag 등의 가연성 재료가 아직 남아 있을 경우

방산 후에도방산 후에도화재의 잠재력 상존

배출구를 옥외로 유도하기 위하여 설치설비가 옥외배출구를 옥외로 유도하기 위하여 설치설비가 옥외또는 바깥쪽벽 가까이에 위치분진화염이 외부로 배출되어 2차 재해 위험분진화염이 외부로 배출되어 2차 재해 위험

독성 부식성 재료에는 부적합잘못 설계 및 설치하면 잦은 작동으로 신뢰성이 저하

60

잘못 설계 및 설치하면 잦은 작동으로 신뢰성이 저하

패널형 방산구(Vent Panel)( )

평평한 모양이나 Dome 모양의 Panel로 방호 대

상이 되는 공정 구성품의 개구부에 볼트를 사용하

여 연결 설치

한 장의 Stainless Steel 또는 316 Stainless

Steel (밀봉용) Teflon 및 Stainless Steel SandSteel (밀봉용) Teflon 및 Stainless Steel Sand

witch 구조로도 구성 가능

D 형 V t P l은 풍압 및 공정 진공 상태Dome 형 Vent Panel은 풍압 및 공정 진공 상태

에 대비하여 저항 값을 크게 설계

Vent Panel 모양 직사각형 또는 원형

61

패널형 방산구(Vent Panel)( )

62

패널 비산방지 끈

63

폭발 방산(Explosion Venting)( p g)

분진폭발 시 폭발압력을 외부로 방출

내부압력을 완화시켜 설비를 보호

피해확대를 방지 감소피해확대를 방지

rupture disk bursting diaphragm 폭발 방산 문(안전핀)(안전핀)

64

방산 문(Vent Door)( )

방호 대상이 되는 공정방호 대상이 되는 공정의 구성품에 설치하는경첩이 달린 도어경첩이 달린 도어

미리 예정된 압력에서개방되도록 설계개방되도록 설계

특수한 걸쇠 경첩 배열 제어열로 제어

Vent panel보다 동작시간이 길다

65

방산구 설치 예시

가스와 먼지를 취급하는 장소에 사용

전형적인 설치 장소 Dust collector

Silo

Dryer

Bucket elevator

Mixer Pulverizing

Bucket elevators

W t Sh ddWaste Shredders

최초 설계 기기 배치시에 분진폭발 고려

66

시에 분진폭발 고려

방산구 덮개 비산방지 끈

67

폭연 진압장치 구성

68

폭연 진압 설계 기준

설계 기준 NFPA 69 ISO 61844설계 기준 NFPA 69 ISO 61844

공정 물질

Kst or Kg value(폭발지수)

최대 및 최소 운전 압력 및 온도최대 및 최소 운전 압력 및 온도

용기의 강도용기의 강

용기의 치수와 체적

69

폭연 진압 장단점

폭연 진압(Deflagration Suspension) 장점

화염 제거 및 연이은 화재의 방지

독성 부식성 재료의 배출 위험 감소독성 부식성 재료의 배출 위험 감소

공정 구성품의 위치 선정에 유연성

폭연 진압(Deflagration Suspension) 약점

폭연 배풍 보다 통상 높은 비용

정기적인 유지 관리정기적인 유지 관리

일부 금속분진 아세틸렌 수소에는 부적합

70

폭연 진압 설치

가스 및 먼지를 취급하는가 및 먼지를 취급하는장소에 사용

전형적인 설치 장소전형적인 설치 장 Dust collectors

Silos

Spray dryers

Bucket elevators

Mixers

Pulverizing

Fluid Bed Dryers

Cyclone Separators

W t Sh dd

71

Waste Shredders

폭연 진압 불가

자체 산화원을 갖고 있는 nitro cellulose 및 이와자체 산화원을 갖고 있는 nitro-cellulose 및 이와

유사한 기타 폭발성 물질

화염의 확산속도가 음속보다 빠른 폭굉 사고

분해 반응 스팀과 같은 열팽창 폭발사고 등으로

초래되는 폭발사고

72

폭연 차단집진기 사일로 등의 공정 구성품은 Suppression Venting Containment 등으로 폭발방지가 가능Venting Containment 등으로 폭발방지가 가능배관 및 덕트에 의해 기타 공정 구성품에 연결되는부위는 폭발 확산의 위험 상존부위는 폭발 확산의 위험 상존집진기는 Deflagration vent 설치로 파괴를 방지할수 있을지는 모르나 유입 덕트 (inlet duct)를 통해수 있을지 나 유 덕 ( )를 통해화염이 플랜트의 다른 부위로 확산될 수 있음이러한 화염의 확산으로 2차 폭발이 초래될 수 있고 실제로 초래되어 왔음NFPA 68에서는 장비들간의 연결된 부위에 설치할선택사양으로 V ti 을 시사하고는 있으나 이는선택사양으로 Venting을 시사하고는 있으나 이는상호 연결된 장비에 폭발방지시스템이 설치되어있을 경우에만 Venting의 효력이 있음

73

있을 경우에만 Venting의 효력이 있음

기계적 폭연 차단적절한 구조의 rotary airlock valve로 가능 dust collector hopper dust collector hopper효과적이기 위해서는

폭연 감지 즉시 Rotary gate valve가 중지폭 지 즉시 y g 가 중지화염과 타고 있는 물질의 이송을 방지진짜 효과적이기 위해서는 rotary airlock valve를

방호 대상 장비의 폭발 감지 및 방지 설비에 통합방호 대상 장비의 폭발 감지 및 방지 설비에 통합필요

High speed knife gate valve적절한 구조로 150 psig 내압력( 충분한 내압력) ms(11000초) 내에 닫힘(빠른 응답속도)배관도 최대 폭연압력 Pmax에 내압

74

기계적 폭연 차단

폭발감지기(압력스위치 또는 불꽃감지기)가 폭연압력 또는 화염 전선 감지압력 또는 화염 전선 감지

폭발감지기가 폭연 압력 화염전선을 감지

신속히 Valve를 차단시켜 화염과 압력의 확산방지

연결된 장비가 D fl ti ti i연결된 장비가 Deflagration venting suppression에 의해 방호되고 있을 경우

예상되는 압력은 거의 없음

연결 배관을 차단하는 Valve를 보다 경제적인연결 배관을 차단하는 Valve를 보다 경제적인chemical isolation barrier로 대체 가능

75

공기수송장치 설치 예시

A

B

A

76

Rotary airlock valvey

77

화학적 폭연 차단

폭발감지기(압력스위치 또는 광학 감지기)가

폭연 압력 화염전선을 감지

고속 방출 소화기에서 소화약제가 신속히 방출고속 방출 소화기에서 소화약제가 신속히 방출

화염과 타고 있는 물질의 확산을 막음

점화원(스파크) 진압 설비

덕트 아래로 이송되는 타고 있는 입자를 감지있

아래쪽으로 물을 분사시켜 소화

일단 폭연이 시작되었을 경우일단 폭연이 시작되었을 경우

확산을 막는 데는 효과가 없음

78

VII 건조설비 부속장치 등VII 건조설비 부속장치 등

79

전체환기 및 배기시설덕트는 불연재 사용 표면온도는 70 이하(24m 이내)이내)

벽 건물 등을 통과시 불연재료로 차단덕트는 방화벽 다른 건물 통과 금지덕트는 방화벽 다른 건물 통과 금지

덕트에 청소구를 설치

건물 일부를 덕트로 사용금지건물 일부를 덕트로 사용금지

위험물질이 응축되지 않도록 설치(단열)

덕트에 고체가 퇴적되지 않도록 설치

배기구는 지붕보다 15m 이상 높게 설치

분진퇴적방지

80

연소장치

연료 먼저 투입되지 않도록 Sequence 구성

연료가스를 감소시켜 연소공기를 차단

2차 공기의 설정치는 급격한 변화가 없도록 잠금차 공기의 설정치 급격 화가 없 록장치 설치시건 암호설정시건 암호설정

연료배관은 수동차단밸브를 설치밸브가 개방된 상태에서 레버가 수직방향이 되지 않게밸브가 개방된 상태에서 레버가 수직방향이 되지 않게

14 회전상태가 권장

파일럿 버너의 불꽃은 주 버너마다 점화를 확실히파일럿 버너의 불꽃은 주 버너마다 점화를 확실히할 수 있게 설치

81

연소 퍼지 설비

예비 퍼지

운전 전middot후에 연료 유입을 차단설비 설치

예비점화 퍼지는 챔버 용적의 4배 실시(1 831)예비점화 퍼지는 챔버 용적의 4배 실시(1831)

예비점화에 필요한 최소 공기만 유입

최소유량 유지 실패 시는 퍼지 타이머 Auto-reset

안전 차단밸브는 닫음안전 차단밸브는 닫음

퍼지 시 화염감지기 신호는 감지되어서는 안 된다

LEL50 이상의 공기로 치환 금지

82

연소 퍼지 설비

예비 퍼지 예외 경우 760초과 또는 다음 3가지 동시

파일럿 불꽃 감시

안전 차단밸브 설치

가열 챔버 내의 가연성농도가 LEL25 이하

파일럿 점화 시운전 시간 15초 미만

예외 조건

공인기관의 승인을 받은 경우

연장시간 동안 LEL 25를 초과하지 않은 경우

83

연료 차단밸브

연동장치 작동 전원차단 시 차단밸브 닫힘

By-pass valve는 항상 닫음

차단밸브를 타 용도 사용금지

차단밸브 전단에 안전밸브를 설치

차단 파일럿 밸브마다 안전밸브를 설치차단 파일럿 밸브마다 안전밸브를 설치

8 62bar초과 시 이중으로 설치862bar초과 시 이중으로 설치

84

Pilot Burner

각 버너 마다 설치

서로 근접설치 시 최소 1개 이상설치로 감지

4초 이하의 실화를 감지하여 연동4초 이하의 실화를 감지하여 연동

예외 사항

로(爐) 내의 온도가 760를 초과 시에만 By-pass 가능

760 이하로 운전시 By-pass 기능을 반드시 복원 760 이하로 운전시 By-pass 기능을 반드시 복원

방폭형 복사 튜브 한쪽이 열린 경우는 제외

760 이하로 운전이 안 되는 버너는 By-pass 가능

온도제어 감지와 병용 금지

85

고산소 분위기 건조설비

산소 공급배관은 CGA G-44에 따름산소 공급배관은 CGA G 44에 따름

산소 투입 전에 배관 청소

연료 차단밸브는 가능한 화실에서 먼 곳에 설치

방산구 퍼지 배출구는 안전한 곳으로 배출방산구 퍼지 배출구는 안전한 곳으로 배출

산소가 연료배관으로 유입 금지

유리 재질 산소 유량계 사용 억제

산소 감압기 2차 측에 안전밸브 설치산소 감압기 2차 측에 안전밸브 설치

86

소방설비

오븐에 자동 스프링클러 물 분무설비 설치

필요 시 덕트 내에도 설치

로(爐)내 온도가 330를 초과 플래시 화재 위험로(爐)내 온도가 330를 초과 플래시 화재 위험

시에는 일제개방형 스프링클러를 설치

CO2 분말 포 소화설비 설치

필요 시 수증기 소화설비 설치필요 시 수증기 소화설비 설치

지속적인 수증기가 공급 가능

물 1lb는 076 부피

연소물질의 소화는 부적합

87

연소물질의 소화는 부적합

건조설비 연동장치

파일럿 버너파일럿 버너

송풍기운전 유량

산소농도 LEL 측정산소농도 LEL 측정

건조실 운전 온도

연료 차단밸브연료 차단밸브

연료공급 압력유량

외부 가연성가스 농도외부 가연성가스 농도

피(彼)건조물의 유입차단

정전

기타(화재 비상정지 등)

88

안전장치 설치 목적

인명과 재산을 보호인명과 재산을 보호

평상시 철저한 유지middot보수로 성능 유지평상시 철저한 유지middot보수로 성능 유지

안전장치는 절대 안전을 보장하지 않음안전장치는 절대 안전을 보장하지 않음

자주 반복하여 사용하면 수명 단축자주 반복하여 사용하면 수명 단축

89

안전장치 설치 원칙

원하는 동작마다 안전장치를 설치원하는 동작마다 안전장치를 설치

안전관행과 제조자의 지침

연료공급장치의 안전밸브연료공급장치의 안전밸브

안전장치의 운전중지는 수동조작으로 재(再)작동

제조자는 안전운전지침서를 제공

시동 정지 비상사태 점검 유지 보수 등시동 정지 비상사태 점검 유지 보수 등

안전장치는 제조자의 지침에 따라 설치 및 유지

안전장치는 외부충격 등으로 보호 조치

90

안전장치 설치 원칙

안전장치를 제거 또는 고장방지

전기 기계적인 연동장치 무력화 방지

제어회로는 150(120)V 이하 사용제어회로는 150(120)V 이하 사용

제어회로는 한쪽만 접지

PLC Sequence

정전 시 안전상태로 자동 복귀되는 회로유지

PLC와 별도의 비상정지스위치 설치

Sequence 변경은 담당자 승인 통제 기록middot유지 Sequence 변경은 담당자 승인 통제 기록 유지

안전 및 재산상의 피해가 우려될 때는 원격제어 금지

91

PLC 안전회로

제조자의 지침에 따라 PLC 회로 구성

안전회로는 변경 금지

안전회로는 독립 필요 시 접점은 공유가능안전회로는 독립 필요 시 접점은 공유가능

다른 설비를 이용하여 치환 점화시도 금지

연동장치는 안전 차단밸브 전원을 직접 차단하도

록 연동시키고 안전상태로 복귀록 연동시키고 안전상태로 복귀

PLC 고장 시 감시되고 안전상태로 복귀

Program은 소멸되지 않도록 저장

92

근로자 교육훈련 사항

연료-공기 혼합물의 연소

폭발위험

자연발화를 포함한 점화원자연발화를 포함한 점화원

제어 및 안전장치의 기능

특수 운전조건

저산소 분위기 운전조건저산소 분위기 운전조건

위험물질의 취급 및 처리

제한장소의 출입절차제한장소의 출입절차

운전 지침

93

참고자료

산업안전보건법

KOSHA CODE D-4-2001 건조설비 설치 기술지침

NFPA 86 Standard for oven and furnaces

NFPA 61A Standard for the prevention of Fire and Dust Explosion in Facilities Manufacturing and Handling StarchHandling Starch

NFPA 61B Standard for the prevention of Fire and Explosion in Grain Elevators and Facilities H dli B lk R A i l l C di iHandling Bulk Raw Agricultural Commodities

NFPA 61C Standard for the prevention of Fire and Dust Explosion in Feed MillsDust Explosion in Feed Mills

NFPA 68 NFPA 69 NFPA 77 NFPA 91 NFPA 231

94

감 사 합 니 다감 사 합 니 다

95

집필 장희(한국산업안전공단)편집 및 제작 교재자료개발팀

건조설비 건축물 구조

위험물 건조설비 외의 건조설비의 열원으로 직화를 사용하는 때에는 불꽃 등에 의한 화재를 예화를 사용하는 때에는 불꽃 등에 의한 화재를 예방하기 위하여 덮개를 설치하거나 격벽을 설치최대운전온도에서의 열팽창에 의한 응력을 충분최대운전온도에서의 열팽창에 의한 응력을 충분히 견딜 수 있도록 설계 및 제작되어야 함건조설비의 외부표면온도가 70(160)이하건조설비의 외부표면온도가 70(160)이하초과시에는 접촉방지 시설과 경고표지판을 설치연소실에는 각 버너마다 연료의 연소상태를 확연소실에는 각 버너마다 연료의 연소상태를 확인할 수 있도록 관찰구(Peep hole) 등을 설치

설치 불가시에는 육안 감시 가능설비를 설치설치 불가시에는 육안 감시 가능설비를 설치

건조실의 출입문은 건조실 내부에서도 열 수 있는 구조

28

는 구조

건조설비 비상구 설치

출입구로 부터 3m 이상 떨어진 곳에 설치출입구로 부터 3m 이상 떨어진 곳에 설치

비상구 출입구로부터 50m 이내 마다 설치

너비는 075m 이상 높이는 15m 이상

문은 피난방향으로 열리고 실내에서 항상 열리도록 할 것

실내 외에 비상구의 표지판 설치실내 외에 비상구의 표지판 설치

유도등 설치양방향 대피로 확보양방향 대피로 확보

29

건조설비 부속전기설비

건조설비에 부속된 전열기전동기 및 전등 등에

접속된 배선 및 개폐기를 사용하는 때에는 당해

건조설비 전용의 것을 사용설비 용의 것을 사용

건조설비의 내부에서 전기불꽃의 발생으로 인하여 위험물의 점화원이 될 우려가 있는 전기기계여 위험물의 점화원이 될 우려가 있는 전기기계기구 또는 전선 케이블 설치 금지건조설비 설치환경에 적합한 용량 방폭 등급 내열건조설비 설치환경에 적합한 용량 방폭 등급 내열

등급 밀폐구조 등으로 설치해야 함

30

V 건조설비 화재폭발V 건조설비 화재폭발

31

건조공정 화재폭발가연물

연소(화재)3요소

연소(화재)

1 가연물

2 점화원

연소(화재)3요소

점화원 산소

(화재)2 점화원

3 산소(공기)

분진폭발 5요소가연물가연물

1 가연물

2 점화원밀폐공간

부유

점화원

3 산소(공기)

4 분산부유

공간

32

점화원 산소4 분산부유

5 밀폐공간

화재폭발 방지

함진 농도 입도제어

점화원 제어

산소농도 제어농 제어

비산방지설비를 밀폐시켜 누출 방지설비를 밀폐시켜 누출 방지

분진퇴적 방지를 위한 청소

개방개방옥외에 설치하거나 개방 건물에 설치

33

분진가연물

분진 종류 입도크기는 나라마다 상이함

KOSHA 코드 40 mesh (lt 420 μm) 이하인 입자

NFPA는 20 mesh(lt 850 μm) 이하인 입자( μ ) 이하 자

일반적으로 입도크기가 420 μm 이상인 입자는화염성장 (Propagation) 을 억제화염성장 (Propagation) 을 억제

가스 증기 Hume 먼지 분진 등이 혼합상태가일반적임일반적임

폭발하한 농도는 20 ~ 60g 폭발상한농도는

2000 ~ 6000g의 범위

34

분진실험장치 조건

Ignition Source TwoIgnition Source ndashTwo

pyrotechnic igniter

(5000Jeach)(5000Jeach)

혼합분진

40 i i t l 40 zirconium metal

30 barium nitrate

30 b i id 30 barium peroxide

This source is initiated by

1 A l t i f h da 1-A electric fuse head

35Siwek 20-L chamber

분진 크기별 실험결과

300 μm 이상 분진은300 μm 이상 분진은점화최소농도 점화에너지가 급격히 증가너지가 급격히 증가의미는

36

분진폭발물질

종 류 물 질 명

곡물 곡물류 분유 녹말 설탕 셀룰로오스 등

탄소질 석탄류 목재 종이류 섬유류탄소질 석탄류 목재 종이류 섬유류

금속 Al Mg Li K Na Zn Fe 등

플라스틱 PE ABS PVC PP PVA E Ph l플라스틱 PE ABS PVC PP PVA Epoxy Phenol

Melamine Poly Acrylamide PVB 등

화학물질화학물질 Adipic Acid Calcium Acetate TPA PA

DOP Dextrin Lead Stearate 황

Methyl cellulose Methyl cellulose

분진취급 시 가연성증기 가스혼합 여부에 따라 차이

37

분진취급 시 가연성증기 가스혼합 여부에 따라 차이

PVC는 자기 소화성으로 분진폭발이 가능

분진의 제어

분진이 새는 곳을 막는다

공장 내부를 환기

국소배기장치 등으로 부유 분진을 포집(捕集)

누출된 분진은 정기적으로 제거누출된 분진은 정기적으로 제거

물 분무 또는 습식공정을 적용하여 정전기 발생

을 억제

불활성 분진을 첨가

38

점화원 종류 및 크기

집진장치 등 분진 제거할 때 정전기 방전 불꽃

집진장치 등 분진 제거용 전기기기 불꽃 과열

회전축 과열 회전 날개 접촉 모터 불꽃 과열회 축 과열 회 날개 촉 터 불꽃 과열

회수분진 배출용 기기의 과열 마찰 등

고온 물체 불씨 착화 불꽃 혼입고온 물체 불씨 착화 불꽃 혼입

금속편(金屬片) 등 이물질 혼입

분진 자연발화

보수작업에 따른 용접 등 불꽃

최소발화에너지(MIC)는 가스 1mj 분진 100mj 이하 이나 온도 산소 습도 입도 등에 좌우

39

이하 이나 온도 산소 습도 입도 등에 좌우

인화성 가스 특징

발열 착화 비중Gas MW

발열

Btu

착화

LEL

UEL

비중

Air공기비

Butane 58 0 3 200 550 1 9 8 5 2 0 31 0Butane 580 3200 550 19 85 20 310

CO 280 310 1128 125 740 097 25

Hydrogen 2 0 311 932 4 74 2 0 07 2 5Hydrogen 20 311 932 4 742 007 25

LNG 186 1115 - 46 145 064 106

LNG 162 960 - 4 150 056 90

LNG 203 1000 - 39 140 07 94

Propane 440 2500 842 21 95 157 240

40

점화원 제어장치

접지접지

금속탐지기

온도감지기

컨베이어 벨트 이탈감지컨베이어 벨트 이탈감지

입도분포 제어

습도조절습도조절

불활성물질 투입

진동체 전단에 금속감지기

자석기 금속감지기

41

진동체 전단에 금속감지기

불활성 조치(Inert)( )

불활성 조치 원리밀폐된 체적 내에서 산소 농도를 연소에 요구되는 농도

미만으로 낮춰 사전에 폭발을 방지하는 조치

질소 이산화탄소 등의 불활성 가스를 사전에 주입시켜 폭발을 방지하는 조치 (NFPA 69)

불활성 조치 시 주의사항공정 내에서 퍼지가스 및 산소의 농도를 계속 모니터링

퍼지가스가 누설 시 질식으로 인해 인체에 미칠 잠퍼지가 가 누 시 식 해 체에 미재적 위험성을 사전 고려

42

불활성 조치 장단점

장점

연소를 미연에 방지 제품의 생산 중단에 따른 손실

가능성을 사전에 막을 수 있음가능성을 사전에 막을 수 있음

단점

질소비용의 지속적인 투자질소비용의 지속적인 투자

누설 시 질식의 위험 상존

높은 유지 관리 비용

43

질소순환 공기이송설비

44

불활성가스 치환

운전자의 안전위치를 확인운전자의 안전위치를 확인

불활성가스 충분한 저장량을 보관

용매회수설비 작동준비

순환 팬을 가동하고 불활성가스 투입순환 팬을 가동하고 불활성가스 투입

한계 산소농도보다 3 이상 낮게 투입한계 산소농도보다 3 이상 낮게 투입

재순환 오븐가스를 운전온도까지 가열

정상운전

45

불활성가스 치환(아세톤)( )

46

불활성가스 치환(헵탄)( )

47

저산소 농도 용매회수설비

저산소 농도로 운전저산소 농도로 운전

공기가 유입되지 않도록 기밀성을 유지

산소농도 측정장치를 연동 설치

불활성가스는 용적의 5배 이상 보관

비상전원 공급장치 설치비상전원 공급장치 설치

48

저산소 분위기 오븐 운전운전준비최저산소농도(LOC) 보다 3이상 낮게 운전최저산소농도(LOC) 보다 3이상 낮게 운전 3 이하 시 비상퍼지 및 용매 및 피(彼)건조물 공급 중

단용매 증기가 응축되지 않도록 운전운전중지용매 및 피(彼)건조물 유입을 차단용매 및 피(彼)건조물 유입을 차단 LOC 이하로 치환용매 흐름을 차단하고 열원 공급을 중지산소농도를 195 까지 되게 공기유입비상절차정전 시 비상전원을 팬 제어설비에 공급정전 시 비상전원을 팬 제어설비에 공급건조로(乾燥爐)내에 유입 차단비상시에도 산소농도를 연속측정

비상퍼지 시 오븐 과열방지

49

비상퍼지 시 오븐 과열방지

VI 건조설비 화재폭발 피해 최소화VI 건조설비 화재폭발 피해 최소화

50

화재폭발 피해 최소화 방법

억제(Containment)

방산(Deflagration Venting)

폭연 진압(Deflagration Suspension)

폭연 차단(Deflagration Isolation)폭연 차단(Deflagration Isolation)

완벽한 대책을 세우는 것은 불가능

폭발에 의한 피해를 최소화 대책 강구

1차 폭발을 배출하거나 봉쇄시켜 피해를 최소화

1차 폭발을 감지 2차 폭발로 발전 차단

51

1차 폭발을 감지 2차 폭발로 발전 차단

억제(Containment) ( )

공정 자체를 미리 취급 재료의 최대 폭연압력에견딜 수 있게 설계

최종 변형 압력은 용기내의 최대 초기압력에 좌우최종 변형 압력은 용기내의 최대 초기압력에 좌우

억제 용기의 경우 최대 초기압력을 30 psig (2Bar 2 1 KgCm2)로 제한시킴(NFPA 69)21 KgCm2)로 제한시킴(NFPA 69)

장비의 설계는 영구적으로 변형 방지 설계항복강 ( ) 이하에서 전 설계항복강도 (yield strength) 이하에서 운전토록 설계

허용 가능한 변형으로도 파열방지 설계

항복강도 (yield strength) 이상이라 하더라도 극한 강도 (ultimate strength)이하에서 운전되게끔 설계

52

억제(Containment) 장단점( )

억제 시 고려해야 할 사항용기의 평평한 표면들과 사각 모양의 강도를 극대화

시키는 것은 용기 설계 시 고려

용접 부위 및 기타 조임 장치들의 강도 또한 고려용접 부위 및 기타 조임 장치들의 강도 또한 고려

분진폭발위험이 높은 건조기 분쇄기 등에 적용

억제의 장점유지 관리비의 절감

소극적 방호조치

억제의 단점높은 초기 투자비

플랜트 구조에 무게 하중을 미침

53

플랜트 구조에 무게 하중을 미침

방산(Deflagration Venting)( g g)

방산원리공정 구성품 공정실 등의 내부로부터 발생하는 폭연의

고온 팽창 가스를 개방용 패널 또는 도어를 통해 완화시기는 폭발방지조치기는 폭발방지조치

폭연 배풍장치 - Vent panel Vent door

방산 작동 방법폭발성 가스가 대기로 직접 방출될 수 있게끔 유도하는

개방된 방산구 (Open vent)를 제외

방산장치는 사전에 예정된 압력 즉 P t t에서 개방방산장치는 사전에 예정된 압력 즉 Pstat에서 개방

압축된 가스는 대기로 직접 또는 Vent duct를 통해 배출

54

방산 설계 시 고려사항

반발력(反撥力 Reaction force)폭발 후의 화재 (P l i fi )폭발 후의 화재 (Post explosion fire)재료의 유독성 또는 부식독성 문제에 대한 고려독성 문제에 대한 고려배풍 효율 (Vent efficiency) 다른 공정 장비와의 연결 부위다른 공정 장비와의 연결 부위배풍 덕트의 배압 (Back pressure) 단열 보온재 (Th l i l ti )단열 보온재 (Thermal insulation) 안전한 배풍 구역 (Safe Venting Area) 진공 상태 방호 (V P t ti )진공 상태 방호 (Vacuum Protection) 설치 위치

55

방산구 설계기준(NFPA 68)( )

공정 물질(재료) K K l (b d)Kst or Kg value (barmiddotmsecond)용기의 치수와 체적최대 및 최소의 운전 압력 및 온도최대 및 최소의 운전 압력 및 온도용기의 강도V t D t L th(있을 경우)Vent Duct Length(있을 경우)공정 물질(재료) Kst or Kg value용기의 치수와 체적 최대 및 최소의 운전 압력 및용기의 치수와 체적 최대 및 최소의 운전 압력 및온도 용기의 강도 Vent Duct Length 등의 정보로 NFPA 68에 들어 있는 계산도표( h )로 NFPA 68에 들어 있는 계산도표(nomography)를 사용하여 Vent panel의 사이즈를 결정

56

방산구 설치 기준내부 폭발압력을 외부로 안전하게 방출(예외)

철 구조물과 4 8 이상 철판으로 제작 시(봉쇄)철 구조물과 48mm 이상 철판으로 제작 시(봉쇄)

저산소 농도에서 운전하는 건조설비

가스증기 N₂air CO₂air

Methane 12 145

n-Hexane 12 145

Ethylene 10 11 5Ethylene 10 115

Hydrogene 50 52

S l 9 0Stylene 90 -

로(爐)의 부피 0424당 0093 방출면적(151)

57

(爐)의 부피 0424 당 0093 방출면적(15 1)

방산구 설치 기준

패널 출입문 개구부 등을 이용 1 15법칙 준수패널 출입문 개구부 등을 이용 1 15법칙 준수

방출구 주위에 가이드 레일 설치와 경고표지

가능한 연소장치 가까이 설치

패널이 비산되지 않도록 끈으로 묶어패널이 비산되지 않도록 끈으로 묶어

패널은 05psig의 서지 내압력

지붕 패널을 단위면적당 최대244kg 설치

길이가 긴 건조설비는 최소 내경의 5배 초과 금지길이가 긴 건 설비는 최 내경의 5배 과 금지

초기 증기폭발압력을 조기에 배출시켜 배출시간을 길게

58

방산구 덕트 설치 기준

배출구 덕트는 폭발 방산구 면적 이상으로 설치

벤트 면적은 가능한 균형 있고 대칭적으로 분포

덕트는 가능한 짧게(3m 이하) 설치덕트는 가능한 짧게(3m 이하) 설치

가능한 상부의 높은 곳에 장애물이 없도록 설치

일직선으로 설치

외벽에 가깝게 설치외벽에 가깝게 설치

옥외 안전한 곳에 설치옥외 안전한 곳에 설치

폭발 방산구 주위에 경고 표지판 설치

59

방산구 설치 장단점방산구 장점방산구가 옥외에 있을 경우에는 비용 절감방산구가 옥외에 있을 경우에는 비용 절감유지 관리 비용의 절감

방산구 단점 Filter bag 등의 가연성 재료가 아직 남아 있을 경우

방산 후에도방산 후에도화재의 잠재력 상존

배출구를 옥외로 유도하기 위하여 설치설비가 옥외배출구를 옥외로 유도하기 위하여 설치설비가 옥외또는 바깥쪽벽 가까이에 위치분진화염이 외부로 배출되어 2차 재해 위험분진화염이 외부로 배출되어 2차 재해 위험

독성 부식성 재료에는 부적합잘못 설계 및 설치하면 잦은 작동으로 신뢰성이 저하

60

잘못 설계 및 설치하면 잦은 작동으로 신뢰성이 저하

패널형 방산구(Vent Panel)( )

평평한 모양이나 Dome 모양의 Panel로 방호 대

상이 되는 공정 구성품의 개구부에 볼트를 사용하

여 연결 설치

한 장의 Stainless Steel 또는 316 Stainless

Steel (밀봉용) Teflon 및 Stainless Steel SandSteel (밀봉용) Teflon 및 Stainless Steel Sand

witch 구조로도 구성 가능

D 형 V t P l은 풍압 및 공정 진공 상태Dome 형 Vent Panel은 풍압 및 공정 진공 상태

에 대비하여 저항 값을 크게 설계

Vent Panel 모양 직사각형 또는 원형

61

패널형 방산구(Vent Panel)( )

62

패널 비산방지 끈

63

폭발 방산(Explosion Venting)( p g)

분진폭발 시 폭발압력을 외부로 방출

내부압력을 완화시켜 설비를 보호

피해확대를 방지 감소피해확대를 방지

rupture disk bursting diaphragm 폭발 방산 문(안전핀)(안전핀)

64

방산 문(Vent Door)( )

방호 대상이 되는 공정방호 대상이 되는 공정의 구성품에 설치하는경첩이 달린 도어경첩이 달린 도어

미리 예정된 압력에서개방되도록 설계개방되도록 설계

특수한 걸쇠 경첩 배열 제어열로 제어

Vent panel보다 동작시간이 길다

65

방산구 설치 예시

가스와 먼지를 취급하는 장소에 사용

전형적인 설치 장소 Dust collector

Silo

Dryer

Bucket elevator

Mixer Pulverizing

Bucket elevators

W t Sh ddWaste Shredders

최초 설계 기기 배치시에 분진폭발 고려

66

시에 분진폭발 고려

방산구 덮개 비산방지 끈

67

폭연 진압장치 구성

68

폭연 진압 설계 기준

설계 기준 NFPA 69 ISO 61844설계 기준 NFPA 69 ISO 61844

공정 물질

Kst or Kg value(폭발지수)

최대 및 최소 운전 압력 및 온도최대 및 최소 운전 압력 및 온도

용기의 강도용기의 강

용기의 치수와 체적

69

폭연 진압 장단점

폭연 진압(Deflagration Suspension) 장점

화염 제거 및 연이은 화재의 방지

독성 부식성 재료의 배출 위험 감소독성 부식성 재료의 배출 위험 감소

공정 구성품의 위치 선정에 유연성

폭연 진압(Deflagration Suspension) 약점

폭연 배풍 보다 통상 높은 비용

정기적인 유지 관리정기적인 유지 관리

일부 금속분진 아세틸렌 수소에는 부적합

70

폭연 진압 설치

가스 및 먼지를 취급하는가 및 먼지를 취급하는장소에 사용

전형적인 설치 장소전형적인 설치 장 Dust collectors

Silos

Spray dryers

Bucket elevators

Mixers

Pulverizing

Fluid Bed Dryers

Cyclone Separators

W t Sh dd

71

Waste Shredders

폭연 진압 불가

자체 산화원을 갖고 있는 nitro cellulose 및 이와자체 산화원을 갖고 있는 nitro-cellulose 및 이와

유사한 기타 폭발성 물질

화염의 확산속도가 음속보다 빠른 폭굉 사고

분해 반응 스팀과 같은 열팽창 폭발사고 등으로

초래되는 폭발사고

72

폭연 차단집진기 사일로 등의 공정 구성품은 Suppression Venting Containment 등으로 폭발방지가 가능Venting Containment 등으로 폭발방지가 가능배관 및 덕트에 의해 기타 공정 구성품에 연결되는부위는 폭발 확산의 위험 상존부위는 폭발 확산의 위험 상존집진기는 Deflagration vent 설치로 파괴를 방지할수 있을지는 모르나 유입 덕트 (inlet duct)를 통해수 있을지 나 유 덕 ( )를 통해화염이 플랜트의 다른 부위로 확산될 수 있음이러한 화염의 확산으로 2차 폭발이 초래될 수 있고 실제로 초래되어 왔음NFPA 68에서는 장비들간의 연결된 부위에 설치할선택사양으로 V ti 을 시사하고는 있으나 이는선택사양으로 Venting을 시사하고는 있으나 이는상호 연결된 장비에 폭발방지시스템이 설치되어있을 경우에만 Venting의 효력이 있음

73

있을 경우에만 Venting의 효력이 있음

기계적 폭연 차단적절한 구조의 rotary airlock valve로 가능 dust collector hopper dust collector hopper효과적이기 위해서는

폭연 감지 즉시 Rotary gate valve가 중지폭 지 즉시 y g 가 중지화염과 타고 있는 물질의 이송을 방지진짜 효과적이기 위해서는 rotary airlock valve를

방호 대상 장비의 폭발 감지 및 방지 설비에 통합방호 대상 장비의 폭발 감지 및 방지 설비에 통합필요

High speed knife gate valve적절한 구조로 150 psig 내압력( 충분한 내압력) ms(11000초) 내에 닫힘(빠른 응답속도)배관도 최대 폭연압력 Pmax에 내압

74

기계적 폭연 차단

폭발감지기(압력스위치 또는 불꽃감지기)가 폭연압력 또는 화염 전선 감지압력 또는 화염 전선 감지

폭발감지기가 폭연 압력 화염전선을 감지

신속히 Valve를 차단시켜 화염과 압력의 확산방지

연결된 장비가 D fl ti ti i연결된 장비가 Deflagration venting suppression에 의해 방호되고 있을 경우

예상되는 압력은 거의 없음

연결 배관을 차단하는 Valve를 보다 경제적인연결 배관을 차단하는 Valve를 보다 경제적인chemical isolation barrier로 대체 가능

75

공기수송장치 설치 예시

A

B

A

76

Rotary airlock valvey

77

화학적 폭연 차단

폭발감지기(압력스위치 또는 광학 감지기)가

폭연 압력 화염전선을 감지

고속 방출 소화기에서 소화약제가 신속히 방출고속 방출 소화기에서 소화약제가 신속히 방출

화염과 타고 있는 물질의 확산을 막음

점화원(스파크) 진압 설비

덕트 아래로 이송되는 타고 있는 입자를 감지있

아래쪽으로 물을 분사시켜 소화

일단 폭연이 시작되었을 경우일단 폭연이 시작되었을 경우

확산을 막는 데는 효과가 없음

78

VII 건조설비 부속장치 등VII 건조설비 부속장치 등

79

전체환기 및 배기시설덕트는 불연재 사용 표면온도는 70 이하(24m 이내)이내)

벽 건물 등을 통과시 불연재료로 차단덕트는 방화벽 다른 건물 통과 금지덕트는 방화벽 다른 건물 통과 금지

덕트에 청소구를 설치

건물 일부를 덕트로 사용금지건물 일부를 덕트로 사용금지

위험물질이 응축되지 않도록 설치(단열)

덕트에 고체가 퇴적되지 않도록 설치

배기구는 지붕보다 15m 이상 높게 설치

분진퇴적방지

80

연소장치

연료 먼저 투입되지 않도록 Sequence 구성

연료가스를 감소시켜 연소공기를 차단

2차 공기의 설정치는 급격한 변화가 없도록 잠금차 공기의 설정치 급격 화가 없 록장치 설치시건 암호설정시건 암호설정

연료배관은 수동차단밸브를 설치밸브가 개방된 상태에서 레버가 수직방향이 되지 않게밸브가 개방된 상태에서 레버가 수직방향이 되지 않게

14 회전상태가 권장

파일럿 버너의 불꽃은 주 버너마다 점화를 확실히파일럿 버너의 불꽃은 주 버너마다 점화를 확실히할 수 있게 설치

81

연소 퍼지 설비

예비 퍼지

운전 전middot후에 연료 유입을 차단설비 설치

예비점화 퍼지는 챔버 용적의 4배 실시(1 831)예비점화 퍼지는 챔버 용적의 4배 실시(1831)

예비점화에 필요한 최소 공기만 유입

최소유량 유지 실패 시는 퍼지 타이머 Auto-reset

안전 차단밸브는 닫음안전 차단밸브는 닫음

퍼지 시 화염감지기 신호는 감지되어서는 안 된다

LEL50 이상의 공기로 치환 금지

82

연소 퍼지 설비

예비 퍼지 예외 경우 760초과 또는 다음 3가지 동시

파일럿 불꽃 감시

안전 차단밸브 설치

가열 챔버 내의 가연성농도가 LEL25 이하

파일럿 점화 시운전 시간 15초 미만

예외 조건

공인기관의 승인을 받은 경우

연장시간 동안 LEL 25를 초과하지 않은 경우

83

연료 차단밸브

연동장치 작동 전원차단 시 차단밸브 닫힘

By-pass valve는 항상 닫음

차단밸브를 타 용도 사용금지

차단밸브 전단에 안전밸브를 설치

차단 파일럿 밸브마다 안전밸브를 설치차단 파일럿 밸브마다 안전밸브를 설치

8 62bar초과 시 이중으로 설치862bar초과 시 이중으로 설치

84

Pilot Burner

각 버너 마다 설치

서로 근접설치 시 최소 1개 이상설치로 감지

4초 이하의 실화를 감지하여 연동4초 이하의 실화를 감지하여 연동

예외 사항

로(爐) 내의 온도가 760를 초과 시에만 By-pass 가능

760 이하로 운전시 By-pass 기능을 반드시 복원 760 이하로 운전시 By-pass 기능을 반드시 복원

방폭형 복사 튜브 한쪽이 열린 경우는 제외

760 이하로 운전이 안 되는 버너는 By-pass 가능

온도제어 감지와 병용 금지

85

고산소 분위기 건조설비

산소 공급배관은 CGA G-44에 따름산소 공급배관은 CGA G 44에 따름

산소 투입 전에 배관 청소

연료 차단밸브는 가능한 화실에서 먼 곳에 설치

방산구 퍼지 배출구는 안전한 곳으로 배출방산구 퍼지 배출구는 안전한 곳으로 배출

산소가 연료배관으로 유입 금지

유리 재질 산소 유량계 사용 억제

산소 감압기 2차 측에 안전밸브 설치산소 감압기 2차 측에 안전밸브 설치

86

소방설비

오븐에 자동 스프링클러 물 분무설비 설치

필요 시 덕트 내에도 설치

로(爐)내 온도가 330를 초과 플래시 화재 위험로(爐)내 온도가 330를 초과 플래시 화재 위험

시에는 일제개방형 스프링클러를 설치

CO2 분말 포 소화설비 설치

필요 시 수증기 소화설비 설치필요 시 수증기 소화설비 설치

지속적인 수증기가 공급 가능

물 1lb는 076 부피

연소물질의 소화는 부적합

87

연소물질의 소화는 부적합

건조설비 연동장치

파일럿 버너파일럿 버너

송풍기운전 유량

산소농도 LEL 측정산소농도 LEL 측정

건조실 운전 온도

연료 차단밸브연료 차단밸브

연료공급 압력유량

외부 가연성가스 농도외부 가연성가스 농도

피(彼)건조물의 유입차단

정전

기타(화재 비상정지 등)

88

안전장치 설치 목적

인명과 재산을 보호인명과 재산을 보호

평상시 철저한 유지middot보수로 성능 유지평상시 철저한 유지middot보수로 성능 유지

안전장치는 절대 안전을 보장하지 않음안전장치는 절대 안전을 보장하지 않음

자주 반복하여 사용하면 수명 단축자주 반복하여 사용하면 수명 단축

89

안전장치 설치 원칙

원하는 동작마다 안전장치를 설치원하는 동작마다 안전장치를 설치

안전관행과 제조자의 지침

연료공급장치의 안전밸브연료공급장치의 안전밸브

안전장치의 운전중지는 수동조작으로 재(再)작동

제조자는 안전운전지침서를 제공

시동 정지 비상사태 점검 유지 보수 등시동 정지 비상사태 점검 유지 보수 등

안전장치는 제조자의 지침에 따라 설치 및 유지

안전장치는 외부충격 등으로 보호 조치

90

안전장치 설치 원칙

안전장치를 제거 또는 고장방지

전기 기계적인 연동장치 무력화 방지

제어회로는 150(120)V 이하 사용제어회로는 150(120)V 이하 사용

제어회로는 한쪽만 접지

PLC Sequence

정전 시 안전상태로 자동 복귀되는 회로유지

PLC와 별도의 비상정지스위치 설치

Sequence 변경은 담당자 승인 통제 기록middot유지 Sequence 변경은 담당자 승인 통제 기록 유지

안전 및 재산상의 피해가 우려될 때는 원격제어 금지

91

PLC 안전회로

제조자의 지침에 따라 PLC 회로 구성

안전회로는 변경 금지

안전회로는 독립 필요 시 접점은 공유가능안전회로는 독립 필요 시 접점은 공유가능

다른 설비를 이용하여 치환 점화시도 금지

연동장치는 안전 차단밸브 전원을 직접 차단하도

록 연동시키고 안전상태로 복귀록 연동시키고 안전상태로 복귀

PLC 고장 시 감시되고 안전상태로 복귀

Program은 소멸되지 않도록 저장

92

근로자 교육훈련 사항

연료-공기 혼합물의 연소

폭발위험

자연발화를 포함한 점화원자연발화를 포함한 점화원

제어 및 안전장치의 기능

특수 운전조건

저산소 분위기 운전조건저산소 분위기 운전조건

위험물질의 취급 및 처리

제한장소의 출입절차제한장소의 출입절차

운전 지침

93

참고자료

산업안전보건법

KOSHA CODE D-4-2001 건조설비 설치 기술지침

NFPA 86 Standard for oven and furnaces

NFPA 61A Standard for the prevention of Fire and Dust Explosion in Facilities Manufacturing and Handling StarchHandling Starch

NFPA 61B Standard for the prevention of Fire and Explosion in Grain Elevators and Facilities H dli B lk R A i l l C di iHandling Bulk Raw Agricultural Commodities

NFPA 61C Standard for the prevention of Fire and Dust Explosion in Feed MillsDust Explosion in Feed Mills

NFPA 68 NFPA 69 NFPA 77 NFPA 91 NFPA 231

94

감 사 합 니 다감 사 합 니 다

95

집필 장희(한국산업안전공단)편집 및 제작 교재자료개발팀

건조설비 비상구 설치

출입구로 부터 3m 이상 떨어진 곳에 설치출입구로 부터 3m 이상 떨어진 곳에 설치

비상구 출입구로부터 50m 이내 마다 설치

너비는 075m 이상 높이는 15m 이상

문은 피난방향으로 열리고 실내에서 항상 열리도록 할 것

실내 외에 비상구의 표지판 설치실내 외에 비상구의 표지판 설치

유도등 설치양방향 대피로 확보양방향 대피로 확보

29

건조설비 부속전기설비

건조설비에 부속된 전열기전동기 및 전등 등에

접속된 배선 및 개폐기를 사용하는 때에는 당해

건조설비 전용의 것을 사용설비 용의 것을 사용

건조설비의 내부에서 전기불꽃의 발생으로 인하여 위험물의 점화원이 될 우려가 있는 전기기계여 위험물의 점화원이 될 우려가 있는 전기기계기구 또는 전선 케이블 설치 금지건조설비 설치환경에 적합한 용량 방폭 등급 내열건조설비 설치환경에 적합한 용량 방폭 등급 내열

등급 밀폐구조 등으로 설치해야 함

30

V 건조설비 화재폭발V 건조설비 화재폭발

31

건조공정 화재폭발가연물

연소(화재)3요소

연소(화재)

1 가연물

2 점화원

연소(화재)3요소

점화원 산소

(화재)2 점화원

3 산소(공기)

분진폭발 5요소가연물가연물

1 가연물

2 점화원밀폐공간

부유

점화원

3 산소(공기)

4 분산부유

공간

32

점화원 산소4 분산부유

5 밀폐공간

화재폭발 방지

함진 농도 입도제어

점화원 제어

산소농도 제어농 제어

비산방지설비를 밀폐시켜 누출 방지설비를 밀폐시켜 누출 방지

분진퇴적 방지를 위한 청소

개방개방옥외에 설치하거나 개방 건물에 설치

33

분진가연물

분진 종류 입도크기는 나라마다 상이함

KOSHA 코드 40 mesh (lt 420 μm) 이하인 입자

NFPA는 20 mesh(lt 850 μm) 이하인 입자( μ ) 이하 자

일반적으로 입도크기가 420 μm 이상인 입자는화염성장 (Propagation) 을 억제화염성장 (Propagation) 을 억제

가스 증기 Hume 먼지 분진 등이 혼합상태가일반적임일반적임

폭발하한 농도는 20 ~ 60g 폭발상한농도는

2000 ~ 6000g의 범위

34

분진실험장치 조건

Ignition Source TwoIgnition Source ndashTwo

pyrotechnic igniter

(5000Jeach)(5000Jeach)

혼합분진

40 i i t l 40 zirconium metal

30 barium nitrate

30 b i id 30 barium peroxide

This source is initiated by

1 A l t i f h da 1-A electric fuse head

35Siwek 20-L chamber

분진 크기별 실험결과

300 μm 이상 분진은300 μm 이상 분진은점화최소농도 점화에너지가 급격히 증가너지가 급격히 증가의미는

36

분진폭발물질

종 류 물 질 명

곡물 곡물류 분유 녹말 설탕 셀룰로오스 등

탄소질 석탄류 목재 종이류 섬유류탄소질 석탄류 목재 종이류 섬유류

금속 Al Mg Li K Na Zn Fe 등

플라스틱 PE ABS PVC PP PVA E Ph l플라스틱 PE ABS PVC PP PVA Epoxy Phenol

Melamine Poly Acrylamide PVB 등

화학물질화학물질 Adipic Acid Calcium Acetate TPA PA

DOP Dextrin Lead Stearate 황

Methyl cellulose Methyl cellulose

분진취급 시 가연성증기 가스혼합 여부에 따라 차이

37

분진취급 시 가연성증기 가스혼합 여부에 따라 차이

PVC는 자기 소화성으로 분진폭발이 가능

분진의 제어

분진이 새는 곳을 막는다

공장 내부를 환기

국소배기장치 등으로 부유 분진을 포집(捕集)

누출된 분진은 정기적으로 제거누출된 분진은 정기적으로 제거

물 분무 또는 습식공정을 적용하여 정전기 발생

을 억제

불활성 분진을 첨가

38

점화원 종류 및 크기

집진장치 등 분진 제거할 때 정전기 방전 불꽃

집진장치 등 분진 제거용 전기기기 불꽃 과열

회전축 과열 회전 날개 접촉 모터 불꽃 과열회 축 과열 회 날개 촉 터 불꽃 과열

회수분진 배출용 기기의 과열 마찰 등

고온 물체 불씨 착화 불꽃 혼입고온 물체 불씨 착화 불꽃 혼입

금속편(金屬片) 등 이물질 혼입

분진 자연발화

보수작업에 따른 용접 등 불꽃

최소발화에너지(MIC)는 가스 1mj 분진 100mj 이하 이나 온도 산소 습도 입도 등에 좌우

39

이하 이나 온도 산소 습도 입도 등에 좌우

인화성 가스 특징

발열 착화 비중Gas MW

발열

Btu

착화

LEL

UEL

비중

Air공기비

Butane 58 0 3 200 550 1 9 8 5 2 0 31 0Butane 580 3200 550 19 85 20 310

CO 280 310 1128 125 740 097 25

Hydrogen 2 0 311 932 4 74 2 0 07 2 5Hydrogen 20 311 932 4 742 007 25

LNG 186 1115 - 46 145 064 106

LNG 162 960 - 4 150 056 90

LNG 203 1000 - 39 140 07 94

Propane 440 2500 842 21 95 157 240

40

점화원 제어장치

접지접지

금속탐지기

온도감지기

컨베이어 벨트 이탈감지컨베이어 벨트 이탈감지

입도분포 제어

습도조절습도조절

불활성물질 투입

진동체 전단에 금속감지기

자석기 금속감지기

41

진동체 전단에 금속감지기

불활성 조치(Inert)( )

불활성 조치 원리밀폐된 체적 내에서 산소 농도를 연소에 요구되는 농도

미만으로 낮춰 사전에 폭발을 방지하는 조치

질소 이산화탄소 등의 불활성 가스를 사전에 주입시켜 폭발을 방지하는 조치 (NFPA 69)

불활성 조치 시 주의사항공정 내에서 퍼지가스 및 산소의 농도를 계속 모니터링

퍼지가스가 누설 시 질식으로 인해 인체에 미칠 잠퍼지가 가 누 시 식 해 체에 미재적 위험성을 사전 고려

42

불활성 조치 장단점

장점

연소를 미연에 방지 제품의 생산 중단에 따른 손실

가능성을 사전에 막을 수 있음가능성을 사전에 막을 수 있음

단점

질소비용의 지속적인 투자질소비용의 지속적인 투자

누설 시 질식의 위험 상존

높은 유지 관리 비용

43

질소순환 공기이송설비

44

불활성가스 치환

운전자의 안전위치를 확인운전자의 안전위치를 확인

불활성가스 충분한 저장량을 보관

용매회수설비 작동준비

순환 팬을 가동하고 불활성가스 투입순환 팬을 가동하고 불활성가스 투입

한계 산소농도보다 3 이상 낮게 투입한계 산소농도보다 3 이상 낮게 투입

재순환 오븐가스를 운전온도까지 가열

정상운전

45

불활성가스 치환(아세톤)( )

46

불활성가스 치환(헵탄)( )

47

저산소 농도 용매회수설비

저산소 농도로 운전저산소 농도로 운전

공기가 유입되지 않도록 기밀성을 유지

산소농도 측정장치를 연동 설치

불활성가스는 용적의 5배 이상 보관

비상전원 공급장치 설치비상전원 공급장치 설치

48

저산소 분위기 오븐 운전운전준비최저산소농도(LOC) 보다 3이상 낮게 운전최저산소농도(LOC) 보다 3이상 낮게 운전 3 이하 시 비상퍼지 및 용매 및 피(彼)건조물 공급 중

단용매 증기가 응축되지 않도록 운전운전중지용매 및 피(彼)건조물 유입을 차단용매 및 피(彼)건조물 유입을 차단 LOC 이하로 치환용매 흐름을 차단하고 열원 공급을 중지산소농도를 195 까지 되게 공기유입비상절차정전 시 비상전원을 팬 제어설비에 공급정전 시 비상전원을 팬 제어설비에 공급건조로(乾燥爐)내에 유입 차단비상시에도 산소농도를 연속측정

비상퍼지 시 오븐 과열방지

49

비상퍼지 시 오븐 과열방지

VI 건조설비 화재폭발 피해 최소화VI 건조설비 화재폭발 피해 최소화

50

화재폭발 피해 최소화 방법

억제(Containment)

방산(Deflagration Venting)

폭연 진압(Deflagration Suspension)

폭연 차단(Deflagration Isolation)폭연 차단(Deflagration Isolation)

완벽한 대책을 세우는 것은 불가능

폭발에 의한 피해를 최소화 대책 강구

1차 폭발을 배출하거나 봉쇄시켜 피해를 최소화

1차 폭발을 감지 2차 폭발로 발전 차단

51

1차 폭발을 감지 2차 폭발로 발전 차단

억제(Containment) ( )

공정 자체를 미리 취급 재료의 최대 폭연압력에견딜 수 있게 설계

최종 변형 압력은 용기내의 최대 초기압력에 좌우최종 변형 압력은 용기내의 최대 초기압력에 좌우

억제 용기의 경우 최대 초기압력을 30 psig (2Bar 2 1 KgCm2)로 제한시킴(NFPA 69)21 KgCm2)로 제한시킴(NFPA 69)

장비의 설계는 영구적으로 변형 방지 설계항복강 ( ) 이하에서 전 설계항복강도 (yield strength) 이하에서 운전토록 설계

허용 가능한 변형으로도 파열방지 설계

항복강도 (yield strength) 이상이라 하더라도 극한 강도 (ultimate strength)이하에서 운전되게끔 설계

52

억제(Containment) 장단점( )

억제 시 고려해야 할 사항용기의 평평한 표면들과 사각 모양의 강도를 극대화

시키는 것은 용기 설계 시 고려

용접 부위 및 기타 조임 장치들의 강도 또한 고려용접 부위 및 기타 조임 장치들의 강도 또한 고려

분진폭발위험이 높은 건조기 분쇄기 등에 적용

억제의 장점유지 관리비의 절감

소극적 방호조치

억제의 단점높은 초기 투자비

플랜트 구조에 무게 하중을 미침

53

플랜트 구조에 무게 하중을 미침

방산(Deflagration Venting)( g g)

방산원리공정 구성품 공정실 등의 내부로부터 발생하는 폭연의

고온 팽창 가스를 개방용 패널 또는 도어를 통해 완화시기는 폭발방지조치기는 폭발방지조치

폭연 배풍장치 - Vent panel Vent door

방산 작동 방법폭발성 가스가 대기로 직접 방출될 수 있게끔 유도하는

개방된 방산구 (Open vent)를 제외

방산장치는 사전에 예정된 압력 즉 P t t에서 개방방산장치는 사전에 예정된 압력 즉 Pstat에서 개방

압축된 가스는 대기로 직접 또는 Vent duct를 통해 배출

54

방산 설계 시 고려사항

반발력(反撥力 Reaction force)폭발 후의 화재 (P l i fi )폭발 후의 화재 (Post explosion fire)재료의 유독성 또는 부식독성 문제에 대한 고려독성 문제에 대한 고려배풍 효율 (Vent efficiency) 다른 공정 장비와의 연결 부위다른 공정 장비와의 연결 부위배풍 덕트의 배압 (Back pressure) 단열 보온재 (Th l i l ti )단열 보온재 (Thermal insulation) 안전한 배풍 구역 (Safe Venting Area) 진공 상태 방호 (V P t ti )진공 상태 방호 (Vacuum Protection) 설치 위치

55

방산구 설계기준(NFPA 68)( )

공정 물질(재료) K K l (b d)Kst or Kg value (barmiddotmsecond)용기의 치수와 체적최대 및 최소의 운전 압력 및 온도최대 및 최소의 운전 압력 및 온도용기의 강도V t D t L th(있을 경우)Vent Duct Length(있을 경우)공정 물질(재료) Kst or Kg value용기의 치수와 체적 최대 및 최소의 운전 압력 및용기의 치수와 체적 최대 및 최소의 운전 압력 및온도 용기의 강도 Vent Duct Length 등의 정보로 NFPA 68에 들어 있는 계산도표( h )로 NFPA 68에 들어 있는 계산도표(nomography)를 사용하여 Vent panel의 사이즈를 결정

56

방산구 설치 기준내부 폭발압력을 외부로 안전하게 방출(예외)

철 구조물과 4 8 이상 철판으로 제작 시(봉쇄)철 구조물과 48mm 이상 철판으로 제작 시(봉쇄)

저산소 농도에서 운전하는 건조설비

가스증기 N₂air CO₂air

Methane 12 145

n-Hexane 12 145

Ethylene 10 11 5Ethylene 10 115

Hydrogene 50 52

S l 9 0Stylene 90 -

로(爐)의 부피 0424당 0093 방출면적(151)

57

(爐)의 부피 0424 당 0093 방출면적(15 1)

방산구 설치 기준

패널 출입문 개구부 등을 이용 1 15법칙 준수패널 출입문 개구부 등을 이용 1 15법칙 준수

방출구 주위에 가이드 레일 설치와 경고표지

가능한 연소장치 가까이 설치

패널이 비산되지 않도록 끈으로 묶어패널이 비산되지 않도록 끈으로 묶어

패널은 05psig의 서지 내압력

지붕 패널을 단위면적당 최대244kg 설치

길이가 긴 건조설비는 최소 내경의 5배 초과 금지길이가 긴 건 설비는 최 내경의 5배 과 금지

초기 증기폭발압력을 조기에 배출시켜 배출시간을 길게

58

방산구 덕트 설치 기준

배출구 덕트는 폭발 방산구 면적 이상으로 설치

벤트 면적은 가능한 균형 있고 대칭적으로 분포

덕트는 가능한 짧게(3m 이하) 설치덕트는 가능한 짧게(3m 이하) 설치

가능한 상부의 높은 곳에 장애물이 없도록 설치

일직선으로 설치

외벽에 가깝게 설치외벽에 가깝게 설치

옥외 안전한 곳에 설치옥외 안전한 곳에 설치

폭발 방산구 주위에 경고 표지판 설치

59

방산구 설치 장단점방산구 장점방산구가 옥외에 있을 경우에는 비용 절감방산구가 옥외에 있을 경우에는 비용 절감유지 관리 비용의 절감

방산구 단점 Filter bag 등의 가연성 재료가 아직 남아 있을 경우

방산 후에도방산 후에도화재의 잠재력 상존

배출구를 옥외로 유도하기 위하여 설치설비가 옥외배출구를 옥외로 유도하기 위하여 설치설비가 옥외또는 바깥쪽벽 가까이에 위치분진화염이 외부로 배출되어 2차 재해 위험분진화염이 외부로 배출되어 2차 재해 위험

독성 부식성 재료에는 부적합잘못 설계 및 설치하면 잦은 작동으로 신뢰성이 저하

60

잘못 설계 및 설치하면 잦은 작동으로 신뢰성이 저하

패널형 방산구(Vent Panel)( )

평평한 모양이나 Dome 모양의 Panel로 방호 대

상이 되는 공정 구성품의 개구부에 볼트를 사용하

여 연결 설치

한 장의 Stainless Steel 또는 316 Stainless

Steel (밀봉용) Teflon 및 Stainless Steel SandSteel (밀봉용) Teflon 및 Stainless Steel Sand

witch 구조로도 구성 가능

D 형 V t P l은 풍압 및 공정 진공 상태Dome 형 Vent Panel은 풍압 및 공정 진공 상태

에 대비하여 저항 값을 크게 설계

Vent Panel 모양 직사각형 또는 원형

61

패널형 방산구(Vent Panel)( )

62

패널 비산방지 끈

63

폭발 방산(Explosion Venting)( p g)

분진폭발 시 폭발압력을 외부로 방출

내부압력을 완화시켜 설비를 보호

피해확대를 방지 감소피해확대를 방지

rupture disk bursting diaphragm 폭발 방산 문(안전핀)(안전핀)

64

방산 문(Vent Door)( )

방호 대상이 되는 공정방호 대상이 되는 공정의 구성품에 설치하는경첩이 달린 도어경첩이 달린 도어

미리 예정된 압력에서개방되도록 설계개방되도록 설계

특수한 걸쇠 경첩 배열 제어열로 제어

Vent panel보다 동작시간이 길다

65

방산구 설치 예시

가스와 먼지를 취급하는 장소에 사용

전형적인 설치 장소 Dust collector

Silo

Dryer

Bucket elevator

Mixer Pulverizing

Bucket elevators

W t Sh ddWaste Shredders

최초 설계 기기 배치시에 분진폭발 고려

66

시에 분진폭발 고려

방산구 덮개 비산방지 끈

67

폭연 진압장치 구성

68

폭연 진압 설계 기준

설계 기준 NFPA 69 ISO 61844설계 기준 NFPA 69 ISO 61844

공정 물질

Kst or Kg value(폭발지수)

최대 및 최소 운전 압력 및 온도최대 및 최소 운전 압력 및 온도

용기의 강도용기의 강

용기의 치수와 체적

69

폭연 진압 장단점

폭연 진압(Deflagration Suspension) 장점

화염 제거 및 연이은 화재의 방지

독성 부식성 재료의 배출 위험 감소독성 부식성 재료의 배출 위험 감소

공정 구성품의 위치 선정에 유연성

폭연 진압(Deflagration Suspension) 약점

폭연 배풍 보다 통상 높은 비용

정기적인 유지 관리정기적인 유지 관리

일부 금속분진 아세틸렌 수소에는 부적합

70

폭연 진압 설치

가스 및 먼지를 취급하는가 및 먼지를 취급하는장소에 사용

전형적인 설치 장소전형적인 설치 장 Dust collectors

Silos

Spray dryers

Bucket elevators

Mixers

Pulverizing

Fluid Bed Dryers

Cyclone Separators

W t Sh dd

71

Waste Shredders

폭연 진압 불가

자체 산화원을 갖고 있는 nitro cellulose 및 이와자체 산화원을 갖고 있는 nitro-cellulose 및 이와

유사한 기타 폭발성 물질

화염의 확산속도가 음속보다 빠른 폭굉 사고

분해 반응 스팀과 같은 열팽창 폭발사고 등으로

초래되는 폭발사고

72

폭연 차단집진기 사일로 등의 공정 구성품은 Suppression Venting Containment 등으로 폭발방지가 가능Venting Containment 등으로 폭발방지가 가능배관 및 덕트에 의해 기타 공정 구성품에 연결되는부위는 폭발 확산의 위험 상존부위는 폭발 확산의 위험 상존집진기는 Deflagration vent 설치로 파괴를 방지할수 있을지는 모르나 유입 덕트 (inlet duct)를 통해수 있을지 나 유 덕 ( )를 통해화염이 플랜트의 다른 부위로 확산될 수 있음이러한 화염의 확산으로 2차 폭발이 초래될 수 있고 실제로 초래되어 왔음NFPA 68에서는 장비들간의 연결된 부위에 설치할선택사양으로 V ti 을 시사하고는 있으나 이는선택사양으로 Venting을 시사하고는 있으나 이는상호 연결된 장비에 폭발방지시스템이 설치되어있을 경우에만 Venting의 효력이 있음

73

있을 경우에만 Venting의 효력이 있음

기계적 폭연 차단적절한 구조의 rotary airlock valve로 가능 dust collector hopper dust collector hopper효과적이기 위해서는

폭연 감지 즉시 Rotary gate valve가 중지폭 지 즉시 y g 가 중지화염과 타고 있는 물질의 이송을 방지진짜 효과적이기 위해서는 rotary airlock valve를

방호 대상 장비의 폭발 감지 및 방지 설비에 통합방호 대상 장비의 폭발 감지 및 방지 설비에 통합필요

High speed knife gate valve적절한 구조로 150 psig 내압력( 충분한 내압력) ms(11000초) 내에 닫힘(빠른 응답속도)배관도 최대 폭연압력 Pmax에 내압

74

기계적 폭연 차단

폭발감지기(압력스위치 또는 불꽃감지기)가 폭연압력 또는 화염 전선 감지압력 또는 화염 전선 감지

폭발감지기가 폭연 압력 화염전선을 감지

신속히 Valve를 차단시켜 화염과 압력의 확산방지

연결된 장비가 D fl ti ti i연결된 장비가 Deflagration venting suppression에 의해 방호되고 있을 경우

예상되는 압력은 거의 없음

연결 배관을 차단하는 Valve를 보다 경제적인연결 배관을 차단하는 Valve를 보다 경제적인chemical isolation barrier로 대체 가능

75

공기수송장치 설치 예시

A

B

A

76

Rotary airlock valvey

77

화학적 폭연 차단

폭발감지기(압력스위치 또는 광학 감지기)가

폭연 압력 화염전선을 감지

고속 방출 소화기에서 소화약제가 신속히 방출고속 방출 소화기에서 소화약제가 신속히 방출

화염과 타고 있는 물질의 확산을 막음

점화원(스파크) 진압 설비

덕트 아래로 이송되는 타고 있는 입자를 감지있

아래쪽으로 물을 분사시켜 소화

일단 폭연이 시작되었을 경우일단 폭연이 시작되었을 경우

확산을 막는 데는 효과가 없음

78

VII 건조설비 부속장치 등VII 건조설비 부속장치 등

79

전체환기 및 배기시설덕트는 불연재 사용 표면온도는 70 이하(24m 이내)이내)

벽 건물 등을 통과시 불연재료로 차단덕트는 방화벽 다른 건물 통과 금지덕트는 방화벽 다른 건물 통과 금지

덕트에 청소구를 설치

건물 일부를 덕트로 사용금지건물 일부를 덕트로 사용금지

위험물질이 응축되지 않도록 설치(단열)

덕트에 고체가 퇴적되지 않도록 설치

배기구는 지붕보다 15m 이상 높게 설치

분진퇴적방지

80

연소장치

연료 먼저 투입되지 않도록 Sequence 구성

연료가스를 감소시켜 연소공기를 차단

2차 공기의 설정치는 급격한 변화가 없도록 잠금차 공기의 설정치 급격 화가 없 록장치 설치시건 암호설정시건 암호설정

연료배관은 수동차단밸브를 설치밸브가 개방된 상태에서 레버가 수직방향이 되지 않게밸브가 개방된 상태에서 레버가 수직방향이 되지 않게

14 회전상태가 권장

파일럿 버너의 불꽃은 주 버너마다 점화를 확실히파일럿 버너의 불꽃은 주 버너마다 점화를 확실히할 수 있게 설치

81

연소 퍼지 설비

예비 퍼지

운전 전middot후에 연료 유입을 차단설비 설치

예비점화 퍼지는 챔버 용적의 4배 실시(1 831)예비점화 퍼지는 챔버 용적의 4배 실시(1831)

예비점화에 필요한 최소 공기만 유입

최소유량 유지 실패 시는 퍼지 타이머 Auto-reset

안전 차단밸브는 닫음안전 차단밸브는 닫음

퍼지 시 화염감지기 신호는 감지되어서는 안 된다

LEL50 이상의 공기로 치환 금지

82

연소 퍼지 설비

예비 퍼지 예외 경우 760초과 또는 다음 3가지 동시

파일럿 불꽃 감시

안전 차단밸브 설치

가열 챔버 내의 가연성농도가 LEL25 이하

파일럿 점화 시운전 시간 15초 미만

예외 조건

공인기관의 승인을 받은 경우

연장시간 동안 LEL 25를 초과하지 않은 경우

83

연료 차단밸브

연동장치 작동 전원차단 시 차단밸브 닫힘

By-pass valve는 항상 닫음

차단밸브를 타 용도 사용금지

차단밸브 전단에 안전밸브를 설치

차단 파일럿 밸브마다 안전밸브를 설치차단 파일럿 밸브마다 안전밸브를 설치

8 62bar초과 시 이중으로 설치862bar초과 시 이중으로 설치

84

Pilot Burner

각 버너 마다 설치

서로 근접설치 시 최소 1개 이상설치로 감지

4초 이하의 실화를 감지하여 연동4초 이하의 실화를 감지하여 연동

예외 사항

로(爐) 내의 온도가 760를 초과 시에만 By-pass 가능

760 이하로 운전시 By-pass 기능을 반드시 복원 760 이하로 운전시 By-pass 기능을 반드시 복원

방폭형 복사 튜브 한쪽이 열린 경우는 제외

760 이하로 운전이 안 되는 버너는 By-pass 가능

온도제어 감지와 병용 금지

85

고산소 분위기 건조설비

산소 공급배관은 CGA G-44에 따름산소 공급배관은 CGA G 44에 따름

산소 투입 전에 배관 청소

연료 차단밸브는 가능한 화실에서 먼 곳에 설치

방산구 퍼지 배출구는 안전한 곳으로 배출방산구 퍼지 배출구는 안전한 곳으로 배출

산소가 연료배관으로 유입 금지

유리 재질 산소 유량계 사용 억제

산소 감압기 2차 측에 안전밸브 설치산소 감압기 2차 측에 안전밸브 설치

86

소방설비

오븐에 자동 스프링클러 물 분무설비 설치

필요 시 덕트 내에도 설치

로(爐)내 온도가 330를 초과 플래시 화재 위험로(爐)내 온도가 330를 초과 플래시 화재 위험

시에는 일제개방형 스프링클러를 설치

CO2 분말 포 소화설비 설치

필요 시 수증기 소화설비 설치필요 시 수증기 소화설비 설치

지속적인 수증기가 공급 가능

물 1lb는 076 부피

연소물질의 소화는 부적합

87

연소물질의 소화는 부적합

건조설비 연동장치

파일럿 버너파일럿 버너

송풍기운전 유량

산소농도 LEL 측정산소농도 LEL 측정

건조실 운전 온도

연료 차단밸브연료 차단밸브

연료공급 압력유량

외부 가연성가스 농도외부 가연성가스 농도

피(彼)건조물의 유입차단

정전

기타(화재 비상정지 등)

88

안전장치 설치 목적

인명과 재산을 보호인명과 재산을 보호

평상시 철저한 유지middot보수로 성능 유지평상시 철저한 유지middot보수로 성능 유지

안전장치는 절대 안전을 보장하지 않음안전장치는 절대 안전을 보장하지 않음

자주 반복하여 사용하면 수명 단축자주 반복하여 사용하면 수명 단축

89

안전장치 설치 원칙

원하는 동작마다 안전장치를 설치원하는 동작마다 안전장치를 설치

안전관행과 제조자의 지침

연료공급장치의 안전밸브연료공급장치의 안전밸브

안전장치의 운전중지는 수동조작으로 재(再)작동

제조자는 안전운전지침서를 제공

시동 정지 비상사태 점검 유지 보수 등시동 정지 비상사태 점검 유지 보수 등

안전장치는 제조자의 지침에 따라 설치 및 유지

안전장치는 외부충격 등으로 보호 조치

90

안전장치 설치 원칙

안전장치를 제거 또는 고장방지

전기 기계적인 연동장치 무력화 방지

제어회로는 150(120)V 이하 사용제어회로는 150(120)V 이하 사용

제어회로는 한쪽만 접지

PLC Sequence

정전 시 안전상태로 자동 복귀되는 회로유지

PLC와 별도의 비상정지스위치 설치

Sequence 변경은 담당자 승인 통제 기록middot유지 Sequence 변경은 담당자 승인 통제 기록 유지

안전 및 재산상의 피해가 우려될 때는 원격제어 금지

91

PLC 안전회로

제조자의 지침에 따라 PLC 회로 구성

안전회로는 변경 금지

안전회로는 독립 필요 시 접점은 공유가능안전회로는 독립 필요 시 접점은 공유가능

다른 설비를 이용하여 치환 점화시도 금지

연동장치는 안전 차단밸브 전원을 직접 차단하도

록 연동시키고 안전상태로 복귀록 연동시키고 안전상태로 복귀

PLC 고장 시 감시되고 안전상태로 복귀

Program은 소멸되지 않도록 저장

92

근로자 교육훈련 사항

연료-공기 혼합물의 연소

폭발위험

자연발화를 포함한 점화원자연발화를 포함한 점화원

제어 및 안전장치의 기능

특수 운전조건

저산소 분위기 운전조건저산소 분위기 운전조건

위험물질의 취급 및 처리

제한장소의 출입절차제한장소의 출입절차

운전 지침

93

참고자료

산업안전보건법

KOSHA CODE D-4-2001 건조설비 설치 기술지침

NFPA 86 Standard for oven and furnaces

NFPA 61A Standard for the prevention of Fire and Dust Explosion in Facilities Manufacturing and Handling StarchHandling Starch

NFPA 61B Standard for the prevention of Fire and Explosion in Grain Elevators and Facilities H dli B lk R A i l l C di iHandling Bulk Raw Agricultural Commodities

NFPA 61C Standard for the prevention of Fire and Dust Explosion in Feed MillsDust Explosion in Feed Mills

NFPA 68 NFPA 69 NFPA 77 NFPA 91 NFPA 231

94

감 사 합 니 다감 사 합 니 다

95

집필 장희(한국산업안전공단)편집 및 제작 교재자료개발팀

건조설비 부속전기설비

건조설비에 부속된 전열기전동기 및 전등 등에

접속된 배선 및 개폐기를 사용하는 때에는 당해

건조설비 전용의 것을 사용설비 용의 것을 사용

건조설비의 내부에서 전기불꽃의 발생으로 인하여 위험물의 점화원이 될 우려가 있는 전기기계여 위험물의 점화원이 될 우려가 있는 전기기계기구 또는 전선 케이블 설치 금지건조설비 설치환경에 적합한 용량 방폭 등급 내열건조설비 설치환경에 적합한 용량 방폭 등급 내열

등급 밀폐구조 등으로 설치해야 함

30

V 건조설비 화재폭발V 건조설비 화재폭발

31

건조공정 화재폭발가연물

연소(화재)3요소

연소(화재)

1 가연물

2 점화원

연소(화재)3요소

점화원 산소

(화재)2 점화원

3 산소(공기)

분진폭발 5요소가연물가연물

1 가연물

2 점화원밀폐공간

부유

점화원

3 산소(공기)

4 분산부유

공간

32

점화원 산소4 분산부유

5 밀폐공간

화재폭발 방지

함진 농도 입도제어

점화원 제어

산소농도 제어농 제어

비산방지설비를 밀폐시켜 누출 방지설비를 밀폐시켜 누출 방지

분진퇴적 방지를 위한 청소

개방개방옥외에 설치하거나 개방 건물에 설치

33

분진가연물

분진 종류 입도크기는 나라마다 상이함

KOSHA 코드 40 mesh (lt 420 μm) 이하인 입자

NFPA는 20 mesh(lt 850 μm) 이하인 입자( μ ) 이하 자

일반적으로 입도크기가 420 μm 이상인 입자는화염성장 (Propagation) 을 억제화염성장 (Propagation) 을 억제

가스 증기 Hume 먼지 분진 등이 혼합상태가일반적임일반적임

폭발하한 농도는 20 ~ 60g 폭발상한농도는

2000 ~ 6000g의 범위

34

분진실험장치 조건

Ignition Source TwoIgnition Source ndashTwo

pyrotechnic igniter

(5000Jeach)(5000Jeach)

혼합분진

40 i i t l 40 zirconium metal

30 barium nitrate

30 b i id 30 barium peroxide

This source is initiated by

1 A l t i f h da 1-A electric fuse head

35Siwek 20-L chamber

분진 크기별 실험결과

300 μm 이상 분진은300 μm 이상 분진은점화최소농도 점화에너지가 급격히 증가너지가 급격히 증가의미는

36

분진폭발물질

종 류 물 질 명

곡물 곡물류 분유 녹말 설탕 셀룰로오스 등

탄소질 석탄류 목재 종이류 섬유류탄소질 석탄류 목재 종이류 섬유류

금속 Al Mg Li K Na Zn Fe 등

플라스틱 PE ABS PVC PP PVA E Ph l플라스틱 PE ABS PVC PP PVA Epoxy Phenol

Melamine Poly Acrylamide PVB 등

화학물질화학물질 Adipic Acid Calcium Acetate TPA PA

DOP Dextrin Lead Stearate 황

Methyl cellulose Methyl cellulose

분진취급 시 가연성증기 가스혼합 여부에 따라 차이

37

분진취급 시 가연성증기 가스혼합 여부에 따라 차이

PVC는 자기 소화성으로 분진폭발이 가능

분진의 제어

분진이 새는 곳을 막는다

공장 내부를 환기

국소배기장치 등으로 부유 분진을 포집(捕集)

누출된 분진은 정기적으로 제거누출된 분진은 정기적으로 제거

물 분무 또는 습식공정을 적용하여 정전기 발생

을 억제

불활성 분진을 첨가

38

점화원 종류 및 크기

집진장치 등 분진 제거할 때 정전기 방전 불꽃

집진장치 등 분진 제거용 전기기기 불꽃 과열

회전축 과열 회전 날개 접촉 모터 불꽃 과열회 축 과열 회 날개 촉 터 불꽃 과열

회수분진 배출용 기기의 과열 마찰 등

고온 물체 불씨 착화 불꽃 혼입고온 물체 불씨 착화 불꽃 혼입

금속편(金屬片) 등 이물질 혼입

분진 자연발화

보수작업에 따른 용접 등 불꽃

최소발화에너지(MIC)는 가스 1mj 분진 100mj 이하 이나 온도 산소 습도 입도 등에 좌우

39

이하 이나 온도 산소 습도 입도 등에 좌우

인화성 가스 특징

발열 착화 비중Gas MW

발열

Btu

착화

LEL

UEL

비중

Air공기비

Butane 58 0 3 200 550 1 9 8 5 2 0 31 0Butane 580 3200 550 19 85 20 310

CO 280 310 1128 125 740 097 25

Hydrogen 2 0 311 932 4 74 2 0 07 2 5Hydrogen 20 311 932 4 742 007 25

LNG 186 1115 - 46 145 064 106

LNG 162 960 - 4 150 056 90

LNG 203 1000 - 39 140 07 94

Propane 440 2500 842 21 95 157 240

40

점화원 제어장치

접지접지

금속탐지기

온도감지기

컨베이어 벨트 이탈감지컨베이어 벨트 이탈감지

입도분포 제어

습도조절습도조절

불활성물질 투입

진동체 전단에 금속감지기

자석기 금속감지기

41

진동체 전단에 금속감지기

불활성 조치(Inert)( )

불활성 조치 원리밀폐된 체적 내에서 산소 농도를 연소에 요구되는 농도

미만으로 낮춰 사전에 폭발을 방지하는 조치

질소 이산화탄소 등의 불활성 가스를 사전에 주입시켜 폭발을 방지하는 조치 (NFPA 69)

불활성 조치 시 주의사항공정 내에서 퍼지가스 및 산소의 농도를 계속 모니터링

퍼지가스가 누설 시 질식으로 인해 인체에 미칠 잠퍼지가 가 누 시 식 해 체에 미재적 위험성을 사전 고려

42

불활성 조치 장단점

장점

연소를 미연에 방지 제품의 생산 중단에 따른 손실

가능성을 사전에 막을 수 있음가능성을 사전에 막을 수 있음

단점

질소비용의 지속적인 투자질소비용의 지속적인 투자

누설 시 질식의 위험 상존

높은 유지 관리 비용

43

질소순환 공기이송설비

44

불활성가스 치환

운전자의 안전위치를 확인운전자의 안전위치를 확인

불활성가스 충분한 저장량을 보관

용매회수설비 작동준비

순환 팬을 가동하고 불활성가스 투입순환 팬을 가동하고 불활성가스 투입

한계 산소농도보다 3 이상 낮게 투입한계 산소농도보다 3 이상 낮게 투입

재순환 오븐가스를 운전온도까지 가열

정상운전

45

불활성가스 치환(아세톤)( )

46

불활성가스 치환(헵탄)( )

47

저산소 농도 용매회수설비

저산소 농도로 운전저산소 농도로 운전

공기가 유입되지 않도록 기밀성을 유지

산소농도 측정장치를 연동 설치

불활성가스는 용적의 5배 이상 보관

비상전원 공급장치 설치비상전원 공급장치 설치

48

저산소 분위기 오븐 운전운전준비최저산소농도(LOC) 보다 3이상 낮게 운전최저산소농도(LOC) 보다 3이상 낮게 운전 3 이하 시 비상퍼지 및 용매 및 피(彼)건조물 공급 중

단용매 증기가 응축되지 않도록 운전운전중지용매 및 피(彼)건조물 유입을 차단용매 및 피(彼)건조물 유입을 차단 LOC 이하로 치환용매 흐름을 차단하고 열원 공급을 중지산소농도를 195 까지 되게 공기유입비상절차정전 시 비상전원을 팬 제어설비에 공급정전 시 비상전원을 팬 제어설비에 공급건조로(乾燥爐)내에 유입 차단비상시에도 산소농도를 연속측정

비상퍼지 시 오븐 과열방지

49

비상퍼지 시 오븐 과열방지

VI 건조설비 화재폭발 피해 최소화VI 건조설비 화재폭발 피해 최소화

50

화재폭발 피해 최소화 방법

억제(Containment)

방산(Deflagration Venting)

폭연 진압(Deflagration Suspension)

폭연 차단(Deflagration Isolation)폭연 차단(Deflagration Isolation)

완벽한 대책을 세우는 것은 불가능

폭발에 의한 피해를 최소화 대책 강구

1차 폭발을 배출하거나 봉쇄시켜 피해를 최소화

1차 폭발을 감지 2차 폭발로 발전 차단

51

1차 폭발을 감지 2차 폭발로 발전 차단

억제(Containment) ( )

공정 자체를 미리 취급 재료의 최대 폭연압력에견딜 수 있게 설계

최종 변형 압력은 용기내의 최대 초기압력에 좌우최종 변형 압력은 용기내의 최대 초기압력에 좌우

억제 용기의 경우 최대 초기압력을 30 psig (2Bar 2 1 KgCm2)로 제한시킴(NFPA 69)21 KgCm2)로 제한시킴(NFPA 69)

장비의 설계는 영구적으로 변형 방지 설계항복강 ( ) 이하에서 전 설계항복강도 (yield strength) 이하에서 운전토록 설계

허용 가능한 변형으로도 파열방지 설계

항복강도 (yield strength) 이상이라 하더라도 극한 강도 (ultimate strength)이하에서 운전되게끔 설계

52

억제(Containment) 장단점( )

억제 시 고려해야 할 사항용기의 평평한 표면들과 사각 모양의 강도를 극대화

시키는 것은 용기 설계 시 고려

용접 부위 및 기타 조임 장치들의 강도 또한 고려용접 부위 및 기타 조임 장치들의 강도 또한 고려

분진폭발위험이 높은 건조기 분쇄기 등에 적용

억제의 장점유지 관리비의 절감

소극적 방호조치

억제의 단점높은 초기 투자비

플랜트 구조에 무게 하중을 미침

53

플랜트 구조에 무게 하중을 미침

방산(Deflagration Venting)( g g)

방산원리공정 구성품 공정실 등의 내부로부터 발생하는 폭연의

고온 팽창 가스를 개방용 패널 또는 도어를 통해 완화시기는 폭발방지조치기는 폭발방지조치

폭연 배풍장치 - Vent panel Vent door

방산 작동 방법폭발성 가스가 대기로 직접 방출될 수 있게끔 유도하는

개방된 방산구 (Open vent)를 제외

방산장치는 사전에 예정된 압력 즉 P t t에서 개방방산장치는 사전에 예정된 압력 즉 Pstat에서 개방

압축된 가스는 대기로 직접 또는 Vent duct를 통해 배출

54

방산 설계 시 고려사항

반발력(反撥力 Reaction force)폭발 후의 화재 (P l i fi )폭발 후의 화재 (Post explosion fire)재료의 유독성 또는 부식독성 문제에 대한 고려독성 문제에 대한 고려배풍 효율 (Vent efficiency) 다른 공정 장비와의 연결 부위다른 공정 장비와의 연결 부위배풍 덕트의 배압 (Back pressure) 단열 보온재 (Th l i l ti )단열 보온재 (Thermal insulation) 안전한 배풍 구역 (Safe Venting Area) 진공 상태 방호 (V P t ti )진공 상태 방호 (Vacuum Protection) 설치 위치

55

방산구 설계기준(NFPA 68)( )

공정 물질(재료) K K l (b d)Kst or Kg value (barmiddotmsecond)용기의 치수와 체적최대 및 최소의 운전 압력 및 온도최대 및 최소의 운전 압력 및 온도용기의 강도V t D t L th(있을 경우)Vent Duct Length(있을 경우)공정 물질(재료) Kst or Kg value용기의 치수와 체적 최대 및 최소의 운전 압력 및용기의 치수와 체적 최대 및 최소의 운전 압력 및온도 용기의 강도 Vent Duct Length 등의 정보로 NFPA 68에 들어 있는 계산도표( h )로 NFPA 68에 들어 있는 계산도표(nomography)를 사용하여 Vent panel의 사이즈를 결정

56

방산구 설치 기준내부 폭발압력을 외부로 안전하게 방출(예외)

철 구조물과 4 8 이상 철판으로 제작 시(봉쇄)철 구조물과 48mm 이상 철판으로 제작 시(봉쇄)

저산소 농도에서 운전하는 건조설비

가스증기 N₂air CO₂air

Methane 12 145

n-Hexane 12 145

Ethylene 10 11 5Ethylene 10 115

Hydrogene 50 52

S l 9 0Stylene 90 -

로(爐)의 부피 0424당 0093 방출면적(151)

57

(爐)의 부피 0424 당 0093 방출면적(15 1)

방산구 설치 기준

패널 출입문 개구부 등을 이용 1 15법칙 준수패널 출입문 개구부 등을 이용 1 15법칙 준수

방출구 주위에 가이드 레일 설치와 경고표지

가능한 연소장치 가까이 설치

패널이 비산되지 않도록 끈으로 묶어패널이 비산되지 않도록 끈으로 묶어

패널은 05psig의 서지 내압력

지붕 패널을 단위면적당 최대244kg 설치

길이가 긴 건조설비는 최소 내경의 5배 초과 금지길이가 긴 건 설비는 최 내경의 5배 과 금지

초기 증기폭발압력을 조기에 배출시켜 배출시간을 길게

58

방산구 덕트 설치 기준

배출구 덕트는 폭발 방산구 면적 이상으로 설치

벤트 면적은 가능한 균형 있고 대칭적으로 분포

덕트는 가능한 짧게(3m 이하) 설치덕트는 가능한 짧게(3m 이하) 설치

가능한 상부의 높은 곳에 장애물이 없도록 설치

일직선으로 설치

외벽에 가깝게 설치외벽에 가깝게 설치

옥외 안전한 곳에 설치옥외 안전한 곳에 설치

폭발 방산구 주위에 경고 표지판 설치

59

방산구 설치 장단점방산구 장점방산구가 옥외에 있을 경우에는 비용 절감방산구가 옥외에 있을 경우에는 비용 절감유지 관리 비용의 절감

방산구 단점 Filter bag 등의 가연성 재료가 아직 남아 있을 경우

방산 후에도방산 후에도화재의 잠재력 상존

배출구를 옥외로 유도하기 위하여 설치설비가 옥외배출구를 옥외로 유도하기 위하여 설치설비가 옥외또는 바깥쪽벽 가까이에 위치분진화염이 외부로 배출되어 2차 재해 위험분진화염이 외부로 배출되어 2차 재해 위험

독성 부식성 재료에는 부적합잘못 설계 및 설치하면 잦은 작동으로 신뢰성이 저하

60

잘못 설계 및 설치하면 잦은 작동으로 신뢰성이 저하

패널형 방산구(Vent Panel)( )

평평한 모양이나 Dome 모양의 Panel로 방호 대

상이 되는 공정 구성품의 개구부에 볼트를 사용하

여 연결 설치

한 장의 Stainless Steel 또는 316 Stainless

Steel (밀봉용) Teflon 및 Stainless Steel SandSteel (밀봉용) Teflon 및 Stainless Steel Sand

witch 구조로도 구성 가능

D 형 V t P l은 풍압 및 공정 진공 상태Dome 형 Vent Panel은 풍압 및 공정 진공 상태

에 대비하여 저항 값을 크게 설계

Vent Panel 모양 직사각형 또는 원형

61

패널형 방산구(Vent Panel)( )

62

패널 비산방지 끈

63

폭발 방산(Explosion Venting)( p g)

분진폭발 시 폭발압력을 외부로 방출

내부압력을 완화시켜 설비를 보호

피해확대를 방지 감소피해확대를 방지

rupture disk bursting diaphragm 폭발 방산 문(안전핀)(안전핀)

64

방산 문(Vent Door)( )

방호 대상이 되는 공정방호 대상이 되는 공정의 구성품에 설치하는경첩이 달린 도어경첩이 달린 도어

미리 예정된 압력에서개방되도록 설계개방되도록 설계

특수한 걸쇠 경첩 배열 제어열로 제어

Vent panel보다 동작시간이 길다

65

방산구 설치 예시

가스와 먼지를 취급하는 장소에 사용

전형적인 설치 장소 Dust collector

Silo

Dryer

Bucket elevator

Mixer Pulverizing

Bucket elevators

W t Sh ddWaste Shredders

최초 설계 기기 배치시에 분진폭발 고려

66

시에 분진폭발 고려

방산구 덮개 비산방지 끈

67

폭연 진압장치 구성

68

폭연 진압 설계 기준

설계 기준 NFPA 69 ISO 61844설계 기준 NFPA 69 ISO 61844

공정 물질

Kst or Kg value(폭발지수)

최대 및 최소 운전 압력 및 온도최대 및 최소 운전 압력 및 온도

용기의 강도용기의 강

용기의 치수와 체적

69

폭연 진압 장단점

폭연 진압(Deflagration Suspension) 장점

화염 제거 및 연이은 화재의 방지

독성 부식성 재료의 배출 위험 감소독성 부식성 재료의 배출 위험 감소

공정 구성품의 위치 선정에 유연성

폭연 진압(Deflagration Suspension) 약점

폭연 배풍 보다 통상 높은 비용

정기적인 유지 관리정기적인 유지 관리

일부 금속분진 아세틸렌 수소에는 부적합

70

폭연 진압 설치

가스 및 먼지를 취급하는가 및 먼지를 취급하는장소에 사용

전형적인 설치 장소전형적인 설치 장 Dust collectors

Silos

Spray dryers

Bucket elevators

Mixers

Pulverizing

Fluid Bed Dryers

Cyclone Separators

W t Sh dd

71

Waste Shredders

폭연 진압 불가

자체 산화원을 갖고 있는 nitro cellulose 및 이와자체 산화원을 갖고 있는 nitro-cellulose 및 이와

유사한 기타 폭발성 물질

화염의 확산속도가 음속보다 빠른 폭굉 사고

분해 반응 스팀과 같은 열팽창 폭발사고 등으로

초래되는 폭발사고

72

폭연 차단집진기 사일로 등의 공정 구성품은 Suppression Venting Containment 등으로 폭발방지가 가능Venting Containment 등으로 폭발방지가 가능배관 및 덕트에 의해 기타 공정 구성품에 연결되는부위는 폭발 확산의 위험 상존부위는 폭발 확산의 위험 상존집진기는 Deflagration vent 설치로 파괴를 방지할수 있을지는 모르나 유입 덕트 (inlet duct)를 통해수 있을지 나 유 덕 ( )를 통해화염이 플랜트의 다른 부위로 확산될 수 있음이러한 화염의 확산으로 2차 폭발이 초래될 수 있고 실제로 초래되어 왔음NFPA 68에서는 장비들간의 연결된 부위에 설치할선택사양으로 V ti 을 시사하고는 있으나 이는선택사양으로 Venting을 시사하고는 있으나 이는상호 연결된 장비에 폭발방지시스템이 설치되어있을 경우에만 Venting의 효력이 있음

73

있을 경우에만 Venting의 효력이 있음

기계적 폭연 차단적절한 구조의 rotary airlock valve로 가능 dust collector hopper dust collector hopper효과적이기 위해서는

폭연 감지 즉시 Rotary gate valve가 중지폭 지 즉시 y g 가 중지화염과 타고 있는 물질의 이송을 방지진짜 효과적이기 위해서는 rotary airlock valve를

방호 대상 장비의 폭발 감지 및 방지 설비에 통합방호 대상 장비의 폭발 감지 및 방지 설비에 통합필요

High speed knife gate valve적절한 구조로 150 psig 내압력( 충분한 내압력) ms(11000초) 내에 닫힘(빠른 응답속도)배관도 최대 폭연압력 Pmax에 내압

74

기계적 폭연 차단

폭발감지기(압력스위치 또는 불꽃감지기)가 폭연압력 또는 화염 전선 감지압력 또는 화염 전선 감지

폭발감지기가 폭연 압력 화염전선을 감지

신속히 Valve를 차단시켜 화염과 압력의 확산방지

연결된 장비가 D fl ti ti i연결된 장비가 Deflagration venting suppression에 의해 방호되고 있을 경우

예상되는 압력은 거의 없음

연결 배관을 차단하는 Valve를 보다 경제적인연결 배관을 차단하는 Valve를 보다 경제적인chemical isolation barrier로 대체 가능

75

공기수송장치 설치 예시

A

B

A

76

Rotary airlock valvey

77

화학적 폭연 차단

폭발감지기(압력스위치 또는 광학 감지기)가

폭연 압력 화염전선을 감지

고속 방출 소화기에서 소화약제가 신속히 방출고속 방출 소화기에서 소화약제가 신속히 방출

화염과 타고 있는 물질의 확산을 막음

점화원(스파크) 진압 설비

덕트 아래로 이송되는 타고 있는 입자를 감지있

아래쪽으로 물을 분사시켜 소화

일단 폭연이 시작되었을 경우일단 폭연이 시작되었을 경우

확산을 막는 데는 효과가 없음

78

VII 건조설비 부속장치 등VII 건조설비 부속장치 등

79

전체환기 및 배기시설덕트는 불연재 사용 표면온도는 70 이하(24m 이내)이내)

벽 건물 등을 통과시 불연재료로 차단덕트는 방화벽 다른 건물 통과 금지덕트는 방화벽 다른 건물 통과 금지

덕트에 청소구를 설치

건물 일부를 덕트로 사용금지건물 일부를 덕트로 사용금지

위험물질이 응축되지 않도록 설치(단열)

덕트에 고체가 퇴적되지 않도록 설치

배기구는 지붕보다 15m 이상 높게 설치

분진퇴적방지

80

연소장치

연료 먼저 투입되지 않도록 Sequence 구성

연료가스를 감소시켜 연소공기를 차단

2차 공기의 설정치는 급격한 변화가 없도록 잠금차 공기의 설정치 급격 화가 없 록장치 설치시건 암호설정시건 암호설정

연료배관은 수동차단밸브를 설치밸브가 개방된 상태에서 레버가 수직방향이 되지 않게밸브가 개방된 상태에서 레버가 수직방향이 되지 않게

14 회전상태가 권장

파일럿 버너의 불꽃은 주 버너마다 점화를 확실히파일럿 버너의 불꽃은 주 버너마다 점화를 확실히할 수 있게 설치

81

연소 퍼지 설비

예비 퍼지

운전 전middot후에 연료 유입을 차단설비 설치

예비점화 퍼지는 챔버 용적의 4배 실시(1 831)예비점화 퍼지는 챔버 용적의 4배 실시(1831)

예비점화에 필요한 최소 공기만 유입

최소유량 유지 실패 시는 퍼지 타이머 Auto-reset

안전 차단밸브는 닫음안전 차단밸브는 닫음

퍼지 시 화염감지기 신호는 감지되어서는 안 된다

LEL50 이상의 공기로 치환 금지

82

연소 퍼지 설비

예비 퍼지 예외 경우 760초과 또는 다음 3가지 동시

파일럿 불꽃 감시

안전 차단밸브 설치

가열 챔버 내의 가연성농도가 LEL25 이하

파일럿 점화 시운전 시간 15초 미만

예외 조건

공인기관의 승인을 받은 경우

연장시간 동안 LEL 25를 초과하지 않은 경우

83

연료 차단밸브

연동장치 작동 전원차단 시 차단밸브 닫힘

By-pass valve는 항상 닫음

차단밸브를 타 용도 사용금지

차단밸브 전단에 안전밸브를 설치

차단 파일럿 밸브마다 안전밸브를 설치차단 파일럿 밸브마다 안전밸브를 설치

8 62bar초과 시 이중으로 설치862bar초과 시 이중으로 설치

84

Pilot Burner

각 버너 마다 설치

서로 근접설치 시 최소 1개 이상설치로 감지

4초 이하의 실화를 감지하여 연동4초 이하의 실화를 감지하여 연동

예외 사항

로(爐) 내의 온도가 760를 초과 시에만 By-pass 가능

760 이하로 운전시 By-pass 기능을 반드시 복원 760 이하로 운전시 By-pass 기능을 반드시 복원

방폭형 복사 튜브 한쪽이 열린 경우는 제외

760 이하로 운전이 안 되는 버너는 By-pass 가능

온도제어 감지와 병용 금지

85

고산소 분위기 건조설비

산소 공급배관은 CGA G-44에 따름산소 공급배관은 CGA G 44에 따름

산소 투입 전에 배관 청소

연료 차단밸브는 가능한 화실에서 먼 곳에 설치

방산구 퍼지 배출구는 안전한 곳으로 배출방산구 퍼지 배출구는 안전한 곳으로 배출

산소가 연료배관으로 유입 금지

유리 재질 산소 유량계 사용 억제

산소 감압기 2차 측에 안전밸브 설치산소 감압기 2차 측에 안전밸브 설치

86

소방설비

오븐에 자동 스프링클러 물 분무설비 설치

필요 시 덕트 내에도 설치

로(爐)내 온도가 330를 초과 플래시 화재 위험로(爐)내 온도가 330를 초과 플래시 화재 위험

시에는 일제개방형 스프링클러를 설치

CO2 분말 포 소화설비 설치

필요 시 수증기 소화설비 설치필요 시 수증기 소화설비 설치

지속적인 수증기가 공급 가능

물 1lb는 076 부피

연소물질의 소화는 부적합

87

연소물질의 소화는 부적합

건조설비 연동장치

파일럿 버너파일럿 버너

송풍기운전 유량

산소농도 LEL 측정산소농도 LEL 측정

건조실 운전 온도

연료 차단밸브연료 차단밸브

연료공급 압력유량

외부 가연성가스 농도외부 가연성가스 농도

피(彼)건조물의 유입차단

정전

기타(화재 비상정지 등)

88

안전장치 설치 목적

인명과 재산을 보호인명과 재산을 보호

평상시 철저한 유지middot보수로 성능 유지평상시 철저한 유지middot보수로 성능 유지

안전장치는 절대 안전을 보장하지 않음안전장치는 절대 안전을 보장하지 않음

자주 반복하여 사용하면 수명 단축자주 반복하여 사용하면 수명 단축

89

안전장치 설치 원칙

원하는 동작마다 안전장치를 설치원하는 동작마다 안전장치를 설치

안전관행과 제조자의 지침

연료공급장치의 안전밸브연료공급장치의 안전밸브

안전장치의 운전중지는 수동조작으로 재(再)작동

제조자는 안전운전지침서를 제공

시동 정지 비상사태 점검 유지 보수 등시동 정지 비상사태 점검 유지 보수 등

안전장치는 제조자의 지침에 따라 설치 및 유지

안전장치는 외부충격 등으로 보호 조치

90

안전장치 설치 원칙

안전장치를 제거 또는 고장방지

전기 기계적인 연동장치 무력화 방지

제어회로는 150(120)V 이하 사용제어회로는 150(120)V 이하 사용

제어회로는 한쪽만 접지

PLC Sequence

정전 시 안전상태로 자동 복귀되는 회로유지

PLC와 별도의 비상정지스위치 설치

Sequence 변경은 담당자 승인 통제 기록middot유지 Sequence 변경은 담당자 승인 통제 기록 유지

안전 및 재산상의 피해가 우려될 때는 원격제어 금지

91

PLC 안전회로

제조자의 지침에 따라 PLC 회로 구성

안전회로는 변경 금지

안전회로는 독립 필요 시 접점은 공유가능안전회로는 독립 필요 시 접점은 공유가능

다른 설비를 이용하여 치환 점화시도 금지

연동장치는 안전 차단밸브 전원을 직접 차단하도

록 연동시키고 안전상태로 복귀록 연동시키고 안전상태로 복귀

PLC 고장 시 감시되고 안전상태로 복귀

Program은 소멸되지 않도록 저장

92

근로자 교육훈련 사항

연료-공기 혼합물의 연소

폭발위험

자연발화를 포함한 점화원자연발화를 포함한 점화원

제어 및 안전장치의 기능

특수 운전조건

저산소 분위기 운전조건저산소 분위기 운전조건

위험물질의 취급 및 처리

제한장소의 출입절차제한장소의 출입절차

운전 지침

93

참고자료

산업안전보건법

KOSHA CODE D-4-2001 건조설비 설치 기술지침

NFPA 86 Standard for oven and furnaces

NFPA 61A Standard for the prevention of Fire and Dust Explosion in Facilities Manufacturing and Handling StarchHandling Starch

NFPA 61B Standard for the prevention of Fire and Explosion in Grain Elevators and Facilities H dli B lk R A i l l C di iHandling Bulk Raw Agricultural Commodities

NFPA 61C Standard for the prevention of Fire and Dust Explosion in Feed MillsDust Explosion in Feed Mills

NFPA 68 NFPA 69 NFPA 77 NFPA 91 NFPA 231

94

감 사 합 니 다감 사 합 니 다

95

집필 장희(한국산업안전공단)편집 및 제작 교재자료개발팀

V 건조설비 화재폭발V 건조설비 화재폭발

31

건조공정 화재폭발가연물

연소(화재)3요소

연소(화재)

1 가연물

2 점화원

연소(화재)3요소

점화원 산소

(화재)2 점화원

3 산소(공기)

분진폭발 5요소가연물가연물

1 가연물

2 점화원밀폐공간

부유

점화원

3 산소(공기)

4 분산부유

공간

32

점화원 산소4 분산부유

5 밀폐공간

화재폭발 방지

함진 농도 입도제어

점화원 제어

산소농도 제어농 제어

비산방지설비를 밀폐시켜 누출 방지설비를 밀폐시켜 누출 방지

분진퇴적 방지를 위한 청소

개방개방옥외에 설치하거나 개방 건물에 설치

33

분진가연물

분진 종류 입도크기는 나라마다 상이함

KOSHA 코드 40 mesh (lt 420 μm) 이하인 입자

NFPA는 20 mesh(lt 850 μm) 이하인 입자( μ ) 이하 자

일반적으로 입도크기가 420 μm 이상인 입자는화염성장 (Propagation) 을 억제화염성장 (Propagation) 을 억제

가스 증기 Hume 먼지 분진 등이 혼합상태가일반적임일반적임

폭발하한 농도는 20 ~ 60g 폭발상한농도는

2000 ~ 6000g의 범위

34

분진실험장치 조건

Ignition Source TwoIgnition Source ndashTwo

pyrotechnic igniter

(5000Jeach)(5000Jeach)

혼합분진

40 i i t l 40 zirconium metal

30 barium nitrate

30 b i id 30 barium peroxide

This source is initiated by

1 A l t i f h da 1-A electric fuse head

35Siwek 20-L chamber

분진 크기별 실험결과

300 μm 이상 분진은300 μm 이상 분진은점화최소농도 점화에너지가 급격히 증가너지가 급격히 증가의미는

36

분진폭발물질

종 류 물 질 명

곡물 곡물류 분유 녹말 설탕 셀룰로오스 등

탄소질 석탄류 목재 종이류 섬유류탄소질 석탄류 목재 종이류 섬유류

금속 Al Mg Li K Na Zn Fe 등

플라스틱 PE ABS PVC PP PVA E Ph l플라스틱 PE ABS PVC PP PVA Epoxy Phenol

Melamine Poly Acrylamide PVB 등

화학물질화학물질 Adipic Acid Calcium Acetate TPA PA

DOP Dextrin Lead Stearate 황

Methyl cellulose Methyl cellulose

분진취급 시 가연성증기 가스혼합 여부에 따라 차이

37

분진취급 시 가연성증기 가스혼합 여부에 따라 차이

PVC는 자기 소화성으로 분진폭발이 가능

분진의 제어

분진이 새는 곳을 막는다

공장 내부를 환기

국소배기장치 등으로 부유 분진을 포집(捕集)

누출된 분진은 정기적으로 제거누출된 분진은 정기적으로 제거

물 분무 또는 습식공정을 적용하여 정전기 발생

을 억제

불활성 분진을 첨가

38

점화원 종류 및 크기

집진장치 등 분진 제거할 때 정전기 방전 불꽃

집진장치 등 분진 제거용 전기기기 불꽃 과열

회전축 과열 회전 날개 접촉 모터 불꽃 과열회 축 과열 회 날개 촉 터 불꽃 과열

회수분진 배출용 기기의 과열 마찰 등

고온 물체 불씨 착화 불꽃 혼입고온 물체 불씨 착화 불꽃 혼입

금속편(金屬片) 등 이물질 혼입

분진 자연발화

보수작업에 따른 용접 등 불꽃

최소발화에너지(MIC)는 가스 1mj 분진 100mj 이하 이나 온도 산소 습도 입도 등에 좌우

39

이하 이나 온도 산소 습도 입도 등에 좌우

인화성 가스 특징

발열 착화 비중Gas MW

발열

Btu

착화

LEL

UEL

비중

Air공기비

Butane 58 0 3 200 550 1 9 8 5 2 0 31 0Butane 580 3200 550 19 85 20 310

CO 280 310 1128 125 740 097 25

Hydrogen 2 0 311 932 4 74 2 0 07 2 5Hydrogen 20 311 932 4 742 007 25

LNG 186 1115 - 46 145 064 106

LNG 162 960 - 4 150 056 90

LNG 203 1000 - 39 140 07 94

Propane 440 2500 842 21 95 157 240

40

점화원 제어장치

접지접지

금속탐지기

온도감지기

컨베이어 벨트 이탈감지컨베이어 벨트 이탈감지

입도분포 제어

습도조절습도조절

불활성물질 투입

진동체 전단에 금속감지기

자석기 금속감지기

41

진동체 전단에 금속감지기

불활성 조치(Inert)( )

불활성 조치 원리밀폐된 체적 내에서 산소 농도를 연소에 요구되는 농도

미만으로 낮춰 사전에 폭발을 방지하는 조치

질소 이산화탄소 등의 불활성 가스를 사전에 주입시켜 폭발을 방지하는 조치 (NFPA 69)

불활성 조치 시 주의사항공정 내에서 퍼지가스 및 산소의 농도를 계속 모니터링

퍼지가스가 누설 시 질식으로 인해 인체에 미칠 잠퍼지가 가 누 시 식 해 체에 미재적 위험성을 사전 고려

42

불활성 조치 장단점

장점

연소를 미연에 방지 제품의 생산 중단에 따른 손실

가능성을 사전에 막을 수 있음가능성을 사전에 막을 수 있음

단점

질소비용의 지속적인 투자질소비용의 지속적인 투자

누설 시 질식의 위험 상존

높은 유지 관리 비용

43

질소순환 공기이송설비

44

불활성가스 치환

운전자의 안전위치를 확인운전자의 안전위치를 확인

불활성가스 충분한 저장량을 보관

용매회수설비 작동준비

순환 팬을 가동하고 불활성가스 투입순환 팬을 가동하고 불활성가스 투입

한계 산소농도보다 3 이상 낮게 투입한계 산소농도보다 3 이상 낮게 투입

재순환 오븐가스를 운전온도까지 가열

정상운전

45

불활성가스 치환(아세톤)( )

46

불활성가스 치환(헵탄)( )

47

저산소 농도 용매회수설비

저산소 농도로 운전저산소 농도로 운전

공기가 유입되지 않도록 기밀성을 유지

산소농도 측정장치를 연동 설치

불활성가스는 용적의 5배 이상 보관

비상전원 공급장치 설치비상전원 공급장치 설치

48

저산소 분위기 오븐 운전운전준비최저산소농도(LOC) 보다 3이상 낮게 운전최저산소농도(LOC) 보다 3이상 낮게 운전 3 이하 시 비상퍼지 및 용매 및 피(彼)건조물 공급 중

단용매 증기가 응축되지 않도록 운전운전중지용매 및 피(彼)건조물 유입을 차단용매 및 피(彼)건조물 유입을 차단 LOC 이하로 치환용매 흐름을 차단하고 열원 공급을 중지산소농도를 195 까지 되게 공기유입비상절차정전 시 비상전원을 팬 제어설비에 공급정전 시 비상전원을 팬 제어설비에 공급건조로(乾燥爐)내에 유입 차단비상시에도 산소농도를 연속측정

비상퍼지 시 오븐 과열방지

49

비상퍼지 시 오븐 과열방지

VI 건조설비 화재폭발 피해 최소화VI 건조설비 화재폭발 피해 최소화

50

화재폭발 피해 최소화 방법

억제(Containment)

방산(Deflagration Venting)

폭연 진압(Deflagration Suspension)

폭연 차단(Deflagration Isolation)폭연 차단(Deflagration Isolation)

완벽한 대책을 세우는 것은 불가능

폭발에 의한 피해를 최소화 대책 강구

1차 폭발을 배출하거나 봉쇄시켜 피해를 최소화

1차 폭발을 감지 2차 폭발로 발전 차단

51

1차 폭발을 감지 2차 폭발로 발전 차단

억제(Containment) ( )

공정 자체를 미리 취급 재료의 최대 폭연압력에견딜 수 있게 설계

최종 변형 압력은 용기내의 최대 초기압력에 좌우최종 변형 압력은 용기내의 최대 초기압력에 좌우

억제 용기의 경우 최대 초기압력을 30 psig (2Bar 2 1 KgCm2)로 제한시킴(NFPA 69)21 KgCm2)로 제한시킴(NFPA 69)

장비의 설계는 영구적으로 변형 방지 설계항복강 ( ) 이하에서 전 설계항복강도 (yield strength) 이하에서 운전토록 설계

허용 가능한 변형으로도 파열방지 설계

항복강도 (yield strength) 이상이라 하더라도 극한 강도 (ultimate strength)이하에서 운전되게끔 설계

52

억제(Containment) 장단점( )

억제 시 고려해야 할 사항용기의 평평한 표면들과 사각 모양의 강도를 극대화

시키는 것은 용기 설계 시 고려

용접 부위 및 기타 조임 장치들의 강도 또한 고려용접 부위 및 기타 조임 장치들의 강도 또한 고려

분진폭발위험이 높은 건조기 분쇄기 등에 적용

억제의 장점유지 관리비의 절감

소극적 방호조치

억제의 단점높은 초기 투자비

플랜트 구조에 무게 하중을 미침

53

플랜트 구조에 무게 하중을 미침

방산(Deflagration Venting)( g g)

방산원리공정 구성품 공정실 등의 내부로부터 발생하는 폭연의

고온 팽창 가스를 개방용 패널 또는 도어를 통해 완화시기는 폭발방지조치기는 폭발방지조치

폭연 배풍장치 - Vent panel Vent door

방산 작동 방법폭발성 가스가 대기로 직접 방출될 수 있게끔 유도하는

개방된 방산구 (Open vent)를 제외

방산장치는 사전에 예정된 압력 즉 P t t에서 개방방산장치는 사전에 예정된 압력 즉 Pstat에서 개방

압축된 가스는 대기로 직접 또는 Vent duct를 통해 배출

54

방산 설계 시 고려사항

반발력(反撥力 Reaction force)폭발 후의 화재 (P l i fi )폭발 후의 화재 (Post explosion fire)재료의 유독성 또는 부식독성 문제에 대한 고려독성 문제에 대한 고려배풍 효율 (Vent efficiency) 다른 공정 장비와의 연결 부위다른 공정 장비와의 연결 부위배풍 덕트의 배압 (Back pressure) 단열 보온재 (Th l i l ti )단열 보온재 (Thermal insulation) 안전한 배풍 구역 (Safe Venting Area) 진공 상태 방호 (V P t ti )진공 상태 방호 (Vacuum Protection) 설치 위치

55

방산구 설계기준(NFPA 68)( )

공정 물질(재료) K K l (b d)Kst or Kg value (barmiddotmsecond)용기의 치수와 체적최대 및 최소의 운전 압력 및 온도최대 및 최소의 운전 압력 및 온도용기의 강도V t D t L th(있을 경우)Vent Duct Length(있을 경우)공정 물질(재료) Kst or Kg value용기의 치수와 체적 최대 및 최소의 운전 압력 및용기의 치수와 체적 최대 및 최소의 운전 압력 및온도 용기의 강도 Vent Duct Length 등의 정보로 NFPA 68에 들어 있는 계산도표( h )로 NFPA 68에 들어 있는 계산도표(nomography)를 사용하여 Vent panel의 사이즈를 결정

56

방산구 설치 기준내부 폭발압력을 외부로 안전하게 방출(예외)

철 구조물과 4 8 이상 철판으로 제작 시(봉쇄)철 구조물과 48mm 이상 철판으로 제작 시(봉쇄)

저산소 농도에서 운전하는 건조설비

가스증기 N₂air CO₂air

Methane 12 145

n-Hexane 12 145

Ethylene 10 11 5Ethylene 10 115

Hydrogene 50 52

S l 9 0Stylene 90 -

로(爐)의 부피 0424당 0093 방출면적(151)

57

(爐)의 부피 0424 당 0093 방출면적(15 1)

방산구 설치 기준

패널 출입문 개구부 등을 이용 1 15법칙 준수패널 출입문 개구부 등을 이용 1 15법칙 준수

방출구 주위에 가이드 레일 설치와 경고표지

가능한 연소장치 가까이 설치

패널이 비산되지 않도록 끈으로 묶어패널이 비산되지 않도록 끈으로 묶어

패널은 05psig의 서지 내압력

지붕 패널을 단위면적당 최대244kg 설치

길이가 긴 건조설비는 최소 내경의 5배 초과 금지길이가 긴 건 설비는 최 내경의 5배 과 금지

초기 증기폭발압력을 조기에 배출시켜 배출시간을 길게

58

방산구 덕트 설치 기준

배출구 덕트는 폭발 방산구 면적 이상으로 설치

벤트 면적은 가능한 균형 있고 대칭적으로 분포

덕트는 가능한 짧게(3m 이하) 설치덕트는 가능한 짧게(3m 이하) 설치

가능한 상부의 높은 곳에 장애물이 없도록 설치

일직선으로 설치

외벽에 가깝게 설치외벽에 가깝게 설치

옥외 안전한 곳에 설치옥외 안전한 곳에 설치

폭발 방산구 주위에 경고 표지판 설치

59

방산구 설치 장단점방산구 장점방산구가 옥외에 있을 경우에는 비용 절감방산구가 옥외에 있을 경우에는 비용 절감유지 관리 비용의 절감

방산구 단점 Filter bag 등의 가연성 재료가 아직 남아 있을 경우

방산 후에도방산 후에도화재의 잠재력 상존

배출구를 옥외로 유도하기 위하여 설치설비가 옥외배출구를 옥외로 유도하기 위하여 설치설비가 옥외또는 바깥쪽벽 가까이에 위치분진화염이 외부로 배출되어 2차 재해 위험분진화염이 외부로 배출되어 2차 재해 위험

독성 부식성 재료에는 부적합잘못 설계 및 설치하면 잦은 작동으로 신뢰성이 저하

60

잘못 설계 및 설치하면 잦은 작동으로 신뢰성이 저하

패널형 방산구(Vent Panel)( )

평평한 모양이나 Dome 모양의 Panel로 방호 대

상이 되는 공정 구성품의 개구부에 볼트를 사용하

여 연결 설치

한 장의 Stainless Steel 또는 316 Stainless

Steel (밀봉용) Teflon 및 Stainless Steel SandSteel (밀봉용) Teflon 및 Stainless Steel Sand

witch 구조로도 구성 가능

D 형 V t P l은 풍압 및 공정 진공 상태Dome 형 Vent Panel은 풍압 및 공정 진공 상태

에 대비하여 저항 값을 크게 설계

Vent Panel 모양 직사각형 또는 원형

61

패널형 방산구(Vent Panel)( )

62

패널 비산방지 끈

63

폭발 방산(Explosion Venting)( p g)

분진폭발 시 폭발압력을 외부로 방출

내부압력을 완화시켜 설비를 보호

피해확대를 방지 감소피해확대를 방지

rupture disk bursting diaphragm 폭발 방산 문(안전핀)(안전핀)

64

방산 문(Vent Door)( )

방호 대상이 되는 공정방호 대상이 되는 공정의 구성품에 설치하는경첩이 달린 도어경첩이 달린 도어

미리 예정된 압력에서개방되도록 설계개방되도록 설계

특수한 걸쇠 경첩 배열 제어열로 제어

Vent panel보다 동작시간이 길다

65

방산구 설치 예시

가스와 먼지를 취급하는 장소에 사용

전형적인 설치 장소 Dust collector

Silo

Dryer

Bucket elevator

Mixer Pulverizing

Bucket elevators

W t Sh ddWaste Shredders

최초 설계 기기 배치시에 분진폭발 고려

66

시에 분진폭발 고려

방산구 덮개 비산방지 끈

67

폭연 진압장치 구성

68

폭연 진압 설계 기준

설계 기준 NFPA 69 ISO 61844설계 기준 NFPA 69 ISO 61844

공정 물질

Kst or Kg value(폭발지수)

최대 및 최소 운전 압력 및 온도최대 및 최소 운전 압력 및 온도

용기의 강도용기의 강

용기의 치수와 체적

69

폭연 진압 장단점

폭연 진압(Deflagration Suspension) 장점

화염 제거 및 연이은 화재의 방지

독성 부식성 재료의 배출 위험 감소독성 부식성 재료의 배출 위험 감소

공정 구성품의 위치 선정에 유연성

폭연 진압(Deflagration Suspension) 약점

폭연 배풍 보다 통상 높은 비용

정기적인 유지 관리정기적인 유지 관리

일부 금속분진 아세틸렌 수소에는 부적합

70

폭연 진압 설치

가스 및 먼지를 취급하는가 및 먼지를 취급하는장소에 사용

전형적인 설치 장소전형적인 설치 장 Dust collectors

Silos

Spray dryers

Bucket elevators

Mixers

Pulverizing

Fluid Bed Dryers

Cyclone Separators

W t Sh dd

71

Waste Shredders

폭연 진압 불가

자체 산화원을 갖고 있는 nitro cellulose 및 이와자체 산화원을 갖고 있는 nitro-cellulose 및 이와

유사한 기타 폭발성 물질

화염의 확산속도가 음속보다 빠른 폭굉 사고

분해 반응 스팀과 같은 열팽창 폭발사고 등으로

초래되는 폭발사고

72

폭연 차단집진기 사일로 등의 공정 구성품은 Suppression Venting Containment 등으로 폭발방지가 가능Venting Containment 등으로 폭발방지가 가능배관 및 덕트에 의해 기타 공정 구성품에 연결되는부위는 폭발 확산의 위험 상존부위는 폭발 확산의 위험 상존집진기는 Deflagration vent 설치로 파괴를 방지할수 있을지는 모르나 유입 덕트 (inlet duct)를 통해수 있을지 나 유 덕 ( )를 통해화염이 플랜트의 다른 부위로 확산될 수 있음이러한 화염의 확산으로 2차 폭발이 초래될 수 있고 실제로 초래되어 왔음NFPA 68에서는 장비들간의 연결된 부위에 설치할선택사양으로 V ti 을 시사하고는 있으나 이는선택사양으로 Venting을 시사하고는 있으나 이는상호 연결된 장비에 폭발방지시스템이 설치되어있을 경우에만 Venting의 효력이 있음

73

있을 경우에만 Venting의 효력이 있음

기계적 폭연 차단적절한 구조의 rotary airlock valve로 가능 dust collector hopper dust collector hopper효과적이기 위해서는

폭연 감지 즉시 Rotary gate valve가 중지폭 지 즉시 y g 가 중지화염과 타고 있는 물질의 이송을 방지진짜 효과적이기 위해서는 rotary airlock valve를

방호 대상 장비의 폭발 감지 및 방지 설비에 통합방호 대상 장비의 폭발 감지 및 방지 설비에 통합필요

High speed knife gate valve적절한 구조로 150 psig 내압력( 충분한 내압력) ms(11000초) 내에 닫힘(빠른 응답속도)배관도 최대 폭연압력 Pmax에 내압

74

기계적 폭연 차단

폭발감지기(압력스위치 또는 불꽃감지기)가 폭연압력 또는 화염 전선 감지압력 또는 화염 전선 감지

폭발감지기가 폭연 압력 화염전선을 감지

신속히 Valve를 차단시켜 화염과 압력의 확산방지

연결된 장비가 D fl ti ti i연결된 장비가 Deflagration venting suppression에 의해 방호되고 있을 경우

예상되는 압력은 거의 없음

연결 배관을 차단하는 Valve를 보다 경제적인연결 배관을 차단하는 Valve를 보다 경제적인chemical isolation barrier로 대체 가능

75

공기수송장치 설치 예시

A

B

A

76

Rotary airlock valvey

77

화학적 폭연 차단

폭발감지기(압력스위치 또는 광학 감지기)가

폭연 압력 화염전선을 감지

고속 방출 소화기에서 소화약제가 신속히 방출고속 방출 소화기에서 소화약제가 신속히 방출

화염과 타고 있는 물질의 확산을 막음

점화원(스파크) 진압 설비

덕트 아래로 이송되는 타고 있는 입자를 감지있

아래쪽으로 물을 분사시켜 소화

일단 폭연이 시작되었을 경우일단 폭연이 시작되었을 경우

확산을 막는 데는 효과가 없음

78

VII 건조설비 부속장치 등VII 건조설비 부속장치 등

79

전체환기 및 배기시설덕트는 불연재 사용 표면온도는 70 이하(24m 이내)이내)

벽 건물 등을 통과시 불연재료로 차단덕트는 방화벽 다른 건물 통과 금지덕트는 방화벽 다른 건물 통과 금지

덕트에 청소구를 설치

건물 일부를 덕트로 사용금지건물 일부를 덕트로 사용금지

위험물질이 응축되지 않도록 설치(단열)

덕트에 고체가 퇴적되지 않도록 설치

배기구는 지붕보다 15m 이상 높게 설치

분진퇴적방지

80

연소장치

연료 먼저 투입되지 않도록 Sequence 구성

연료가스를 감소시켜 연소공기를 차단

2차 공기의 설정치는 급격한 변화가 없도록 잠금차 공기의 설정치 급격 화가 없 록장치 설치시건 암호설정시건 암호설정

연료배관은 수동차단밸브를 설치밸브가 개방된 상태에서 레버가 수직방향이 되지 않게밸브가 개방된 상태에서 레버가 수직방향이 되지 않게

14 회전상태가 권장

파일럿 버너의 불꽃은 주 버너마다 점화를 확실히파일럿 버너의 불꽃은 주 버너마다 점화를 확실히할 수 있게 설치

81

연소 퍼지 설비

예비 퍼지

운전 전middot후에 연료 유입을 차단설비 설치

예비점화 퍼지는 챔버 용적의 4배 실시(1 831)예비점화 퍼지는 챔버 용적의 4배 실시(1831)

예비점화에 필요한 최소 공기만 유입

최소유량 유지 실패 시는 퍼지 타이머 Auto-reset

안전 차단밸브는 닫음안전 차단밸브는 닫음

퍼지 시 화염감지기 신호는 감지되어서는 안 된다

LEL50 이상의 공기로 치환 금지

82

연소 퍼지 설비

예비 퍼지 예외 경우 760초과 또는 다음 3가지 동시

파일럿 불꽃 감시

안전 차단밸브 설치

가열 챔버 내의 가연성농도가 LEL25 이하

파일럿 점화 시운전 시간 15초 미만

예외 조건

공인기관의 승인을 받은 경우

연장시간 동안 LEL 25를 초과하지 않은 경우

83

연료 차단밸브

연동장치 작동 전원차단 시 차단밸브 닫힘

By-pass valve는 항상 닫음

차단밸브를 타 용도 사용금지

차단밸브 전단에 안전밸브를 설치

차단 파일럿 밸브마다 안전밸브를 설치차단 파일럿 밸브마다 안전밸브를 설치

8 62bar초과 시 이중으로 설치862bar초과 시 이중으로 설치

84

Pilot Burner

각 버너 마다 설치

서로 근접설치 시 최소 1개 이상설치로 감지

4초 이하의 실화를 감지하여 연동4초 이하의 실화를 감지하여 연동

예외 사항

로(爐) 내의 온도가 760를 초과 시에만 By-pass 가능

760 이하로 운전시 By-pass 기능을 반드시 복원 760 이하로 운전시 By-pass 기능을 반드시 복원

방폭형 복사 튜브 한쪽이 열린 경우는 제외

760 이하로 운전이 안 되는 버너는 By-pass 가능

온도제어 감지와 병용 금지

85

고산소 분위기 건조설비

산소 공급배관은 CGA G-44에 따름산소 공급배관은 CGA G 44에 따름

산소 투입 전에 배관 청소

연료 차단밸브는 가능한 화실에서 먼 곳에 설치

방산구 퍼지 배출구는 안전한 곳으로 배출방산구 퍼지 배출구는 안전한 곳으로 배출

산소가 연료배관으로 유입 금지

유리 재질 산소 유량계 사용 억제

산소 감압기 2차 측에 안전밸브 설치산소 감압기 2차 측에 안전밸브 설치

86

소방설비

오븐에 자동 스프링클러 물 분무설비 설치

필요 시 덕트 내에도 설치

로(爐)내 온도가 330를 초과 플래시 화재 위험로(爐)내 온도가 330를 초과 플래시 화재 위험

시에는 일제개방형 스프링클러를 설치

CO2 분말 포 소화설비 설치

필요 시 수증기 소화설비 설치필요 시 수증기 소화설비 설치

지속적인 수증기가 공급 가능

물 1lb는 076 부피

연소물질의 소화는 부적합

87

연소물질의 소화는 부적합

건조설비 연동장치

파일럿 버너파일럿 버너

송풍기운전 유량

산소농도 LEL 측정산소농도 LEL 측정

건조실 운전 온도

연료 차단밸브연료 차단밸브

연료공급 압력유량

외부 가연성가스 농도외부 가연성가스 농도

피(彼)건조물의 유입차단

정전

기타(화재 비상정지 등)

88

안전장치 설치 목적

인명과 재산을 보호인명과 재산을 보호

평상시 철저한 유지middot보수로 성능 유지평상시 철저한 유지middot보수로 성능 유지

안전장치는 절대 안전을 보장하지 않음안전장치는 절대 안전을 보장하지 않음

자주 반복하여 사용하면 수명 단축자주 반복하여 사용하면 수명 단축

89

안전장치 설치 원칙

원하는 동작마다 안전장치를 설치원하는 동작마다 안전장치를 설치

안전관행과 제조자의 지침

연료공급장치의 안전밸브연료공급장치의 안전밸브

안전장치의 운전중지는 수동조작으로 재(再)작동

제조자는 안전운전지침서를 제공

시동 정지 비상사태 점검 유지 보수 등시동 정지 비상사태 점검 유지 보수 등

안전장치는 제조자의 지침에 따라 설치 및 유지

안전장치는 외부충격 등으로 보호 조치

90

안전장치 설치 원칙

안전장치를 제거 또는 고장방지

전기 기계적인 연동장치 무력화 방지

제어회로는 150(120)V 이하 사용제어회로는 150(120)V 이하 사용

제어회로는 한쪽만 접지

PLC Sequence

정전 시 안전상태로 자동 복귀되는 회로유지

PLC와 별도의 비상정지스위치 설치

Sequence 변경은 담당자 승인 통제 기록middot유지 Sequence 변경은 담당자 승인 통제 기록 유지

안전 및 재산상의 피해가 우려될 때는 원격제어 금지

91

PLC 안전회로

제조자의 지침에 따라 PLC 회로 구성

안전회로는 변경 금지

안전회로는 독립 필요 시 접점은 공유가능안전회로는 독립 필요 시 접점은 공유가능

다른 설비를 이용하여 치환 점화시도 금지

연동장치는 안전 차단밸브 전원을 직접 차단하도

록 연동시키고 안전상태로 복귀록 연동시키고 안전상태로 복귀

PLC 고장 시 감시되고 안전상태로 복귀

Program은 소멸되지 않도록 저장

92

근로자 교육훈련 사항

연료-공기 혼합물의 연소

폭발위험

자연발화를 포함한 점화원자연발화를 포함한 점화원

제어 및 안전장치의 기능

특수 운전조건

저산소 분위기 운전조건저산소 분위기 운전조건

위험물질의 취급 및 처리

제한장소의 출입절차제한장소의 출입절차

운전 지침

93

참고자료

산업안전보건법

KOSHA CODE D-4-2001 건조설비 설치 기술지침

NFPA 86 Standard for oven and furnaces

NFPA 61A Standard for the prevention of Fire and Dust Explosion in Facilities Manufacturing and Handling StarchHandling Starch

NFPA 61B Standard for the prevention of Fire and Explosion in Grain Elevators and Facilities H dli B lk R A i l l C di iHandling Bulk Raw Agricultural Commodities

NFPA 61C Standard for the prevention of Fire and Dust Explosion in Feed MillsDust Explosion in Feed Mills

NFPA 68 NFPA 69 NFPA 77 NFPA 91 NFPA 231

94

감 사 합 니 다감 사 합 니 다

95

집필 장희(한국산업안전공단)편집 및 제작 교재자료개발팀

건조공정 화재폭발가연물

연소(화재)3요소

연소(화재)

1 가연물

2 점화원

연소(화재)3요소

점화원 산소

(화재)2 점화원

3 산소(공기)

분진폭발 5요소가연물가연물

1 가연물

2 점화원밀폐공간

부유

점화원

3 산소(공기)

4 분산부유

공간

32

점화원 산소4 분산부유

5 밀폐공간

화재폭발 방지

함진 농도 입도제어

점화원 제어

산소농도 제어농 제어

비산방지설비를 밀폐시켜 누출 방지설비를 밀폐시켜 누출 방지

분진퇴적 방지를 위한 청소

개방개방옥외에 설치하거나 개방 건물에 설치

33

분진가연물

분진 종류 입도크기는 나라마다 상이함

KOSHA 코드 40 mesh (lt 420 μm) 이하인 입자

NFPA는 20 mesh(lt 850 μm) 이하인 입자( μ ) 이하 자

일반적으로 입도크기가 420 μm 이상인 입자는화염성장 (Propagation) 을 억제화염성장 (Propagation) 을 억제

가스 증기 Hume 먼지 분진 등이 혼합상태가일반적임일반적임

폭발하한 농도는 20 ~ 60g 폭발상한농도는

2000 ~ 6000g의 범위

34

분진실험장치 조건

Ignition Source TwoIgnition Source ndashTwo

pyrotechnic igniter

(5000Jeach)(5000Jeach)

혼합분진

40 i i t l 40 zirconium metal

30 barium nitrate

30 b i id 30 barium peroxide

This source is initiated by

1 A l t i f h da 1-A electric fuse head

35Siwek 20-L chamber

분진 크기별 실험결과

300 μm 이상 분진은300 μm 이상 분진은점화최소농도 점화에너지가 급격히 증가너지가 급격히 증가의미는

36

분진폭발물질

종 류 물 질 명

곡물 곡물류 분유 녹말 설탕 셀룰로오스 등

탄소질 석탄류 목재 종이류 섬유류탄소질 석탄류 목재 종이류 섬유류

금속 Al Mg Li K Na Zn Fe 등

플라스틱 PE ABS PVC PP PVA E Ph l플라스틱 PE ABS PVC PP PVA Epoxy Phenol

Melamine Poly Acrylamide PVB 등

화학물질화학물질 Adipic Acid Calcium Acetate TPA PA

DOP Dextrin Lead Stearate 황

Methyl cellulose Methyl cellulose

분진취급 시 가연성증기 가스혼합 여부에 따라 차이

37

분진취급 시 가연성증기 가스혼합 여부에 따라 차이

PVC는 자기 소화성으로 분진폭발이 가능

분진의 제어

분진이 새는 곳을 막는다

공장 내부를 환기

국소배기장치 등으로 부유 분진을 포집(捕集)

누출된 분진은 정기적으로 제거누출된 분진은 정기적으로 제거

물 분무 또는 습식공정을 적용하여 정전기 발생

을 억제

불활성 분진을 첨가

38

점화원 종류 및 크기

집진장치 등 분진 제거할 때 정전기 방전 불꽃

집진장치 등 분진 제거용 전기기기 불꽃 과열

회전축 과열 회전 날개 접촉 모터 불꽃 과열회 축 과열 회 날개 촉 터 불꽃 과열

회수분진 배출용 기기의 과열 마찰 등

고온 물체 불씨 착화 불꽃 혼입고온 물체 불씨 착화 불꽃 혼입

금속편(金屬片) 등 이물질 혼입

분진 자연발화

보수작업에 따른 용접 등 불꽃

최소발화에너지(MIC)는 가스 1mj 분진 100mj 이하 이나 온도 산소 습도 입도 등에 좌우

39

이하 이나 온도 산소 습도 입도 등에 좌우

인화성 가스 특징

발열 착화 비중Gas MW

발열

Btu

착화

LEL

UEL

비중

Air공기비

Butane 58 0 3 200 550 1 9 8 5 2 0 31 0Butane 580 3200 550 19 85 20 310

CO 280 310 1128 125 740 097 25

Hydrogen 2 0 311 932 4 74 2 0 07 2 5Hydrogen 20 311 932 4 742 007 25

LNG 186 1115 - 46 145 064 106

LNG 162 960 - 4 150 056 90

LNG 203 1000 - 39 140 07 94

Propane 440 2500 842 21 95 157 240

40

점화원 제어장치

접지접지

금속탐지기

온도감지기

컨베이어 벨트 이탈감지컨베이어 벨트 이탈감지

입도분포 제어

습도조절습도조절

불활성물질 투입

진동체 전단에 금속감지기

자석기 금속감지기

41

진동체 전단에 금속감지기

불활성 조치(Inert)( )

불활성 조치 원리밀폐된 체적 내에서 산소 농도를 연소에 요구되는 농도

미만으로 낮춰 사전에 폭발을 방지하는 조치

질소 이산화탄소 등의 불활성 가스를 사전에 주입시켜 폭발을 방지하는 조치 (NFPA 69)

불활성 조치 시 주의사항공정 내에서 퍼지가스 및 산소의 농도를 계속 모니터링

퍼지가스가 누설 시 질식으로 인해 인체에 미칠 잠퍼지가 가 누 시 식 해 체에 미재적 위험성을 사전 고려

42

불활성 조치 장단점

장점

연소를 미연에 방지 제품의 생산 중단에 따른 손실

가능성을 사전에 막을 수 있음가능성을 사전에 막을 수 있음

단점

질소비용의 지속적인 투자질소비용의 지속적인 투자

누설 시 질식의 위험 상존

높은 유지 관리 비용

43

질소순환 공기이송설비

44

불활성가스 치환

운전자의 안전위치를 확인운전자의 안전위치를 확인

불활성가스 충분한 저장량을 보관

용매회수설비 작동준비

순환 팬을 가동하고 불활성가스 투입순환 팬을 가동하고 불활성가스 투입

한계 산소농도보다 3 이상 낮게 투입한계 산소농도보다 3 이상 낮게 투입

재순환 오븐가스를 운전온도까지 가열

정상운전

45

불활성가스 치환(아세톤)( )

46

불활성가스 치환(헵탄)( )

47

저산소 농도 용매회수설비

저산소 농도로 운전저산소 농도로 운전

공기가 유입되지 않도록 기밀성을 유지

산소농도 측정장치를 연동 설치

불활성가스는 용적의 5배 이상 보관

비상전원 공급장치 설치비상전원 공급장치 설치

48

저산소 분위기 오븐 운전운전준비최저산소농도(LOC) 보다 3이상 낮게 운전최저산소농도(LOC) 보다 3이상 낮게 운전 3 이하 시 비상퍼지 및 용매 및 피(彼)건조물 공급 중

단용매 증기가 응축되지 않도록 운전운전중지용매 및 피(彼)건조물 유입을 차단용매 및 피(彼)건조물 유입을 차단 LOC 이하로 치환용매 흐름을 차단하고 열원 공급을 중지산소농도를 195 까지 되게 공기유입비상절차정전 시 비상전원을 팬 제어설비에 공급정전 시 비상전원을 팬 제어설비에 공급건조로(乾燥爐)내에 유입 차단비상시에도 산소농도를 연속측정

비상퍼지 시 오븐 과열방지

49

비상퍼지 시 오븐 과열방지

VI 건조설비 화재폭발 피해 최소화VI 건조설비 화재폭발 피해 최소화

50

화재폭발 피해 최소화 방법

억제(Containment)

방산(Deflagration Venting)

폭연 진압(Deflagration Suspension)

폭연 차단(Deflagration Isolation)폭연 차단(Deflagration Isolation)

완벽한 대책을 세우는 것은 불가능

폭발에 의한 피해를 최소화 대책 강구

1차 폭발을 배출하거나 봉쇄시켜 피해를 최소화

1차 폭발을 감지 2차 폭발로 발전 차단

51

1차 폭발을 감지 2차 폭발로 발전 차단

억제(Containment) ( )

공정 자체를 미리 취급 재료의 최대 폭연압력에견딜 수 있게 설계

최종 변형 압력은 용기내의 최대 초기압력에 좌우최종 변형 압력은 용기내의 최대 초기압력에 좌우

억제 용기의 경우 최대 초기압력을 30 psig (2Bar 2 1 KgCm2)로 제한시킴(NFPA 69)21 KgCm2)로 제한시킴(NFPA 69)

장비의 설계는 영구적으로 변형 방지 설계항복강 ( ) 이하에서 전 설계항복강도 (yield strength) 이하에서 운전토록 설계

허용 가능한 변형으로도 파열방지 설계

항복강도 (yield strength) 이상이라 하더라도 극한 강도 (ultimate strength)이하에서 운전되게끔 설계

52

억제(Containment) 장단점( )

억제 시 고려해야 할 사항용기의 평평한 표면들과 사각 모양의 강도를 극대화

시키는 것은 용기 설계 시 고려

용접 부위 및 기타 조임 장치들의 강도 또한 고려용접 부위 및 기타 조임 장치들의 강도 또한 고려

분진폭발위험이 높은 건조기 분쇄기 등에 적용

억제의 장점유지 관리비의 절감

소극적 방호조치

억제의 단점높은 초기 투자비

플랜트 구조에 무게 하중을 미침

53

플랜트 구조에 무게 하중을 미침

방산(Deflagration Venting)( g g)

방산원리공정 구성품 공정실 등의 내부로부터 발생하는 폭연의

고온 팽창 가스를 개방용 패널 또는 도어를 통해 완화시기는 폭발방지조치기는 폭발방지조치

폭연 배풍장치 - Vent panel Vent door

방산 작동 방법폭발성 가스가 대기로 직접 방출될 수 있게끔 유도하는

개방된 방산구 (Open vent)를 제외

방산장치는 사전에 예정된 압력 즉 P t t에서 개방방산장치는 사전에 예정된 압력 즉 Pstat에서 개방

압축된 가스는 대기로 직접 또는 Vent duct를 통해 배출

54

방산 설계 시 고려사항

반발력(反撥力 Reaction force)폭발 후의 화재 (P l i fi )폭발 후의 화재 (Post explosion fire)재료의 유독성 또는 부식독성 문제에 대한 고려독성 문제에 대한 고려배풍 효율 (Vent efficiency) 다른 공정 장비와의 연결 부위다른 공정 장비와의 연결 부위배풍 덕트의 배압 (Back pressure) 단열 보온재 (Th l i l ti )단열 보온재 (Thermal insulation) 안전한 배풍 구역 (Safe Venting Area) 진공 상태 방호 (V P t ti )진공 상태 방호 (Vacuum Protection) 설치 위치

55

방산구 설계기준(NFPA 68)( )

공정 물질(재료) K K l (b d)Kst or Kg value (barmiddotmsecond)용기의 치수와 체적최대 및 최소의 운전 압력 및 온도최대 및 최소의 운전 압력 및 온도용기의 강도V t D t L th(있을 경우)Vent Duct Length(있을 경우)공정 물질(재료) Kst or Kg value용기의 치수와 체적 최대 및 최소의 운전 압력 및용기의 치수와 체적 최대 및 최소의 운전 압력 및온도 용기의 강도 Vent Duct Length 등의 정보로 NFPA 68에 들어 있는 계산도표( h )로 NFPA 68에 들어 있는 계산도표(nomography)를 사용하여 Vent panel의 사이즈를 결정

56

방산구 설치 기준내부 폭발압력을 외부로 안전하게 방출(예외)

철 구조물과 4 8 이상 철판으로 제작 시(봉쇄)철 구조물과 48mm 이상 철판으로 제작 시(봉쇄)

저산소 농도에서 운전하는 건조설비

가스증기 N₂air CO₂air

Methane 12 145

n-Hexane 12 145

Ethylene 10 11 5Ethylene 10 115

Hydrogene 50 52

S l 9 0Stylene 90 -

로(爐)의 부피 0424당 0093 방출면적(151)

57

(爐)의 부피 0424 당 0093 방출면적(15 1)

방산구 설치 기준

패널 출입문 개구부 등을 이용 1 15법칙 준수패널 출입문 개구부 등을 이용 1 15법칙 준수

방출구 주위에 가이드 레일 설치와 경고표지

가능한 연소장치 가까이 설치

패널이 비산되지 않도록 끈으로 묶어패널이 비산되지 않도록 끈으로 묶어

패널은 05psig의 서지 내압력

지붕 패널을 단위면적당 최대244kg 설치

길이가 긴 건조설비는 최소 내경의 5배 초과 금지길이가 긴 건 설비는 최 내경의 5배 과 금지

초기 증기폭발압력을 조기에 배출시켜 배출시간을 길게

58

방산구 덕트 설치 기준

배출구 덕트는 폭발 방산구 면적 이상으로 설치

벤트 면적은 가능한 균형 있고 대칭적으로 분포

덕트는 가능한 짧게(3m 이하) 설치덕트는 가능한 짧게(3m 이하) 설치

가능한 상부의 높은 곳에 장애물이 없도록 설치

일직선으로 설치

외벽에 가깝게 설치외벽에 가깝게 설치

옥외 안전한 곳에 설치옥외 안전한 곳에 설치

폭발 방산구 주위에 경고 표지판 설치

59

방산구 설치 장단점방산구 장점방산구가 옥외에 있을 경우에는 비용 절감방산구가 옥외에 있을 경우에는 비용 절감유지 관리 비용의 절감

방산구 단점 Filter bag 등의 가연성 재료가 아직 남아 있을 경우

방산 후에도방산 후에도화재의 잠재력 상존

배출구를 옥외로 유도하기 위하여 설치설비가 옥외배출구를 옥외로 유도하기 위하여 설치설비가 옥외또는 바깥쪽벽 가까이에 위치분진화염이 외부로 배출되어 2차 재해 위험분진화염이 외부로 배출되어 2차 재해 위험

독성 부식성 재료에는 부적합잘못 설계 및 설치하면 잦은 작동으로 신뢰성이 저하

60

잘못 설계 및 설치하면 잦은 작동으로 신뢰성이 저하

패널형 방산구(Vent Panel)( )

평평한 모양이나 Dome 모양의 Panel로 방호 대

상이 되는 공정 구성품의 개구부에 볼트를 사용하

여 연결 설치

한 장의 Stainless Steel 또는 316 Stainless

Steel (밀봉용) Teflon 및 Stainless Steel SandSteel (밀봉용) Teflon 및 Stainless Steel Sand

witch 구조로도 구성 가능

D 형 V t P l은 풍압 및 공정 진공 상태Dome 형 Vent Panel은 풍압 및 공정 진공 상태

에 대비하여 저항 값을 크게 설계

Vent Panel 모양 직사각형 또는 원형

61

패널형 방산구(Vent Panel)( )

62

패널 비산방지 끈

63

폭발 방산(Explosion Venting)( p g)

분진폭발 시 폭발압력을 외부로 방출

내부압력을 완화시켜 설비를 보호

피해확대를 방지 감소피해확대를 방지

rupture disk bursting diaphragm 폭발 방산 문(안전핀)(안전핀)

64

방산 문(Vent Door)( )

방호 대상이 되는 공정방호 대상이 되는 공정의 구성품에 설치하는경첩이 달린 도어경첩이 달린 도어

미리 예정된 압력에서개방되도록 설계개방되도록 설계

특수한 걸쇠 경첩 배열 제어열로 제어

Vent panel보다 동작시간이 길다

65

방산구 설치 예시

가스와 먼지를 취급하는 장소에 사용

전형적인 설치 장소 Dust collector

Silo

Dryer

Bucket elevator

Mixer Pulverizing

Bucket elevators

W t Sh ddWaste Shredders

최초 설계 기기 배치시에 분진폭발 고려

66

시에 분진폭발 고려

방산구 덮개 비산방지 끈

67

폭연 진압장치 구성

68

폭연 진압 설계 기준

설계 기준 NFPA 69 ISO 61844설계 기준 NFPA 69 ISO 61844

공정 물질

Kst or Kg value(폭발지수)

최대 및 최소 운전 압력 및 온도최대 및 최소 운전 압력 및 온도

용기의 강도용기의 강

용기의 치수와 체적

69

폭연 진압 장단점

폭연 진압(Deflagration Suspension) 장점

화염 제거 및 연이은 화재의 방지

독성 부식성 재료의 배출 위험 감소독성 부식성 재료의 배출 위험 감소

공정 구성품의 위치 선정에 유연성

폭연 진압(Deflagration Suspension) 약점

폭연 배풍 보다 통상 높은 비용

정기적인 유지 관리정기적인 유지 관리

일부 금속분진 아세틸렌 수소에는 부적합

70

폭연 진압 설치

가스 및 먼지를 취급하는가 및 먼지를 취급하는장소에 사용

전형적인 설치 장소전형적인 설치 장 Dust collectors

Silos

Spray dryers

Bucket elevators

Mixers

Pulverizing

Fluid Bed Dryers

Cyclone Separators

W t Sh dd

71

Waste Shredders

폭연 진압 불가

자체 산화원을 갖고 있는 nitro cellulose 및 이와자체 산화원을 갖고 있는 nitro-cellulose 및 이와

유사한 기타 폭발성 물질

화염의 확산속도가 음속보다 빠른 폭굉 사고

분해 반응 스팀과 같은 열팽창 폭발사고 등으로

초래되는 폭발사고

72

폭연 차단집진기 사일로 등의 공정 구성품은 Suppression Venting Containment 등으로 폭발방지가 가능Venting Containment 등으로 폭발방지가 가능배관 및 덕트에 의해 기타 공정 구성품에 연결되는부위는 폭발 확산의 위험 상존부위는 폭발 확산의 위험 상존집진기는 Deflagration vent 설치로 파괴를 방지할수 있을지는 모르나 유입 덕트 (inlet duct)를 통해수 있을지 나 유 덕 ( )를 통해화염이 플랜트의 다른 부위로 확산될 수 있음이러한 화염의 확산으로 2차 폭발이 초래될 수 있고 실제로 초래되어 왔음NFPA 68에서는 장비들간의 연결된 부위에 설치할선택사양으로 V ti 을 시사하고는 있으나 이는선택사양으로 Venting을 시사하고는 있으나 이는상호 연결된 장비에 폭발방지시스템이 설치되어있을 경우에만 Venting의 효력이 있음

73

있을 경우에만 Venting의 효력이 있음

기계적 폭연 차단적절한 구조의 rotary airlock valve로 가능 dust collector hopper dust collector hopper효과적이기 위해서는

폭연 감지 즉시 Rotary gate valve가 중지폭 지 즉시 y g 가 중지화염과 타고 있는 물질의 이송을 방지진짜 효과적이기 위해서는 rotary airlock valve를

방호 대상 장비의 폭발 감지 및 방지 설비에 통합방호 대상 장비의 폭발 감지 및 방지 설비에 통합필요

High speed knife gate valve적절한 구조로 150 psig 내압력( 충분한 내압력) ms(11000초) 내에 닫힘(빠른 응답속도)배관도 최대 폭연압력 Pmax에 내압

74

기계적 폭연 차단

폭발감지기(압력스위치 또는 불꽃감지기)가 폭연압력 또는 화염 전선 감지압력 또는 화염 전선 감지

폭발감지기가 폭연 압력 화염전선을 감지

신속히 Valve를 차단시켜 화염과 압력의 확산방지

연결된 장비가 D fl ti ti i연결된 장비가 Deflagration venting suppression에 의해 방호되고 있을 경우

예상되는 압력은 거의 없음

연결 배관을 차단하는 Valve를 보다 경제적인연결 배관을 차단하는 Valve를 보다 경제적인chemical isolation barrier로 대체 가능

75

공기수송장치 설치 예시

A

B

A

76

Rotary airlock valvey

77

화학적 폭연 차단

폭발감지기(압력스위치 또는 광학 감지기)가

폭연 압력 화염전선을 감지

고속 방출 소화기에서 소화약제가 신속히 방출고속 방출 소화기에서 소화약제가 신속히 방출

화염과 타고 있는 물질의 확산을 막음

점화원(스파크) 진압 설비

덕트 아래로 이송되는 타고 있는 입자를 감지있

아래쪽으로 물을 분사시켜 소화

일단 폭연이 시작되었을 경우일단 폭연이 시작되었을 경우

확산을 막는 데는 효과가 없음

78

VII 건조설비 부속장치 등VII 건조설비 부속장치 등

79

전체환기 및 배기시설덕트는 불연재 사용 표면온도는 70 이하(24m 이내)이내)

벽 건물 등을 통과시 불연재료로 차단덕트는 방화벽 다른 건물 통과 금지덕트는 방화벽 다른 건물 통과 금지

덕트에 청소구를 설치

건물 일부를 덕트로 사용금지건물 일부를 덕트로 사용금지

위험물질이 응축되지 않도록 설치(단열)

덕트에 고체가 퇴적되지 않도록 설치

배기구는 지붕보다 15m 이상 높게 설치

분진퇴적방지

80

연소장치

연료 먼저 투입되지 않도록 Sequence 구성

연료가스를 감소시켜 연소공기를 차단

2차 공기의 설정치는 급격한 변화가 없도록 잠금차 공기의 설정치 급격 화가 없 록장치 설치시건 암호설정시건 암호설정

연료배관은 수동차단밸브를 설치밸브가 개방된 상태에서 레버가 수직방향이 되지 않게밸브가 개방된 상태에서 레버가 수직방향이 되지 않게

14 회전상태가 권장

파일럿 버너의 불꽃은 주 버너마다 점화를 확실히파일럿 버너의 불꽃은 주 버너마다 점화를 확실히할 수 있게 설치

81

연소 퍼지 설비

예비 퍼지

운전 전middot후에 연료 유입을 차단설비 설치

예비점화 퍼지는 챔버 용적의 4배 실시(1 831)예비점화 퍼지는 챔버 용적의 4배 실시(1831)

예비점화에 필요한 최소 공기만 유입

최소유량 유지 실패 시는 퍼지 타이머 Auto-reset

안전 차단밸브는 닫음안전 차단밸브는 닫음

퍼지 시 화염감지기 신호는 감지되어서는 안 된다

LEL50 이상의 공기로 치환 금지

82

연소 퍼지 설비

예비 퍼지 예외 경우 760초과 또는 다음 3가지 동시

파일럿 불꽃 감시

안전 차단밸브 설치

가열 챔버 내의 가연성농도가 LEL25 이하

파일럿 점화 시운전 시간 15초 미만

예외 조건

공인기관의 승인을 받은 경우

연장시간 동안 LEL 25를 초과하지 않은 경우

83

연료 차단밸브

연동장치 작동 전원차단 시 차단밸브 닫힘

By-pass valve는 항상 닫음

차단밸브를 타 용도 사용금지

차단밸브 전단에 안전밸브를 설치

차단 파일럿 밸브마다 안전밸브를 설치차단 파일럿 밸브마다 안전밸브를 설치

8 62bar초과 시 이중으로 설치862bar초과 시 이중으로 설치

84

Pilot Burner

각 버너 마다 설치

서로 근접설치 시 최소 1개 이상설치로 감지

4초 이하의 실화를 감지하여 연동4초 이하의 실화를 감지하여 연동

예외 사항

로(爐) 내의 온도가 760를 초과 시에만 By-pass 가능

760 이하로 운전시 By-pass 기능을 반드시 복원 760 이하로 운전시 By-pass 기능을 반드시 복원

방폭형 복사 튜브 한쪽이 열린 경우는 제외

760 이하로 운전이 안 되는 버너는 By-pass 가능

온도제어 감지와 병용 금지

85

고산소 분위기 건조설비

산소 공급배관은 CGA G-44에 따름산소 공급배관은 CGA G 44에 따름

산소 투입 전에 배관 청소

연료 차단밸브는 가능한 화실에서 먼 곳에 설치

방산구 퍼지 배출구는 안전한 곳으로 배출방산구 퍼지 배출구는 안전한 곳으로 배출

산소가 연료배관으로 유입 금지

유리 재질 산소 유량계 사용 억제

산소 감압기 2차 측에 안전밸브 설치산소 감압기 2차 측에 안전밸브 설치

86

소방설비

오븐에 자동 스프링클러 물 분무설비 설치

필요 시 덕트 내에도 설치

로(爐)내 온도가 330를 초과 플래시 화재 위험로(爐)내 온도가 330를 초과 플래시 화재 위험

시에는 일제개방형 스프링클러를 설치

CO2 분말 포 소화설비 설치

필요 시 수증기 소화설비 설치필요 시 수증기 소화설비 설치

지속적인 수증기가 공급 가능

물 1lb는 076 부피

연소물질의 소화는 부적합

87

연소물질의 소화는 부적합

건조설비 연동장치

파일럿 버너파일럿 버너

송풍기운전 유량

산소농도 LEL 측정산소농도 LEL 측정

건조실 운전 온도

연료 차단밸브연료 차단밸브

연료공급 압력유량

외부 가연성가스 농도외부 가연성가스 농도

피(彼)건조물의 유입차단

정전

기타(화재 비상정지 등)

88

안전장치 설치 목적

인명과 재산을 보호인명과 재산을 보호

평상시 철저한 유지middot보수로 성능 유지평상시 철저한 유지middot보수로 성능 유지

안전장치는 절대 안전을 보장하지 않음안전장치는 절대 안전을 보장하지 않음

자주 반복하여 사용하면 수명 단축자주 반복하여 사용하면 수명 단축

89

안전장치 설치 원칙

원하는 동작마다 안전장치를 설치원하는 동작마다 안전장치를 설치

안전관행과 제조자의 지침

연료공급장치의 안전밸브연료공급장치의 안전밸브

안전장치의 운전중지는 수동조작으로 재(再)작동

제조자는 안전운전지침서를 제공

시동 정지 비상사태 점검 유지 보수 등시동 정지 비상사태 점검 유지 보수 등

안전장치는 제조자의 지침에 따라 설치 및 유지

안전장치는 외부충격 등으로 보호 조치

90

안전장치 설치 원칙

안전장치를 제거 또는 고장방지

전기 기계적인 연동장치 무력화 방지

제어회로는 150(120)V 이하 사용제어회로는 150(120)V 이하 사용

제어회로는 한쪽만 접지

PLC Sequence

정전 시 안전상태로 자동 복귀되는 회로유지

PLC와 별도의 비상정지스위치 설치

Sequence 변경은 담당자 승인 통제 기록middot유지 Sequence 변경은 담당자 승인 통제 기록 유지

안전 및 재산상의 피해가 우려될 때는 원격제어 금지

91

PLC 안전회로

제조자의 지침에 따라 PLC 회로 구성

안전회로는 변경 금지

안전회로는 독립 필요 시 접점은 공유가능안전회로는 독립 필요 시 접점은 공유가능

다른 설비를 이용하여 치환 점화시도 금지

연동장치는 안전 차단밸브 전원을 직접 차단하도

록 연동시키고 안전상태로 복귀록 연동시키고 안전상태로 복귀

PLC 고장 시 감시되고 안전상태로 복귀

Program은 소멸되지 않도록 저장

92

근로자 교육훈련 사항

연료-공기 혼합물의 연소

폭발위험

자연발화를 포함한 점화원자연발화를 포함한 점화원

제어 및 안전장치의 기능

특수 운전조건

저산소 분위기 운전조건저산소 분위기 운전조건

위험물질의 취급 및 처리

제한장소의 출입절차제한장소의 출입절차

운전 지침

93

참고자료

산업안전보건법

KOSHA CODE D-4-2001 건조설비 설치 기술지침

NFPA 86 Standard for oven and furnaces

NFPA 61A Standard for the prevention of Fire and Dust Explosion in Facilities Manufacturing and Handling StarchHandling Starch

NFPA 61B Standard for the prevention of Fire and Explosion in Grain Elevators and Facilities H dli B lk R A i l l C di iHandling Bulk Raw Agricultural Commodities

NFPA 61C Standard for the prevention of Fire and Dust Explosion in Feed MillsDust Explosion in Feed Mills

NFPA 68 NFPA 69 NFPA 77 NFPA 91 NFPA 231

94

감 사 합 니 다감 사 합 니 다

95

집필 장희(한국산업안전공단)편집 및 제작 교재자료개발팀

화재폭발 방지

함진 농도 입도제어

점화원 제어

산소농도 제어농 제어

비산방지설비를 밀폐시켜 누출 방지설비를 밀폐시켜 누출 방지

분진퇴적 방지를 위한 청소

개방개방옥외에 설치하거나 개방 건물에 설치

33

분진가연물

분진 종류 입도크기는 나라마다 상이함

KOSHA 코드 40 mesh (lt 420 μm) 이하인 입자

NFPA는 20 mesh(lt 850 μm) 이하인 입자( μ ) 이하 자

일반적으로 입도크기가 420 μm 이상인 입자는화염성장 (Propagation) 을 억제화염성장 (Propagation) 을 억제

가스 증기 Hume 먼지 분진 등이 혼합상태가일반적임일반적임

폭발하한 농도는 20 ~ 60g 폭발상한농도는

2000 ~ 6000g의 범위

34

분진실험장치 조건

Ignition Source TwoIgnition Source ndashTwo

pyrotechnic igniter

(5000Jeach)(5000Jeach)

혼합분진

40 i i t l 40 zirconium metal

30 barium nitrate

30 b i id 30 barium peroxide

This source is initiated by

1 A l t i f h da 1-A electric fuse head

35Siwek 20-L chamber

분진 크기별 실험결과

300 μm 이상 분진은300 μm 이상 분진은점화최소농도 점화에너지가 급격히 증가너지가 급격히 증가의미는

36

분진폭발물질

종 류 물 질 명

곡물 곡물류 분유 녹말 설탕 셀룰로오스 등

탄소질 석탄류 목재 종이류 섬유류탄소질 석탄류 목재 종이류 섬유류

금속 Al Mg Li K Na Zn Fe 등

플라스틱 PE ABS PVC PP PVA E Ph l플라스틱 PE ABS PVC PP PVA Epoxy Phenol

Melamine Poly Acrylamide PVB 등

화학물질화학물질 Adipic Acid Calcium Acetate TPA PA

DOP Dextrin Lead Stearate 황

Methyl cellulose Methyl cellulose

분진취급 시 가연성증기 가스혼합 여부에 따라 차이

37

분진취급 시 가연성증기 가스혼합 여부에 따라 차이

PVC는 자기 소화성으로 분진폭발이 가능

분진의 제어

분진이 새는 곳을 막는다

공장 내부를 환기

국소배기장치 등으로 부유 분진을 포집(捕集)

누출된 분진은 정기적으로 제거누출된 분진은 정기적으로 제거

물 분무 또는 습식공정을 적용하여 정전기 발생

을 억제

불활성 분진을 첨가

38

점화원 종류 및 크기

집진장치 등 분진 제거할 때 정전기 방전 불꽃

집진장치 등 분진 제거용 전기기기 불꽃 과열

회전축 과열 회전 날개 접촉 모터 불꽃 과열회 축 과열 회 날개 촉 터 불꽃 과열

회수분진 배출용 기기의 과열 마찰 등

고온 물체 불씨 착화 불꽃 혼입고온 물체 불씨 착화 불꽃 혼입

금속편(金屬片) 등 이물질 혼입

분진 자연발화

보수작업에 따른 용접 등 불꽃

최소발화에너지(MIC)는 가스 1mj 분진 100mj 이하 이나 온도 산소 습도 입도 등에 좌우

39

이하 이나 온도 산소 습도 입도 등에 좌우

인화성 가스 특징

발열 착화 비중Gas MW

발열

Btu

착화

LEL

UEL

비중

Air공기비

Butane 58 0 3 200 550 1 9 8 5 2 0 31 0Butane 580 3200 550 19 85 20 310

CO 280 310 1128 125 740 097 25

Hydrogen 2 0 311 932 4 74 2 0 07 2 5Hydrogen 20 311 932 4 742 007 25

LNG 186 1115 - 46 145 064 106

LNG 162 960 - 4 150 056 90

LNG 203 1000 - 39 140 07 94

Propane 440 2500 842 21 95 157 240

40

점화원 제어장치

접지접지

금속탐지기

온도감지기

컨베이어 벨트 이탈감지컨베이어 벨트 이탈감지

입도분포 제어

습도조절습도조절

불활성물질 투입

진동체 전단에 금속감지기

자석기 금속감지기

41

진동체 전단에 금속감지기

불활성 조치(Inert)( )

불활성 조치 원리밀폐된 체적 내에서 산소 농도를 연소에 요구되는 농도

미만으로 낮춰 사전에 폭발을 방지하는 조치

질소 이산화탄소 등의 불활성 가스를 사전에 주입시켜 폭발을 방지하는 조치 (NFPA 69)

불활성 조치 시 주의사항공정 내에서 퍼지가스 및 산소의 농도를 계속 모니터링

퍼지가스가 누설 시 질식으로 인해 인체에 미칠 잠퍼지가 가 누 시 식 해 체에 미재적 위험성을 사전 고려

42

불활성 조치 장단점

장점

연소를 미연에 방지 제품의 생산 중단에 따른 손실

가능성을 사전에 막을 수 있음가능성을 사전에 막을 수 있음

단점

질소비용의 지속적인 투자질소비용의 지속적인 투자

누설 시 질식의 위험 상존

높은 유지 관리 비용

43

질소순환 공기이송설비

44

불활성가스 치환

운전자의 안전위치를 확인운전자의 안전위치를 확인

불활성가스 충분한 저장량을 보관

용매회수설비 작동준비

순환 팬을 가동하고 불활성가스 투입순환 팬을 가동하고 불활성가스 투입

한계 산소농도보다 3 이상 낮게 투입한계 산소농도보다 3 이상 낮게 투입

재순환 오븐가스를 운전온도까지 가열

정상운전

45

불활성가스 치환(아세톤)( )

46

불활성가스 치환(헵탄)( )

47

저산소 농도 용매회수설비

저산소 농도로 운전저산소 농도로 운전

공기가 유입되지 않도록 기밀성을 유지

산소농도 측정장치를 연동 설치

불활성가스는 용적의 5배 이상 보관

비상전원 공급장치 설치비상전원 공급장치 설치

48

저산소 분위기 오븐 운전운전준비최저산소농도(LOC) 보다 3이상 낮게 운전최저산소농도(LOC) 보다 3이상 낮게 운전 3 이하 시 비상퍼지 및 용매 및 피(彼)건조물 공급 중

단용매 증기가 응축되지 않도록 운전운전중지용매 및 피(彼)건조물 유입을 차단용매 및 피(彼)건조물 유입을 차단 LOC 이하로 치환용매 흐름을 차단하고 열원 공급을 중지산소농도를 195 까지 되게 공기유입비상절차정전 시 비상전원을 팬 제어설비에 공급정전 시 비상전원을 팬 제어설비에 공급건조로(乾燥爐)내에 유입 차단비상시에도 산소농도를 연속측정

비상퍼지 시 오븐 과열방지

49

비상퍼지 시 오븐 과열방지

VI 건조설비 화재폭발 피해 최소화VI 건조설비 화재폭발 피해 최소화

50

화재폭발 피해 최소화 방법

억제(Containment)

방산(Deflagration Venting)

폭연 진압(Deflagration Suspension)

폭연 차단(Deflagration Isolation)폭연 차단(Deflagration Isolation)

완벽한 대책을 세우는 것은 불가능

폭발에 의한 피해를 최소화 대책 강구

1차 폭발을 배출하거나 봉쇄시켜 피해를 최소화

1차 폭발을 감지 2차 폭발로 발전 차단

51

1차 폭발을 감지 2차 폭발로 발전 차단

억제(Containment) ( )

공정 자체를 미리 취급 재료의 최대 폭연압력에견딜 수 있게 설계

최종 변형 압력은 용기내의 최대 초기압력에 좌우최종 변형 압력은 용기내의 최대 초기압력에 좌우

억제 용기의 경우 최대 초기압력을 30 psig (2Bar 2 1 KgCm2)로 제한시킴(NFPA 69)21 KgCm2)로 제한시킴(NFPA 69)

장비의 설계는 영구적으로 변형 방지 설계항복강 ( ) 이하에서 전 설계항복강도 (yield strength) 이하에서 운전토록 설계

허용 가능한 변형으로도 파열방지 설계

항복강도 (yield strength) 이상이라 하더라도 극한 강도 (ultimate strength)이하에서 운전되게끔 설계

52

억제(Containment) 장단점( )

억제 시 고려해야 할 사항용기의 평평한 표면들과 사각 모양의 강도를 극대화

시키는 것은 용기 설계 시 고려

용접 부위 및 기타 조임 장치들의 강도 또한 고려용접 부위 및 기타 조임 장치들의 강도 또한 고려

분진폭발위험이 높은 건조기 분쇄기 등에 적용

억제의 장점유지 관리비의 절감

소극적 방호조치

억제의 단점높은 초기 투자비

플랜트 구조에 무게 하중을 미침

53

플랜트 구조에 무게 하중을 미침

방산(Deflagration Venting)( g g)

방산원리공정 구성품 공정실 등의 내부로부터 발생하는 폭연의

고온 팽창 가스를 개방용 패널 또는 도어를 통해 완화시기는 폭발방지조치기는 폭발방지조치

폭연 배풍장치 - Vent panel Vent door

방산 작동 방법폭발성 가스가 대기로 직접 방출될 수 있게끔 유도하는

개방된 방산구 (Open vent)를 제외

방산장치는 사전에 예정된 압력 즉 P t t에서 개방방산장치는 사전에 예정된 압력 즉 Pstat에서 개방

압축된 가스는 대기로 직접 또는 Vent duct를 통해 배출

54

방산 설계 시 고려사항

반발력(反撥力 Reaction force)폭발 후의 화재 (P l i fi )폭발 후의 화재 (Post explosion fire)재료의 유독성 또는 부식독성 문제에 대한 고려독성 문제에 대한 고려배풍 효율 (Vent efficiency) 다른 공정 장비와의 연결 부위다른 공정 장비와의 연결 부위배풍 덕트의 배압 (Back pressure) 단열 보온재 (Th l i l ti )단열 보온재 (Thermal insulation) 안전한 배풍 구역 (Safe Venting Area) 진공 상태 방호 (V P t ti )진공 상태 방호 (Vacuum Protection) 설치 위치

55

방산구 설계기준(NFPA 68)( )

공정 물질(재료) K K l (b d)Kst or Kg value (barmiddotmsecond)용기의 치수와 체적최대 및 최소의 운전 압력 및 온도최대 및 최소의 운전 압력 및 온도용기의 강도V t D t L th(있을 경우)Vent Duct Length(있을 경우)공정 물질(재료) Kst or Kg value용기의 치수와 체적 최대 및 최소의 운전 압력 및용기의 치수와 체적 최대 및 최소의 운전 압력 및온도 용기의 강도 Vent Duct Length 등의 정보로 NFPA 68에 들어 있는 계산도표( h )로 NFPA 68에 들어 있는 계산도표(nomography)를 사용하여 Vent panel의 사이즈를 결정

56

방산구 설치 기준내부 폭발압력을 외부로 안전하게 방출(예외)

철 구조물과 4 8 이상 철판으로 제작 시(봉쇄)철 구조물과 48mm 이상 철판으로 제작 시(봉쇄)

저산소 농도에서 운전하는 건조설비

가스증기 N₂air CO₂air

Methane 12 145

n-Hexane 12 145

Ethylene 10 11 5Ethylene 10 115

Hydrogene 50 52

S l 9 0Stylene 90 -

로(爐)의 부피 0424당 0093 방출면적(151)

57

(爐)의 부피 0424 당 0093 방출면적(15 1)

방산구 설치 기준

패널 출입문 개구부 등을 이용 1 15법칙 준수패널 출입문 개구부 등을 이용 1 15법칙 준수

방출구 주위에 가이드 레일 설치와 경고표지

가능한 연소장치 가까이 설치

패널이 비산되지 않도록 끈으로 묶어패널이 비산되지 않도록 끈으로 묶어

패널은 05psig의 서지 내압력

지붕 패널을 단위면적당 최대244kg 설치

길이가 긴 건조설비는 최소 내경의 5배 초과 금지길이가 긴 건 설비는 최 내경의 5배 과 금지

초기 증기폭발압력을 조기에 배출시켜 배출시간을 길게

58

방산구 덕트 설치 기준

배출구 덕트는 폭발 방산구 면적 이상으로 설치

벤트 면적은 가능한 균형 있고 대칭적으로 분포

덕트는 가능한 짧게(3m 이하) 설치덕트는 가능한 짧게(3m 이하) 설치

가능한 상부의 높은 곳에 장애물이 없도록 설치

일직선으로 설치

외벽에 가깝게 설치외벽에 가깝게 설치

옥외 안전한 곳에 설치옥외 안전한 곳에 설치

폭발 방산구 주위에 경고 표지판 설치

59

방산구 설치 장단점방산구 장점방산구가 옥외에 있을 경우에는 비용 절감방산구가 옥외에 있을 경우에는 비용 절감유지 관리 비용의 절감

방산구 단점 Filter bag 등의 가연성 재료가 아직 남아 있을 경우

방산 후에도방산 후에도화재의 잠재력 상존

배출구를 옥외로 유도하기 위하여 설치설비가 옥외배출구를 옥외로 유도하기 위하여 설치설비가 옥외또는 바깥쪽벽 가까이에 위치분진화염이 외부로 배출되어 2차 재해 위험분진화염이 외부로 배출되어 2차 재해 위험

독성 부식성 재료에는 부적합잘못 설계 및 설치하면 잦은 작동으로 신뢰성이 저하

60

잘못 설계 및 설치하면 잦은 작동으로 신뢰성이 저하

패널형 방산구(Vent Panel)( )

평평한 모양이나 Dome 모양의 Panel로 방호 대

상이 되는 공정 구성품의 개구부에 볼트를 사용하

여 연결 설치

한 장의 Stainless Steel 또는 316 Stainless

Steel (밀봉용) Teflon 및 Stainless Steel SandSteel (밀봉용) Teflon 및 Stainless Steel Sand

witch 구조로도 구성 가능

D 형 V t P l은 풍압 및 공정 진공 상태Dome 형 Vent Panel은 풍압 및 공정 진공 상태

에 대비하여 저항 값을 크게 설계

Vent Panel 모양 직사각형 또는 원형

61

패널형 방산구(Vent Panel)( )

62

패널 비산방지 끈

63

폭발 방산(Explosion Venting)( p g)

분진폭발 시 폭발압력을 외부로 방출

내부압력을 완화시켜 설비를 보호

피해확대를 방지 감소피해확대를 방지

rupture disk bursting diaphragm 폭발 방산 문(안전핀)(안전핀)

64

방산 문(Vent Door)( )

방호 대상이 되는 공정방호 대상이 되는 공정의 구성품에 설치하는경첩이 달린 도어경첩이 달린 도어

미리 예정된 압력에서개방되도록 설계개방되도록 설계

특수한 걸쇠 경첩 배열 제어열로 제어

Vent panel보다 동작시간이 길다

65

방산구 설치 예시

가스와 먼지를 취급하는 장소에 사용

전형적인 설치 장소 Dust collector

Silo

Dryer

Bucket elevator

Mixer Pulverizing

Bucket elevators

W t Sh ddWaste Shredders

최초 설계 기기 배치시에 분진폭발 고려

66

시에 분진폭발 고려

방산구 덮개 비산방지 끈

67

폭연 진압장치 구성

68

폭연 진압 설계 기준

설계 기준 NFPA 69 ISO 61844설계 기준 NFPA 69 ISO 61844

공정 물질

Kst or Kg value(폭발지수)

최대 및 최소 운전 압력 및 온도최대 및 최소 운전 압력 및 온도

용기의 강도용기의 강

용기의 치수와 체적

69

폭연 진압 장단점

폭연 진압(Deflagration Suspension) 장점

화염 제거 및 연이은 화재의 방지

독성 부식성 재료의 배출 위험 감소독성 부식성 재료의 배출 위험 감소

공정 구성품의 위치 선정에 유연성

폭연 진압(Deflagration Suspension) 약점

폭연 배풍 보다 통상 높은 비용

정기적인 유지 관리정기적인 유지 관리

일부 금속분진 아세틸렌 수소에는 부적합

70

폭연 진압 설치

가스 및 먼지를 취급하는가 및 먼지를 취급하는장소에 사용

전형적인 설치 장소전형적인 설치 장 Dust collectors

Silos

Spray dryers

Bucket elevators

Mixers

Pulverizing

Fluid Bed Dryers

Cyclone Separators

W t Sh dd

71

Waste Shredders

폭연 진압 불가

자체 산화원을 갖고 있는 nitro cellulose 및 이와자체 산화원을 갖고 있는 nitro-cellulose 및 이와

유사한 기타 폭발성 물질

화염의 확산속도가 음속보다 빠른 폭굉 사고

분해 반응 스팀과 같은 열팽창 폭발사고 등으로

초래되는 폭발사고

72

폭연 차단집진기 사일로 등의 공정 구성품은 Suppression Venting Containment 등으로 폭발방지가 가능Venting Containment 등으로 폭발방지가 가능배관 및 덕트에 의해 기타 공정 구성품에 연결되는부위는 폭발 확산의 위험 상존부위는 폭발 확산의 위험 상존집진기는 Deflagration vent 설치로 파괴를 방지할수 있을지는 모르나 유입 덕트 (inlet duct)를 통해수 있을지 나 유 덕 ( )를 통해화염이 플랜트의 다른 부위로 확산될 수 있음이러한 화염의 확산으로 2차 폭발이 초래될 수 있고 실제로 초래되어 왔음NFPA 68에서는 장비들간의 연결된 부위에 설치할선택사양으로 V ti 을 시사하고는 있으나 이는선택사양으로 Venting을 시사하고는 있으나 이는상호 연결된 장비에 폭발방지시스템이 설치되어있을 경우에만 Venting의 효력이 있음

73

있을 경우에만 Venting의 효력이 있음

기계적 폭연 차단적절한 구조의 rotary airlock valve로 가능 dust collector hopper dust collector hopper효과적이기 위해서는

폭연 감지 즉시 Rotary gate valve가 중지폭 지 즉시 y g 가 중지화염과 타고 있는 물질의 이송을 방지진짜 효과적이기 위해서는 rotary airlock valve를

방호 대상 장비의 폭발 감지 및 방지 설비에 통합방호 대상 장비의 폭발 감지 및 방지 설비에 통합필요

High speed knife gate valve적절한 구조로 150 psig 내압력( 충분한 내압력) ms(11000초) 내에 닫힘(빠른 응답속도)배관도 최대 폭연압력 Pmax에 내압

74

기계적 폭연 차단

폭발감지기(압력스위치 또는 불꽃감지기)가 폭연압력 또는 화염 전선 감지압력 또는 화염 전선 감지

폭발감지기가 폭연 압력 화염전선을 감지

신속히 Valve를 차단시켜 화염과 압력의 확산방지

연결된 장비가 D fl ti ti i연결된 장비가 Deflagration venting suppression에 의해 방호되고 있을 경우

예상되는 압력은 거의 없음

연결 배관을 차단하는 Valve를 보다 경제적인연결 배관을 차단하는 Valve를 보다 경제적인chemical isolation barrier로 대체 가능

75

공기수송장치 설치 예시

A

B

A

76

Rotary airlock valvey

77

화학적 폭연 차단

폭발감지기(압력스위치 또는 광학 감지기)가

폭연 압력 화염전선을 감지

고속 방출 소화기에서 소화약제가 신속히 방출고속 방출 소화기에서 소화약제가 신속히 방출

화염과 타고 있는 물질의 확산을 막음

점화원(스파크) 진압 설비

덕트 아래로 이송되는 타고 있는 입자를 감지있

아래쪽으로 물을 분사시켜 소화

일단 폭연이 시작되었을 경우일단 폭연이 시작되었을 경우

확산을 막는 데는 효과가 없음

78

VII 건조설비 부속장치 등VII 건조설비 부속장치 등

79

전체환기 및 배기시설덕트는 불연재 사용 표면온도는 70 이하(24m 이내)이내)

벽 건물 등을 통과시 불연재료로 차단덕트는 방화벽 다른 건물 통과 금지덕트는 방화벽 다른 건물 통과 금지

덕트에 청소구를 설치

건물 일부를 덕트로 사용금지건물 일부를 덕트로 사용금지

위험물질이 응축되지 않도록 설치(단열)

덕트에 고체가 퇴적되지 않도록 설치

배기구는 지붕보다 15m 이상 높게 설치

분진퇴적방지

80

연소장치

연료 먼저 투입되지 않도록 Sequence 구성

연료가스를 감소시켜 연소공기를 차단

2차 공기의 설정치는 급격한 변화가 없도록 잠금차 공기의 설정치 급격 화가 없 록장치 설치시건 암호설정시건 암호설정

연료배관은 수동차단밸브를 설치밸브가 개방된 상태에서 레버가 수직방향이 되지 않게밸브가 개방된 상태에서 레버가 수직방향이 되지 않게

14 회전상태가 권장

파일럿 버너의 불꽃은 주 버너마다 점화를 확실히파일럿 버너의 불꽃은 주 버너마다 점화를 확실히할 수 있게 설치

81

연소 퍼지 설비

예비 퍼지

운전 전middot후에 연료 유입을 차단설비 설치

예비점화 퍼지는 챔버 용적의 4배 실시(1 831)예비점화 퍼지는 챔버 용적의 4배 실시(1831)

예비점화에 필요한 최소 공기만 유입

최소유량 유지 실패 시는 퍼지 타이머 Auto-reset

안전 차단밸브는 닫음안전 차단밸브는 닫음

퍼지 시 화염감지기 신호는 감지되어서는 안 된다

LEL50 이상의 공기로 치환 금지

82

연소 퍼지 설비

예비 퍼지 예외 경우 760초과 또는 다음 3가지 동시

파일럿 불꽃 감시

안전 차단밸브 설치

가열 챔버 내의 가연성농도가 LEL25 이하

파일럿 점화 시운전 시간 15초 미만

예외 조건

공인기관의 승인을 받은 경우

연장시간 동안 LEL 25를 초과하지 않은 경우

83

연료 차단밸브

연동장치 작동 전원차단 시 차단밸브 닫힘

By-pass valve는 항상 닫음

차단밸브를 타 용도 사용금지

차단밸브 전단에 안전밸브를 설치

차단 파일럿 밸브마다 안전밸브를 설치차단 파일럿 밸브마다 안전밸브를 설치

8 62bar초과 시 이중으로 설치862bar초과 시 이중으로 설치

84

Pilot Burner

각 버너 마다 설치

서로 근접설치 시 최소 1개 이상설치로 감지

4초 이하의 실화를 감지하여 연동4초 이하의 실화를 감지하여 연동

예외 사항

로(爐) 내의 온도가 760를 초과 시에만 By-pass 가능

760 이하로 운전시 By-pass 기능을 반드시 복원 760 이하로 운전시 By-pass 기능을 반드시 복원

방폭형 복사 튜브 한쪽이 열린 경우는 제외

760 이하로 운전이 안 되는 버너는 By-pass 가능

온도제어 감지와 병용 금지

85

고산소 분위기 건조설비

산소 공급배관은 CGA G-44에 따름산소 공급배관은 CGA G 44에 따름

산소 투입 전에 배관 청소

연료 차단밸브는 가능한 화실에서 먼 곳에 설치

방산구 퍼지 배출구는 안전한 곳으로 배출방산구 퍼지 배출구는 안전한 곳으로 배출

산소가 연료배관으로 유입 금지

유리 재질 산소 유량계 사용 억제

산소 감압기 2차 측에 안전밸브 설치산소 감압기 2차 측에 안전밸브 설치

86

소방설비

오븐에 자동 스프링클러 물 분무설비 설치

필요 시 덕트 내에도 설치

로(爐)내 온도가 330를 초과 플래시 화재 위험로(爐)내 온도가 330를 초과 플래시 화재 위험

시에는 일제개방형 스프링클러를 설치

CO2 분말 포 소화설비 설치

필요 시 수증기 소화설비 설치필요 시 수증기 소화설비 설치

지속적인 수증기가 공급 가능

물 1lb는 076 부피

연소물질의 소화는 부적합

87

연소물질의 소화는 부적합

건조설비 연동장치

파일럿 버너파일럿 버너

송풍기운전 유량

산소농도 LEL 측정산소농도 LEL 측정

건조실 운전 온도

연료 차단밸브연료 차단밸브

연료공급 압력유량

외부 가연성가스 농도외부 가연성가스 농도

피(彼)건조물의 유입차단

정전

기타(화재 비상정지 등)

88

안전장치 설치 목적

인명과 재산을 보호인명과 재산을 보호

평상시 철저한 유지middot보수로 성능 유지평상시 철저한 유지middot보수로 성능 유지

안전장치는 절대 안전을 보장하지 않음안전장치는 절대 안전을 보장하지 않음

자주 반복하여 사용하면 수명 단축자주 반복하여 사용하면 수명 단축

89

안전장치 설치 원칙

원하는 동작마다 안전장치를 설치원하는 동작마다 안전장치를 설치

안전관행과 제조자의 지침

연료공급장치의 안전밸브연료공급장치의 안전밸브

안전장치의 운전중지는 수동조작으로 재(再)작동

제조자는 안전운전지침서를 제공

시동 정지 비상사태 점검 유지 보수 등시동 정지 비상사태 점검 유지 보수 등

안전장치는 제조자의 지침에 따라 설치 및 유지

안전장치는 외부충격 등으로 보호 조치

90

안전장치 설치 원칙

안전장치를 제거 또는 고장방지

전기 기계적인 연동장치 무력화 방지

제어회로는 150(120)V 이하 사용제어회로는 150(120)V 이하 사용

제어회로는 한쪽만 접지

PLC Sequence

정전 시 안전상태로 자동 복귀되는 회로유지

PLC와 별도의 비상정지스위치 설치

Sequence 변경은 담당자 승인 통제 기록middot유지 Sequence 변경은 담당자 승인 통제 기록 유지

안전 및 재산상의 피해가 우려될 때는 원격제어 금지

91

PLC 안전회로

제조자의 지침에 따라 PLC 회로 구성

안전회로는 변경 금지

안전회로는 독립 필요 시 접점은 공유가능안전회로는 독립 필요 시 접점은 공유가능

다른 설비를 이용하여 치환 점화시도 금지

연동장치는 안전 차단밸브 전원을 직접 차단하도

록 연동시키고 안전상태로 복귀록 연동시키고 안전상태로 복귀

PLC 고장 시 감시되고 안전상태로 복귀

Program은 소멸되지 않도록 저장

92

근로자 교육훈련 사항

연료-공기 혼합물의 연소

폭발위험

자연발화를 포함한 점화원자연발화를 포함한 점화원

제어 및 안전장치의 기능

특수 운전조건

저산소 분위기 운전조건저산소 분위기 운전조건

위험물질의 취급 및 처리

제한장소의 출입절차제한장소의 출입절차

운전 지침

93

참고자료

산업안전보건법

KOSHA CODE D-4-2001 건조설비 설치 기술지침

NFPA 86 Standard for oven and furnaces

NFPA 61A Standard for the prevention of Fire and Dust Explosion in Facilities Manufacturing and Handling StarchHandling Starch

NFPA 61B Standard for the prevention of Fire and Explosion in Grain Elevators and Facilities H dli B lk R A i l l C di iHandling Bulk Raw Agricultural Commodities

NFPA 61C Standard for the prevention of Fire and Dust Explosion in Feed MillsDust Explosion in Feed Mills

NFPA 68 NFPA 69 NFPA 77 NFPA 91 NFPA 231

94

감 사 합 니 다감 사 합 니 다

95

집필 장희(한국산업안전공단)편집 및 제작 교재자료개발팀

분진가연물

분진 종류 입도크기는 나라마다 상이함

KOSHA 코드 40 mesh (lt 420 μm) 이하인 입자

NFPA는 20 mesh(lt 850 μm) 이하인 입자( μ ) 이하 자

일반적으로 입도크기가 420 μm 이상인 입자는화염성장 (Propagation) 을 억제화염성장 (Propagation) 을 억제

가스 증기 Hume 먼지 분진 등이 혼합상태가일반적임일반적임

폭발하한 농도는 20 ~ 60g 폭발상한농도는

2000 ~ 6000g의 범위

34

분진실험장치 조건

Ignition Source TwoIgnition Source ndashTwo

pyrotechnic igniter

(5000Jeach)(5000Jeach)

혼합분진

40 i i t l 40 zirconium metal

30 barium nitrate

30 b i id 30 barium peroxide

This source is initiated by

1 A l t i f h da 1-A electric fuse head

35Siwek 20-L chamber

분진 크기별 실험결과

300 μm 이상 분진은300 μm 이상 분진은점화최소농도 점화에너지가 급격히 증가너지가 급격히 증가의미는

36

분진폭발물질

종 류 물 질 명

곡물 곡물류 분유 녹말 설탕 셀룰로오스 등

탄소질 석탄류 목재 종이류 섬유류탄소질 석탄류 목재 종이류 섬유류

금속 Al Mg Li K Na Zn Fe 등

플라스틱 PE ABS PVC PP PVA E Ph l플라스틱 PE ABS PVC PP PVA Epoxy Phenol

Melamine Poly Acrylamide PVB 등

화학물질화학물질 Adipic Acid Calcium Acetate TPA PA

DOP Dextrin Lead Stearate 황

Methyl cellulose Methyl cellulose

분진취급 시 가연성증기 가스혼합 여부에 따라 차이

37

분진취급 시 가연성증기 가스혼합 여부에 따라 차이

PVC는 자기 소화성으로 분진폭발이 가능

분진의 제어

분진이 새는 곳을 막는다

공장 내부를 환기

국소배기장치 등으로 부유 분진을 포집(捕集)

누출된 분진은 정기적으로 제거누출된 분진은 정기적으로 제거

물 분무 또는 습식공정을 적용하여 정전기 발생

을 억제

불활성 분진을 첨가

38

점화원 종류 및 크기

집진장치 등 분진 제거할 때 정전기 방전 불꽃

집진장치 등 분진 제거용 전기기기 불꽃 과열

회전축 과열 회전 날개 접촉 모터 불꽃 과열회 축 과열 회 날개 촉 터 불꽃 과열

회수분진 배출용 기기의 과열 마찰 등

고온 물체 불씨 착화 불꽃 혼입고온 물체 불씨 착화 불꽃 혼입

금속편(金屬片) 등 이물질 혼입

분진 자연발화

보수작업에 따른 용접 등 불꽃

최소발화에너지(MIC)는 가스 1mj 분진 100mj 이하 이나 온도 산소 습도 입도 등에 좌우

39

이하 이나 온도 산소 습도 입도 등에 좌우

인화성 가스 특징

발열 착화 비중Gas MW

발열

Btu

착화

LEL

UEL

비중

Air공기비

Butane 58 0 3 200 550 1 9 8 5 2 0 31 0Butane 580 3200 550 19 85 20 310

CO 280 310 1128 125 740 097 25

Hydrogen 2 0 311 932 4 74 2 0 07 2 5Hydrogen 20 311 932 4 742 007 25

LNG 186 1115 - 46 145 064 106

LNG 162 960 - 4 150 056 90

LNG 203 1000 - 39 140 07 94

Propane 440 2500 842 21 95 157 240

40

점화원 제어장치

접지접지

금속탐지기

온도감지기

컨베이어 벨트 이탈감지컨베이어 벨트 이탈감지

입도분포 제어

습도조절습도조절

불활성물질 투입

진동체 전단에 금속감지기

자석기 금속감지기

41

진동체 전단에 금속감지기

불활성 조치(Inert)( )

불활성 조치 원리밀폐된 체적 내에서 산소 농도를 연소에 요구되는 농도

미만으로 낮춰 사전에 폭발을 방지하는 조치

질소 이산화탄소 등의 불활성 가스를 사전에 주입시켜 폭발을 방지하는 조치 (NFPA 69)

불활성 조치 시 주의사항공정 내에서 퍼지가스 및 산소의 농도를 계속 모니터링

퍼지가스가 누설 시 질식으로 인해 인체에 미칠 잠퍼지가 가 누 시 식 해 체에 미재적 위험성을 사전 고려

42

불활성 조치 장단점

장점

연소를 미연에 방지 제품의 생산 중단에 따른 손실

가능성을 사전에 막을 수 있음가능성을 사전에 막을 수 있음

단점

질소비용의 지속적인 투자질소비용의 지속적인 투자

누설 시 질식의 위험 상존

높은 유지 관리 비용

43

질소순환 공기이송설비

44

불활성가스 치환

운전자의 안전위치를 확인운전자의 안전위치를 확인

불활성가스 충분한 저장량을 보관

용매회수설비 작동준비

순환 팬을 가동하고 불활성가스 투입순환 팬을 가동하고 불활성가스 투입

한계 산소농도보다 3 이상 낮게 투입한계 산소농도보다 3 이상 낮게 투입

재순환 오븐가스를 운전온도까지 가열

정상운전

45

불활성가스 치환(아세톤)( )

46

불활성가스 치환(헵탄)( )

47

저산소 농도 용매회수설비

저산소 농도로 운전저산소 농도로 운전

공기가 유입되지 않도록 기밀성을 유지

산소농도 측정장치를 연동 설치

불활성가스는 용적의 5배 이상 보관

비상전원 공급장치 설치비상전원 공급장치 설치

48

저산소 분위기 오븐 운전운전준비최저산소농도(LOC) 보다 3이상 낮게 운전최저산소농도(LOC) 보다 3이상 낮게 운전 3 이하 시 비상퍼지 및 용매 및 피(彼)건조물 공급 중

단용매 증기가 응축되지 않도록 운전운전중지용매 및 피(彼)건조물 유입을 차단용매 및 피(彼)건조물 유입을 차단 LOC 이하로 치환용매 흐름을 차단하고 열원 공급을 중지산소농도를 195 까지 되게 공기유입비상절차정전 시 비상전원을 팬 제어설비에 공급정전 시 비상전원을 팬 제어설비에 공급건조로(乾燥爐)내에 유입 차단비상시에도 산소농도를 연속측정

비상퍼지 시 오븐 과열방지

49

비상퍼지 시 오븐 과열방지

VI 건조설비 화재폭발 피해 최소화VI 건조설비 화재폭발 피해 최소화

50

화재폭발 피해 최소화 방법

억제(Containment)

방산(Deflagration Venting)

폭연 진압(Deflagration Suspension)

폭연 차단(Deflagration Isolation)폭연 차단(Deflagration Isolation)

완벽한 대책을 세우는 것은 불가능

폭발에 의한 피해를 최소화 대책 강구

1차 폭발을 배출하거나 봉쇄시켜 피해를 최소화

1차 폭발을 감지 2차 폭발로 발전 차단

51

1차 폭발을 감지 2차 폭발로 발전 차단

억제(Containment) ( )

공정 자체를 미리 취급 재료의 최대 폭연압력에견딜 수 있게 설계

최종 변형 압력은 용기내의 최대 초기압력에 좌우최종 변형 압력은 용기내의 최대 초기압력에 좌우

억제 용기의 경우 최대 초기압력을 30 psig (2Bar 2 1 KgCm2)로 제한시킴(NFPA 69)21 KgCm2)로 제한시킴(NFPA 69)

장비의 설계는 영구적으로 변형 방지 설계항복강 ( ) 이하에서 전 설계항복강도 (yield strength) 이하에서 운전토록 설계

허용 가능한 변형으로도 파열방지 설계

항복강도 (yield strength) 이상이라 하더라도 극한 강도 (ultimate strength)이하에서 운전되게끔 설계

52

억제(Containment) 장단점( )

억제 시 고려해야 할 사항용기의 평평한 표면들과 사각 모양의 강도를 극대화

시키는 것은 용기 설계 시 고려

용접 부위 및 기타 조임 장치들의 강도 또한 고려용접 부위 및 기타 조임 장치들의 강도 또한 고려

분진폭발위험이 높은 건조기 분쇄기 등에 적용

억제의 장점유지 관리비의 절감

소극적 방호조치

억제의 단점높은 초기 투자비

플랜트 구조에 무게 하중을 미침

53

플랜트 구조에 무게 하중을 미침

방산(Deflagration Venting)( g g)

방산원리공정 구성품 공정실 등의 내부로부터 발생하는 폭연의

고온 팽창 가스를 개방용 패널 또는 도어를 통해 완화시기는 폭발방지조치기는 폭발방지조치

폭연 배풍장치 - Vent panel Vent door

방산 작동 방법폭발성 가스가 대기로 직접 방출될 수 있게끔 유도하는

개방된 방산구 (Open vent)를 제외

방산장치는 사전에 예정된 압력 즉 P t t에서 개방방산장치는 사전에 예정된 압력 즉 Pstat에서 개방

압축된 가스는 대기로 직접 또는 Vent duct를 통해 배출

54

방산 설계 시 고려사항

반발력(反撥力 Reaction force)폭발 후의 화재 (P l i fi )폭발 후의 화재 (Post explosion fire)재료의 유독성 또는 부식독성 문제에 대한 고려독성 문제에 대한 고려배풍 효율 (Vent efficiency) 다른 공정 장비와의 연결 부위다른 공정 장비와의 연결 부위배풍 덕트의 배압 (Back pressure) 단열 보온재 (Th l i l ti )단열 보온재 (Thermal insulation) 안전한 배풍 구역 (Safe Venting Area) 진공 상태 방호 (V P t ti )진공 상태 방호 (Vacuum Protection) 설치 위치

55

방산구 설계기준(NFPA 68)( )

공정 물질(재료) K K l (b d)Kst or Kg value (barmiddotmsecond)용기의 치수와 체적최대 및 최소의 운전 압력 및 온도최대 및 최소의 운전 압력 및 온도용기의 강도V t D t L th(있을 경우)Vent Duct Length(있을 경우)공정 물질(재료) Kst or Kg value용기의 치수와 체적 최대 및 최소의 운전 압력 및용기의 치수와 체적 최대 및 최소의 운전 압력 및온도 용기의 강도 Vent Duct Length 등의 정보로 NFPA 68에 들어 있는 계산도표( h )로 NFPA 68에 들어 있는 계산도표(nomography)를 사용하여 Vent panel의 사이즈를 결정

56

방산구 설치 기준내부 폭발압력을 외부로 안전하게 방출(예외)

철 구조물과 4 8 이상 철판으로 제작 시(봉쇄)철 구조물과 48mm 이상 철판으로 제작 시(봉쇄)

저산소 농도에서 운전하는 건조설비

가스증기 N₂air CO₂air

Methane 12 145

n-Hexane 12 145

Ethylene 10 11 5Ethylene 10 115

Hydrogene 50 52

S l 9 0Stylene 90 -

로(爐)의 부피 0424당 0093 방출면적(151)

57

(爐)의 부피 0424 당 0093 방출면적(15 1)

방산구 설치 기준

패널 출입문 개구부 등을 이용 1 15법칙 준수패널 출입문 개구부 등을 이용 1 15법칙 준수

방출구 주위에 가이드 레일 설치와 경고표지

가능한 연소장치 가까이 설치

패널이 비산되지 않도록 끈으로 묶어패널이 비산되지 않도록 끈으로 묶어

패널은 05psig의 서지 내압력

지붕 패널을 단위면적당 최대244kg 설치

길이가 긴 건조설비는 최소 내경의 5배 초과 금지길이가 긴 건 설비는 최 내경의 5배 과 금지

초기 증기폭발압력을 조기에 배출시켜 배출시간을 길게

58

방산구 덕트 설치 기준

배출구 덕트는 폭발 방산구 면적 이상으로 설치

벤트 면적은 가능한 균형 있고 대칭적으로 분포

덕트는 가능한 짧게(3m 이하) 설치덕트는 가능한 짧게(3m 이하) 설치

가능한 상부의 높은 곳에 장애물이 없도록 설치

일직선으로 설치

외벽에 가깝게 설치외벽에 가깝게 설치

옥외 안전한 곳에 설치옥외 안전한 곳에 설치

폭발 방산구 주위에 경고 표지판 설치

59

방산구 설치 장단점방산구 장점방산구가 옥외에 있을 경우에는 비용 절감방산구가 옥외에 있을 경우에는 비용 절감유지 관리 비용의 절감

방산구 단점 Filter bag 등의 가연성 재료가 아직 남아 있을 경우

방산 후에도방산 후에도화재의 잠재력 상존

배출구를 옥외로 유도하기 위하여 설치설비가 옥외배출구를 옥외로 유도하기 위하여 설치설비가 옥외또는 바깥쪽벽 가까이에 위치분진화염이 외부로 배출되어 2차 재해 위험분진화염이 외부로 배출되어 2차 재해 위험

독성 부식성 재료에는 부적합잘못 설계 및 설치하면 잦은 작동으로 신뢰성이 저하

60

잘못 설계 및 설치하면 잦은 작동으로 신뢰성이 저하

패널형 방산구(Vent Panel)( )

평평한 모양이나 Dome 모양의 Panel로 방호 대

상이 되는 공정 구성품의 개구부에 볼트를 사용하

여 연결 설치

한 장의 Stainless Steel 또는 316 Stainless

Steel (밀봉용) Teflon 및 Stainless Steel SandSteel (밀봉용) Teflon 및 Stainless Steel Sand

witch 구조로도 구성 가능

D 형 V t P l은 풍압 및 공정 진공 상태Dome 형 Vent Panel은 풍압 및 공정 진공 상태

에 대비하여 저항 값을 크게 설계

Vent Panel 모양 직사각형 또는 원형

61

패널형 방산구(Vent Panel)( )

62

패널 비산방지 끈

63

폭발 방산(Explosion Venting)( p g)

분진폭발 시 폭발압력을 외부로 방출

내부압력을 완화시켜 설비를 보호

피해확대를 방지 감소피해확대를 방지

rupture disk bursting diaphragm 폭발 방산 문(안전핀)(안전핀)

64

방산 문(Vent Door)( )

방호 대상이 되는 공정방호 대상이 되는 공정의 구성품에 설치하는경첩이 달린 도어경첩이 달린 도어

미리 예정된 압력에서개방되도록 설계개방되도록 설계

특수한 걸쇠 경첩 배열 제어열로 제어

Vent panel보다 동작시간이 길다

65

방산구 설치 예시

가스와 먼지를 취급하는 장소에 사용

전형적인 설치 장소 Dust collector

Silo

Dryer

Bucket elevator

Mixer Pulverizing

Bucket elevators

W t Sh ddWaste Shredders

최초 설계 기기 배치시에 분진폭발 고려

66

시에 분진폭발 고려

방산구 덮개 비산방지 끈

67

폭연 진압장치 구성

68

폭연 진압 설계 기준

설계 기준 NFPA 69 ISO 61844설계 기준 NFPA 69 ISO 61844

공정 물질

Kst or Kg value(폭발지수)

최대 및 최소 운전 압력 및 온도최대 및 최소 운전 압력 및 온도

용기의 강도용기의 강

용기의 치수와 체적

69

폭연 진압 장단점

폭연 진압(Deflagration Suspension) 장점

화염 제거 및 연이은 화재의 방지

독성 부식성 재료의 배출 위험 감소독성 부식성 재료의 배출 위험 감소

공정 구성품의 위치 선정에 유연성

폭연 진압(Deflagration Suspension) 약점

폭연 배풍 보다 통상 높은 비용

정기적인 유지 관리정기적인 유지 관리

일부 금속분진 아세틸렌 수소에는 부적합

70

폭연 진압 설치

가스 및 먼지를 취급하는가 및 먼지를 취급하는장소에 사용

전형적인 설치 장소전형적인 설치 장 Dust collectors

Silos

Spray dryers

Bucket elevators

Mixers

Pulverizing

Fluid Bed Dryers

Cyclone Separators

W t Sh dd

71

Waste Shredders

폭연 진압 불가

자체 산화원을 갖고 있는 nitro cellulose 및 이와자체 산화원을 갖고 있는 nitro-cellulose 및 이와

유사한 기타 폭발성 물질

화염의 확산속도가 음속보다 빠른 폭굉 사고

분해 반응 스팀과 같은 열팽창 폭발사고 등으로

초래되는 폭발사고

72

폭연 차단집진기 사일로 등의 공정 구성품은 Suppression Venting Containment 등으로 폭발방지가 가능Venting Containment 등으로 폭발방지가 가능배관 및 덕트에 의해 기타 공정 구성품에 연결되는부위는 폭발 확산의 위험 상존부위는 폭발 확산의 위험 상존집진기는 Deflagration vent 설치로 파괴를 방지할수 있을지는 모르나 유입 덕트 (inlet duct)를 통해수 있을지 나 유 덕 ( )를 통해화염이 플랜트의 다른 부위로 확산될 수 있음이러한 화염의 확산으로 2차 폭발이 초래될 수 있고 실제로 초래되어 왔음NFPA 68에서는 장비들간의 연결된 부위에 설치할선택사양으로 V ti 을 시사하고는 있으나 이는선택사양으로 Venting을 시사하고는 있으나 이는상호 연결된 장비에 폭발방지시스템이 설치되어있을 경우에만 Venting의 효력이 있음

73

있을 경우에만 Venting의 효력이 있음

기계적 폭연 차단적절한 구조의 rotary airlock valve로 가능 dust collector hopper dust collector hopper효과적이기 위해서는

폭연 감지 즉시 Rotary gate valve가 중지폭 지 즉시 y g 가 중지화염과 타고 있는 물질의 이송을 방지진짜 효과적이기 위해서는 rotary airlock valve를

방호 대상 장비의 폭발 감지 및 방지 설비에 통합방호 대상 장비의 폭발 감지 및 방지 설비에 통합필요

High speed knife gate valve적절한 구조로 150 psig 내압력( 충분한 내압력) ms(11000초) 내에 닫힘(빠른 응답속도)배관도 최대 폭연압력 Pmax에 내압

74

기계적 폭연 차단

폭발감지기(압력스위치 또는 불꽃감지기)가 폭연압력 또는 화염 전선 감지압력 또는 화염 전선 감지

폭발감지기가 폭연 압력 화염전선을 감지

신속히 Valve를 차단시켜 화염과 압력의 확산방지

연결된 장비가 D fl ti ti i연결된 장비가 Deflagration venting suppression에 의해 방호되고 있을 경우

예상되는 압력은 거의 없음

연결 배관을 차단하는 Valve를 보다 경제적인연결 배관을 차단하는 Valve를 보다 경제적인chemical isolation barrier로 대체 가능

75

공기수송장치 설치 예시

A

B

A

76

Rotary airlock valvey

77

화학적 폭연 차단

폭발감지기(압력스위치 또는 광학 감지기)가

폭연 압력 화염전선을 감지

고속 방출 소화기에서 소화약제가 신속히 방출고속 방출 소화기에서 소화약제가 신속히 방출

화염과 타고 있는 물질의 확산을 막음

점화원(스파크) 진압 설비

덕트 아래로 이송되는 타고 있는 입자를 감지있

아래쪽으로 물을 분사시켜 소화

일단 폭연이 시작되었을 경우일단 폭연이 시작되었을 경우

확산을 막는 데는 효과가 없음

78

VII 건조설비 부속장치 등VII 건조설비 부속장치 등

79

전체환기 및 배기시설덕트는 불연재 사용 표면온도는 70 이하(24m 이내)이내)

벽 건물 등을 통과시 불연재료로 차단덕트는 방화벽 다른 건물 통과 금지덕트는 방화벽 다른 건물 통과 금지

덕트에 청소구를 설치

건물 일부를 덕트로 사용금지건물 일부를 덕트로 사용금지

위험물질이 응축되지 않도록 설치(단열)

덕트에 고체가 퇴적되지 않도록 설치

배기구는 지붕보다 15m 이상 높게 설치

분진퇴적방지

80

연소장치

연료 먼저 투입되지 않도록 Sequence 구성

연료가스를 감소시켜 연소공기를 차단

2차 공기의 설정치는 급격한 변화가 없도록 잠금차 공기의 설정치 급격 화가 없 록장치 설치시건 암호설정시건 암호설정

연료배관은 수동차단밸브를 설치밸브가 개방된 상태에서 레버가 수직방향이 되지 않게밸브가 개방된 상태에서 레버가 수직방향이 되지 않게

14 회전상태가 권장

파일럿 버너의 불꽃은 주 버너마다 점화를 확실히파일럿 버너의 불꽃은 주 버너마다 점화를 확실히할 수 있게 설치

81

연소 퍼지 설비

예비 퍼지

운전 전middot후에 연료 유입을 차단설비 설치

예비점화 퍼지는 챔버 용적의 4배 실시(1 831)예비점화 퍼지는 챔버 용적의 4배 실시(1831)

예비점화에 필요한 최소 공기만 유입

최소유량 유지 실패 시는 퍼지 타이머 Auto-reset

안전 차단밸브는 닫음안전 차단밸브는 닫음

퍼지 시 화염감지기 신호는 감지되어서는 안 된다

LEL50 이상의 공기로 치환 금지

82

연소 퍼지 설비

예비 퍼지 예외 경우 760초과 또는 다음 3가지 동시

파일럿 불꽃 감시

안전 차단밸브 설치

가열 챔버 내의 가연성농도가 LEL25 이하

파일럿 점화 시운전 시간 15초 미만

예외 조건

공인기관의 승인을 받은 경우

연장시간 동안 LEL 25를 초과하지 않은 경우

83

연료 차단밸브

연동장치 작동 전원차단 시 차단밸브 닫힘

By-pass valve는 항상 닫음

차단밸브를 타 용도 사용금지

차단밸브 전단에 안전밸브를 설치

차단 파일럿 밸브마다 안전밸브를 설치차단 파일럿 밸브마다 안전밸브를 설치

8 62bar초과 시 이중으로 설치862bar초과 시 이중으로 설치

84

Pilot Burner

각 버너 마다 설치

서로 근접설치 시 최소 1개 이상설치로 감지

4초 이하의 실화를 감지하여 연동4초 이하의 실화를 감지하여 연동

예외 사항

로(爐) 내의 온도가 760를 초과 시에만 By-pass 가능

760 이하로 운전시 By-pass 기능을 반드시 복원 760 이하로 운전시 By-pass 기능을 반드시 복원

방폭형 복사 튜브 한쪽이 열린 경우는 제외

760 이하로 운전이 안 되는 버너는 By-pass 가능

온도제어 감지와 병용 금지

85

고산소 분위기 건조설비

산소 공급배관은 CGA G-44에 따름산소 공급배관은 CGA G 44에 따름

산소 투입 전에 배관 청소

연료 차단밸브는 가능한 화실에서 먼 곳에 설치

방산구 퍼지 배출구는 안전한 곳으로 배출방산구 퍼지 배출구는 안전한 곳으로 배출

산소가 연료배관으로 유입 금지

유리 재질 산소 유량계 사용 억제

산소 감압기 2차 측에 안전밸브 설치산소 감압기 2차 측에 안전밸브 설치

86

소방설비

오븐에 자동 스프링클러 물 분무설비 설치

필요 시 덕트 내에도 설치

로(爐)내 온도가 330를 초과 플래시 화재 위험로(爐)내 온도가 330를 초과 플래시 화재 위험

시에는 일제개방형 스프링클러를 설치

CO2 분말 포 소화설비 설치

필요 시 수증기 소화설비 설치필요 시 수증기 소화설비 설치

지속적인 수증기가 공급 가능

물 1lb는 076 부피

연소물질의 소화는 부적합

87

연소물질의 소화는 부적합

건조설비 연동장치

파일럿 버너파일럿 버너

송풍기운전 유량

산소농도 LEL 측정산소농도 LEL 측정

건조실 운전 온도

연료 차단밸브연료 차단밸브

연료공급 압력유량

외부 가연성가스 농도외부 가연성가스 농도

피(彼)건조물의 유입차단

정전

기타(화재 비상정지 등)

88

안전장치 설치 목적

인명과 재산을 보호인명과 재산을 보호

평상시 철저한 유지middot보수로 성능 유지평상시 철저한 유지middot보수로 성능 유지

안전장치는 절대 안전을 보장하지 않음안전장치는 절대 안전을 보장하지 않음

자주 반복하여 사용하면 수명 단축자주 반복하여 사용하면 수명 단축

89

안전장치 설치 원칙

원하는 동작마다 안전장치를 설치원하는 동작마다 안전장치를 설치

안전관행과 제조자의 지침

연료공급장치의 안전밸브연료공급장치의 안전밸브

안전장치의 운전중지는 수동조작으로 재(再)작동

제조자는 안전운전지침서를 제공

시동 정지 비상사태 점검 유지 보수 등시동 정지 비상사태 점검 유지 보수 등

안전장치는 제조자의 지침에 따라 설치 및 유지

안전장치는 외부충격 등으로 보호 조치

90

안전장치 설치 원칙

안전장치를 제거 또는 고장방지

전기 기계적인 연동장치 무력화 방지

제어회로는 150(120)V 이하 사용제어회로는 150(120)V 이하 사용

제어회로는 한쪽만 접지

PLC Sequence

정전 시 안전상태로 자동 복귀되는 회로유지

PLC와 별도의 비상정지스위치 설치

Sequence 변경은 담당자 승인 통제 기록middot유지 Sequence 변경은 담당자 승인 통제 기록 유지

안전 및 재산상의 피해가 우려될 때는 원격제어 금지

91

PLC 안전회로

제조자의 지침에 따라 PLC 회로 구성

안전회로는 변경 금지

안전회로는 독립 필요 시 접점은 공유가능안전회로는 독립 필요 시 접점은 공유가능

다른 설비를 이용하여 치환 점화시도 금지

연동장치는 안전 차단밸브 전원을 직접 차단하도

록 연동시키고 안전상태로 복귀록 연동시키고 안전상태로 복귀

PLC 고장 시 감시되고 안전상태로 복귀

Program은 소멸되지 않도록 저장

92

근로자 교육훈련 사항

연료-공기 혼합물의 연소

폭발위험

자연발화를 포함한 점화원자연발화를 포함한 점화원

제어 및 안전장치의 기능

특수 운전조건

저산소 분위기 운전조건저산소 분위기 운전조건

위험물질의 취급 및 처리

제한장소의 출입절차제한장소의 출입절차

운전 지침

93

참고자료

산업안전보건법

KOSHA CODE D-4-2001 건조설비 설치 기술지침

NFPA 86 Standard for oven and furnaces

NFPA 61A Standard for the prevention of Fire and Dust Explosion in Facilities Manufacturing and Handling StarchHandling Starch

NFPA 61B Standard for the prevention of Fire and Explosion in Grain Elevators and Facilities H dli B lk R A i l l C di iHandling Bulk Raw Agricultural Commodities

NFPA 61C Standard for the prevention of Fire and Dust Explosion in Feed MillsDust Explosion in Feed Mills

NFPA 68 NFPA 69 NFPA 77 NFPA 91 NFPA 231

94

감 사 합 니 다감 사 합 니 다

95

집필 장희(한국산업안전공단)편집 및 제작 교재자료개발팀

분진실험장치 조건

Ignition Source TwoIgnition Source ndashTwo

pyrotechnic igniter

(5000Jeach)(5000Jeach)

혼합분진

40 i i t l 40 zirconium metal

30 barium nitrate

30 b i id 30 barium peroxide

This source is initiated by

1 A l t i f h da 1-A electric fuse head

35Siwek 20-L chamber

분진 크기별 실험결과

300 μm 이상 분진은300 μm 이상 분진은점화최소농도 점화에너지가 급격히 증가너지가 급격히 증가의미는

36

분진폭발물질

종 류 물 질 명

곡물 곡물류 분유 녹말 설탕 셀룰로오스 등

탄소질 석탄류 목재 종이류 섬유류탄소질 석탄류 목재 종이류 섬유류

금속 Al Mg Li K Na Zn Fe 등

플라스틱 PE ABS PVC PP PVA E Ph l플라스틱 PE ABS PVC PP PVA Epoxy Phenol

Melamine Poly Acrylamide PVB 등

화학물질화학물질 Adipic Acid Calcium Acetate TPA PA

DOP Dextrin Lead Stearate 황

Methyl cellulose Methyl cellulose

분진취급 시 가연성증기 가스혼합 여부에 따라 차이

37

분진취급 시 가연성증기 가스혼합 여부에 따라 차이

PVC는 자기 소화성으로 분진폭발이 가능

분진의 제어

분진이 새는 곳을 막는다

공장 내부를 환기

국소배기장치 등으로 부유 분진을 포집(捕集)

누출된 분진은 정기적으로 제거누출된 분진은 정기적으로 제거

물 분무 또는 습식공정을 적용하여 정전기 발생

을 억제

불활성 분진을 첨가

38

점화원 종류 및 크기

집진장치 등 분진 제거할 때 정전기 방전 불꽃

집진장치 등 분진 제거용 전기기기 불꽃 과열

회전축 과열 회전 날개 접촉 모터 불꽃 과열회 축 과열 회 날개 촉 터 불꽃 과열

회수분진 배출용 기기의 과열 마찰 등

고온 물체 불씨 착화 불꽃 혼입고온 물체 불씨 착화 불꽃 혼입

금속편(金屬片) 등 이물질 혼입

분진 자연발화

보수작업에 따른 용접 등 불꽃

최소발화에너지(MIC)는 가스 1mj 분진 100mj 이하 이나 온도 산소 습도 입도 등에 좌우

39

이하 이나 온도 산소 습도 입도 등에 좌우

인화성 가스 특징

발열 착화 비중Gas MW

발열

Btu

착화

LEL

UEL

비중

Air공기비

Butane 58 0 3 200 550 1 9 8 5 2 0 31 0Butane 580 3200 550 19 85 20 310

CO 280 310 1128 125 740 097 25

Hydrogen 2 0 311 932 4 74 2 0 07 2 5Hydrogen 20 311 932 4 742 007 25

LNG 186 1115 - 46 145 064 106

LNG 162 960 - 4 150 056 90

LNG 203 1000 - 39 140 07 94

Propane 440 2500 842 21 95 157 240

40

점화원 제어장치

접지접지

금속탐지기

온도감지기

컨베이어 벨트 이탈감지컨베이어 벨트 이탈감지

입도분포 제어

습도조절습도조절

불활성물질 투입

진동체 전단에 금속감지기

자석기 금속감지기

41

진동체 전단에 금속감지기

불활성 조치(Inert)( )

불활성 조치 원리밀폐된 체적 내에서 산소 농도를 연소에 요구되는 농도

미만으로 낮춰 사전에 폭발을 방지하는 조치

질소 이산화탄소 등의 불활성 가스를 사전에 주입시켜 폭발을 방지하는 조치 (NFPA 69)

불활성 조치 시 주의사항공정 내에서 퍼지가스 및 산소의 농도를 계속 모니터링

퍼지가스가 누설 시 질식으로 인해 인체에 미칠 잠퍼지가 가 누 시 식 해 체에 미재적 위험성을 사전 고려

42

불활성 조치 장단점

장점

연소를 미연에 방지 제품의 생산 중단에 따른 손실

가능성을 사전에 막을 수 있음가능성을 사전에 막을 수 있음

단점

질소비용의 지속적인 투자질소비용의 지속적인 투자

누설 시 질식의 위험 상존

높은 유지 관리 비용

43

질소순환 공기이송설비

44

불활성가스 치환

운전자의 안전위치를 확인운전자의 안전위치를 확인

불활성가스 충분한 저장량을 보관

용매회수설비 작동준비

순환 팬을 가동하고 불활성가스 투입순환 팬을 가동하고 불활성가스 투입

한계 산소농도보다 3 이상 낮게 투입한계 산소농도보다 3 이상 낮게 투입

재순환 오븐가스를 운전온도까지 가열

정상운전

45

불활성가스 치환(아세톤)( )

46

불활성가스 치환(헵탄)( )

47

저산소 농도 용매회수설비

저산소 농도로 운전저산소 농도로 운전

공기가 유입되지 않도록 기밀성을 유지

산소농도 측정장치를 연동 설치

불활성가스는 용적의 5배 이상 보관

비상전원 공급장치 설치비상전원 공급장치 설치

48

저산소 분위기 오븐 운전운전준비최저산소농도(LOC) 보다 3이상 낮게 운전최저산소농도(LOC) 보다 3이상 낮게 운전 3 이하 시 비상퍼지 및 용매 및 피(彼)건조물 공급 중

단용매 증기가 응축되지 않도록 운전운전중지용매 및 피(彼)건조물 유입을 차단용매 및 피(彼)건조물 유입을 차단 LOC 이하로 치환용매 흐름을 차단하고 열원 공급을 중지산소농도를 195 까지 되게 공기유입비상절차정전 시 비상전원을 팬 제어설비에 공급정전 시 비상전원을 팬 제어설비에 공급건조로(乾燥爐)내에 유입 차단비상시에도 산소농도를 연속측정

비상퍼지 시 오븐 과열방지

49

비상퍼지 시 오븐 과열방지

VI 건조설비 화재폭발 피해 최소화VI 건조설비 화재폭발 피해 최소화

50

화재폭발 피해 최소화 방법

억제(Containment)

방산(Deflagration Venting)

폭연 진압(Deflagration Suspension)

폭연 차단(Deflagration Isolation)폭연 차단(Deflagration Isolation)

완벽한 대책을 세우는 것은 불가능

폭발에 의한 피해를 최소화 대책 강구

1차 폭발을 배출하거나 봉쇄시켜 피해를 최소화

1차 폭발을 감지 2차 폭발로 발전 차단

51

1차 폭발을 감지 2차 폭발로 발전 차단

억제(Containment) ( )

공정 자체를 미리 취급 재료의 최대 폭연압력에견딜 수 있게 설계

최종 변형 압력은 용기내의 최대 초기압력에 좌우최종 변형 압력은 용기내의 최대 초기압력에 좌우

억제 용기의 경우 최대 초기압력을 30 psig (2Bar 2 1 KgCm2)로 제한시킴(NFPA 69)21 KgCm2)로 제한시킴(NFPA 69)

장비의 설계는 영구적으로 변형 방지 설계항복강 ( ) 이하에서 전 설계항복강도 (yield strength) 이하에서 운전토록 설계

허용 가능한 변형으로도 파열방지 설계

항복강도 (yield strength) 이상이라 하더라도 극한 강도 (ultimate strength)이하에서 운전되게끔 설계

52

억제(Containment) 장단점( )

억제 시 고려해야 할 사항용기의 평평한 표면들과 사각 모양의 강도를 극대화

시키는 것은 용기 설계 시 고려

용접 부위 및 기타 조임 장치들의 강도 또한 고려용접 부위 및 기타 조임 장치들의 강도 또한 고려

분진폭발위험이 높은 건조기 분쇄기 등에 적용

억제의 장점유지 관리비의 절감

소극적 방호조치

억제의 단점높은 초기 투자비

플랜트 구조에 무게 하중을 미침

53

플랜트 구조에 무게 하중을 미침

방산(Deflagration Venting)( g g)

방산원리공정 구성품 공정실 등의 내부로부터 발생하는 폭연의

고온 팽창 가스를 개방용 패널 또는 도어를 통해 완화시기는 폭발방지조치기는 폭발방지조치

폭연 배풍장치 - Vent panel Vent door

방산 작동 방법폭발성 가스가 대기로 직접 방출될 수 있게끔 유도하는

개방된 방산구 (Open vent)를 제외

방산장치는 사전에 예정된 압력 즉 P t t에서 개방방산장치는 사전에 예정된 압력 즉 Pstat에서 개방

압축된 가스는 대기로 직접 또는 Vent duct를 통해 배출

54

방산 설계 시 고려사항

반발력(反撥力 Reaction force)폭발 후의 화재 (P l i fi )폭발 후의 화재 (Post explosion fire)재료의 유독성 또는 부식독성 문제에 대한 고려독성 문제에 대한 고려배풍 효율 (Vent efficiency) 다른 공정 장비와의 연결 부위다른 공정 장비와의 연결 부위배풍 덕트의 배압 (Back pressure) 단열 보온재 (Th l i l ti )단열 보온재 (Thermal insulation) 안전한 배풍 구역 (Safe Venting Area) 진공 상태 방호 (V P t ti )진공 상태 방호 (Vacuum Protection) 설치 위치

55

방산구 설계기준(NFPA 68)( )

공정 물질(재료) K K l (b d)Kst or Kg value (barmiddotmsecond)용기의 치수와 체적최대 및 최소의 운전 압력 및 온도최대 및 최소의 운전 압력 및 온도용기의 강도V t D t L th(있을 경우)Vent Duct Length(있을 경우)공정 물질(재료) Kst or Kg value용기의 치수와 체적 최대 및 최소의 운전 압력 및용기의 치수와 체적 최대 및 최소의 운전 압력 및온도 용기의 강도 Vent Duct Length 등의 정보로 NFPA 68에 들어 있는 계산도표( h )로 NFPA 68에 들어 있는 계산도표(nomography)를 사용하여 Vent panel의 사이즈를 결정

56

방산구 설치 기준내부 폭발압력을 외부로 안전하게 방출(예외)

철 구조물과 4 8 이상 철판으로 제작 시(봉쇄)철 구조물과 48mm 이상 철판으로 제작 시(봉쇄)

저산소 농도에서 운전하는 건조설비

가스증기 N₂air CO₂air

Methane 12 145

n-Hexane 12 145

Ethylene 10 11 5Ethylene 10 115

Hydrogene 50 52

S l 9 0Stylene 90 -

로(爐)의 부피 0424당 0093 방출면적(151)

57

(爐)의 부피 0424 당 0093 방출면적(15 1)

방산구 설치 기준

패널 출입문 개구부 등을 이용 1 15법칙 준수패널 출입문 개구부 등을 이용 1 15법칙 준수

방출구 주위에 가이드 레일 설치와 경고표지

가능한 연소장치 가까이 설치

패널이 비산되지 않도록 끈으로 묶어패널이 비산되지 않도록 끈으로 묶어

패널은 05psig의 서지 내압력

지붕 패널을 단위면적당 최대244kg 설치

길이가 긴 건조설비는 최소 내경의 5배 초과 금지길이가 긴 건 설비는 최 내경의 5배 과 금지

초기 증기폭발압력을 조기에 배출시켜 배출시간을 길게

58

방산구 덕트 설치 기준

배출구 덕트는 폭발 방산구 면적 이상으로 설치

벤트 면적은 가능한 균형 있고 대칭적으로 분포

덕트는 가능한 짧게(3m 이하) 설치덕트는 가능한 짧게(3m 이하) 설치

가능한 상부의 높은 곳에 장애물이 없도록 설치

일직선으로 설치

외벽에 가깝게 설치외벽에 가깝게 설치

옥외 안전한 곳에 설치옥외 안전한 곳에 설치

폭발 방산구 주위에 경고 표지판 설치

59

방산구 설치 장단점방산구 장점방산구가 옥외에 있을 경우에는 비용 절감방산구가 옥외에 있을 경우에는 비용 절감유지 관리 비용의 절감

방산구 단점 Filter bag 등의 가연성 재료가 아직 남아 있을 경우

방산 후에도방산 후에도화재의 잠재력 상존

배출구를 옥외로 유도하기 위하여 설치설비가 옥외배출구를 옥외로 유도하기 위하여 설치설비가 옥외또는 바깥쪽벽 가까이에 위치분진화염이 외부로 배출되어 2차 재해 위험분진화염이 외부로 배출되어 2차 재해 위험

독성 부식성 재료에는 부적합잘못 설계 및 설치하면 잦은 작동으로 신뢰성이 저하

60

잘못 설계 및 설치하면 잦은 작동으로 신뢰성이 저하

패널형 방산구(Vent Panel)( )

평평한 모양이나 Dome 모양의 Panel로 방호 대

상이 되는 공정 구성품의 개구부에 볼트를 사용하

여 연결 설치

한 장의 Stainless Steel 또는 316 Stainless

Steel (밀봉용) Teflon 및 Stainless Steel SandSteel (밀봉용) Teflon 및 Stainless Steel Sand

witch 구조로도 구성 가능

D 형 V t P l은 풍압 및 공정 진공 상태Dome 형 Vent Panel은 풍압 및 공정 진공 상태

에 대비하여 저항 값을 크게 설계

Vent Panel 모양 직사각형 또는 원형

61

패널형 방산구(Vent Panel)( )

62

패널 비산방지 끈

63

폭발 방산(Explosion Venting)( p g)

분진폭발 시 폭발압력을 외부로 방출

내부압력을 완화시켜 설비를 보호

피해확대를 방지 감소피해확대를 방지

rupture disk bursting diaphragm 폭발 방산 문(안전핀)(안전핀)

64

방산 문(Vent Door)( )

방호 대상이 되는 공정방호 대상이 되는 공정의 구성품에 설치하는경첩이 달린 도어경첩이 달린 도어

미리 예정된 압력에서개방되도록 설계개방되도록 설계

특수한 걸쇠 경첩 배열 제어열로 제어

Vent panel보다 동작시간이 길다

65

방산구 설치 예시

가스와 먼지를 취급하는 장소에 사용

전형적인 설치 장소 Dust collector

Silo

Dryer

Bucket elevator

Mixer Pulverizing

Bucket elevators

W t Sh ddWaste Shredders

최초 설계 기기 배치시에 분진폭발 고려

66

시에 분진폭발 고려

방산구 덮개 비산방지 끈

67

폭연 진압장치 구성

68

폭연 진압 설계 기준

설계 기준 NFPA 69 ISO 61844설계 기준 NFPA 69 ISO 61844

공정 물질

Kst or Kg value(폭발지수)

최대 및 최소 운전 압력 및 온도최대 및 최소 운전 압력 및 온도

용기의 강도용기의 강

용기의 치수와 체적

69

폭연 진압 장단점

폭연 진압(Deflagration Suspension) 장점

화염 제거 및 연이은 화재의 방지

독성 부식성 재료의 배출 위험 감소독성 부식성 재료의 배출 위험 감소

공정 구성품의 위치 선정에 유연성

폭연 진압(Deflagration Suspension) 약점

폭연 배풍 보다 통상 높은 비용

정기적인 유지 관리정기적인 유지 관리

일부 금속분진 아세틸렌 수소에는 부적합

70

폭연 진압 설치

가스 및 먼지를 취급하는가 및 먼지를 취급하는장소에 사용

전형적인 설치 장소전형적인 설치 장 Dust collectors

Silos

Spray dryers

Bucket elevators

Mixers

Pulverizing

Fluid Bed Dryers

Cyclone Separators

W t Sh dd

71

Waste Shredders

폭연 진압 불가

자체 산화원을 갖고 있는 nitro cellulose 및 이와자체 산화원을 갖고 있는 nitro-cellulose 및 이와

유사한 기타 폭발성 물질

화염의 확산속도가 음속보다 빠른 폭굉 사고

분해 반응 스팀과 같은 열팽창 폭발사고 등으로

초래되는 폭발사고

72

폭연 차단집진기 사일로 등의 공정 구성품은 Suppression Venting Containment 등으로 폭발방지가 가능Venting Containment 등으로 폭발방지가 가능배관 및 덕트에 의해 기타 공정 구성품에 연결되는부위는 폭발 확산의 위험 상존부위는 폭발 확산의 위험 상존집진기는 Deflagration vent 설치로 파괴를 방지할수 있을지는 모르나 유입 덕트 (inlet duct)를 통해수 있을지 나 유 덕 ( )를 통해화염이 플랜트의 다른 부위로 확산될 수 있음이러한 화염의 확산으로 2차 폭발이 초래될 수 있고 실제로 초래되어 왔음NFPA 68에서는 장비들간의 연결된 부위에 설치할선택사양으로 V ti 을 시사하고는 있으나 이는선택사양으로 Venting을 시사하고는 있으나 이는상호 연결된 장비에 폭발방지시스템이 설치되어있을 경우에만 Venting의 효력이 있음

73

있을 경우에만 Venting의 효력이 있음

기계적 폭연 차단적절한 구조의 rotary airlock valve로 가능 dust collector hopper dust collector hopper효과적이기 위해서는

폭연 감지 즉시 Rotary gate valve가 중지폭 지 즉시 y g 가 중지화염과 타고 있는 물질의 이송을 방지진짜 효과적이기 위해서는 rotary airlock valve를

방호 대상 장비의 폭발 감지 및 방지 설비에 통합방호 대상 장비의 폭발 감지 및 방지 설비에 통합필요

High speed knife gate valve적절한 구조로 150 psig 내압력( 충분한 내압력) ms(11000초) 내에 닫힘(빠른 응답속도)배관도 최대 폭연압력 Pmax에 내압

74

기계적 폭연 차단

폭발감지기(압력스위치 또는 불꽃감지기)가 폭연압력 또는 화염 전선 감지압력 또는 화염 전선 감지

폭발감지기가 폭연 압력 화염전선을 감지

신속히 Valve를 차단시켜 화염과 압력의 확산방지

연결된 장비가 D fl ti ti i연결된 장비가 Deflagration venting suppression에 의해 방호되고 있을 경우

예상되는 압력은 거의 없음

연결 배관을 차단하는 Valve를 보다 경제적인연결 배관을 차단하는 Valve를 보다 경제적인chemical isolation barrier로 대체 가능

75

공기수송장치 설치 예시

A

B

A

76

Rotary airlock valvey

77

화학적 폭연 차단

폭발감지기(압력스위치 또는 광학 감지기)가

폭연 압력 화염전선을 감지

고속 방출 소화기에서 소화약제가 신속히 방출고속 방출 소화기에서 소화약제가 신속히 방출

화염과 타고 있는 물질의 확산을 막음

점화원(스파크) 진압 설비

덕트 아래로 이송되는 타고 있는 입자를 감지있

아래쪽으로 물을 분사시켜 소화

일단 폭연이 시작되었을 경우일단 폭연이 시작되었을 경우

확산을 막는 데는 효과가 없음

78

VII 건조설비 부속장치 등VII 건조설비 부속장치 등

79

전체환기 및 배기시설덕트는 불연재 사용 표면온도는 70 이하(24m 이내)이내)

벽 건물 등을 통과시 불연재료로 차단덕트는 방화벽 다른 건물 통과 금지덕트는 방화벽 다른 건물 통과 금지

덕트에 청소구를 설치

건물 일부를 덕트로 사용금지건물 일부를 덕트로 사용금지

위험물질이 응축되지 않도록 설치(단열)

덕트에 고체가 퇴적되지 않도록 설치

배기구는 지붕보다 15m 이상 높게 설치

분진퇴적방지

80

연소장치

연료 먼저 투입되지 않도록 Sequence 구성

연료가스를 감소시켜 연소공기를 차단

2차 공기의 설정치는 급격한 변화가 없도록 잠금차 공기의 설정치 급격 화가 없 록장치 설치시건 암호설정시건 암호설정

연료배관은 수동차단밸브를 설치밸브가 개방된 상태에서 레버가 수직방향이 되지 않게밸브가 개방된 상태에서 레버가 수직방향이 되지 않게

14 회전상태가 권장

파일럿 버너의 불꽃은 주 버너마다 점화를 확실히파일럿 버너의 불꽃은 주 버너마다 점화를 확실히할 수 있게 설치

81

연소 퍼지 설비

예비 퍼지

운전 전middot후에 연료 유입을 차단설비 설치

예비점화 퍼지는 챔버 용적의 4배 실시(1 831)예비점화 퍼지는 챔버 용적의 4배 실시(1831)

예비점화에 필요한 최소 공기만 유입

최소유량 유지 실패 시는 퍼지 타이머 Auto-reset

안전 차단밸브는 닫음안전 차단밸브는 닫음

퍼지 시 화염감지기 신호는 감지되어서는 안 된다

LEL50 이상의 공기로 치환 금지

82

연소 퍼지 설비

예비 퍼지 예외 경우 760초과 또는 다음 3가지 동시

파일럿 불꽃 감시

안전 차단밸브 설치

가열 챔버 내의 가연성농도가 LEL25 이하

파일럿 점화 시운전 시간 15초 미만

예외 조건

공인기관의 승인을 받은 경우

연장시간 동안 LEL 25를 초과하지 않은 경우

83

연료 차단밸브

연동장치 작동 전원차단 시 차단밸브 닫힘

By-pass valve는 항상 닫음

차단밸브를 타 용도 사용금지

차단밸브 전단에 안전밸브를 설치

차단 파일럿 밸브마다 안전밸브를 설치차단 파일럿 밸브마다 안전밸브를 설치

8 62bar초과 시 이중으로 설치862bar초과 시 이중으로 설치

84

Pilot Burner

각 버너 마다 설치

서로 근접설치 시 최소 1개 이상설치로 감지

4초 이하의 실화를 감지하여 연동4초 이하의 실화를 감지하여 연동

예외 사항

로(爐) 내의 온도가 760를 초과 시에만 By-pass 가능

760 이하로 운전시 By-pass 기능을 반드시 복원 760 이하로 운전시 By-pass 기능을 반드시 복원

방폭형 복사 튜브 한쪽이 열린 경우는 제외

760 이하로 운전이 안 되는 버너는 By-pass 가능

온도제어 감지와 병용 금지

85

고산소 분위기 건조설비

산소 공급배관은 CGA G-44에 따름산소 공급배관은 CGA G 44에 따름

산소 투입 전에 배관 청소

연료 차단밸브는 가능한 화실에서 먼 곳에 설치

방산구 퍼지 배출구는 안전한 곳으로 배출방산구 퍼지 배출구는 안전한 곳으로 배출

산소가 연료배관으로 유입 금지

유리 재질 산소 유량계 사용 억제

산소 감압기 2차 측에 안전밸브 설치산소 감압기 2차 측에 안전밸브 설치

86

소방설비

오븐에 자동 스프링클러 물 분무설비 설치

필요 시 덕트 내에도 설치

로(爐)내 온도가 330를 초과 플래시 화재 위험로(爐)내 온도가 330를 초과 플래시 화재 위험

시에는 일제개방형 스프링클러를 설치

CO2 분말 포 소화설비 설치

필요 시 수증기 소화설비 설치필요 시 수증기 소화설비 설치

지속적인 수증기가 공급 가능

물 1lb는 076 부피

연소물질의 소화는 부적합

87

연소물질의 소화는 부적합

건조설비 연동장치

파일럿 버너파일럿 버너

송풍기운전 유량

산소농도 LEL 측정산소농도 LEL 측정

건조실 운전 온도

연료 차단밸브연료 차단밸브

연료공급 압력유량

외부 가연성가스 농도외부 가연성가스 농도

피(彼)건조물의 유입차단

정전

기타(화재 비상정지 등)

88

안전장치 설치 목적

인명과 재산을 보호인명과 재산을 보호

평상시 철저한 유지middot보수로 성능 유지평상시 철저한 유지middot보수로 성능 유지

안전장치는 절대 안전을 보장하지 않음안전장치는 절대 안전을 보장하지 않음

자주 반복하여 사용하면 수명 단축자주 반복하여 사용하면 수명 단축

89

안전장치 설치 원칙

원하는 동작마다 안전장치를 설치원하는 동작마다 안전장치를 설치

안전관행과 제조자의 지침

연료공급장치의 안전밸브연료공급장치의 안전밸브

안전장치의 운전중지는 수동조작으로 재(再)작동

제조자는 안전운전지침서를 제공

시동 정지 비상사태 점검 유지 보수 등시동 정지 비상사태 점검 유지 보수 등

안전장치는 제조자의 지침에 따라 설치 및 유지

안전장치는 외부충격 등으로 보호 조치

90

안전장치 설치 원칙

안전장치를 제거 또는 고장방지

전기 기계적인 연동장치 무력화 방지

제어회로는 150(120)V 이하 사용제어회로는 150(120)V 이하 사용

제어회로는 한쪽만 접지

PLC Sequence

정전 시 안전상태로 자동 복귀되는 회로유지

PLC와 별도의 비상정지스위치 설치

Sequence 변경은 담당자 승인 통제 기록middot유지 Sequence 변경은 담당자 승인 통제 기록 유지

안전 및 재산상의 피해가 우려될 때는 원격제어 금지

91

PLC 안전회로

제조자의 지침에 따라 PLC 회로 구성

안전회로는 변경 금지

안전회로는 독립 필요 시 접점은 공유가능안전회로는 독립 필요 시 접점은 공유가능

다른 설비를 이용하여 치환 점화시도 금지

연동장치는 안전 차단밸브 전원을 직접 차단하도

록 연동시키고 안전상태로 복귀록 연동시키고 안전상태로 복귀

PLC 고장 시 감시되고 안전상태로 복귀

Program은 소멸되지 않도록 저장

92

근로자 교육훈련 사항

연료-공기 혼합물의 연소

폭발위험

자연발화를 포함한 점화원자연발화를 포함한 점화원

제어 및 안전장치의 기능

특수 운전조건

저산소 분위기 운전조건저산소 분위기 운전조건

위험물질의 취급 및 처리

제한장소의 출입절차제한장소의 출입절차

운전 지침

93

참고자료

산업안전보건법

KOSHA CODE D-4-2001 건조설비 설치 기술지침

NFPA 86 Standard for oven and furnaces

NFPA 61A Standard for the prevention of Fire and Dust Explosion in Facilities Manufacturing and Handling StarchHandling Starch

NFPA 61B Standard for the prevention of Fire and Explosion in Grain Elevators and Facilities H dli B lk R A i l l C di iHandling Bulk Raw Agricultural Commodities

NFPA 61C Standard for the prevention of Fire and Dust Explosion in Feed MillsDust Explosion in Feed Mills

NFPA 68 NFPA 69 NFPA 77 NFPA 91 NFPA 231

94

감 사 합 니 다감 사 합 니 다

95

집필 장희(한국산업안전공단)편집 및 제작 교재자료개발팀

분진 크기별 실험결과

300 μm 이상 분진은300 μm 이상 분진은점화최소농도 점화에너지가 급격히 증가너지가 급격히 증가의미는

36

분진폭발물질

종 류 물 질 명

곡물 곡물류 분유 녹말 설탕 셀룰로오스 등

탄소질 석탄류 목재 종이류 섬유류탄소질 석탄류 목재 종이류 섬유류

금속 Al Mg Li K Na Zn Fe 등

플라스틱 PE ABS PVC PP PVA E Ph l플라스틱 PE ABS PVC PP PVA Epoxy Phenol

Melamine Poly Acrylamide PVB 등

화학물질화학물질 Adipic Acid Calcium Acetate TPA PA

DOP Dextrin Lead Stearate 황

Methyl cellulose Methyl cellulose

분진취급 시 가연성증기 가스혼합 여부에 따라 차이

37

분진취급 시 가연성증기 가스혼합 여부에 따라 차이

PVC는 자기 소화성으로 분진폭발이 가능

분진의 제어

분진이 새는 곳을 막는다

공장 내부를 환기

국소배기장치 등으로 부유 분진을 포집(捕集)

누출된 분진은 정기적으로 제거누출된 분진은 정기적으로 제거

물 분무 또는 습식공정을 적용하여 정전기 발생

을 억제

불활성 분진을 첨가

38

점화원 종류 및 크기

집진장치 등 분진 제거할 때 정전기 방전 불꽃

집진장치 등 분진 제거용 전기기기 불꽃 과열

회전축 과열 회전 날개 접촉 모터 불꽃 과열회 축 과열 회 날개 촉 터 불꽃 과열

회수분진 배출용 기기의 과열 마찰 등

고온 물체 불씨 착화 불꽃 혼입고온 물체 불씨 착화 불꽃 혼입

금속편(金屬片) 등 이물질 혼입

분진 자연발화

보수작업에 따른 용접 등 불꽃

최소발화에너지(MIC)는 가스 1mj 분진 100mj 이하 이나 온도 산소 습도 입도 등에 좌우

39

이하 이나 온도 산소 습도 입도 등에 좌우

인화성 가스 특징

발열 착화 비중Gas MW

발열

Btu

착화

LEL

UEL

비중

Air공기비

Butane 58 0 3 200 550 1 9 8 5 2 0 31 0Butane 580 3200 550 19 85 20 310

CO 280 310 1128 125 740 097 25

Hydrogen 2 0 311 932 4 74 2 0 07 2 5Hydrogen 20 311 932 4 742 007 25

LNG 186 1115 - 46 145 064 106

LNG 162 960 - 4 150 056 90

LNG 203 1000 - 39 140 07 94

Propane 440 2500 842 21 95 157 240

40

점화원 제어장치

접지접지

금속탐지기

온도감지기

컨베이어 벨트 이탈감지컨베이어 벨트 이탈감지

입도분포 제어

습도조절습도조절

불활성물질 투입

진동체 전단에 금속감지기

자석기 금속감지기

41

진동체 전단에 금속감지기

불활성 조치(Inert)( )

불활성 조치 원리밀폐된 체적 내에서 산소 농도를 연소에 요구되는 농도

미만으로 낮춰 사전에 폭발을 방지하는 조치

질소 이산화탄소 등의 불활성 가스를 사전에 주입시켜 폭발을 방지하는 조치 (NFPA 69)

불활성 조치 시 주의사항공정 내에서 퍼지가스 및 산소의 농도를 계속 모니터링

퍼지가스가 누설 시 질식으로 인해 인체에 미칠 잠퍼지가 가 누 시 식 해 체에 미재적 위험성을 사전 고려

42

불활성 조치 장단점

장점

연소를 미연에 방지 제품의 생산 중단에 따른 손실

가능성을 사전에 막을 수 있음가능성을 사전에 막을 수 있음

단점

질소비용의 지속적인 투자질소비용의 지속적인 투자

누설 시 질식의 위험 상존

높은 유지 관리 비용

43

질소순환 공기이송설비

44

불활성가스 치환

운전자의 안전위치를 확인운전자의 안전위치를 확인

불활성가스 충분한 저장량을 보관

용매회수설비 작동준비

순환 팬을 가동하고 불활성가스 투입순환 팬을 가동하고 불활성가스 투입

한계 산소농도보다 3 이상 낮게 투입한계 산소농도보다 3 이상 낮게 투입

재순환 오븐가스를 운전온도까지 가열

정상운전

45

불활성가스 치환(아세톤)( )

46

불활성가스 치환(헵탄)( )

47

저산소 농도 용매회수설비

저산소 농도로 운전저산소 농도로 운전

공기가 유입되지 않도록 기밀성을 유지

산소농도 측정장치를 연동 설치

불활성가스는 용적의 5배 이상 보관

비상전원 공급장치 설치비상전원 공급장치 설치

48

저산소 분위기 오븐 운전운전준비최저산소농도(LOC) 보다 3이상 낮게 운전최저산소농도(LOC) 보다 3이상 낮게 운전 3 이하 시 비상퍼지 및 용매 및 피(彼)건조물 공급 중

단용매 증기가 응축되지 않도록 운전운전중지용매 및 피(彼)건조물 유입을 차단용매 및 피(彼)건조물 유입을 차단 LOC 이하로 치환용매 흐름을 차단하고 열원 공급을 중지산소농도를 195 까지 되게 공기유입비상절차정전 시 비상전원을 팬 제어설비에 공급정전 시 비상전원을 팬 제어설비에 공급건조로(乾燥爐)내에 유입 차단비상시에도 산소농도를 연속측정

비상퍼지 시 오븐 과열방지

49

비상퍼지 시 오븐 과열방지

VI 건조설비 화재폭발 피해 최소화VI 건조설비 화재폭발 피해 최소화

50

화재폭발 피해 최소화 방법

억제(Containment)

방산(Deflagration Venting)

폭연 진압(Deflagration Suspension)

폭연 차단(Deflagration Isolation)폭연 차단(Deflagration Isolation)

완벽한 대책을 세우는 것은 불가능

폭발에 의한 피해를 최소화 대책 강구

1차 폭발을 배출하거나 봉쇄시켜 피해를 최소화

1차 폭발을 감지 2차 폭발로 발전 차단

51

1차 폭발을 감지 2차 폭발로 발전 차단

억제(Containment) ( )

공정 자체를 미리 취급 재료의 최대 폭연압력에견딜 수 있게 설계

최종 변형 압력은 용기내의 최대 초기압력에 좌우최종 변형 압력은 용기내의 최대 초기압력에 좌우

억제 용기의 경우 최대 초기압력을 30 psig (2Bar 2 1 KgCm2)로 제한시킴(NFPA 69)21 KgCm2)로 제한시킴(NFPA 69)

장비의 설계는 영구적으로 변형 방지 설계항복강 ( ) 이하에서 전 설계항복강도 (yield strength) 이하에서 운전토록 설계

허용 가능한 변형으로도 파열방지 설계

항복강도 (yield strength) 이상이라 하더라도 극한 강도 (ultimate strength)이하에서 운전되게끔 설계

52

억제(Containment) 장단점( )

억제 시 고려해야 할 사항용기의 평평한 표면들과 사각 모양의 강도를 극대화

시키는 것은 용기 설계 시 고려

용접 부위 및 기타 조임 장치들의 강도 또한 고려용접 부위 및 기타 조임 장치들의 강도 또한 고려

분진폭발위험이 높은 건조기 분쇄기 등에 적용

억제의 장점유지 관리비의 절감

소극적 방호조치

억제의 단점높은 초기 투자비

플랜트 구조에 무게 하중을 미침

53

플랜트 구조에 무게 하중을 미침

방산(Deflagration Venting)( g g)

방산원리공정 구성품 공정실 등의 내부로부터 발생하는 폭연의

고온 팽창 가스를 개방용 패널 또는 도어를 통해 완화시기는 폭발방지조치기는 폭발방지조치

폭연 배풍장치 - Vent panel Vent door

방산 작동 방법폭발성 가스가 대기로 직접 방출될 수 있게끔 유도하는

개방된 방산구 (Open vent)를 제외

방산장치는 사전에 예정된 압력 즉 P t t에서 개방방산장치는 사전에 예정된 압력 즉 Pstat에서 개방

압축된 가스는 대기로 직접 또는 Vent duct를 통해 배출

54

방산 설계 시 고려사항

반발력(反撥力 Reaction force)폭발 후의 화재 (P l i fi )폭발 후의 화재 (Post explosion fire)재료의 유독성 또는 부식독성 문제에 대한 고려독성 문제에 대한 고려배풍 효율 (Vent efficiency) 다른 공정 장비와의 연결 부위다른 공정 장비와의 연결 부위배풍 덕트의 배압 (Back pressure) 단열 보온재 (Th l i l ti )단열 보온재 (Thermal insulation) 안전한 배풍 구역 (Safe Venting Area) 진공 상태 방호 (V P t ti )진공 상태 방호 (Vacuum Protection) 설치 위치

55

방산구 설계기준(NFPA 68)( )

공정 물질(재료) K K l (b d)Kst or Kg value (barmiddotmsecond)용기의 치수와 체적최대 및 최소의 운전 압력 및 온도최대 및 최소의 운전 압력 및 온도용기의 강도V t D t L th(있을 경우)Vent Duct Length(있을 경우)공정 물질(재료) Kst or Kg value용기의 치수와 체적 최대 및 최소의 운전 압력 및용기의 치수와 체적 최대 및 최소의 운전 압력 및온도 용기의 강도 Vent Duct Length 등의 정보로 NFPA 68에 들어 있는 계산도표( h )로 NFPA 68에 들어 있는 계산도표(nomography)를 사용하여 Vent panel의 사이즈를 결정

56

방산구 설치 기준내부 폭발압력을 외부로 안전하게 방출(예외)

철 구조물과 4 8 이상 철판으로 제작 시(봉쇄)철 구조물과 48mm 이상 철판으로 제작 시(봉쇄)

저산소 농도에서 운전하는 건조설비

가스증기 N₂air CO₂air

Methane 12 145

n-Hexane 12 145

Ethylene 10 11 5Ethylene 10 115

Hydrogene 50 52

S l 9 0Stylene 90 -

로(爐)의 부피 0424당 0093 방출면적(151)

57

(爐)의 부피 0424 당 0093 방출면적(15 1)

방산구 설치 기준

패널 출입문 개구부 등을 이용 1 15법칙 준수패널 출입문 개구부 등을 이용 1 15법칙 준수

방출구 주위에 가이드 레일 설치와 경고표지

가능한 연소장치 가까이 설치

패널이 비산되지 않도록 끈으로 묶어패널이 비산되지 않도록 끈으로 묶어

패널은 05psig의 서지 내압력

지붕 패널을 단위면적당 최대244kg 설치

길이가 긴 건조설비는 최소 내경의 5배 초과 금지길이가 긴 건 설비는 최 내경의 5배 과 금지

초기 증기폭발압력을 조기에 배출시켜 배출시간을 길게

58

방산구 덕트 설치 기준

배출구 덕트는 폭발 방산구 면적 이상으로 설치

벤트 면적은 가능한 균형 있고 대칭적으로 분포

덕트는 가능한 짧게(3m 이하) 설치덕트는 가능한 짧게(3m 이하) 설치

가능한 상부의 높은 곳에 장애물이 없도록 설치

일직선으로 설치

외벽에 가깝게 설치외벽에 가깝게 설치

옥외 안전한 곳에 설치옥외 안전한 곳에 설치

폭발 방산구 주위에 경고 표지판 설치

59

방산구 설치 장단점방산구 장점방산구가 옥외에 있을 경우에는 비용 절감방산구가 옥외에 있을 경우에는 비용 절감유지 관리 비용의 절감

방산구 단점 Filter bag 등의 가연성 재료가 아직 남아 있을 경우

방산 후에도방산 후에도화재의 잠재력 상존

배출구를 옥외로 유도하기 위하여 설치설비가 옥외배출구를 옥외로 유도하기 위하여 설치설비가 옥외또는 바깥쪽벽 가까이에 위치분진화염이 외부로 배출되어 2차 재해 위험분진화염이 외부로 배출되어 2차 재해 위험

독성 부식성 재료에는 부적합잘못 설계 및 설치하면 잦은 작동으로 신뢰성이 저하

60

잘못 설계 및 설치하면 잦은 작동으로 신뢰성이 저하

패널형 방산구(Vent Panel)( )

평평한 모양이나 Dome 모양의 Panel로 방호 대

상이 되는 공정 구성품의 개구부에 볼트를 사용하

여 연결 설치

한 장의 Stainless Steel 또는 316 Stainless

Steel (밀봉용) Teflon 및 Stainless Steel SandSteel (밀봉용) Teflon 및 Stainless Steel Sand

witch 구조로도 구성 가능

D 형 V t P l은 풍압 및 공정 진공 상태Dome 형 Vent Panel은 풍압 및 공정 진공 상태

에 대비하여 저항 값을 크게 설계

Vent Panel 모양 직사각형 또는 원형

61

패널형 방산구(Vent Panel)( )

62

패널 비산방지 끈

63

폭발 방산(Explosion Venting)( p g)

분진폭발 시 폭발압력을 외부로 방출

내부압력을 완화시켜 설비를 보호

피해확대를 방지 감소피해확대를 방지

rupture disk bursting diaphragm 폭발 방산 문(안전핀)(안전핀)

64

방산 문(Vent Door)( )

방호 대상이 되는 공정방호 대상이 되는 공정의 구성품에 설치하는경첩이 달린 도어경첩이 달린 도어

미리 예정된 압력에서개방되도록 설계개방되도록 설계

특수한 걸쇠 경첩 배열 제어열로 제어

Vent panel보다 동작시간이 길다

65

방산구 설치 예시

가스와 먼지를 취급하는 장소에 사용

전형적인 설치 장소 Dust collector

Silo

Dryer

Bucket elevator

Mixer Pulverizing

Bucket elevators

W t Sh ddWaste Shredders

최초 설계 기기 배치시에 분진폭발 고려

66

시에 분진폭발 고려

방산구 덮개 비산방지 끈

67

폭연 진압장치 구성

68

폭연 진압 설계 기준

설계 기준 NFPA 69 ISO 61844설계 기준 NFPA 69 ISO 61844

공정 물질

Kst or Kg value(폭발지수)

최대 및 최소 운전 압력 및 온도최대 및 최소 운전 압력 및 온도

용기의 강도용기의 강

용기의 치수와 체적

69

폭연 진압 장단점

폭연 진압(Deflagration Suspension) 장점

화염 제거 및 연이은 화재의 방지

독성 부식성 재료의 배출 위험 감소독성 부식성 재료의 배출 위험 감소

공정 구성품의 위치 선정에 유연성

폭연 진압(Deflagration Suspension) 약점

폭연 배풍 보다 통상 높은 비용

정기적인 유지 관리정기적인 유지 관리

일부 금속분진 아세틸렌 수소에는 부적합

70

폭연 진압 설치

가스 및 먼지를 취급하는가 및 먼지를 취급하는장소에 사용

전형적인 설치 장소전형적인 설치 장 Dust collectors

Silos

Spray dryers

Bucket elevators

Mixers

Pulverizing

Fluid Bed Dryers

Cyclone Separators

W t Sh dd

71

Waste Shredders

폭연 진압 불가

자체 산화원을 갖고 있는 nitro cellulose 및 이와자체 산화원을 갖고 있는 nitro-cellulose 및 이와

유사한 기타 폭발성 물질

화염의 확산속도가 음속보다 빠른 폭굉 사고

분해 반응 스팀과 같은 열팽창 폭발사고 등으로

초래되는 폭발사고

72

폭연 차단집진기 사일로 등의 공정 구성품은 Suppression Venting Containment 등으로 폭발방지가 가능Venting Containment 등으로 폭발방지가 가능배관 및 덕트에 의해 기타 공정 구성품에 연결되는부위는 폭발 확산의 위험 상존부위는 폭발 확산의 위험 상존집진기는 Deflagration vent 설치로 파괴를 방지할수 있을지는 모르나 유입 덕트 (inlet duct)를 통해수 있을지 나 유 덕 ( )를 통해화염이 플랜트의 다른 부위로 확산될 수 있음이러한 화염의 확산으로 2차 폭발이 초래될 수 있고 실제로 초래되어 왔음NFPA 68에서는 장비들간의 연결된 부위에 설치할선택사양으로 V ti 을 시사하고는 있으나 이는선택사양으로 Venting을 시사하고는 있으나 이는상호 연결된 장비에 폭발방지시스템이 설치되어있을 경우에만 Venting의 효력이 있음

73

있을 경우에만 Venting의 효력이 있음

기계적 폭연 차단적절한 구조의 rotary airlock valve로 가능 dust collector hopper dust collector hopper효과적이기 위해서는

폭연 감지 즉시 Rotary gate valve가 중지폭 지 즉시 y g 가 중지화염과 타고 있는 물질의 이송을 방지진짜 효과적이기 위해서는 rotary airlock valve를

방호 대상 장비의 폭발 감지 및 방지 설비에 통합방호 대상 장비의 폭발 감지 및 방지 설비에 통합필요

High speed knife gate valve적절한 구조로 150 psig 내압력( 충분한 내압력) ms(11000초) 내에 닫힘(빠른 응답속도)배관도 최대 폭연압력 Pmax에 내압

74

기계적 폭연 차단

폭발감지기(압력스위치 또는 불꽃감지기)가 폭연압력 또는 화염 전선 감지압력 또는 화염 전선 감지

폭발감지기가 폭연 압력 화염전선을 감지

신속히 Valve를 차단시켜 화염과 압력의 확산방지

연결된 장비가 D fl ti ti i연결된 장비가 Deflagration venting suppression에 의해 방호되고 있을 경우

예상되는 압력은 거의 없음

연결 배관을 차단하는 Valve를 보다 경제적인연결 배관을 차단하는 Valve를 보다 경제적인chemical isolation barrier로 대체 가능

75

공기수송장치 설치 예시

A

B

A

76

Rotary airlock valvey

77

화학적 폭연 차단

폭발감지기(압력스위치 또는 광학 감지기)가

폭연 압력 화염전선을 감지

고속 방출 소화기에서 소화약제가 신속히 방출고속 방출 소화기에서 소화약제가 신속히 방출

화염과 타고 있는 물질의 확산을 막음

점화원(스파크) 진압 설비

덕트 아래로 이송되는 타고 있는 입자를 감지있

아래쪽으로 물을 분사시켜 소화

일단 폭연이 시작되었을 경우일단 폭연이 시작되었을 경우

확산을 막는 데는 효과가 없음

78

VII 건조설비 부속장치 등VII 건조설비 부속장치 등

79

전체환기 및 배기시설덕트는 불연재 사용 표면온도는 70 이하(24m 이내)이내)

벽 건물 등을 통과시 불연재료로 차단덕트는 방화벽 다른 건물 통과 금지덕트는 방화벽 다른 건물 통과 금지

덕트에 청소구를 설치

건물 일부를 덕트로 사용금지건물 일부를 덕트로 사용금지

위험물질이 응축되지 않도록 설치(단열)

덕트에 고체가 퇴적되지 않도록 설치

배기구는 지붕보다 15m 이상 높게 설치

분진퇴적방지

80

연소장치

연료 먼저 투입되지 않도록 Sequence 구성

연료가스를 감소시켜 연소공기를 차단

2차 공기의 설정치는 급격한 변화가 없도록 잠금차 공기의 설정치 급격 화가 없 록장치 설치시건 암호설정시건 암호설정

연료배관은 수동차단밸브를 설치밸브가 개방된 상태에서 레버가 수직방향이 되지 않게밸브가 개방된 상태에서 레버가 수직방향이 되지 않게

14 회전상태가 권장

파일럿 버너의 불꽃은 주 버너마다 점화를 확실히파일럿 버너의 불꽃은 주 버너마다 점화를 확실히할 수 있게 설치

81

연소 퍼지 설비

예비 퍼지

운전 전middot후에 연료 유입을 차단설비 설치

예비점화 퍼지는 챔버 용적의 4배 실시(1 831)예비점화 퍼지는 챔버 용적의 4배 실시(1831)

예비점화에 필요한 최소 공기만 유입

최소유량 유지 실패 시는 퍼지 타이머 Auto-reset

안전 차단밸브는 닫음안전 차단밸브는 닫음

퍼지 시 화염감지기 신호는 감지되어서는 안 된다

LEL50 이상의 공기로 치환 금지

82

연소 퍼지 설비

예비 퍼지 예외 경우 760초과 또는 다음 3가지 동시

파일럿 불꽃 감시

안전 차단밸브 설치

가열 챔버 내의 가연성농도가 LEL25 이하

파일럿 점화 시운전 시간 15초 미만

예외 조건

공인기관의 승인을 받은 경우

연장시간 동안 LEL 25를 초과하지 않은 경우

83

연료 차단밸브

연동장치 작동 전원차단 시 차단밸브 닫힘

By-pass valve는 항상 닫음

차단밸브를 타 용도 사용금지

차단밸브 전단에 안전밸브를 설치

차단 파일럿 밸브마다 안전밸브를 설치차단 파일럿 밸브마다 안전밸브를 설치

8 62bar초과 시 이중으로 설치862bar초과 시 이중으로 설치

84

Pilot Burner

각 버너 마다 설치

서로 근접설치 시 최소 1개 이상설치로 감지

4초 이하의 실화를 감지하여 연동4초 이하의 실화를 감지하여 연동

예외 사항

로(爐) 내의 온도가 760를 초과 시에만 By-pass 가능

760 이하로 운전시 By-pass 기능을 반드시 복원 760 이하로 운전시 By-pass 기능을 반드시 복원

방폭형 복사 튜브 한쪽이 열린 경우는 제외

760 이하로 운전이 안 되는 버너는 By-pass 가능

온도제어 감지와 병용 금지

85

고산소 분위기 건조설비

산소 공급배관은 CGA G-44에 따름산소 공급배관은 CGA G 44에 따름

산소 투입 전에 배관 청소

연료 차단밸브는 가능한 화실에서 먼 곳에 설치

방산구 퍼지 배출구는 안전한 곳으로 배출방산구 퍼지 배출구는 안전한 곳으로 배출

산소가 연료배관으로 유입 금지

유리 재질 산소 유량계 사용 억제

산소 감압기 2차 측에 안전밸브 설치산소 감압기 2차 측에 안전밸브 설치

86

소방설비

오븐에 자동 스프링클러 물 분무설비 설치

필요 시 덕트 내에도 설치

로(爐)내 온도가 330를 초과 플래시 화재 위험로(爐)내 온도가 330를 초과 플래시 화재 위험

시에는 일제개방형 스프링클러를 설치

CO2 분말 포 소화설비 설치

필요 시 수증기 소화설비 설치필요 시 수증기 소화설비 설치

지속적인 수증기가 공급 가능

물 1lb는 076 부피

연소물질의 소화는 부적합

87

연소물질의 소화는 부적합

건조설비 연동장치

파일럿 버너파일럿 버너

송풍기운전 유량

산소농도 LEL 측정산소농도 LEL 측정

건조실 운전 온도

연료 차단밸브연료 차단밸브

연료공급 압력유량

외부 가연성가스 농도외부 가연성가스 농도

피(彼)건조물의 유입차단

정전

기타(화재 비상정지 등)

88

안전장치 설치 목적

인명과 재산을 보호인명과 재산을 보호

평상시 철저한 유지middot보수로 성능 유지평상시 철저한 유지middot보수로 성능 유지

안전장치는 절대 안전을 보장하지 않음안전장치는 절대 안전을 보장하지 않음

자주 반복하여 사용하면 수명 단축자주 반복하여 사용하면 수명 단축

89

안전장치 설치 원칙

원하는 동작마다 안전장치를 설치원하는 동작마다 안전장치를 설치

안전관행과 제조자의 지침

연료공급장치의 안전밸브연료공급장치의 안전밸브

안전장치의 운전중지는 수동조작으로 재(再)작동

제조자는 안전운전지침서를 제공

시동 정지 비상사태 점검 유지 보수 등시동 정지 비상사태 점검 유지 보수 등

안전장치는 제조자의 지침에 따라 설치 및 유지

안전장치는 외부충격 등으로 보호 조치

90

안전장치 설치 원칙

안전장치를 제거 또는 고장방지

전기 기계적인 연동장치 무력화 방지

제어회로는 150(120)V 이하 사용제어회로는 150(120)V 이하 사용

제어회로는 한쪽만 접지

PLC Sequence

정전 시 안전상태로 자동 복귀되는 회로유지

PLC와 별도의 비상정지스위치 설치

Sequence 변경은 담당자 승인 통제 기록middot유지 Sequence 변경은 담당자 승인 통제 기록 유지

안전 및 재산상의 피해가 우려될 때는 원격제어 금지

91

PLC 안전회로

제조자의 지침에 따라 PLC 회로 구성

안전회로는 변경 금지

안전회로는 독립 필요 시 접점은 공유가능안전회로는 독립 필요 시 접점은 공유가능

다른 설비를 이용하여 치환 점화시도 금지

연동장치는 안전 차단밸브 전원을 직접 차단하도

록 연동시키고 안전상태로 복귀록 연동시키고 안전상태로 복귀

PLC 고장 시 감시되고 안전상태로 복귀

Program은 소멸되지 않도록 저장

92

근로자 교육훈련 사항

연료-공기 혼합물의 연소

폭발위험

자연발화를 포함한 점화원자연발화를 포함한 점화원

제어 및 안전장치의 기능

특수 운전조건

저산소 분위기 운전조건저산소 분위기 운전조건

위험물질의 취급 및 처리

제한장소의 출입절차제한장소의 출입절차

운전 지침

93

참고자료

산업안전보건법

KOSHA CODE D-4-2001 건조설비 설치 기술지침

NFPA 86 Standard for oven and furnaces

NFPA 61A Standard for the prevention of Fire and Dust Explosion in Facilities Manufacturing and Handling StarchHandling Starch

NFPA 61B Standard for the prevention of Fire and Explosion in Grain Elevators and Facilities H dli B lk R A i l l C di iHandling Bulk Raw Agricultural Commodities

NFPA 61C Standard for the prevention of Fire and Dust Explosion in Feed MillsDust Explosion in Feed Mills

NFPA 68 NFPA 69 NFPA 77 NFPA 91 NFPA 231

94

감 사 합 니 다감 사 합 니 다

95

집필 장희(한국산업안전공단)편집 및 제작 교재자료개발팀

분진폭발물질

종 류 물 질 명

곡물 곡물류 분유 녹말 설탕 셀룰로오스 등

탄소질 석탄류 목재 종이류 섬유류탄소질 석탄류 목재 종이류 섬유류

금속 Al Mg Li K Na Zn Fe 등

플라스틱 PE ABS PVC PP PVA E Ph l플라스틱 PE ABS PVC PP PVA Epoxy Phenol

Melamine Poly Acrylamide PVB 등

화학물질화학물질 Adipic Acid Calcium Acetate TPA PA

DOP Dextrin Lead Stearate 황

Methyl cellulose Methyl cellulose

분진취급 시 가연성증기 가스혼합 여부에 따라 차이

37

분진취급 시 가연성증기 가스혼합 여부에 따라 차이

PVC는 자기 소화성으로 분진폭발이 가능

분진의 제어

분진이 새는 곳을 막는다

공장 내부를 환기

국소배기장치 등으로 부유 분진을 포집(捕集)

누출된 분진은 정기적으로 제거누출된 분진은 정기적으로 제거

물 분무 또는 습식공정을 적용하여 정전기 발생

을 억제

불활성 분진을 첨가

38

점화원 종류 및 크기

집진장치 등 분진 제거할 때 정전기 방전 불꽃

집진장치 등 분진 제거용 전기기기 불꽃 과열

회전축 과열 회전 날개 접촉 모터 불꽃 과열회 축 과열 회 날개 촉 터 불꽃 과열

회수분진 배출용 기기의 과열 마찰 등

고온 물체 불씨 착화 불꽃 혼입고온 물체 불씨 착화 불꽃 혼입

금속편(金屬片) 등 이물질 혼입

분진 자연발화

보수작업에 따른 용접 등 불꽃

최소발화에너지(MIC)는 가스 1mj 분진 100mj 이하 이나 온도 산소 습도 입도 등에 좌우

39

이하 이나 온도 산소 습도 입도 등에 좌우

인화성 가스 특징

발열 착화 비중Gas MW

발열

Btu

착화

LEL

UEL

비중

Air공기비

Butane 58 0 3 200 550 1 9 8 5 2 0 31 0Butane 580 3200 550 19 85 20 310

CO 280 310 1128 125 740 097 25

Hydrogen 2 0 311 932 4 74 2 0 07 2 5Hydrogen 20 311 932 4 742 007 25

LNG 186 1115 - 46 145 064 106

LNG 162 960 - 4 150 056 90

LNG 203 1000 - 39 140 07 94

Propane 440 2500 842 21 95 157 240

40

점화원 제어장치

접지접지

금속탐지기

온도감지기

컨베이어 벨트 이탈감지컨베이어 벨트 이탈감지

입도분포 제어

습도조절습도조절

불활성물질 투입

진동체 전단에 금속감지기

자석기 금속감지기

41

진동체 전단에 금속감지기

불활성 조치(Inert)( )

불활성 조치 원리밀폐된 체적 내에서 산소 농도를 연소에 요구되는 농도

미만으로 낮춰 사전에 폭발을 방지하는 조치

질소 이산화탄소 등의 불활성 가스를 사전에 주입시켜 폭발을 방지하는 조치 (NFPA 69)

불활성 조치 시 주의사항공정 내에서 퍼지가스 및 산소의 농도를 계속 모니터링

퍼지가스가 누설 시 질식으로 인해 인체에 미칠 잠퍼지가 가 누 시 식 해 체에 미재적 위험성을 사전 고려

42

불활성 조치 장단점

장점

연소를 미연에 방지 제품의 생산 중단에 따른 손실

가능성을 사전에 막을 수 있음가능성을 사전에 막을 수 있음

단점

질소비용의 지속적인 투자질소비용의 지속적인 투자

누설 시 질식의 위험 상존

높은 유지 관리 비용

43

질소순환 공기이송설비

44

불활성가스 치환

운전자의 안전위치를 확인운전자의 안전위치를 확인

불활성가스 충분한 저장량을 보관

용매회수설비 작동준비

순환 팬을 가동하고 불활성가스 투입순환 팬을 가동하고 불활성가스 투입

한계 산소농도보다 3 이상 낮게 투입한계 산소농도보다 3 이상 낮게 투입

재순환 오븐가스를 운전온도까지 가열

정상운전

45

불활성가스 치환(아세톤)( )

46

불활성가스 치환(헵탄)( )

47

저산소 농도 용매회수설비

저산소 농도로 운전저산소 농도로 운전

공기가 유입되지 않도록 기밀성을 유지

산소농도 측정장치를 연동 설치

불활성가스는 용적의 5배 이상 보관

비상전원 공급장치 설치비상전원 공급장치 설치

48

저산소 분위기 오븐 운전운전준비최저산소농도(LOC) 보다 3이상 낮게 운전최저산소농도(LOC) 보다 3이상 낮게 운전 3 이하 시 비상퍼지 및 용매 및 피(彼)건조물 공급 중

단용매 증기가 응축되지 않도록 운전운전중지용매 및 피(彼)건조물 유입을 차단용매 및 피(彼)건조물 유입을 차단 LOC 이하로 치환용매 흐름을 차단하고 열원 공급을 중지산소농도를 195 까지 되게 공기유입비상절차정전 시 비상전원을 팬 제어설비에 공급정전 시 비상전원을 팬 제어설비에 공급건조로(乾燥爐)내에 유입 차단비상시에도 산소농도를 연속측정

비상퍼지 시 오븐 과열방지

49

비상퍼지 시 오븐 과열방지

VI 건조설비 화재폭발 피해 최소화VI 건조설비 화재폭발 피해 최소화

50

화재폭발 피해 최소화 방법

억제(Containment)

방산(Deflagration Venting)

폭연 진압(Deflagration Suspension)

폭연 차단(Deflagration Isolation)폭연 차단(Deflagration Isolation)

완벽한 대책을 세우는 것은 불가능

폭발에 의한 피해를 최소화 대책 강구

1차 폭발을 배출하거나 봉쇄시켜 피해를 최소화

1차 폭발을 감지 2차 폭발로 발전 차단

51

1차 폭발을 감지 2차 폭발로 발전 차단

억제(Containment) ( )

공정 자체를 미리 취급 재료의 최대 폭연압력에견딜 수 있게 설계

최종 변형 압력은 용기내의 최대 초기압력에 좌우최종 변형 압력은 용기내의 최대 초기압력에 좌우

억제 용기의 경우 최대 초기압력을 30 psig (2Bar 2 1 KgCm2)로 제한시킴(NFPA 69)21 KgCm2)로 제한시킴(NFPA 69)

장비의 설계는 영구적으로 변형 방지 설계항복강 ( ) 이하에서 전 설계항복강도 (yield strength) 이하에서 운전토록 설계

허용 가능한 변형으로도 파열방지 설계

항복강도 (yield strength) 이상이라 하더라도 극한 강도 (ultimate strength)이하에서 운전되게끔 설계

52

억제(Containment) 장단점( )

억제 시 고려해야 할 사항용기의 평평한 표면들과 사각 모양의 강도를 극대화

시키는 것은 용기 설계 시 고려

용접 부위 및 기타 조임 장치들의 강도 또한 고려용접 부위 및 기타 조임 장치들의 강도 또한 고려

분진폭발위험이 높은 건조기 분쇄기 등에 적용

억제의 장점유지 관리비의 절감

소극적 방호조치

억제의 단점높은 초기 투자비

플랜트 구조에 무게 하중을 미침

53

플랜트 구조에 무게 하중을 미침

방산(Deflagration Venting)( g g)

방산원리공정 구성품 공정실 등의 내부로부터 발생하는 폭연의

고온 팽창 가스를 개방용 패널 또는 도어를 통해 완화시기는 폭발방지조치기는 폭발방지조치

폭연 배풍장치 - Vent panel Vent door

방산 작동 방법폭발성 가스가 대기로 직접 방출될 수 있게끔 유도하는

개방된 방산구 (Open vent)를 제외

방산장치는 사전에 예정된 압력 즉 P t t에서 개방방산장치는 사전에 예정된 압력 즉 Pstat에서 개방

압축된 가스는 대기로 직접 또는 Vent duct를 통해 배출

54

방산 설계 시 고려사항

반발력(反撥力 Reaction force)폭발 후의 화재 (P l i fi )폭발 후의 화재 (Post explosion fire)재료의 유독성 또는 부식독성 문제에 대한 고려독성 문제에 대한 고려배풍 효율 (Vent efficiency) 다른 공정 장비와의 연결 부위다른 공정 장비와의 연결 부위배풍 덕트의 배압 (Back pressure) 단열 보온재 (Th l i l ti )단열 보온재 (Thermal insulation) 안전한 배풍 구역 (Safe Venting Area) 진공 상태 방호 (V P t ti )진공 상태 방호 (Vacuum Protection) 설치 위치

55

방산구 설계기준(NFPA 68)( )

공정 물질(재료) K K l (b d)Kst or Kg value (barmiddotmsecond)용기의 치수와 체적최대 및 최소의 운전 압력 및 온도최대 및 최소의 운전 압력 및 온도용기의 강도V t D t L th(있을 경우)Vent Duct Length(있을 경우)공정 물질(재료) Kst or Kg value용기의 치수와 체적 최대 및 최소의 운전 압력 및용기의 치수와 체적 최대 및 최소의 운전 압력 및온도 용기의 강도 Vent Duct Length 등의 정보로 NFPA 68에 들어 있는 계산도표( h )로 NFPA 68에 들어 있는 계산도표(nomography)를 사용하여 Vent panel의 사이즈를 결정

56

방산구 설치 기준내부 폭발압력을 외부로 안전하게 방출(예외)

철 구조물과 4 8 이상 철판으로 제작 시(봉쇄)철 구조물과 48mm 이상 철판으로 제작 시(봉쇄)

저산소 농도에서 운전하는 건조설비

가스증기 N₂air CO₂air

Methane 12 145

n-Hexane 12 145

Ethylene 10 11 5Ethylene 10 115

Hydrogene 50 52

S l 9 0Stylene 90 -

로(爐)의 부피 0424당 0093 방출면적(151)

57

(爐)의 부피 0424 당 0093 방출면적(15 1)

방산구 설치 기준

패널 출입문 개구부 등을 이용 1 15법칙 준수패널 출입문 개구부 등을 이용 1 15법칙 준수

방출구 주위에 가이드 레일 설치와 경고표지

가능한 연소장치 가까이 설치

패널이 비산되지 않도록 끈으로 묶어패널이 비산되지 않도록 끈으로 묶어

패널은 05psig의 서지 내압력

지붕 패널을 단위면적당 최대244kg 설치

길이가 긴 건조설비는 최소 내경의 5배 초과 금지길이가 긴 건 설비는 최 내경의 5배 과 금지

초기 증기폭발압력을 조기에 배출시켜 배출시간을 길게

58

방산구 덕트 설치 기준

배출구 덕트는 폭발 방산구 면적 이상으로 설치

벤트 면적은 가능한 균형 있고 대칭적으로 분포

덕트는 가능한 짧게(3m 이하) 설치덕트는 가능한 짧게(3m 이하) 설치

가능한 상부의 높은 곳에 장애물이 없도록 설치

일직선으로 설치

외벽에 가깝게 설치외벽에 가깝게 설치

옥외 안전한 곳에 설치옥외 안전한 곳에 설치

폭발 방산구 주위에 경고 표지판 설치

59

방산구 설치 장단점방산구 장점방산구가 옥외에 있을 경우에는 비용 절감방산구가 옥외에 있을 경우에는 비용 절감유지 관리 비용의 절감

방산구 단점 Filter bag 등의 가연성 재료가 아직 남아 있을 경우

방산 후에도방산 후에도화재의 잠재력 상존

배출구를 옥외로 유도하기 위하여 설치설비가 옥외배출구를 옥외로 유도하기 위하여 설치설비가 옥외또는 바깥쪽벽 가까이에 위치분진화염이 외부로 배출되어 2차 재해 위험분진화염이 외부로 배출되어 2차 재해 위험

독성 부식성 재료에는 부적합잘못 설계 및 설치하면 잦은 작동으로 신뢰성이 저하

60

잘못 설계 및 설치하면 잦은 작동으로 신뢰성이 저하

패널형 방산구(Vent Panel)( )

평평한 모양이나 Dome 모양의 Panel로 방호 대

상이 되는 공정 구성품의 개구부에 볼트를 사용하

여 연결 설치

한 장의 Stainless Steel 또는 316 Stainless

Steel (밀봉용) Teflon 및 Stainless Steel SandSteel (밀봉용) Teflon 및 Stainless Steel Sand

witch 구조로도 구성 가능

D 형 V t P l은 풍압 및 공정 진공 상태Dome 형 Vent Panel은 풍압 및 공정 진공 상태

에 대비하여 저항 값을 크게 설계

Vent Panel 모양 직사각형 또는 원형

61

패널형 방산구(Vent Panel)( )

62

패널 비산방지 끈

63

폭발 방산(Explosion Venting)( p g)

분진폭발 시 폭발압력을 외부로 방출

내부압력을 완화시켜 설비를 보호

피해확대를 방지 감소피해확대를 방지

rupture disk bursting diaphragm 폭발 방산 문(안전핀)(안전핀)

64

방산 문(Vent Door)( )

방호 대상이 되는 공정방호 대상이 되는 공정의 구성품에 설치하는경첩이 달린 도어경첩이 달린 도어

미리 예정된 압력에서개방되도록 설계개방되도록 설계

특수한 걸쇠 경첩 배열 제어열로 제어

Vent panel보다 동작시간이 길다

65

방산구 설치 예시

가스와 먼지를 취급하는 장소에 사용

전형적인 설치 장소 Dust collector

Silo

Dryer

Bucket elevator

Mixer Pulverizing

Bucket elevators

W t Sh ddWaste Shredders

최초 설계 기기 배치시에 분진폭발 고려

66

시에 분진폭발 고려

방산구 덮개 비산방지 끈

67

폭연 진압장치 구성

68

폭연 진압 설계 기준

설계 기준 NFPA 69 ISO 61844설계 기준 NFPA 69 ISO 61844

공정 물질

Kst or Kg value(폭발지수)

최대 및 최소 운전 압력 및 온도최대 및 최소 운전 압력 및 온도

용기의 강도용기의 강

용기의 치수와 체적

69

폭연 진압 장단점

폭연 진압(Deflagration Suspension) 장점

화염 제거 및 연이은 화재의 방지

독성 부식성 재료의 배출 위험 감소독성 부식성 재료의 배출 위험 감소

공정 구성품의 위치 선정에 유연성

폭연 진압(Deflagration Suspension) 약점

폭연 배풍 보다 통상 높은 비용

정기적인 유지 관리정기적인 유지 관리

일부 금속분진 아세틸렌 수소에는 부적합

70

폭연 진압 설치

가스 및 먼지를 취급하는가 및 먼지를 취급하는장소에 사용

전형적인 설치 장소전형적인 설치 장 Dust collectors

Silos

Spray dryers

Bucket elevators

Mixers

Pulverizing

Fluid Bed Dryers

Cyclone Separators

W t Sh dd

71

Waste Shredders

폭연 진압 불가

자체 산화원을 갖고 있는 nitro cellulose 및 이와자체 산화원을 갖고 있는 nitro-cellulose 및 이와

유사한 기타 폭발성 물질

화염의 확산속도가 음속보다 빠른 폭굉 사고

분해 반응 스팀과 같은 열팽창 폭발사고 등으로

초래되는 폭발사고

72

폭연 차단집진기 사일로 등의 공정 구성품은 Suppression Venting Containment 등으로 폭발방지가 가능Venting Containment 등으로 폭발방지가 가능배관 및 덕트에 의해 기타 공정 구성품에 연결되는부위는 폭발 확산의 위험 상존부위는 폭발 확산의 위험 상존집진기는 Deflagration vent 설치로 파괴를 방지할수 있을지는 모르나 유입 덕트 (inlet duct)를 통해수 있을지 나 유 덕 ( )를 통해화염이 플랜트의 다른 부위로 확산될 수 있음이러한 화염의 확산으로 2차 폭발이 초래될 수 있고 실제로 초래되어 왔음NFPA 68에서는 장비들간의 연결된 부위에 설치할선택사양으로 V ti 을 시사하고는 있으나 이는선택사양으로 Venting을 시사하고는 있으나 이는상호 연결된 장비에 폭발방지시스템이 설치되어있을 경우에만 Venting의 효력이 있음

73

있을 경우에만 Venting의 효력이 있음

기계적 폭연 차단적절한 구조의 rotary airlock valve로 가능 dust collector hopper dust collector hopper효과적이기 위해서는

폭연 감지 즉시 Rotary gate valve가 중지폭 지 즉시 y g 가 중지화염과 타고 있는 물질의 이송을 방지진짜 효과적이기 위해서는 rotary airlock valve를

방호 대상 장비의 폭발 감지 및 방지 설비에 통합방호 대상 장비의 폭발 감지 및 방지 설비에 통합필요

High speed knife gate valve적절한 구조로 150 psig 내압력( 충분한 내압력) ms(11000초) 내에 닫힘(빠른 응답속도)배관도 최대 폭연압력 Pmax에 내압

74

기계적 폭연 차단

폭발감지기(압력스위치 또는 불꽃감지기)가 폭연압력 또는 화염 전선 감지압력 또는 화염 전선 감지

폭발감지기가 폭연 압력 화염전선을 감지

신속히 Valve를 차단시켜 화염과 압력의 확산방지

연결된 장비가 D fl ti ti i연결된 장비가 Deflagration venting suppression에 의해 방호되고 있을 경우

예상되는 압력은 거의 없음

연결 배관을 차단하는 Valve를 보다 경제적인연결 배관을 차단하는 Valve를 보다 경제적인chemical isolation barrier로 대체 가능

75

공기수송장치 설치 예시

A

B

A

76

Rotary airlock valvey

77

화학적 폭연 차단

폭발감지기(압력스위치 또는 광학 감지기)가

폭연 압력 화염전선을 감지

고속 방출 소화기에서 소화약제가 신속히 방출고속 방출 소화기에서 소화약제가 신속히 방출

화염과 타고 있는 물질의 확산을 막음

점화원(스파크) 진압 설비

덕트 아래로 이송되는 타고 있는 입자를 감지있

아래쪽으로 물을 분사시켜 소화

일단 폭연이 시작되었을 경우일단 폭연이 시작되었을 경우

확산을 막는 데는 효과가 없음

78

VII 건조설비 부속장치 등VII 건조설비 부속장치 등

79

전체환기 및 배기시설덕트는 불연재 사용 표면온도는 70 이하(24m 이내)이내)

벽 건물 등을 통과시 불연재료로 차단덕트는 방화벽 다른 건물 통과 금지덕트는 방화벽 다른 건물 통과 금지

덕트에 청소구를 설치

건물 일부를 덕트로 사용금지건물 일부를 덕트로 사용금지

위험물질이 응축되지 않도록 설치(단열)

덕트에 고체가 퇴적되지 않도록 설치

배기구는 지붕보다 15m 이상 높게 설치

분진퇴적방지

80

연소장치

연료 먼저 투입되지 않도록 Sequence 구성

연료가스를 감소시켜 연소공기를 차단

2차 공기의 설정치는 급격한 변화가 없도록 잠금차 공기의 설정치 급격 화가 없 록장치 설치시건 암호설정시건 암호설정

연료배관은 수동차단밸브를 설치밸브가 개방된 상태에서 레버가 수직방향이 되지 않게밸브가 개방된 상태에서 레버가 수직방향이 되지 않게

14 회전상태가 권장

파일럿 버너의 불꽃은 주 버너마다 점화를 확실히파일럿 버너의 불꽃은 주 버너마다 점화를 확실히할 수 있게 설치

81

연소 퍼지 설비

예비 퍼지

운전 전middot후에 연료 유입을 차단설비 설치

예비점화 퍼지는 챔버 용적의 4배 실시(1 831)예비점화 퍼지는 챔버 용적의 4배 실시(1831)

예비점화에 필요한 최소 공기만 유입

최소유량 유지 실패 시는 퍼지 타이머 Auto-reset

안전 차단밸브는 닫음안전 차단밸브는 닫음

퍼지 시 화염감지기 신호는 감지되어서는 안 된다

LEL50 이상의 공기로 치환 금지

82

연소 퍼지 설비

예비 퍼지 예외 경우 760초과 또는 다음 3가지 동시

파일럿 불꽃 감시

안전 차단밸브 설치

가열 챔버 내의 가연성농도가 LEL25 이하

파일럿 점화 시운전 시간 15초 미만

예외 조건

공인기관의 승인을 받은 경우

연장시간 동안 LEL 25를 초과하지 않은 경우

83

연료 차단밸브

연동장치 작동 전원차단 시 차단밸브 닫힘

By-pass valve는 항상 닫음

차단밸브를 타 용도 사용금지

차단밸브 전단에 안전밸브를 설치

차단 파일럿 밸브마다 안전밸브를 설치차단 파일럿 밸브마다 안전밸브를 설치

8 62bar초과 시 이중으로 설치862bar초과 시 이중으로 설치

84

Pilot Burner

각 버너 마다 설치

서로 근접설치 시 최소 1개 이상설치로 감지

4초 이하의 실화를 감지하여 연동4초 이하의 실화를 감지하여 연동

예외 사항

로(爐) 내의 온도가 760를 초과 시에만 By-pass 가능

760 이하로 운전시 By-pass 기능을 반드시 복원 760 이하로 운전시 By-pass 기능을 반드시 복원

방폭형 복사 튜브 한쪽이 열린 경우는 제외

760 이하로 운전이 안 되는 버너는 By-pass 가능

온도제어 감지와 병용 금지

85

고산소 분위기 건조설비

산소 공급배관은 CGA G-44에 따름산소 공급배관은 CGA G 44에 따름

산소 투입 전에 배관 청소

연료 차단밸브는 가능한 화실에서 먼 곳에 설치

방산구 퍼지 배출구는 안전한 곳으로 배출방산구 퍼지 배출구는 안전한 곳으로 배출

산소가 연료배관으로 유입 금지

유리 재질 산소 유량계 사용 억제

산소 감압기 2차 측에 안전밸브 설치산소 감압기 2차 측에 안전밸브 설치

86

소방설비

오븐에 자동 스프링클러 물 분무설비 설치

필요 시 덕트 내에도 설치

로(爐)내 온도가 330를 초과 플래시 화재 위험로(爐)내 온도가 330를 초과 플래시 화재 위험

시에는 일제개방형 스프링클러를 설치

CO2 분말 포 소화설비 설치

필요 시 수증기 소화설비 설치필요 시 수증기 소화설비 설치

지속적인 수증기가 공급 가능

물 1lb는 076 부피

연소물질의 소화는 부적합

87

연소물질의 소화는 부적합

건조설비 연동장치

파일럿 버너파일럿 버너

송풍기운전 유량

산소농도 LEL 측정산소농도 LEL 측정

건조실 운전 온도

연료 차단밸브연료 차단밸브

연료공급 압력유량

외부 가연성가스 농도외부 가연성가스 농도

피(彼)건조물의 유입차단

정전

기타(화재 비상정지 등)

88

안전장치 설치 목적

인명과 재산을 보호인명과 재산을 보호

평상시 철저한 유지middot보수로 성능 유지평상시 철저한 유지middot보수로 성능 유지

안전장치는 절대 안전을 보장하지 않음안전장치는 절대 안전을 보장하지 않음

자주 반복하여 사용하면 수명 단축자주 반복하여 사용하면 수명 단축

89

안전장치 설치 원칙

원하는 동작마다 안전장치를 설치원하는 동작마다 안전장치를 설치

안전관행과 제조자의 지침

연료공급장치의 안전밸브연료공급장치의 안전밸브

안전장치의 운전중지는 수동조작으로 재(再)작동

제조자는 안전운전지침서를 제공

시동 정지 비상사태 점검 유지 보수 등시동 정지 비상사태 점검 유지 보수 등

안전장치는 제조자의 지침에 따라 설치 및 유지

안전장치는 외부충격 등으로 보호 조치

90

안전장치 설치 원칙

안전장치를 제거 또는 고장방지

전기 기계적인 연동장치 무력화 방지

제어회로는 150(120)V 이하 사용제어회로는 150(120)V 이하 사용

제어회로는 한쪽만 접지

PLC Sequence

정전 시 안전상태로 자동 복귀되는 회로유지

PLC와 별도의 비상정지스위치 설치

Sequence 변경은 담당자 승인 통제 기록middot유지 Sequence 변경은 담당자 승인 통제 기록 유지

안전 및 재산상의 피해가 우려될 때는 원격제어 금지

91

PLC 안전회로

제조자의 지침에 따라 PLC 회로 구성

안전회로는 변경 금지

안전회로는 독립 필요 시 접점은 공유가능안전회로는 독립 필요 시 접점은 공유가능

다른 설비를 이용하여 치환 점화시도 금지

연동장치는 안전 차단밸브 전원을 직접 차단하도

록 연동시키고 안전상태로 복귀록 연동시키고 안전상태로 복귀

PLC 고장 시 감시되고 안전상태로 복귀

Program은 소멸되지 않도록 저장

92

근로자 교육훈련 사항

연료-공기 혼합물의 연소

폭발위험

자연발화를 포함한 점화원자연발화를 포함한 점화원

제어 및 안전장치의 기능

특수 운전조건

저산소 분위기 운전조건저산소 분위기 운전조건

위험물질의 취급 및 처리

제한장소의 출입절차제한장소의 출입절차

운전 지침

93

참고자료

산업안전보건법

KOSHA CODE D-4-2001 건조설비 설치 기술지침

NFPA 86 Standard for oven and furnaces

NFPA 61A Standard for the prevention of Fire and Dust Explosion in Facilities Manufacturing and Handling StarchHandling Starch

NFPA 61B Standard for the prevention of Fire and Explosion in Grain Elevators and Facilities H dli B lk R A i l l C di iHandling Bulk Raw Agricultural Commodities

NFPA 61C Standard for the prevention of Fire and Dust Explosion in Feed MillsDust Explosion in Feed Mills

NFPA 68 NFPA 69 NFPA 77 NFPA 91 NFPA 231

94

감 사 합 니 다감 사 합 니 다

95

집필 장희(한국산업안전공단)편집 및 제작 교재자료개발팀

분진의 제어

분진이 새는 곳을 막는다

공장 내부를 환기

국소배기장치 등으로 부유 분진을 포집(捕集)

누출된 분진은 정기적으로 제거누출된 분진은 정기적으로 제거

물 분무 또는 습식공정을 적용하여 정전기 발생

을 억제

불활성 분진을 첨가

38

점화원 종류 및 크기

집진장치 등 분진 제거할 때 정전기 방전 불꽃

집진장치 등 분진 제거용 전기기기 불꽃 과열

회전축 과열 회전 날개 접촉 모터 불꽃 과열회 축 과열 회 날개 촉 터 불꽃 과열

회수분진 배출용 기기의 과열 마찰 등

고온 물체 불씨 착화 불꽃 혼입고온 물체 불씨 착화 불꽃 혼입

금속편(金屬片) 등 이물질 혼입

분진 자연발화

보수작업에 따른 용접 등 불꽃

최소발화에너지(MIC)는 가스 1mj 분진 100mj 이하 이나 온도 산소 습도 입도 등에 좌우

39

이하 이나 온도 산소 습도 입도 등에 좌우

인화성 가스 특징

발열 착화 비중Gas MW

발열

Btu

착화

LEL

UEL

비중

Air공기비

Butane 58 0 3 200 550 1 9 8 5 2 0 31 0Butane 580 3200 550 19 85 20 310

CO 280 310 1128 125 740 097 25

Hydrogen 2 0 311 932 4 74 2 0 07 2 5Hydrogen 20 311 932 4 742 007 25

LNG 186 1115 - 46 145 064 106

LNG 162 960 - 4 150 056 90

LNG 203 1000 - 39 140 07 94

Propane 440 2500 842 21 95 157 240

40

점화원 제어장치

접지접지

금속탐지기

온도감지기

컨베이어 벨트 이탈감지컨베이어 벨트 이탈감지

입도분포 제어

습도조절습도조절

불활성물질 투입

진동체 전단에 금속감지기

자석기 금속감지기

41

진동체 전단에 금속감지기

불활성 조치(Inert)( )

불활성 조치 원리밀폐된 체적 내에서 산소 농도를 연소에 요구되는 농도

미만으로 낮춰 사전에 폭발을 방지하는 조치

질소 이산화탄소 등의 불활성 가스를 사전에 주입시켜 폭발을 방지하는 조치 (NFPA 69)

불활성 조치 시 주의사항공정 내에서 퍼지가스 및 산소의 농도를 계속 모니터링

퍼지가스가 누설 시 질식으로 인해 인체에 미칠 잠퍼지가 가 누 시 식 해 체에 미재적 위험성을 사전 고려

42

불활성 조치 장단점

장점

연소를 미연에 방지 제품의 생산 중단에 따른 손실

가능성을 사전에 막을 수 있음가능성을 사전에 막을 수 있음

단점

질소비용의 지속적인 투자질소비용의 지속적인 투자

누설 시 질식의 위험 상존

높은 유지 관리 비용

43

질소순환 공기이송설비

44

불활성가스 치환

운전자의 안전위치를 확인운전자의 안전위치를 확인

불활성가스 충분한 저장량을 보관

용매회수설비 작동준비

순환 팬을 가동하고 불활성가스 투입순환 팬을 가동하고 불활성가스 투입

한계 산소농도보다 3 이상 낮게 투입한계 산소농도보다 3 이상 낮게 투입

재순환 오븐가스를 운전온도까지 가열

정상운전

45

불활성가스 치환(아세톤)( )

46

불활성가스 치환(헵탄)( )

47

저산소 농도 용매회수설비

저산소 농도로 운전저산소 농도로 운전

공기가 유입되지 않도록 기밀성을 유지

산소농도 측정장치를 연동 설치

불활성가스는 용적의 5배 이상 보관

비상전원 공급장치 설치비상전원 공급장치 설치

48

저산소 분위기 오븐 운전운전준비최저산소농도(LOC) 보다 3이상 낮게 운전최저산소농도(LOC) 보다 3이상 낮게 운전 3 이하 시 비상퍼지 및 용매 및 피(彼)건조물 공급 중

단용매 증기가 응축되지 않도록 운전운전중지용매 및 피(彼)건조물 유입을 차단용매 및 피(彼)건조물 유입을 차단 LOC 이하로 치환용매 흐름을 차단하고 열원 공급을 중지산소농도를 195 까지 되게 공기유입비상절차정전 시 비상전원을 팬 제어설비에 공급정전 시 비상전원을 팬 제어설비에 공급건조로(乾燥爐)내에 유입 차단비상시에도 산소농도를 연속측정

비상퍼지 시 오븐 과열방지

49

비상퍼지 시 오븐 과열방지

VI 건조설비 화재폭발 피해 최소화VI 건조설비 화재폭발 피해 최소화

50

화재폭발 피해 최소화 방법

억제(Containment)

방산(Deflagration Venting)

폭연 진압(Deflagration Suspension)

폭연 차단(Deflagration Isolation)폭연 차단(Deflagration Isolation)

완벽한 대책을 세우는 것은 불가능

폭발에 의한 피해를 최소화 대책 강구

1차 폭발을 배출하거나 봉쇄시켜 피해를 최소화

1차 폭발을 감지 2차 폭발로 발전 차단

51

1차 폭발을 감지 2차 폭발로 발전 차단

억제(Containment) ( )

공정 자체를 미리 취급 재료의 최대 폭연압력에견딜 수 있게 설계

최종 변형 압력은 용기내의 최대 초기압력에 좌우최종 변형 압력은 용기내의 최대 초기압력에 좌우

억제 용기의 경우 최대 초기압력을 30 psig (2Bar 2 1 KgCm2)로 제한시킴(NFPA 69)21 KgCm2)로 제한시킴(NFPA 69)

장비의 설계는 영구적으로 변형 방지 설계항복강 ( ) 이하에서 전 설계항복강도 (yield strength) 이하에서 운전토록 설계

허용 가능한 변형으로도 파열방지 설계

항복강도 (yield strength) 이상이라 하더라도 극한 강도 (ultimate strength)이하에서 운전되게끔 설계

52

억제(Containment) 장단점( )

억제 시 고려해야 할 사항용기의 평평한 표면들과 사각 모양의 강도를 극대화

시키는 것은 용기 설계 시 고려

용접 부위 및 기타 조임 장치들의 강도 또한 고려용접 부위 및 기타 조임 장치들의 강도 또한 고려

분진폭발위험이 높은 건조기 분쇄기 등에 적용

억제의 장점유지 관리비의 절감

소극적 방호조치

억제의 단점높은 초기 투자비

플랜트 구조에 무게 하중을 미침

53

플랜트 구조에 무게 하중을 미침

방산(Deflagration Venting)( g g)

방산원리공정 구성품 공정실 등의 내부로부터 발생하는 폭연의

고온 팽창 가스를 개방용 패널 또는 도어를 통해 완화시기는 폭발방지조치기는 폭발방지조치

폭연 배풍장치 - Vent panel Vent door

방산 작동 방법폭발성 가스가 대기로 직접 방출될 수 있게끔 유도하는

개방된 방산구 (Open vent)를 제외

방산장치는 사전에 예정된 압력 즉 P t t에서 개방방산장치는 사전에 예정된 압력 즉 Pstat에서 개방

압축된 가스는 대기로 직접 또는 Vent duct를 통해 배출

54

방산 설계 시 고려사항

반발력(反撥力 Reaction force)폭발 후의 화재 (P l i fi )폭발 후의 화재 (Post explosion fire)재료의 유독성 또는 부식독성 문제에 대한 고려독성 문제에 대한 고려배풍 효율 (Vent efficiency) 다른 공정 장비와의 연결 부위다른 공정 장비와의 연결 부위배풍 덕트의 배압 (Back pressure) 단열 보온재 (Th l i l ti )단열 보온재 (Thermal insulation) 안전한 배풍 구역 (Safe Venting Area) 진공 상태 방호 (V P t ti )진공 상태 방호 (Vacuum Protection) 설치 위치

55

방산구 설계기준(NFPA 68)( )

공정 물질(재료) K K l (b d)Kst or Kg value (barmiddotmsecond)용기의 치수와 체적최대 및 최소의 운전 압력 및 온도최대 및 최소의 운전 압력 및 온도용기의 강도V t D t L th(있을 경우)Vent Duct Length(있을 경우)공정 물질(재료) Kst or Kg value용기의 치수와 체적 최대 및 최소의 운전 압력 및용기의 치수와 체적 최대 및 최소의 운전 압력 및온도 용기의 강도 Vent Duct Length 등의 정보로 NFPA 68에 들어 있는 계산도표( h )로 NFPA 68에 들어 있는 계산도표(nomography)를 사용하여 Vent panel의 사이즈를 결정

56

방산구 설치 기준내부 폭발압력을 외부로 안전하게 방출(예외)

철 구조물과 4 8 이상 철판으로 제작 시(봉쇄)철 구조물과 48mm 이상 철판으로 제작 시(봉쇄)

저산소 농도에서 운전하는 건조설비

가스증기 N₂air CO₂air

Methane 12 145

n-Hexane 12 145

Ethylene 10 11 5Ethylene 10 115

Hydrogene 50 52

S l 9 0Stylene 90 -

로(爐)의 부피 0424당 0093 방출면적(151)

57

(爐)의 부피 0424 당 0093 방출면적(15 1)

방산구 설치 기준

패널 출입문 개구부 등을 이용 1 15법칙 준수패널 출입문 개구부 등을 이용 1 15법칙 준수

방출구 주위에 가이드 레일 설치와 경고표지

가능한 연소장치 가까이 설치

패널이 비산되지 않도록 끈으로 묶어패널이 비산되지 않도록 끈으로 묶어

패널은 05psig의 서지 내압력

지붕 패널을 단위면적당 최대244kg 설치

길이가 긴 건조설비는 최소 내경의 5배 초과 금지길이가 긴 건 설비는 최 내경의 5배 과 금지

초기 증기폭발압력을 조기에 배출시켜 배출시간을 길게

58

방산구 덕트 설치 기준

배출구 덕트는 폭발 방산구 면적 이상으로 설치

벤트 면적은 가능한 균형 있고 대칭적으로 분포

덕트는 가능한 짧게(3m 이하) 설치덕트는 가능한 짧게(3m 이하) 설치

가능한 상부의 높은 곳에 장애물이 없도록 설치

일직선으로 설치

외벽에 가깝게 설치외벽에 가깝게 설치

옥외 안전한 곳에 설치옥외 안전한 곳에 설치

폭발 방산구 주위에 경고 표지판 설치

59

방산구 설치 장단점방산구 장점방산구가 옥외에 있을 경우에는 비용 절감방산구가 옥외에 있을 경우에는 비용 절감유지 관리 비용의 절감

방산구 단점 Filter bag 등의 가연성 재료가 아직 남아 있을 경우

방산 후에도방산 후에도화재의 잠재력 상존

배출구를 옥외로 유도하기 위하여 설치설비가 옥외배출구를 옥외로 유도하기 위하여 설치설비가 옥외또는 바깥쪽벽 가까이에 위치분진화염이 외부로 배출되어 2차 재해 위험분진화염이 외부로 배출되어 2차 재해 위험

독성 부식성 재료에는 부적합잘못 설계 및 설치하면 잦은 작동으로 신뢰성이 저하

60

잘못 설계 및 설치하면 잦은 작동으로 신뢰성이 저하

패널형 방산구(Vent Panel)( )

평평한 모양이나 Dome 모양의 Panel로 방호 대

상이 되는 공정 구성품의 개구부에 볼트를 사용하

여 연결 설치

한 장의 Stainless Steel 또는 316 Stainless

Steel (밀봉용) Teflon 및 Stainless Steel SandSteel (밀봉용) Teflon 및 Stainless Steel Sand

witch 구조로도 구성 가능

D 형 V t P l은 풍압 및 공정 진공 상태Dome 형 Vent Panel은 풍압 및 공정 진공 상태

에 대비하여 저항 값을 크게 설계

Vent Panel 모양 직사각형 또는 원형

61

패널형 방산구(Vent Panel)( )

62

패널 비산방지 끈

63

폭발 방산(Explosion Venting)( p g)

분진폭발 시 폭발압력을 외부로 방출

내부압력을 완화시켜 설비를 보호

피해확대를 방지 감소피해확대를 방지

rupture disk bursting diaphragm 폭발 방산 문(안전핀)(안전핀)

64

방산 문(Vent Door)( )

방호 대상이 되는 공정방호 대상이 되는 공정의 구성품에 설치하는경첩이 달린 도어경첩이 달린 도어

미리 예정된 압력에서개방되도록 설계개방되도록 설계

특수한 걸쇠 경첩 배열 제어열로 제어

Vent panel보다 동작시간이 길다

65

방산구 설치 예시

가스와 먼지를 취급하는 장소에 사용

전형적인 설치 장소 Dust collector

Silo

Dryer

Bucket elevator

Mixer Pulverizing

Bucket elevators

W t Sh ddWaste Shredders

최초 설계 기기 배치시에 분진폭발 고려

66

시에 분진폭발 고려

방산구 덮개 비산방지 끈

67

폭연 진압장치 구성

68

폭연 진압 설계 기준

설계 기준 NFPA 69 ISO 61844설계 기준 NFPA 69 ISO 61844

공정 물질

Kst or Kg value(폭발지수)

최대 및 최소 운전 압력 및 온도최대 및 최소 운전 압력 및 온도

용기의 강도용기의 강

용기의 치수와 체적

69

폭연 진압 장단점

폭연 진압(Deflagration Suspension) 장점

화염 제거 및 연이은 화재의 방지

독성 부식성 재료의 배출 위험 감소독성 부식성 재료의 배출 위험 감소

공정 구성품의 위치 선정에 유연성

폭연 진압(Deflagration Suspension) 약점

폭연 배풍 보다 통상 높은 비용

정기적인 유지 관리정기적인 유지 관리

일부 금속분진 아세틸렌 수소에는 부적합

70

폭연 진압 설치

가스 및 먼지를 취급하는가 및 먼지를 취급하는장소에 사용

전형적인 설치 장소전형적인 설치 장 Dust collectors

Silos

Spray dryers

Bucket elevators

Mixers

Pulverizing

Fluid Bed Dryers

Cyclone Separators

W t Sh dd

71

Waste Shredders

폭연 진압 불가

자체 산화원을 갖고 있는 nitro cellulose 및 이와자체 산화원을 갖고 있는 nitro-cellulose 및 이와

유사한 기타 폭발성 물질

화염의 확산속도가 음속보다 빠른 폭굉 사고

분해 반응 스팀과 같은 열팽창 폭발사고 등으로

초래되는 폭발사고

72

폭연 차단집진기 사일로 등의 공정 구성품은 Suppression Venting Containment 등으로 폭발방지가 가능Venting Containment 등으로 폭발방지가 가능배관 및 덕트에 의해 기타 공정 구성품에 연결되는부위는 폭발 확산의 위험 상존부위는 폭발 확산의 위험 상존집진기는 Deflagration vent 설치로 파괴를 방지할수 있을지는 모르나 유입 덕트 (inlet duct)를 통해수 있을지 나 유 덕 ( )를 통해화염이 플랜트의 다른 부위로 확산될 수 있음이러한 화염의 확산으로 2차 폭발이 초래될 수 있고 실제로 초래되어 왔음NFPA 68에서는 장비들간의 연결된 부위에 설치할선택사양으로 V ti 을 시사하고는 있으나 이는선택사양으로 Venting을 시사하고는 있으나 이는상호 연결된 장비에 폭발방지시스템이 설치되어있을 경우에만 Venting의 효력이 있음

73

있을 경우에만 Venting의 효력이 있음

기계적 폭연 차단적절한 구조의 rotary airlock valve로 가능 dust collector hopper dust collector hopper효과적이기 위해서는

폭연 감지 즉시 Rotary gate valve가 중지폭 지 즉시 y g 가 중지화염과 타고 있는 물질의 이송을 방지진짜 효과적이기 위해서는 rotary airlock valve를

방호 대상 장비의 폭발 감지 및 방지 설비에 통합방호 대상 장비의 폭발 감지 및 방지 설비에 통합필요

High speed knife gate valve적절한 구조로 150 psig 내압력( 충분한 내압력) ms(11000초) 내에 닫힘(빠른 응답속도)배관도 최대 폭연압력 Pmax에 내압

74

기계적 폭연 차단

폭발감지기(압력스위치 또는 불꽃감지기)가 폭연압력 또는 화염 전선 감지압력 또는 화염 전선 감지

폭발감지기가 폭연 압력 화염전선을 감지

신속히 Valve를 차단시켜 화염과 압력의 확산방지

연결된 장비가 D fl ti ti i연결된 장비가 Deflagration venting suppression에 의해 방호되고 있을 경우

예상되는 압력은 거의 없음

연결 배관을 차단하는 Valve를 보다 경제적인연결 배관을 차단하는 Valve를 보다 경제적인chemical isolation barrier로 대체 가능

75

공기수송장치 설치 예시

A

B

A

76

Rotary airlock valvey

77

화학적 폭연 차단

폭발감지기(압력스위치 또는 광학 감지기)가

폭연 압력 화염전선을 감지

고속 방출 소화기에서 소화약제가 신속히 방출고속 방출 소화기에서 소화약제가 신속히 방출

화염과 타고 있는 물질의 확산을 막음

점화원(스파크) 진압 설비

덕트 아래로 이송되는 타고 있는 입자를 감지있

아래쪽으로 물을 분사시켜 소화

일단 폭연이 시작되었을 경우일단 폭연이 시작되었을 경우

확산을 막는 데는 효과가 없음

78

VII 건조설비 부속장치 등VII 건조설비 부속장치 등

79

전체환기 및 배기시설덕트는 불연재 사용 표면온도는 70 이하(24m 이내)이내)

벽 건물 등을 통과시 불연재료로 차단덕트는 방화벽 다른 건물 통과 금지덕트는 방화벽 다른 건물 통과 금지

덕트에 청소구를 설치

건물 일부를 덕트로 사용금지건물 일부를 덕트로 사용금지

위험물질이 응축되지 않도록 설치(단열)

덕트에 고체가 퇴적되지 않도록 설치

배기구는 지붕보다 15m 이상 높게 설치

분진퇴적방지

80

연소장치

연료 먼저 투입되지 않도록 Sequence 구성

연료가스를 감소시켜 연소공기를 차단

2차 공기의 설정치는 급격한 변화가 없도록 잠금차 공기의 설정치 급격 화가 없 록장치 설치시건 암호설정시건 암호설정

연료배관은 수동차단밸브를 설치밸브가 개방된 상태에서 레버가 수직방향이 되지 않게밸브가 개방된 상태에서 레버가 수직방향이 되지 않게

14 회전상태가 권장

파일럿 버너의 불꽃은 주 버너마다 점화를 확실히파일럿 버너의 불꽃은 주 버너마다 점화를 확실히할 수 있게 설치

81

연소 퍼지 설비

예비 퍼지

운전 전middot후에 연료 유입을 차단설비 설치

예비점화 퍼지는 챔버 용적의 4배 실시(1 831)예비점화 퍼지는 챔버 용적의 4배 실시(1831)

예비점화에 필요한 최소 공기만 유입

최소유량 유지 실패 시는 퍼지 타이머 Auto-reset

안전 차단밸브는 닫음안전 차단밸브는 닫음

퍼지 시 화염감지기 신호는 감지되어서는 안 된다

LEL50 이상의 공기로 치환 금지

82

연소 퍼지 설비

예비 퍼지 예외 경우 760초과 또는 다음 3가지 동시

파일럿 불꽃 감시

안전 차단밸브 설치

가열 챔버 내의 가연성농도가 LEL25 이하

파일럿 점화 시운전 시간 15초 미만

예외 조건

공인기관의 승인을 받은 경우

연장시간 동안 LEL 25를 초과하지 않은 경우

83

연료 차단밸브

연동장치 작동 전원차단 시 차단밸브 닫힘

By-pass valve는 항상 닫음

차단밸브를 타 용도 사용금지

차단밸브 전단에 안전밸브를 설치

차단 파일럿 밸브마다 안전밸브를 설치차단 파일럿 밸브마다 안전밸브를 설치

8 62bar초과 시 이중으로 설치862bar초과 시 이중으로 설치

84

Pilot Burner

각 버너 마다 설치

서로 근접설치 시 최소 1개 이상설치로 감지

4초 이하의 실화를 감지하여 연동4초 이하의 실화를 감지하여 연동

예외 사항

로(爐) 내의 온도가 760를 초과 시에만 By-pass 가능

760 이하로 운전시 By-pass 기능을 반드시 복원 760 이하로 운전시 By-pass 기능을 반드시 복원

방폭형 복사 튜브 한쪽이 열린 경우는 제외

760 이하로 운전이 안 되는 버너는 By-pass 가능

온도제어 감지와 병용 금지

85

고산소 분위기 건조설비

산소 공급배관은 CGA G-44에 따름산소 공급배관은 CGA G 44에 따름

산소 투입 전에 배관 청소

연료 차단밸브는 가능한 화실에서 먼 곳에 설치

방산구 퍼지 배출구는 안전한 곳으로 배출방산구 퍼지 배출구는 안전한 곳으로 배출

산소가 연료배관으로 유입 금지

유리 재질 산소 유량계 사용 억제

산소 감압기 2차 측에 안전밸브 설치산소 감압기 2차 측에 안전밸브 설치

86

소방설비

오븐에 자동 스프링클러 물 분무설비 설치

필요 시 덕트 내에도 설치

로(爐)내 온도가 330를 초과 플래시 화재 위험로(爐)내 온도가 330를 초과 플래시 화재 위험

시에는 일제개방형 스프링클러를 설치

CO2 분말 포 소화설비 설치

필요 시 수증기 소화설비 설치필요 시 수증기 소화설비 설치

지속적인 수증기가 공급 가능

물 1lb는 076 부피

연소물질의 소화는 부적합

87

연소물질의 소화는 부적합

건조설비 연동장치

파일럿 버너파일럿 버너

송풍기운전 유량

산소농도 LEL 측정산소농도 LEL 측정

건조실 운전 온도

연료 차단밸브연료 차단밸브

연료공급 압력유량

외부 가연성가스 농도외부 가연성가스 농도

피(彼)건조물의 유입차단

정전

기타(화재 비상정지 등)

88

안전장치 설치 목적

인명과 재산을 보호인명과 재산을 보호

평상시 철저한 유지middot보수로 성능 유지평상시 철저한 유지middot보수로 성능 유지

안전장치는 절대 안전을 보장하지 않음안전장치는 절대 안전을 보장하지 않음

자주 반복하여 사용하면 수명 단축자주 반복하여 사용하면 수명 단축

89

안전장치 설치 원칙

원하는 동작마다 안전장치를 설치원하는 동작마다 안전장치를 설치

안전관행과 제조자의 지침

연료공급장치의 안전밸브연료공급장치의 안전밸브

안전장치의 운전중지는 수동조작으로 재(再)작동

제조자는 안전운전지침서를 제공

시동 정지 비상사태 점검 유지 보수 등시동 정지 비상사태 점검 유지 보수 등

안전장치는 제조자의 지침에 따라 설치 및 유지

안전장치는 외부충격 등으로 보호 조치

90

안전장치 설치 원칙

안전장치를 제거 또는 고장방지

전기 기계적인 연동장치 무력화 방지

제어회로는 150(120)V 이하 사용제어회로는 150(120)V 이하 사용

제어회로는 한쪽만 접지

PLC Sequence

정전 시 안전상태로 자동 복귀되는 회로유지

PLC와 별도의 비상정지스위치 설치

Sequence 변경은 담당자 승인 통제 기록middot유지 Sequence 변경은 담당자 승인 통제 기록 유지

안전 및 재산상의 피해가 우려될 때는 원격제어 금지

91

PLC 안전회로

제조자의 지침에 따라 PLC 회로 구성

안전회로는 변경 금지

안전회로는 독립 필요 시 접점은 공유가능안전회로는 독립 필요 시 접점은 공유가능

다른 설비를 이용하여 치환 점화시도 금지

연동장치는 안전 차단밸브 전원을 직접 차단하도

록 연동시키고 안전상태로 복귀록 연동시키고 안전상태로 복귀

PLC 고장 시 감시되고 안전상태로 복귀

Program은 소멸되지 않도록 저장

92

근로자 교육훈련 사항

연료-공기 혼합물의 연소

폭발위험

자연발화를 포함한 점화원자연발화를 포함한 점화원

제어 및 안전장치의 기능

특수 운전조건

저산소 분위기 운전조건저산소 분위기 운전조건

위험물질의 취급 및 처리

제한장소의 출입절차제한장소의 출입절차

운전 지침

93

참고자료

산업안전보건법

KOSHA CODE D-4-2001 건조설비 설치 기술지침

NFPA 86 Standard for oven and furnaces

NFPA 61A Standard for the prevention of Fire and Dust Explosion in Facilities Manufacturing and Handling StarchHandling Starch

NFPA 61B Standard for the prevention of Fire and Explosion in Grain Elevators and Facilities H dli B lk R A i l l C di iHandling Bulk Raw Agricultural Commodities

NFPA 61C Standard for the prevention of Fire and Dust Explosion in Feed MillsDust Explosion in Feed Mills

NFPA 68 NFPA 69 NFPA 77 NFPA 91 NFPA 231

94

감 사 합 니 다감 사 합 니 다

95

집필 장희(한국산업안전공단)편집 및 제작 교재자료개발팀

점화원 종류 및 크기

집진장치 등 분진 제거할 때 정전기 방전 불꽃

집진장치 등 분진 제거용 전기기기 불꽃 과열

회전축 과열 회전 날개 접촉 모터 불꽃 과열회 축 과열 회 날개 촉 터 불꽃 과열

회수분진 배출용 기기의 과열 마찰 등

고온 물체 불씨 착화 불꽃 혼입고온 물체 불씨 착화 불꽃 혼입

금속편(金屬片) 등 이물질 혼입

분진 자연발화

보수작업에 따른 용접 등 불꽃

최소발화에너지(MIC)는 가스 1mj 분진 100mj 이하 이나 온도 산소 습도 입도 등에 좌우

39

이하 이나 온도 산소 습도 입도 등에 좌우

인화성 가스 특징

발열 착화 비중Gas MW

발열

Btu

착화

LEL

UEL

비중

Air공기비

Butane 58 0 3 200 550 1 9 8 5 2 0 31 0Butane 580 3200 550 19 85 20 310

CO 280 310 1128 125 740 097 25

Hydrogen 2 0 311 932 4 74 2 0 07 2 5Hydrogen 20 311 932 4 742 007 25

LNG 186 1115 - 46 145 064 106

LNG 162 960 - 4 150 056 90

LNG 203 1000 - 39 140 07 94

Propane 440 2500 842 21 95 157 240

40

점화원 제어장치

접지접지

금속탐지기

온도감지기

컨베이어 벨트 이탈감지컨베이어 벨트 이탈감지

입도분포 제어

습도조절습도조절

불활성물질 투입

진동체 전단에 금속감지기

자석기 금속감지기

41

진동체 전단에 금속감지기

불활성 조치(Inert)( )

불활성 조치 원리밀폐된 체적 내에서 산소 농도를 연소에 요구되는 농도

미만으로 낮춰 사전에 폭발을 방지하는 조치

질소 이산화탄소 등의 불활성 가스를 사전에 주입시켜 폭발을 방지하는 조치 (NFPA 69)

불활성 조치 시 주의사항공정 내에서 퍼지가스 및 산소의 농도를 계속 모니터링

퍼지가스가 누설 시 질식으로 인해 인체에 미칠 잠퍼지가 가 누 시 식 해 체에 미재적 위험성을 사전 고려

42

불활성 조치 장단점

장점

연소를 미연에 방지 제품의 생산 중단에 따른 손실

가능성을 사전에 막을 수 있음가능성을 사전에 막을 수 있음

단점

질소비용의 지속적인 투자질소비용의 지속적인 투자

누설 시 질식의 위험 상존

높은 유지 관리 비용

43

질소순환 공기이송설비

44

불활성가스 치환

운전자의 안전위치를 확인운전자의 안전위치를 확인

불활성가스 충분한 저장량을 보관

용매회수설비 작동준비

순환 팬을 가동하고 불활성가스 투입순환 팬을 가동하고 불활성가스 투입

한계 산소농도보다 3 이상 낮게 투입한계 산소농도보다 3 이상 낮게 투입

재순환 오븐가스를 운전온도까지 가열

정상운전

45

불활성가스 치환(아세톤)( )

46

불활성가스 치환(헵탄)( )

47

저산소 농도 용매회수설비

저산소 농도로 운전저산소 농도로 운전

공기가 유입되지 않도록 기밀성을 유지

산소농도 측정장치를 연동 설치

불활성가스는 용적의 5배 이상 보관

비상전원 공급장치 설치비상전원 공급장치 설치

48

저산소 분위기 오븐 운전운전준비최저산소농도(LOC) 보다 3이상 낮게 운전최저산소농도(LOC) 보다 3이상 낮게 운전 3 이하 시 비상퍼지 및 용매 및 피(彼)건조물 공급 중

단용매 증기가 응축되지 않도록 운전운전중지용매 및 피(彼)건조물 유입을 차단용매 및 피(彼)건조물 유입을 차단 LOC 이하로 치환용매 흐름을 차단하고 열원 공급을 중지산소농도를 195 까지 되게 공기유입비상절차정전 시 비상전원을 팬 제어설비에 공급정전 시 비상전원을 팬 제어설비에 공급건조로(乾燥爐)내에 유입 차단비상시에도 산소농도를 연속측정

비상퍼지 시 오븐 과열방지

49

비상퍼지 시 오븐 과열방지

VI 건조설비 화재폭발 피해 최소화VI 건조설비 화재폭발 피해 최소화

50

화재폭발 피해 최소화 방법

억제(Containment)

방산(Deflagration Venting)

폭연 진압(Deflagration Suspension)

폭연 차단(Deflagration Isolation)폭연 차단(Deflagration Isolation)

완벽한 대책을 세우는 것은 불가능

폭발에 의한 피해를 최소화 대책 강구

1차 폭발을 배출하거나 봉쇄시켜 피해를 최소화

1차 폭발을 감지 2차 폭발로 발전 차단

51

1차 폭발을 감지 2차 폭발로 발전 차단

억제(Containment) ( )

공정 자체를 미리 취급 재료의 최대 폭연압력에견딜 수 있게 설계

최종 변형 압력은 용기내의 최대 초기압력에 좌우최종 변형 압력은 용기내의 최대 초기압력에 좌우

억제 용기의 경우 최대 초기압력을 30 psig (2Bar 2 1 KgCm2)로 제한시킴(NFPA 69)21 KgCm2)로 제한시킴(NFPA 69)

장비의 설계는 영구적으로 변형 방지 설계항복강 ( ) 이하에서 전 설계항복강도 (yield strength) 이하에서 운전토록 설계

허용 가능한 변형으로도 파열방지 설계

항복강도 (yield strength) 이상이라 하더라도 극한 강도 (ultimate strength)이하에서 운전되게끔 설계

52

억제(Containment) 장단점( )

억제 시 고려해야 할 사항용기의 평평한 표면들과 사각 모양의 강도를 극대화

시키는 것은 용기 설계 시 고려

용접 부위 및 기타 조임 장치들의 강도 또한 고려용접 부위 및 기타 조임 장치들의 강도 또한 고려

분진폭발위험이 높은 건조기 분쇄기 등에 적용

억제의 장점유지 관리비의 절감

소극적 방호조치

억제의 단점높은 초기 투자비

플랜트 구조에 무게 하중을 미침

53

플랜트 구조에 무게 하중을 미침

방산(Deflagration Venting)( g g)

방산원리공정 구성품 공정실 등의 내부로부터 발생하는 폭연의

고온 팽창 가스를 개방용 패널 또는 도어를 통해 완화시기는 폭발방지조치기는 폭발방지조치

폭연 배풍장치 - Vent panel Vent door

방산 작동 방법폭발성 가스가 대기로 직접 방출될 수 있게끔 유도하는

개방된 방산구 (Open vent)를 제외

방산장치는 사전에 예정된 압력 즉 P t t에서 개방방산장치는 사전에 예정된 압력 즉 Pstat에서 개방

압축된 가스는 대기로 직접 또는 Vent duct를 통해 배출

54

방산 설계 시 고려사항

반발력(反撥力 Reaction force)폭발 후의 화재 (P l i fi )폭발 후의 화재 (Post explosion fire)재료의 유독성 또는 부식독성 문제에 대한 고려독성 문제에 대한 고려배풍 효율 (Vent efficiency) 다른 공정 장비와의 연결 부위다른 공정 장비와의 연결 부위배풍 덕트의 배압 (Back pressure) 단열 보온재 (Th l i l ti )단열 보온재 (Thermal insulation) 안전한 배풍 구역 (Safe Venting Area) 진공 상태 방호 (V P t ti )진공 상태 방호 (Vacuum Protection) 설치 위치

55

방산구 설계기준(NFPA 68)( )

공정 물질(재료) K K l (b d)Kst or Kg value (barmiddotmsecond)용기의 치수와 체적최대 및 최소의 운전 압력 및 온도최대 및 최소의 운전 압력 및 온도용기의 강도V t D t L th(있을 경우)Vent Duct Length(있을 경우)공정 물질(재료) Kst or Kg value용기의 치수와 체적 최대 및 최소의 운전 압력 및용기의 치수와 체적 최대 및 최소의 운전 압력 및온도 용기의 강도 Vent Duct Length 등의 정보로 NFPA 68에 들어 있는 계산도표( h )로 NFPA 68에 들어 있는 계산도표(nomography)를 사용하여 Vent panel의 사이즈를 결정

56

방산구 설치 기준내부 폭발압력을 외부로 안전하게 방출(예외)

철 구조물과 4 8 이상 철판으로 제작 시(봉쇄)철 구조물과 48mm 이상 철판으로 제작 시(봉쇄)

저산소 농도에서 운전하는 건조설비

가스증기 N₂air CO₂air

Methane 12 145

n-Hexane 12 145

Ethylene 10 11 5Ethylene 10 115

Hydrogene 50 52

S l 9 0Stylene 90 -

로(爐)의 부피 0424당 0093 방출면적(151)

57

(爐)의 부피 0424 당 0093 방출면적(15 1)

방산구 설치 기준

패널 출입문 개구부 등을 이용 1 15법칙 준수패널 출입문 개구부 등을 이용 1 15법칙 준수

방출구 주위에 가이드 레일 설치와 경고표지

가능한 연소장치 가까이 설치

패널이 비산되지 않도록 끈으로 묶어패널이 비산되지 않도록 끈으로 묶어

패널은 05psig의 서지 내압력

지붕 패널을 단위면적당 최대244kg 설치

길이가 긴 건조설비는 최소 내경의 5배 초과 금지길이가 긴 건 설비는 최 내경의 5배 과 금지

초기 증기폭발압력을 조기에 배출시켜 배출시간을 길게

58

방산구 덕트 설치 기준

배출구 덕트는 폭발 방산구 면적 이상으로 설치

벤트 면적은 가능한 균형 있고 대칭적으로 분포

덕트는 가능한 짧게(3m 이하) 설치덕트는 가능한 짧게(3m 이하) 설치

가능한 상부의 높은 곳에 장애물이 없도록 설치

일직선으로 설치

외벽에 가깝게 설치외벽에 가깝게 설치

옥외 안전한 곳에 설치옥외 안전한 곳에 설치

폭발 방산구 주위에 경고 표지판 설치

59

방산구 설치 장단점방산구 장점방산구가 옥외에 있을 경우에는 비용 절감방산구가 옥외에 있을 경우에는 비용 절감유지 관리 비용의 절감

방산구 단점 Filter bag 등의 가연성 재료가 아직 남아 있을 경우

방산 후에도방산 후에도화재의 잠재력 상존

배출구를 옥외로 유도하기 위하여 설치설비가 옥외배출구를 옥외로 유도하기 위하여 설치설비가 옥외또는 바깥쪽벽 가까이에 위치분진화염이 외부로 배출되어 2차 재해 위험분진화염이 외부로 배출되어 2차 재해 위험

독성 부식성 재료에는 부적합잘못 설계 및 설치하면 잦은 작동으로 신뢰성이 저하

60

잘못 설계 및 설치하면 잦은 작동으로 신뢰성이 저하

패널형 방산구(Vent Panel)( )

평평한 모양이나 Dome 모양의 Panel로 방호 대

상이 되는 공정 구성품의 개구부에 볼트를 사용하

여 연결 설치

한 장의 Stainless Steel 또는 316 Stainless

Steel (밀봉용) Teflon 및 Stainless Steel SandSteel (밀봉용) Teflon 및 Stainless Steel Sand

witch 구조로도 구성 가능

D 형 V t P l은 풍압 및 공정 진공 상태Dome 형 Vent Panel은 풍압 및 공정 진공 상태

에 대비하여 저항 값을 크게 설계

Vent Panel 모양 직사각형 또는 원형

61

패널형 방산구(Vent Panel)( )

62

패널 비산방지 끈

63

폭발 방산(Explosion Venting)( p g)

분진폭발 시 폭발압력을 외부로 방출

내부압력을 완화시켜 설비를 보호

피해확대를 방지 감소피해확대를 방지

rupture disk bursting diaphragm 폭발 방산 문(안전핀)(안전핀)

64

방산 문(Vent Door)( )

방호 대상이 되는 공정방호 대상이 되는 공정의 구성품에 설치하는경첩이 달린 도어경첩이 달린 도어

미리 예정된 압력에서개방되도록 설계개방되도록 설계

특수한 걸쇠 경첩 배열 제어열로 제어

Vent panel보다 동작시간이 길다

65

방산구 설치 예시

가스와 먼지를 취급하는 장소에 사용

전형적인 설치 장소 Dust collector

Silo

Dryer

Bucket elevator

Mixer Pulverizing

Bucket elevators

W t Sh ddWaste Shredders

최초 설계 기기 배치시에 분진폭발 고려

66

시에 분진폭발 고려

방산구 덮개 비산방지 끈

67

폭연 진압장치 구성

68

폭연 진압 설계 기준

설계 기준 NFPA 69 ISO 61844설계 기준 NFPA 69 ISO 61844

공정 물질

Kst or Kg value(폭발지수)

최대 및 최소 운전 압력 및 온도최대 및 최소 운전 압력 및 온도

용기의 강도용기의 강

용기의 치수와 체적

69

폭연 진압 장단점

폭연 진압(Deflagration Suspension) 장점

화염 제거 및 연이은 화재의 방지

독성 부식성 재료의 배출 위험 감소독성 부식성 재료의 배출 위험 감소

공정 구성품의 위치 선정에 유연성

폭연 진압(Deflagration Suspension) 약점

폭연 배풍 보다 통상 높은 비용

정기적인 유지 관리정기적인 유지 관리

일부 금속분진 아세틸렌 수소에는 부적합

70

폭연 진압 설치

가스 및 먼지를 취급하는가 및 먼지를 취급하는장소에 사용

전형적인 설치 장소전형적인 설치 장 Dust collectors

Silos

Spray dryers

Bucket elevators

Mixers

Pulverizing

Fluid Bed Dryers

Cyclone Separators

W t Sh dd

71

Waste Shredders

폭연 진압 불가

자체 산화원을 갖고 있는 nitro cellulose 및 이와자체 산화원을 갖고 있는 nitro-cellulose 및 이와

유사한 기타 폭발성 물질

화염의 확산속도가 음속보다 빠른 폭굉 사고

분해 반응 스팀과 같은 열팽창 폭발사고 등으로

초래되는 폭발사고

72

폭연 차단집진기 사일로 등의 공정 구성품은 Suppression Venting Containment 등으로 폭발방지가 가능Venting Containment 등으로 폭발방지가 가능배관 및 덕트에 의해 기타 공정 구성품에 연결되는부위는 폭발 확산의 위험 상존부위는 폭발 확산의 위험 상존집진기는 Deflagration vent 설치로 파괴를 방지할수 있을지는 모르나 유입 덕트 (inlet duct)를 통해수 있을지 나 유 덕 ( )를 통해화염이 플랜트의 다른 부위로 확산될 수 있음이러한 화염의 확산으로 2차 폭발이 초래될 수 있고 실제로 초래되어 왔음NFPA 68에서는 장비들간의 연결된 부위에 설치할선택사양으로 V ti 을 시사하고는 있으나 이는선택사양으로 Venting을 시사하고는 있으나 이는상호 연결된 장비에 폭발방지시스템이 설치되어있을 경우에만 Venting의 효력이 있음

73

있을 경우에만 Venting의 효력이 있음

기계적 폭연 차단적절한 구조의 rotary airlock valve로 가능 dust collector hopper dust collector hopper효과적이기 위해서는

폭연 감지 즉시 Rotary gate valve가 중지폭 지 즉시 y g 가 중지화염과 타고 있는 물질의 이송을 방지진짜 효과적이기 위해서는 rotary airlock valve를

방호 대상 장비의 폭발 감지 및 방지 설비에 통합방호 대상 장비의 폭발 감지 및 방지 설비에 통합필요

High speed knife gate valve적절한 구조로 150 psig 내압력( 충분한 내압력) ms(11000초) 내에 닫힘(빠른 응답속도)배관도 최대 폭연압력 Pmax에 내압

74

기계적 폭연 차단

폭발감지기(압력스위치 또는 불꽃감지기)가 폭연압력 또는 화염 전선 감지압력 또는 화염 전선 감지

폭발감지기가 폭연 압력 화염전선을 감지

신속히 Valve를 차단시켜 화염과 압력의 확산방지

연결된 장비가 D fl ti ti i연결된 장비가 Deflagration venting suppression에 의해 방호되고 있을 경우

예상되는 압력은 거의 없음

연결 배관을 차단하는 Valve를 보다 경제적인연결 배관을 차단하는 Valve를 보다 경제적인chemical isolation barrier로 대체 가능

75

공기수송장치 설치 예시

A

B

A

76

Rotary airlock valvey

77

화학적 폭연 차단

폭발감지기(압력스위치 또는 광학 감지기)가

폭연 압력 화염전선을 감지

고속 방출 소화기에서 소화약제가 신속히 방출고속 방출 소화기에서 소화약제가 신속히 방출

화염과 타고 있는 물질의 확산을 막음

점화원(스파크) 진압 설비

덕트 아래로 이송되는 타고 있는 입자를 감지있

아래쪽으로 물을 분사시켜 소화

일단 폭연이 시작되었을 경우일단 폭연이 시작되었을 경우

확산을 막는 데는 효과가 없음

78

VII 건조설비 부속장치 등VII 건조설비 부속장치 등

79

전체환기 및 배기시설덕트는 불연재 사용 표면온도는 70 이하(24m 이내)이내)

벽 건물 등을 통과시 불연재료로 차단덕트는 방화벽 다른 건물 통과 금지덕트는 방화벽 다른 건물 통과 금지

덕트에 청소구를 설치

건물 일부를 덕트로 사용금지건물 일부를 덕트로 사용금지

위험물질이 응축되지 않도록 설치(단열)

덕트에 고체가 퇴적되지 않도록 설치

배기구는 지붕보다 15m 이상 높게 설치

분진퇴적방지

80

연소장치

연료 먼저 투입되지 않도록 Sequence 구성

연료가스를 감소시켜 연소공기를 차단

2차 공기의 설정치는 급격한 변화가 없도록 잠금차 공기의 설정치 급격 화가 없 록장치 설치시건 암호설정시건 암호설정

연료배관은 수동차단밸브를 설치밸브가 개방된 상태에서 레버가 수직방향이 되지 않게밸브가 개방된 상태에서 레버가 수직방향이 되지 않게

14 회전상태가 권장

파일럿 버너의 불꽃은 주 버너마다 점화를 확실히파일럿 버너의 불꽃은 주 버너마다 점화를 확실히할 수 있게 설치

81

연소 퍼지 설비

예비 퍼지

운전 전middot후에 연료 유입을 차단설비 설치

예비점화 퍼지는 챔버 용적의 4배 실시(1 831)예비점화 퍼지는 챔버 용적의 4배 실시(1831)

예비점화에 필요한 최소 공기만 유입

최소유량 유지 실패 시는 퍼지 타이머 Auto-reset

안전 차단밸브는 닫음안전 차단밸브는 닫음

퍼지 시 화염감지기 신호는 감지되어서는 안 된다

LEL50 이상의 공기로 치환 금지

82

연소 퍼지 설비

예비 퍼지 예외 경우 760초과 또는 다음 3가지 동시

파일럿 불꽃 감시

안전 차단밸브 설치

가열 챔버 내의 가연성농도가 LEL25 이하

파일럿 점화 시운전 시간 15초 미만

예외 조건

공인기관의 승인을 받은 경우

연장시간 동안 LEL 25를 초과하지 않은 경우

83

연료 차단밸브

연동장치 작동 전원차단 시 차단밸브 닫힘

By-pass valve는 항상 닫음

차단밸브를 타 용도 사용금지

차단밸브 전단에 안전밸브를 설치

차단 파일럿 밸브마다 안전밸브를 설치차단 파일럿 밸브마다 안전밸브를 설치

8 62bar초과 시 이중으로 설치862bar초과 시 이중으로 설치

84

Pilot Burner

각 버너 마다 설치

서로 근접설치 시 최소 1개 이상설치로 감지

4초 이하의 실화를 감지하여 연동4초 이하의 실화를 감지하여 연동

예외 사항

로(爐) 내의 온도가 760를 초과 시에만 By-pass 가능

760 이하로 운전시 By-pass 기능을 반드시 복원 760 이하로 운전시 By-pass 기능을 반드시 복원

방폭형 복사 튜브 한쪽이 열린 경우는 제외

760 이하로 운전이 안 되는 버너는 By-pass 가능

온도제어 감지와 병용 금지

85

고산소 분위기 건조설비

산소 공급배관은 CGA G-44에 따름산소 공급배관은 CGA G 44에 따름

산소 투입 전에 배관 청소

연료 차단밸브는 가능한 화실에서 먼 곳에 설치

방산구 퍼지 배출구는 안전한 곳으로 배출방산구 퍼지 배출구는 안전한 곳으로 배출

산소가 연료배관으로 유입 금지

유리 재질 산소 유량계 사용 억제

산소 감압기 2차 측에 안전밸브 설치산소 감압기 2차 측에 안전밸브 설치

86

소방설비

오븐에 자동 스프링클러 물 분무설비 설치

필요 시 덕트 내에도 설치

로(爐)내 온도가 330를 초과 플래시 화재 위험로(爐)내 온도가 330를 초과 플래시 화재 위험

시에는 일제개방형 스프링클러를 설치

CO2 분말 포 소화설비 설치

필요 시 수증기 소화설비 설치필요 시 수증기 소화설비 설치

지속적인 수증기가 공급 가능

물 1lb는 076 부피

연소물질의 소화는 부적합

87

연소물질의 소화는 부적합

건조설비 연동장치

파일럿 버너파일럿 버너

송풍기운전 유량

산소농도 LEL 측정산소농도 LEL 측정

건조실 운전 온도

연료 차단밸브연료 차단밸브

연료공급 압력유량

외부 가연성가스 농도외부 가연성가스 농도

피(彼)건조물의 유입차단

정전

기타(화재 비상정지 등)

88

안전장치 설치 목적

인명과 재산을 보호인명과 재산을 보호

평상시 철저한 유지middot보수로 성능 유지평상시 철저한 유지middot보수로 성능 유지

안전장치는 절대 안전을 보장하지 않음안전장치는 절대 안전을 보장하지 않음

자주 반복하여 사용하면 수명 단축자주 반복하여 사용하면 수명 단축

89

안전장치 설치 원칙

원하는 동작마다 안전장치를 설치원하는 동작마다 안전장치를 설치

안전관행과 제조자의 지침

연료공급장치의 안전밸브연료공급장치의 안전밸브

안전장치의 운전중지는 수동조작으로 재(再)작동

제조자는 안전운전지침서를 제공

시동 정지 비상사태 점검 유지 보수 등시동 정지 비상사태 점검 유지 보수 등

안전장치는 제조자의 지침에 따라 설치 및 유지

안전장치는 외부충격 등으로 보호 조치

90

안전장치 설치 원칙

안전장치를 제거 또는 고장방지

전기 기계적인 연동장치 무력화 방지

제어회로는 150(120)V 이하 사용제어회로는 150(120)V 이하 사용

제어회로는 한쪽만 접지

PLC Sequence

정전 시 안전상태로 자동 복귀되는 회로유지

PLC와 별도의 비상정지스위치 설치

Sequence 변경은 담당자 승인 통제 기록middot유지 Sequence 변경은 담당자 승인 통제 기록 유지

안전 및 재산상의 피해가 우려될 때는 원격제어 금지

91

PLC 안전회로

제조자의 지침에 따라 PLC 회로 구성

안전회로는 변경 금지

안전회로는 독립 필요 시 접점은 공유가능안전회로는 독립 필요 시 접점은 공유가능

다른 설비를 이용하여 치환 점화시도 금지

연동장치는 안전 차단밸브 전원을 직접 차단하도

록 연동시키고 안전상태로 복귀록 연동시키고 안전상태로 복귀

PLC 고장 시 감시되고 안전상태로 복귀

Program은 소멸되지 않도록 저장

92

근로자 교육훈련 사항

연료-공기 혼합물의 연소

폭발위험

자연발화를 포함한 점화원자연발화를 포함한 점화원

제어 및 안전장치의 기능

특수 운전조건

저산소 분위기 운전조건저산소 분위기 운전조건

위험물질의 취급 및 처리

제한장소의 출입절차제한장소의 출입절차

운전 지침

93

참고자료

산업안전보건법

KOSHA CODE D-4-2001 건조설비 설치 기술지침

NFPA 86 Standard for oven and furnaces

NFPA 61A Standard for the prevention of Fire and Dust Explosion in Facilities Manufacturing and Handling StarchHandling Starch

NFPA 61B Standard for the prevention of Fire and Explosion in Grain Elevators and Facilities H dli B lk R A i l l C di iHandling Bulk Raw Agricultural Commodities

NFPA 61C Standard for the prevention of Fire and Dust Explosion in Feed MillsDust Explosion in Feed Mills

NFPA 68 NFPA 69 NFPA 77 NFPA 91 NFPA 231

94

감 사 합 니 다감 사 합 니 다

95

집필 장희(한국산업안전공단)편집 및 제작 교재자료개발팀

인화성 가스 특징

발열 착화 비중Gas MW

발열

Btu

착화

LEL

UEL

비중

Air공기비

Butane 58 0 3 200 550 1 9 8 5 2 0 31 0Butane 580 3200 550 19 85 20 310

CO 280 310 1128 125 740 097 25

Hydrogen 2 0 311 932 4 74 2 0 07 2 5Hydrogen 20 311 932 4 742 007 25

LNG 186 1115 - 46 145 064 106

LNG 162 960 - 4 150 056 90

LNG 203 1000 - 39 140 07 94

Propane 440 2500 842 21 95 157 240

40

점화원 제어장치

접지접지

금속탐지기

온도감지기

컨베이어 벨트 이탈감지컨베이어 벨트 이탈감지

입도분포 제어

습도조절습도조절

불활성물질 투입

진동체 전단에 금속감지기

자석기 금속감지기

41

진동체 전단에 금속감지기

불활성 조치(Inert)( )

불활성 조치 원리밀폐된 체적 내에서 산소 농도를 연소에 요구되는 농도

미만으로 낮춰 사전에 폭발을 방지하는 조치

질소 이산화탄소 등의 불활성 가스를 사전에 주입시켜 폭발을 방지하는 조치 (NFPA 69)

불활성 조치 시 주의사항공정 내에서 퍼지가스 및 산소의 농도를 계속 모니터링

퍼지가스가 누설 시 질식으로 인해 인체에 미칠 잠퍼지가 가 누 시 식 해 체에 미재적 위험성을 사전 고려

42

불활성 조치 장단점

장점

연소를 미연에 방지 제품의 생산 중단에 따른 손실

가능성을 사전에 막을 수 있음가능성을 사전에 막을 수 있음

단점

질소비용의 지속적인 투자질소비용의 지속적인 투자

누설 시 질식의 위험 상존

높은 유지 관리 비용

43

질소순환 공기이송설비

44

불활성가스 치환

운전자의 안전위치를 확인운전자의 안전위치를 확인

불활성가스 충분한 저장량을 보관

용매회수설비 작동준비

순환 팬을 가동하고 불활성가스 투입순환 팬을 가동하고 불활성가스 투입

한계 산소농도보다 3 이상 낮게 투입한계 산소농도보다 3 이상 낮게 투입

재순환 오븐가스를 운전온도까지 가열

정상운전

45

불활성가스 치환(아세톤)( )

46

불활성가스 치환(헵탄)( )

47

저산소 농도 용매회수설비

저산소 농도로 운전저산소 농도로 운전

공기가 유입되지 않도록 기밀성을 유지

산소농도 측정장치를 연동 설치

불활성가스는 용적의 5배 이상 보관

비상전원 공급장치 설치비상전원 공급장치 설치

48

저산소 분위기 오븐 운전운전준비최저산소농도(LOC) 보다 3이상 낮게 운전최저산소농도(LOC) 보다 3이상 낮게 운전 3 이하 시 비상퍼지 및 용매 및 피(彼)건조물 공급 중

단용매 증기가 응축되지 않도록 운전운전중지용매 및 피(彼)건조물 유입을 차단용매 및 피(彼)건조물 유입을 차단 LOC 이하로 치환용매 흐름을 차단하고 열원 공급을 중지산소농도를 195 까지 되게 공기유입비상절차정전 시 비상전원을 팬 제어설비에 공급정전 시 비상전원을 팬 제어설비에 공급건조로(乾燥爐)내에 유입 차단비상시에도 산소농도를 연속측정

비상퍼지 시 오븐 과열방지

49

비상퍼지 시 오븐 과열방지

VI 건조설비 화재폭발 피해 최소화VI 건조설비 화재폭발 피해 최소화

50

화재폭발 피해 최소화 방법

억제(Containment)

방산(Deflagration Venting)

폭연 진압(Deflagration Suspension)

폭연 차단(Deflagration Isolation)폭연 차단(Deflagration Isolation)

완벽한 대책을 세우는 것은 불가능

폭발에 의한 피해를 최소화 대책 강구

1차 폭발을 배출하거나 봉쇄시켜 피해를 최소화

1차 폭발을 감지 2차 폭발로 발전 차단

51

1차 폭발을 감지 2차 폭발로 발전 차단

억제(Containment) ( )

공정 자체를 미리 취급 재료의 최대 폭연압력에견딜 수 있게 설계

최종 변형 압력은 용기내의 최대 초기압력에 좌우최종 변형 압력은 용기내의 최대 초기압력에 좌우

억제 용기의 경우 최대 초기압력을 30 psig (2Bar 2 1 KgCm2)로 제한시킴(NFPA 69)21 KgCm2)로 제한시킴(NFPA 69)

장비의 설계는 영구적으로 변형 방지 설계항복강 ( ) 이하에서 전 설계항복강도 (yield strength) 이하에서 운전토록 설계

허용 가능한 변형으로도 파열방지 설계

항복강도 (yield strength) 이상이라 하더라도 극한 강도 (ultimate strength)이하에서 운전되게끔 설계

52

억제(Containment) 장단점( )

억제 시 고려해야 할 사항용기의 평평한 표면들과 사각 모양의 강도를 극대화

시키는 것은 용기 설계 시 고려

용접 부위 및 기타 조임 장치들의 강도 또한 고려용접 부위 및 기타 조임 장치들의 강도 또한 고려

분진폭발위험이 높은 건조기 분쇄기 등에 적용

억제의 장점유지 관리비의 절감

소극적 방호조치

억제의 단점높은 초기 투자비

플랜트 구조에 무게 하중을 미침

53

플랜트 구조에 무게 하중을 미침

방산(Deflagration Venting)( g g)

방산원리공정 구성품 공정실 등의 내부로부터 발생하는 폭연의

고온 팽창 가스를 개방용 패널 또는 도어를 통해 완화시기는 폭발방지조치기는 폭발방지조치

폭연 배풍장치 - Vent panel Vent door

방산 작동 방법폭발성 가스가 대기로 직접 방출될 수 있게끔 유도하는

개방된 방산구 (Open vent)를 제외

방산장치는 사전에 예정된 압력 즉 P t t에서 개방방산장치는 사전에 예정된 압력 즉 Pstat에서 개방

압축된 가스는 대기로 직접 또는 Vent duct를 통해 배출

54

방산 설계 시 고려사항

반발력(反撥力 Reaction force)폭발 후의 화재 (P l i fi )폭발 후의 화재 (Post explosion fire)재료의 유독성 또는 부식독성 문제에 대한 고려독성 문제에 대한 고려배풍 효율 (Vent efficiency) 다른 공정 장비와의 연결 부위다른 공정 장비와의 연결 부위배풍 덕트의 배압 (Back pressure) 단열 보온재 (Th l i l ti )단열 보온재 (Thermal insulation) 안전한 배풍 구역 (Safe Venting Area) 진공 상태 방호 (V P t ti )진공 상태 방호 (Vacuum Protection) 설치 위치

55

방산구 설계기준(NFPA 68)( )

공정 물질(재료) K K l (b d)Kst or Kg value (barmiddotmsecond)용기의 치수와 체적최대 및 최소의 운전 압력 및 온도최대 및 최소의 운전 압력 및 온도용기의 강도V t D t L th(있을 경우)Vent Duct Length(있을 경우)공정 물질(재료) Kst or Kg value용기의 치수와 체적 최대 및 최소의 운전 압력 및용기의 치수와 체적 최대 및 최소의 운전 압력 및온도 용기의 강도 Vent Duct Length 등의 정보로 NFPA 68에 들어 있는 계산도표( h )로 NFPA 68에 들어 있는 계산도표(nomography)를 사용하여 Vent panel의 사이즈를 결정

56

방산구 설치 기준내부 폭발압력을 외부로 안전하게 방출(예외)

철 구조물과 4 8 이상 철판으로 제작 시(봉쇄)철 구조물과 48mm 이상 철판으로 제작 시(봉쇄)

저산소 농도에서 운전하는 건조설비

가스증기 N₂air CO₂air

Methane 12 145

n-Hexane 12 145

Ethylene 10 11 5Ethylene 10 115

Hydrogene 50 52

S l 9 0Stylene 90 -

로(爐)의 부피 0424당 0093 방출면적(151)

57

(爐)의 부피 0424 당 0093 방출면적(15 1)

방산구 설치 기준

패널 출입문 개구부 등을 이용 1 15법칙 준수패널 출입문 개구부 등을 이용 1 15법칙 준수

방출구 주위에 가이드 레일 설치와 경고표지

가능한 연소장치 가까이 설치

패널이 비산되지 않도록 끈으로 묶어패널이 비산되지 않도록 끈으로 묶어

패널은 05psig의 서지 내압력

지붕 패널을 단위면적당 최대244kg 설치

길이가 긴 건조설비는 최소 내경의 5배 초과 금지길이가 긴 건 설비는 최 내경의 5배 과 금지

초기 증기폭발압력을 조기에 배출시켜 배출시간을 길게

58

방산구 덕트 설치 기준

배출구 덕트는 폭발 방산구 면적 이상으로 설치

벤트 면적은 가능한 균형 있고 대칭적으로 분포

덕트는 가능한 짧게(3m 이하) 설치덕트는 가능한 짧게(3m 이하) 설치

가능한 상부의 높은 곳에 장애물이 없도록 설치

일직선으로 설치

외벽에 가깝게 설치외벽에 가깝게 설치

옥외 안전한 곳에 설치옥외 안전한 곳에 설치

폭발 방산구 주위에 경고 표지판 설치

59

방산구 설치 장단점방산구 장점방산구가 옥외에 있을 경우에는 비용 절감방산구가 옥외에 있을 경우에는 비용 절감유지 관리 비용의 절감

방산구 단점 Filter bag 등의 가연성 재료가 아직 남아 있을 경우

방산 후에도방산 후에도화재의 잠재력 상존

배출구를 옥외로 유도하기 위하여 설치설비가 옥외배출구를 옥외로 유도하기 위하여 설치설비가 옥외또는 바깥쪽벽 가까이에 위치분진화염이 외부로 배출되어 2차 재해 위험분진화염이 외부로 배출되어 2차 재해 위험

독성 부식성 재료에는 부적합잘못 설계 및 설치하면 잦은 작동으로 신뢰성이 저하

60

잘못 설계 및 설치하면 잦은 작동으로 신뢰성이 저하

패널형 방산구(Vent Panel)( )

평평한 모양이나 Dome 모양의 Panel로 방호 대

상이 되는 공정 구성품의 개구부에 볼트를 사용하

여 연결 설치

한 장의 Stainless Steel 또는 316 Stainless

Steel (밀봉용) Teflon 및 Stainless Steel SandSteel (밀봉용) Teflon 및 Stainless Steel Sand

witch 구조로도 구성 가능

D 형 V t P l은 풍압 및 공정 진공 상태Dome 형 Vent Panel은 풍압 및 공정 진공 상태

에 대비하여 저항 값을 크게 설계

Vent Panel 모양 직사각형 또는 원형

61

패널형 방산구(Vent Panel)( )

62

패널 비산방지 끈

63

폭발 방산(Explosion Venting)( p g)

분진폭발 시 폭발압력을 외부로 방출

내부압력을 완화시켜 설비를 보호

피해확대를 방지 감소피해확대를 방지

rupture disk bursting diaphragm 폭발 방산 문(안전핀)(안전핀)

64

방산 문(Vent Door)( )

방호 대상이 되는 공정방호 대상이 되는 공정의 구성품에 설치하는경첩이 달린 도어경첩이 달린 도어

미리 예정된 압력에서개방되도록 설계개방되도록 설계

특수한 걸쇠 경첩 배열 제어열로 제어

Vent panel보다 동작시간이 길다

65

방산구 설치 예시

가스와 먼지를 취급하는 장소에 사용

전형적인 설치 장소 Dust collector

Silo

Dryer

Bucket elevator

Mixer Pulverizing

Bucket elevators

W t Sh ddWaste Shredders

최초 설계 기기 배치시에 분진폭발 고려

66

시에 분진폭발 고려

방산구 덮개 비산방지 끈

67

폭연 진압장치 구성

68

폭연 진압 설계 기준

설계 기준 NFPA 69 ISO 61844설계 기준 NFPA 69 ISO 61844

공정 물질

Kst or Kg value(폭발지수)

최대 및 최소 운전 압력 및 온도최대 및 최소 운전 압력 및 온도

용기의 강도용기의 강

용기의 치수와 체적

69

폭연 진압 장단점

폭연 진압(Deflagration Suspension) 장점

화염 제거 및 연이은 화재의 방지

독성 부식성 재료의 배출 위험 감소독성 부식성 재료의 배출 위험 감소

공정 구성품의 위치 선정에 유연성

폭연 진압(Deflagration Suspension) 약점

폭연 배풍 보다 통상 높은 비용

정기적인 유지 관리정기적인 유지 관리

일부 금속분진 아세틸렌 수소에는 부적합

70

폭연 진압 설치

가스 및 먼지를 취급하는가 및 먼지를 취급하는장소에 사용

전형적인 설치 장소전형적인 설치 장 Dust collectors

Silos

Spray dryers

Bucket elevators

Mixers

Pulverizing

Fluid Bed Dryers

Cyclone Separators

W t Sh dd

71

Waste Shredders

폭연 진압 불가

자체 산화원을 갖고 있는 nitro cellulose 및 이와자체 산화원을 갖고 있는 nitro-cellulose 및 이와

유사한 기타 폭발성 물질

화염의 확산속도가 음속보다 빠른 폭굉 사고

분해 반응 스팀과 같은 열팽창 폭발사고 등으로

초래되는 폭발사고

72

폭연 차단집진기 사일로 등의 공정 구성품은 Suppression Venting Containment 등으로 폭발방지가 가능Venting Containment 등으로 폭발방지가 가능배관 및 덕트에 의해 기타 공정 구성품에 연결되는부위는 폭발 확산의 위험 상존부위는 폭발 확산의 위험 상존집진기는 Deflagration vent 설치로 파괴를 방지할수 있을지는 모르나 유입 덕트 (inlet duct)를 통해수 있을지 나 유 덕 ( )를 통해화염이 플랜트의 다른 부위로 확산될 수 있음이러한 화염의 확산으로 2차 폭발이 초래될 수 있고 실제로 초래되어 왔음NFPA 68에서는 장비들간의 연결된 부위에 설치할선택사양으로 V ti 을 시사하고는 있으나 이는선택사양으로 Venting을 시사하고는 있으나 이는상호 연결된 장비에 폭발방지시스템이 설치되어있을 경우에만 Venting의 효력이 있음

73

있을 경우에만 Venting의 효력이 있음

기계적 폭연 차단적절한 구조의 rotary airlock valve로 가능 dust collector hopper dust collector hopper효과적이기 위해서는

폭연 감지 즉시 Rotary gate valve가 중지폭 지 즉시 y g 가 중지화염과 타고 있는 물질의 이송을 방지진짜 효과적이기 위해서는 rotary airlock valve를

방호 대상 장비의 폭발 감지 및 방지 설비에 통합방호 대상 장비의 폭발 감지 및 방지 설비에 통합필요

High speed knife gate valve적절한 구조로 150 psig 내압력( 충분한 내압력) ms(11000초) 내에 닫힘(빠른 응답속도)배관도 최대 폭연압력 Pmax에 내압

74

기계적 폭연 차단

폭발감지기(압력스위치 또는 불꽃감지기)가 폭연압력 또는 화염 전선 감지압력 또는 화염 전선 감지

폭발감지기가 폭연 압력 화염전선을 감지

신속히 Valve를 차단시켜 화염과 압력의 확산방지

연결된 장비가 D fl ti ti i연결된 장비가 Deflagration venting suppression에 의해 방호되고 있을 경우

예상되는 압력은 거의 없음

연결 배관을 차단하는 Valve를 보다 경제적인연결 배관을 차단하는 Valve를 보다 경제적인chemical isolation barrier로 대체 가능

75

공기수송장치 설치 예시

A

B

A

76

Rotary airlock valvey

77

화학적 폭연 차단

폭발감지기(압력스위치 또는 광학 감지기)가

폭연 압력 화염전선을 감지

고속 방출 소화기에서 소화약제가 신속히 방출고속 방출 소화기에서 소화약제가 신속히 방출

화염과 타고 있는 물질의 확산을 막음

점화원(스파크) 진압 설비

덕트 아래로 이송되는 타고 있는 입자를 감지있

아래쪽으로 물을 분사시켜 소화

일단 폭연이 시작되었을 경우일단 폭연이 시작되었을 경우

확산을 막는 데는 효과가 없음

78

VII 건조설비 부속장치 등VII 건조설비 부속장치 등

79

전체환기 및 배기시설덕트는 불연재 사용 표면온도는 70 이하(24m 이내)이내)

벽 건물 등을 통과시 불연재료로 차단덕트는 방화벽 다른 건물 통과 금지덕트는 방화벽 다른 건물 통과 금지

덕트에 청소구를 설치

건물 일부를 덕트로 사용금지건물 일부를 덕트로 사용금지

위험물질이 응축되지 않도록 설치(단열)

덕트에 고체가 퇴적되지 않도록 설치

배기구는 지붕보다 15m 이상 높게 설치

분진퇴적방지

80

연소장치

연료 먼저 투입되지 않도록 Sequence 구성

연료가스를 감소시켜 연소공기를 차단

2차 공기의 설정치는 급격한 변화가 없도록 잠금차 공기의 설정치 급격 화가 없 록장치 설치시건 암호설정시건 암호설정

연료배관은 수동차단밸브를 설치밸브가 개방된 상태에서 레버가 수직방향이 되지 않게밸브가 개방된 상태에서 레버가 수직방향이 되지 않게

14 회전상태가 권장

파일럿 버너의 불꽃은 주 버너마다 점화를 확실히파일럿 버너의 불꽃은 주 버너마다 점화를 확실히할 수 있게 설치

81

연소 퍼지 설비

예비 퍼지

운전 전middot후에 연료 유입을 차단설비 설치

예비점화 퍼지는 챔버 용적의 4배 실시(1 831)예비점화 퍼지는 챔버 용적의 4배 실시(1831)

예비점화에 필요한 최소 공기만 유입

최소유량 유지 실패 시는 퍼지 타이머 Auto-reset

안전 차단밸브는 닫음안전 차단밸브는 닫음

퍼지 시 화염감지기 신호는 감지되어서는 안 된다

LEL50 이상의 공기로 치환 금지

82

연소 퍼지 설비

예비 퍼지 예외 경우 760초과 또는 다음 3가지 동시

파일럿 불꽃 감시

안전 차단밸브 설치

가열 챔버 내의 가연성농도가 LEL25 이하

파일럿 점화 시운전 시간 15초 미만

예외 조건

공인기관의 승인을 받은 경우

연장시간 동안 LEL 25를 초과하지 않은 경우

83

연료 차단밸브

연동장치 작동 전원차단 시 차단밸브 닫힘

By-pass valve는 항상 닫음

차단밸브를 타 용도 사용금지

차단밸브 전단에 안전밸브를 설치

차단 파일럿 밸브마다 안전밸브를 설치차단 파일럿 밸브마다 안전밸브를 설치

8 62bar초과 시 이중으로 설치862bar초과 시 이중으로 설치

84

Pilot Burner

각 버너 마다 설치

서로 근접설치 시 최소 1개 이상설치로 감지

4초 이하의 실화를 감지하여 연동4초 이하의 실화를 감지하여 연동

예외 사항

로(爐) 내의 온도가 760를 초과 시에만 By-pass 가능

760 이하로 운전시 By-pass 기능을 반드시 복원 760 이하로 운전시 By-pass 기능을 반드시 복원

방폭형 복사 튜브 한쪽이 열린 경우는 제외

760 이하로 운전이 안 되는 버너는 By-pass 가능

온도제어 감지와 병용 금지

85

고산소 분위기 건조설비

산소 공급배관은 CGA G-44에 따름산소 공급배관은 CGA G 44에 따름

산소 투입 전에 배관 청소

연료 차단밸브는 가능한 화실에서 먼 곳에 설치

방산구 퍼지 배출구는 안전한 곳으로 배출방산구 퍼지 배출구는 안전한 곳으로 배출

산소가 연료배관으로 유입 금지

유리 재질 산소 유량계 사용 억제

산소 감압기 2차 측에 안전밸브 설치산소 감압기 2차 측에 안전밸브 설치

86

소방설비

오븐에 자동 스프링클러 물 분무설비 설치

필요 시 덕트 내에도 설치

로(爐)내 온도가 330를 초과 플래시 화재 위험로(爐)내 온도가 330를 초과 플래시 화재 위험

시에는 일제개방형 스프링클러를 설치

CO2 분말 포 소화설비 설치

필요 시 수증기 소화설비 설치필요 시 수증기 소화설비 설치

지속적인 수증기가 공급 가능

물 1lb는 076 부피

연소물질의 소화는 부적합

87

연소물질의 소화는 부적합

건조설비 연동장치

파일럿 버너파일럿 버너

송풍기운전 유량

산소농도 LEL 측정산소농도 LEL 측정

건조실 운전 온도

연료 차단밸브연료 차단밸브

연료공급 압력유량

외부 가연성가스 농도외부 가연성가스 농도

피(彼)건조물의 유입차단

정전

기타(화재 비상정지 등)

88

안전장치 설치 목적

인명과 재산을 보호인명과 재산을 보호

평상시 철저한 유지middot보수로 성능 유지평상시 철저한 유지middot보수로 성능 유지

안전장치는 절대 안전을 보장하지 않음안전장치는 절대 안전을 보장하지 않음

자주 반복하여 사용하면 수명 단축자주 반복하여 사용하면 수명 단축

89

안전장치 설치 원칙

원하는 동작마다 안전장치를 설치원하는 동작마다 안전장치를 설치

안전관행과 제조자의 지침

연료공급장치의 안전밸브연료공급장치의 안전밸브

안전장치의 운전중지는 수동조작으로 재(再)작동

제조자는 안전운전지침서를 제공

시동 정지 비상사태 점검 유지 보수 등시동 정지 비상사태 점검 유지 보수 등

안전장치는 제조자의 지침에 따라 설치 및 유지

안전장치는 외부충격 등으로 보호 조치

90

안전장치 설치 원칙

안전장치를 제거 또는 고장방지

전기 기계적인 연동장치 무력화 방지

제어회로는 150(120)V 이하 사용제어회로는 150(120)V 이하 사용

제어회로는 한쪽만 접지

PLC Sequence

정전 시 안전상태로 자동 복귀되는 회로유지

PLC와 별도의 비상정지스위치 설치

Sequence 변경은 담당자 승인 통제 기록middot유지 Sequence 변경은 담당자 승인 통제 기록 유지

안전 및 재산상의 피해가 우려될 때는 원격제어 금지

91

PLC 안전회로

제조자의 지침에 따라 PLC 회로 구성

안전회로는 변경 금지

안전회로는 독립 필요 시 접점은 공유가능안전회로는 독립 필요 시 접점은 공유가능

다른 설비를 이용하여 치환 점화시도 금지

연동장치는 안전 차단밸브 전원을 직접 차단하도

록 연동시키고 안전상태로 복귀록 연동시키고 안전상태로 복귀

PLC 고장 시 감시되고 안전상태로 복귀

Program은 소멸되지 않도록 저장

92

근로자 교육훈련 사항

연료-공기 혼합물의 연소

폭발위험

자연발화를 포함한 점화원자연발화를 포함한 점화원

제어 및 안전장치의 기능

특수 운전조건

저산소 분위기 운전조건저산소 분위기 운전조건

위험물질의 취급 및 처리

제한장소의 출입절차제한장소의 출입절차

운전 지침

93

참고자료

산업안전보건법

KOSHA CODE D-4-2001 건조설비 설치 기술지침

NFPA 86 Standard for oven and furnaces

NFPA 61A Standard for the prevention of Fire and Dust Explosion in Facilities Manufacturing and Handling StarchHandling Starch

NFPA 61B Standard for the prevention of Fire and Explosion in Grain Elevators and Facilities H dli B lk R A i l l C di iHandling Bulk Raw Agricultural Commodities

NFPA 61C Standard for the prevention of Fire and Dust Explosion in Feed MillsDust Explosion in Feed Mills

NFPA 68 NFPA 69 NFPA 77 NFPA 91 NFPA 231

94

감 사 합 니 다감 사 합 니 다

95

집필 장희(한국산업안전공단)편집 및 제작 교재자료개발팀

점화원 제어장치

접지접지

금속탐지기

온도감지기

컨베이어 벨트 이탈감지컨베이어 벨트 이탈감지

입도분포 제어

습도조절습도조절

불활성물질 투입

진동체 전단에 금속감지기

자석기 금속감지기

41

진동체 전단에 금속감지기

불활성 조치(Inert)( )

불활성 조치 원리밀폐된 체적 내에서 산소 농도를 연소에 요구되는 농도

미만으로 낮춰 사전에 폭발을 방지하는 조치

질소 이산화탄소 등의 불활성 가스를 사전에 주입시켜 폭발을 방지하는 조치 (NFPA 69)

불활성 조치 시 주의사항공정 내에서 퍼지가스 및 산소의 농도를 계속 모니터링

퍼지가스가 누설 시 질식으로 인해 인체에 미칠 잠퍼지가 가 누 시 식 해 체에 미재적 위험성을 사전 고려

42

불활성 조치 장단점

장점

연소를 미연에 방지 제품의 생산 중단에 따른 손실

가능성을 사전에 막을 수 있음가능성을 사전에 막을 수 있음

단점

질소비용의 지속적인 투자질소비용의 지속적인 투자

누설 시 질식의 위험 상존

높은 유지 관리 비용

43

질소순환 공기이송설비

44

불활성가스 치환

운전자의 안전위치를 확인운전자의 안전위치를 확인

불활성가스 충분한 저장량을 보관

용매회수설비 작동준비

순환 팬을 가동하고 불활성가스 투입순환 팬을 가동하고 불활성가스 투입

한계 산소농도보다 3 이상 낮게 투입한계 산소농도보다 3 이상 낮게 투입

재순환 오븐가스를 운전온도까지 가열

정상운전

45

불활성가스 치환(아세톤)( )

46

불활성가스 치환(헵탄)( )

47

저산소 농도 용매회수설비

저산소 농도로 운전저산소 농도로 운전

공기가 유입되지 않도록 기밀성을 유지

산소농도 측정장치를 연동 설치

불활성가스는 용적의 5배 이상 보관

비상전원 공급장치 설치비상전원 공급장치 설치

48

저산소 분위기 오븐 운전운전준비최저산소농도(LOC) 보다 3이상 낮게 운전최저산소농도(LOC) 보다 3이상 낮게 운전 3 이하 시 비상퍼지 및 용매 및 피(彼)건조물 공급 중

단용매 증기가 응축되지 않도록 운전운전중지용매 및 피(彼)건조물 유입을 차단용매 및 피(彼)건조물 유입을 차단 LOC 이하로 치환용매 흐름을 차단하고 열원 공급을 중지산소농도를 195 까지 되게 공기유입비상절차정전 시 비상전원을 팬 제어설비에 공급정전 시 비상전원을 팬 제어설비에 공급건조로(乾燥爐)내에 유입 차단비상시에도 산소농도를 연속측정

비상퍼지 시 오븐 과열방지

49

비상퍼지 시 오븐 과열방지

VI 건조설비 화재폭발 피해 최소화VI 건조설비 화재폭발 피해 최소화

50

화재폭발 피해 최소화 방법

억제(Containment)

방산(Deflagration Venting)

폭연 진압(Deflagration Suspension)

폭연 차단(Deflagration Isolation)폭연 차단(Deflagration Isolation)

완벽한 대책을 세우는 것은 불가능

폭발에 의한 피해를 최소화 대책 강구

1차 폭발을 배출하거나 봉쇄시켜 피해를 최소화

1차 폭발을 감지 2차 폭발로 발전 차단

51

1차 폭발을 감지 2차 폭발로 발전 차단

억제(Containment) ( )

공정 자체를 미리 취급 재료의 최대 폭연압력에견딜 수 있게 설계

최종 변형 압력은 용기내의 최대 초기압력에 좌우최종 변형 압력은 용기내의 최대 초기압력에 좌우

억제 용기의 경우 최대 초기압력을 30 psig (2Bar 2 1 KgCm2)로 제한시킴(NFPA 69)21 KgCm2)로 제한시킴(NFPA 69)

장비의 설계는 영구적으로 변형 방지 설계항복강 ( ) 이하에서 전 설계항복강도 (yield strength) 이하에서 운전토록 설계

허용 가능한 변형으로도 파열방지 설계

항복강도 (yield strength) 이상이라 하더라도 극한 강도 (ultimate strength)이하에서 운전되게끔 설계

52

억제(Containment) 장단점( )

억제 시 고려해야 할 사항용기의 평평한 표면들과 사각 모양의 강도를 극대화

시키는 것은 용기 설계 시 고려

용접 부위 및 기타 조임 장치들의 강도 또한 고려용접 부위 및 기타 조임 장치들의 강도 또한 고려

분진폭발위험이 높은 건조기 분쇄기 등에 적용

억제의 장점유지 관리비의 절감

소극적 방호조치

억제의 단점높은 초기 투자비

플랜트 구조에 무게 하중을 미침

53

플랜트 구조에 무게 하중을 미침

방산(Deflagration Venting)( g g)

방산원리공정 구성품 공정실 등의 내부로부터 발생하는 폭연의

고온 팽창 가스를 개방용 패널 또는 도어를 통해 완화시기는 폭발방지조치기는 폭발방지조치

폭연 배풍장치 - Vent panel Vent door

방산 작동 방법폭발성 가스가 대기로 직접 방출될 수 있게끔 유도하는

개방된 방산구 (Open vent)를 제외

방산장치는 사전에 예정된 압력 즉 P t t에서 개방방산장치는 사전에 예정된 압력 즉 Pstat에서 개방

압축된 가스는 대기로 직접 또는 Vent duct를 통해 배출

54

방산 설계 시 고려사항

반발력(反撥力 Reaction force)폭발 후의 화재 (P l i fi )폭발 후의 화재 (Post explosion fire)재료의 유독성 또는 부식독성 문제에 대한 고려독성 문제에 대한 고려배풍 효율 (Vent efficiency) 다른 공정 장비와의 연결 부위다른 공정 장비와의 연결 부위배풍 덕트의 배압 (Back pressure) 단열 보온재 (Th l i l ti )단열 보온재 (Thermal insulation) 안전한 배풍 구역 (Safe Venting Area) 진공 상태 방호 (V P t ti )진공 상태 방호 (Vacuum Protection) 설치 위치

55

방산구 설계기준(NFPA 68)( )

공정 물질(재료) K K l (b d)Kst or Kg value (barmiddotmsecond)용기의 치수와 체적최대 및 최소의 운전 압력 및 온도최대 및 최소의 운전 압력 및 온도용기의 강도V t D t L th(있을 경우)Vent Duct Length(있을 경우)공정 물질(재료) Kst or Kg value용기의 치수와 체적 최대 및 최소의 운전 압력 및용기의 치수와 체적 최대 및 최소의 운전 압력 및온도 용기의 강도 Vent Duct Length 등의 정보로 NFPA 68에 들어 있는 계산도표( h )로 NFPA 68에 들어 있는 계산도표(nomography)를 사용하여 Vent panel의 사이즈를 결정

56

방산구 설치 기준내부 폭발압력을 외부로 안전하게 방출(예외)

철 구조물과 4 8 이상 철판으로 제작 시(봉쇄)철 구조물과 48mm 이상 철판으로 제작 시(봉쇄)

저산소 농도에서 운전하는 건조설비

가스증기 N₂air CO₂air

Methane 12 145

n-Hexane 12 145

Ethylene 10 11 5Ethylene 10 115

Hydrogene 50 52

S l 9 0Stylene 90 -

로(爐)의 부피 0424당 0093 방출면적(151)

57

(爐)의 부피 0424 당 0093 방출면적(15 1)

방산구 설치 기준

패널 출입문 개구부 등을 이용 1 15법칙 준수패널 출입문 개구부 등을 이용 1 15법칙 준수

방출구 주위에 가이드 레일 설치와 경고표지

가능한 연소장치 가까이 설치

패널이 비산되지 않도록 끈으로 묶어패널이 비산되지 않도록 끈으로 묶어

패널은 05psig의 서지 내압력

지붕 패널을 단위면적당 최대244kg 설치

길이가 긴 건조설비는 최소 내경의 5배 초과 금지길이가 긴 건 설비는 최 내경의 5배 과 금지

초기 증기폭발압력을 조기에 배출시켜 배출시간을 길게

58

방산구 덕트 설치 기준

배출구 덕트는 폭발 방산구 면적 이상으로 설치

벤트 면적은 가능한 균형 있고 대칭적으로 분포

덕트는 가능한 짧게(3m 이하) 설치덕트는 가능한 짧게(3m 이하) 설치

가능한 상부의 높은 곳에 장애물이 없도록 설치

일직선으로 설치

외벽에 가깝게 설치외벽에 가깝게 설치

옥외 안전한 곳에 설치옥외 안전한 곳에 설치

폭발 방산구 주위에 경고 표지판 설치

59

방산구 설치 장단점방산구 장점방산구가 옥외에 있을 경우에는 비용 절감방산구가 옥외에 있을 경우에는 비용 절감유지 관리 비용의 절감

방산구 단점 Filter bag 등의 가연성 재료가 아직 남아 있을 경우

방산 후에도방산 후에도화재의 잠재력 상존

배출구를 옥외로 유도하기 위하여 설치설비가 옥외배출구를 옥외로 유도하기 위하여 설치설비가 옥외또는 바깥쪽벽 가까이에 위치분진화염이 외부로 배출되어 2차 재해 위험분진화염이 외부로 배출되어 2차 재해 위험

독성 부식성 재료에는 부적합잘못 설계 및 설치하면 잦은 작동으로 신뢰성이 저하

60

잘못 설계 및 설치하면 잦은 작동으로 신뢰성이 저하

패널형 방산구(Vent Panel)( )

평평한 모양이나 Dome 모양의 Panel로 방호 대

상이 되는 공정 구성품의 개구부에 볼트를 사용하

여 연결 설치

한 장의 Stainless Steel 또는 316 Stainless

Steel (밀봉용) Teflon 및 Stainless Steel SandSteel (밀봉용) Teflon 및 Stainless Steel Sand

witch 구조로도 구성 가능

D 형 V t P l은 풍압 및 공정 진공 상태Dome 형 Vent Panel은 풍압 및 공정 진공 상태

에 대비하여 저항 값을 크게 설계

Vent Panel 모양 직사각형 또는 원형

61

패널형 방산구(Vent Panel)( )

62

패널 비산방지 끈

63

폭발 방산(Explosion Venting)( p g)

분진폭발 시 폭발압력을 외부로 방출

내부압력을 완화시켜 설비를 보호

피해확대를 방지 감소피해확대를 방지

rupture disk bursting diaphragm 폭발 방산 문(안전핀)(안전핀)

64

방산 문(Vent Door)( )

방호 대상이 되는 공정방호 대상이 되는 공정의 구성품에 설치하는경첩이 달린 도어경첩이 달린 도어

미리 예정된 압력에서개방되도록 설계개방되도록 설계

특수한 걸쇠 경첩 배열 제어열로 제어

Vent panel보다 동작시간이 길다

65

방산구 설치 예시

가스와 먼지를 취급하는 장소에 사용

전형적인 설치 장소 Dust collector

Silo

Dryer

Bucket elevator

Mixer Pulverizing

Bucket elevators

W t Sh ddWaste Shredders

최초 설계 기기 배치시에 분진폭발 고려

66

시에 분진폭발 고려

방산구 덮개 비산방지 끈

67

폭연 진압장치 구성

68

폭연 진압 설계 기준

설계 기준 NFPA 69 ISO 61844설계 기준 NFPA 69 ISO 61844

공정 물질

Kst or Kg value(폭발지수)

최대 및 최소 운전 압력 및 온도최대 및 최소 운전 압력 및 온도

용기의 강도용기의 강

용기의 치수와 체적

69

폭연 진압 장단점

폭연 진압(Deflagration Suspension) 장점

화염 제거 및 연이은 화재의 방지

독성 부식성 재료의 배출 위험 감소독성 부식성 재료의 배출 위험 감소

공정 구성품의 위치 선정에 유연성

폭연 진압(Deflagration Suspension) 약점

폭연 배풍 보다 통상 높은 비용

정기적인 유지 관리정기적인 유지 관리

일부 금속분진 아세틸렌 수소에는 부적합

70

폭연 진압 설치

가스 및 먼지를 취급하는가 및 먼지를 취급하는장소에 사용

전형적인 설치 장소전형적인 설치 장 Dust collectors

Silos

Spray dryers

Bucket elevators

Mixers

Pulverizing

Fluid Bed Dryers

Cyclone Separators

W t Sh dd

71

Waste Shredders

폭연 진압 불가

자체 산화원을 갖고 있는 nitro cellulose 및 이와자체 산화원을 갖고 있는 nitro-cellulose 및 이와

유사한 기타 폭발성 물질

화염의 확산속도가 음속보다 빠른 폭굉 사고

분해 반응 스팀과 같은 열팽창 폭발사고 등으로

초래되는 폭발사고

72

폭연 차단집진기 사일로 등의 공정 구성품은 Suppression Venting Containment 등으로 폭발방지가 가능Venting Containment 등으로 폭발방지가 가능배관 및 덕트에 의해 기타 공정 구성품에 연결되는부위는 폭발 확산의 위험 상존부위는 폭발 확산의 위험 상존집진기는 Deflagration vent 설치로 파괴를 방지할수 있을지는 모르나 유입 덕트 (inlet duct)를 통해수 있을지 나 유 덕 ( )를 통해화염이 플랜트의 다른 부위로 확산될 수 있음이러한 화염의 확산으로 2차 폭발이 초래될 수 있고 실제로 초래되어 왔음NFPA 68에서는 장비들간의 연결된 부위에 설치할선택사양으로 V ti 을 시사하고는 있으나 이는선택사양으로 Venting을 시사하고는 있으나 이는상호 연결된 장비에 폭발방지시스템이 설치되어있을 경우에만 Venting의 효력이 있음

73

있을 경우에만 Venting의 효력이 있음

기계적 폭연 차단적절한 구조의 rotary airlock valve로 가능 dust collector hopper dust collector hopper효과적이기 위해서는

폭연 감지 즉시 Rotary gate valve가 중지폭 지 즉시 y g 가 중지화염과 타고 있는 물질의 이송을 방지진짜 효과적이기 위해서는 rotary airlock valve를

방호 대상 장비의 폭발 감지 및 방지 설비에 통합방호 대상 장비의 폭발 감지 및 방지 설비에 통합필요

High speed knife gate valve적절한 구조로 150 psig 내압력( 충분한 내압력) ms(11000초) 내에 닫힘(빠른 응답속도)배관도 최대 폭연압력 Pmax에 내압

74

기계적 폭연 차단

폭발감지기(압력스위치 또는 불꽃감지기)가 폭연압력 또는 화염 전선 감지압력 또는 화염 전선 감지

폭발감지기가 폭연 압력 화염전선을 감지

신속히 Valve를 차단시켜 화염과 압력의 확산방지

연결된 장비가 D fl ti ti i연결된 장비가 Deflagration venting suppression에 의해 방호되고 있을 경우

예상되는 압력은 거의 없음

연결 배관을 차단하는 Valve를 보다 경제적인연결 배관을 차단하는 Valve를 보다 경제적인chemical isolation barrier로 대체 가능

75

공기수송장치 설치 예시

A

B

A

76

Rotary airlock valvey

77

화학적 폭연 차단

폭발감지기(압력스위치 또는 광학 감지기)가

폭연 압력 화염전선을 감지

고속 방출 소화기에서 소화약제가 신속히 방출고속 방출 소화기에서 소화약제가 신속히 방출

화염과 타고 있는 물질의 확산을 막음

점화원(스파크) 진압 설비

덕트 아래로 이송되는 타고 있는 입자를 감지있

아래쪽으로 물을 분사시켜 소화

일단 폭연이 시작되었을 경우일단 폭연이 시작되었을 경우

확산을 막는 데는 효과가 없음

78

VII 건조설비 부속장치 등VII 건조설비 부속장치 등

79

전체환기 및 배기시설덕트는 불연재 사용 표면온도는 70 이하(24m 이내)이내)

벽 건물 등을 통과시 불연재료로 차단덕트는 방화벽 다른 건물 통과 금지덕트는 방화벽 다른 건물 통과 금지

덕트에 청소구를 설치

건물 일부를 덕트로 사용금지건물 일부를 덕트로 사용금지

위험물질이 응축되지 않도록 설치(단열)

덕트에 고체가 퇴적되지 않도록 설치

배기구는 지붕보다 15m 이상 높게 설치

분진퇴적방지

80

연소장치

연료 먼저 투입되지 않도록 Sequence 구성

연료가스를 감소시켜 연소공기를 차단

2차 공기의 설정치는 급격한 변화가 없도록 잠금차 공기의 설정치 급격 화가 없 록장치 설치시건 암호설정시건 암호설정

연료배관은 수동차단밸브를 설치밸브가 개방된 상태에서 레버가 수직방향이 되지 않게밸브가 개방된 상태에서 레버가 수직방향이 되지 않게

14 회전상태가 권장

파일럿 버너의 불꽃은 주 버너마다 점화를 확실히파일럿 버너의 불꽃은 주 버너마다 점화를 확실히할 수 있게 설치

81

연소 퍼지 설비

예비 퍼지

운전 전middot후에 연료 유입을 차단설비 설치

예비점화 퍼지는 챔버 용적의 4배 실시(1 831)예비점화 퍼지는 챔버 용적의 4배 실시(1831)

예비점화에 필요한 최소 공기만 유입

최소유량 유지 실패 시는 퍼지 타이머 Auto-reset

안전 차단밸브는 닫음안전 차단밸브는 닫음

퍼지 시 화염감지기 신호는 감지되어서는 안 된다

LEL50 이상의 공기로 치환 금지

82

연소 퍼지 설비

예비 퍼지 예외 경우 760초과 또는 다음 3가지 동시

파일럿 불꽃 감시

안전 차단밸브 설치

가열 챔버 내의 가연성농도가 LEL25 이하

파일럿 점화 시운전 시간 15초 미만

예외 조건

공인기관의 승인을 받은 경우

연장시간 동안 LEL 25를 초과하지 않은 경우

83

연료 차단밸브

연동장치 작동 전원차단 시 차단밸브 닫힘

By-pass valve는 항상 닫음

차단밸브를 타 용도 사용금지

차단밸브 전단에 안전밸브를 설치

차단 파일럿 밸브마다 안전밸브를 설치차단 파일럿 밸브마다 안전밸브를 설치

8 62bar초과 시 이중으로 설치862bar초과 시 이중으로 설치

84

Pilot Burner

각 버너 마다 설치

서로 근접설치 시 최소 1개 이상설치로 감지

4초 이하의 실화를 감지하여 연동4초 이하의 실화를 감지하여 연동

예외 사항

로(爐) 내의 온도가 760를 초과 시에만 By-pass 가능

760 이하로 운전시 By-pass 기능을 반드시 복원 760 이하로 운전시 By-pass 기능을 반드시 복원

방폭형 복사 튜브 한쪽이 열린 경우는 제외

760 이하로 운전이 안 되는 버너는 By-pass 가능

온도제어 감지와 병용 금지

85

고산소 분위기 건조설비

산소 공급배관은 CGA G-44에 따름산소 공급배관은 CGA G 44에 따름

산소 투입 전에 배관 청소

연료 차단밸브는 가능한 화실에서 먼 곳에 설치

방산구 퍼지 배출구는 안전한 곳으로 배출방산구 퍼지 배출구는 안전한 곳으로 배출

산소가 연료배관으로 유입 금지

유리 재질 산소 유량계 사용 억제

산소 감압기 2차 측에 안전밸브 설치산소 감압기 2차 측에 안전밸브 설치

86

소방설비

오븐에 자동 스프링클러 물 분무설비 설치

필요 시 덕트 내에도 설치

로(爐)내 온도가 330를 초과 플래시 화재 위험로(爐)내 온도가 330를 초과 플래시 화재 위험

시에는 일제개방형 스프링클러를 설치

CO2 분말 포 소화설비 설치

필요 시 수증기 소화설비 설치필요 시 수증기 소화설비 설치

지속적인 수증기가 공급 가능

물 1lb는 076 부피

연소물질의 소화는 부적합

87

연소물질의 소화는 부적합

건조설비 연동장치

파일럿 버너파일럿 버너

송풍기운전 유량

산소농도 LEL 측정산소농도 LEL 측정

건조실 운전 온도

연료 차단밸브연료 차단밸브

연료공급 압력유량

외부 가연성가스 농도외부 가연성가스 농도

피(彼)건조물의 유입차단

정전

기타(화재 비상정지 등)

88

안전장치 설치 목적

인명과 재산을 보호인명과 재산을 보호

평상시 철저한 유지middot보수로 성능 유지평상시 철저한 유지middot보수로 성능 유지

안전장치는 절대 안전을 보장하지 않음안전장치는 절대 안전을 보장하지 않음

자주 반복하여 사용하면 수명 단축자주 반복하여 사용하면 수명 단축

89

안전장치 설치 원칙

원하는 동작마다 안전장치를 설치원하는 동작마다 안전장치를 설치

안전관행과 제조자의 지침

연료공급장치의 안전밸브연료공급장치의 안전밸브

안전장치의 운전중지는 수동조작으로 재(再)작동

제조자는 안전운전지침서를 제공

시동 정지 비상사태 점검 유지 보수 등시동 정지 비상사태 점검 유지 보수 등

안전장치는 제조자의 지침에 따라 설치 및 유지

안전장치는 외부충격 등으로 보호 조치

90

안전장치 설치 원칙

안전장치를 제거 또는 고장방지

전기 기계적인 연동장치 무력화 방지

제어회로는 150(120)V 이하 사용제어회로는 150(120)V 이하 사용

제어회로는 한쪽만 접지

PLC Sequence

정전 시 안전상태로 자동 복귀되는 회로유지

PLC와 별도의 비상정지스위치 설치

Sequence 변경은 담당자 승인 통제 기록middot유지 Sequence 변경은 담당자 승인 통제 기록 유지

안전 및 재산상의 피해가 우려될 때는 원격제어 금지

91

PLC 안전회로

제조자의 지침에 따라 PLC 회로 구성

안전회로는 변경 금지

안전회로는 독립 필요 시 접점은 공유가능안전회로는 독립 필요 시 접점은 공유가능

다른 설비를 이용하여 치환 점화시도 금지

연동장치는 안전 차단밸브 전원을 직접 차단하도

록 연동시키고 안전상태로 복귀록 연동시키고 안전상태로 복귀

PLC 고장 시 감시되고 안전상태로 복귀

Program은 소멸되지 않도록 저장

92

근로자 교육훈련 사항

연료-공기 혼합물의 연소

폭발위험

자연발화를 포함한 점화원자연발화를 포함한 점화원

제어 및 안전장치의 기능

특수 운전조건

저산소 분위기 운전조건저산소 분위기 운전조건

위험물질의 취급 및 처리

제한장소의 출입절차제한장소의 출입절차

운전 지침

93

참고자료

산업안전보건법

KOSHA CODE D-4-2001 건조설비 설치 기술지침

NFPA 86 Standard for oven and furnaces

NFPA 61A Standard for the prevention of Fire and Dust Explosion in Facilities Manufacturing and Handling StarchHandling Starch

NFPA 61B Standard for the prevention of Fire and Explosion in Grain Elevators and Facilities H dli B lk R A i l l C di iHandling Bulk Raw Agricultural Commodities

NFPA 61C Standard for the prevention of Fire and Dust Explosion in Feed MillsDust Explosion in Feed Mills

NFPA 68 NFPA 69 NFPA 77 NFPA 91 NFPA 231

94

감 사 합 니 다감 사 합 니 다

95

집필 장희(한국산업안전공단)편집 및 제작 교재자료개발팀

불활성 조치(Inert)( )

불활성 조치 원리밀폐된 체적 내에서 산소 농도를 연소에 요구되는 농도

미만으로 낮춰 사전에 폭발을 방지하는 조치

질소 이산화탄소 등의 불활성 가스를 사전에 주입시켜 폭발을 방지하는 조치 (NFPA 69)

불활성 조치 시 주의사항공정 내에서 퍼지가스 및 산소의 농도를 계속 모니터링

퍼지가스가 누설 시 질식으로 인해 인체에 미칠 잠퍼지가 가 누 시 식 해 체에 미재적 위험성을 사전 고려

42

불활성 조치 장단점

장점

연소를 미연에 방지 제품의 생산 중단에 따른 손실

가능성을 사전에 막을 수 있음가능성을 사전에 막을 수 있음

단점

질소비용의 지속적인 투자질소비용의 지속적인 투자

누설 시 질식의 위험 상존

높은 유지 관리 비용

43

질소순환 공기이송설비

44

불활성가스 치환

운전자의 안전위치를 확인운전자의 안전위치를 확인

불활성가스 충분한 저장량을 보관

용매회수설비 작동준비

순환 팬을 가동하고 불활성가스 투입순환 팬을 가동하고 불활성가스 투입

한계 산소농도보다 3 이상 낮게 투입한계 산소농도보다 3 이상 낮게 투입

재순환 오븐가스를 운전온도까지 가열

정상운전

45

불활성가스 치환(아세톤)( )

46

불활성가스 치환(헵탄)( )

47

저산소 농도 용매회수설비

저산소 농도로 운전저산소 농도로 운전

공기가 유입되지 않도록 기밀성을 유지

산소농도 측정장치를 연동 설치

불활성가스는 용적의 5배 이상 보관

비상전원 공급장치 설치비상전원 공급장치 설치

48

저산소 분위기 오븐 운전운전준비최저산소농도(LOC) 보다 3이상 낮게 운전최저산소농도(LOC) 보다 3이상 낮게 운전 3 이하 시 비상퍼지 및 용매 및 피(彼)건조물 공급 중

단용매 증기가 응축되지 않도록 운전운전중지용매 및 피(彼)건조물 유입을 차단용매 및 피(彼)건조물 유입을 차단 LOC 이하로 치환용매 흐름을 차단하고 열원 공급을 중지산소농도를 195 까지 되게 공기유입비상절차정전 시 비상전원을 팬 제어설비에 공급정전 시 비상전원을 팬 제어설비에 공급건조로(乾燥爐)내에 유입 차단비상시에도 산소농도를 연속측정

비상퍼지 시 오븐 과열방지

49

비상퍼지 시 오븐 과열방지

VI 건조설비 화재폭발 피해 최소화VI 건조설비 화재폭발 피해 최소화

50

화재폭발 피해 최소화 방법

억제(Containment)

방산(Deflagration Venting)

폭연 진압(Deflagration Suspension)

폭연 차단(Deflagration Isolation)폭연 차단(Deflagration Isolation)

완벽한 대책을 세우는 것은 불가능

폭발에 의한 피해를 최소화 대책 강구

1차 폭발을 배출하거나 봉쇄시켜 피해를 최소화

1차 폭발을 감지 2차 폭발로 발전 차단

51

1차 폭발을 감지 2차 폭발로 발전 차단

억제(Containment) ( )

공정 자체를 미리 취급 재료의 최대 폭연압력에견딜 수 있게 설계

최종 변형 압력은 용기내의 최대 초기압력에 좌우최종 변형 압력은 용기내의 최대 초기압력에 좌우

억제 용기의 경우 최대 초기압력을 30 psig (2Bar 2 1 KgCm2)로 제한시킴(NFPA 69)21 KgCm2)로 제한시킴(NFPA 69)

장비의 설계는 영구적으로 변형 방지 설계항복강 ( ) 이하에서 전 설계항복강도 (yield strength) 이하에서 운전토록 설계

허용 가능한 변형으로도 파열방지 설계

항복강도 (yield strength) 이상이라 하더라도 극한 강도 (ultimate strength)이하에서 운전되게끔 설계

52

억제(Containment) 장단점( )

억제 시 고려해야 할 사항용기의 평평한 표면들과 사각 모양의 강도를 극대화

시키는 것은 용기 설계 시 고려

용접 부위 및 기타 조임 장치들의 강도 또한 고려용접 부위 및 기타 조임 장치들의 강도 또한 고려

분진폭발위험이 높은 건조기 분쇄기 등에 적용

억제의 장점유지 관리비의 절감

소극적 방호조치

억제의 단점높은 초기 투자비

플랜트 구조에 무게 하중을 미침

53

플랜트 구조에 무게 하중을 미침

방산(Deflagration Venting)( g g)

방산원리공정 구성품 공정실 등의 내부로부터 발생하는 폭연의

고온 팽창 가스를 개방용 패널 또는 도어를 통해 완화시기는 폭발방지조치기는 폭발방지조치

폭연 배풍장치 - Vent panel Vent door

방산 작동 방법폭발성 가스가 대기로 직접 방출될 수 있게끔 유도하는

개방된 방산구 (Open vent)를 제외

방산장치는 사전에 예정된 압력 즉 P t t에서 개방방산장치는 사전에 예정된 압력 즉 Pstat에서 개방

압축된 가스는 대기로 직접 또는 Vent duct를 통해 배출

54

방산 설계 시 고려사항

반발력(反撥力 Reaction force)폭발 후의 화재 (P l i fi )폭발 후의 화재 (Post explosion fire)재료의 유독성 또는 부식독성 문제에 대한 고려독성 문제에 대한 고려배풍 효율 (Vent efficiency) 다른 공정 장비와의 연결 부위다른 공정 장비와의 연결 부위배풍 덕트의 배압 (Back pressure) 단열 보온재 (Th l i l ti )단열 보온재 (Thermal insulation) 안전한 배풍 구역 (Safe Venting Area) 진공 상태 방호 (V P t ti )진공 상태 방호 (Vacuum Protection) 설치 위치

55

방산구 설계기준(NFPA 68)( )

공정 물질(재료) K K l (b d)Kst or Kg value (barmiddotmsecond)용기의 치수와 체적최대 및 최소의 운전 압력 및 온도최대 및 최소의 운전 압력 및 온도용기의 강도V t D t L th(있을 경우)Vent Duct Length(있을 경우)공정 물질(재료) Kst or Kg value용기의 치수와 체적 최대 및 최소의 운전 압력 및용기의 치수와 체적 최대 및 최소의 운전 압력 및온도 용기의 강도 Vent Duct Length 등의 정보로 NFPA 68에 들어 있는 계산도표( h )로 NFPA 68에 들어 있는 계산도표(nomography)를 사용하여 Vent panel의 사이즈를 결정

56

방산구 설치 기준내부 폭발압력을 외부로 안전하게 방출(예외)

철 구조물과 4 8 이상 철판으로 제작 시(봉쇄)철 구조물과 48mm 이상 철판으로 제작 시(봉쇄)

저산소 농도에서 운전하는 건조설비

가스증기 N₂air CO₂air

Methane 12 145

n-Hexane 12 145

Ethylene 10 11 5Ethylene 10 115

Hydrogene 50 52

S l 9 0Stylene 90 -

로(爐)의 부피 0424당 0093 방출면적(151)

57

(爐)의 부피 0424 당 0093 방출면적(15 1)

방산구 설치 기준

패널 출입문 개구부 등을 이용 1 15법칙 준수패널 출입문 개구부 등을 이용 1 15법칙 준수

방출구 주위에 가이드 레일 설치와 경고표지

가능한 연소장치 가까이 설치

패널이 비산되지 않도록 끈으로 묶어패널이 비산되지 않도록 끈으로 묶어

패널은 05psig의 서지 내압력

지붕 패널을 단위면적당 최대244kg 설치

길이가 긴 건조설비는 최소 내경의 5배 초과 금지길이가 긴 건 설비는 최 내경의 5배 과 금지

초기 증기폭발압력을 조기에 배출시켜 배출시간을 길게

58

방산구 덕트 설치 기준

배출구 덕트는 폭발 방산구 면적 이상으로 설치

벤트 면적은 가능한 균형 있고 대칭적으로 분포

덕트는 가능한 짧게(3m 이하) 설치덕트는 가능한 짧게(3m 이하) 설치

가능한 상부의 높은 곳에 장애물이 없도록 설치

일직선으로 설치

외벽에 가깝게 설치외벽에 가깝게 설치

옥외 안전한 곳에 설치옥외 안전한 곳에 설치

폭발 방산구 주위에 경고 표지판 설치

59

방산구 설치 장단점방산구 장점방산구가 옥외에 있을 경우에는 비용 절감방산구가 옥외에 있을 경우에는 비용 절감유지 관리 비용의 절감

방산구 단점 Filter bag 등의 가연성 재료가 아직 남아 있을 경우

방산 후에도방산 후에도화재의 잠재력 상존

배출구를 옥외로 유도하기 위하여 설치설비가 옥외배출구를 옥외로 유도하기 위하여 설치설비가 옥외또는 바깥쪽벽 가까이에 위치분진화염이 외부로 배출되어 2차 재해 위험분진화염이 외부로 배출되어 2차 재해 위험

독성 부식성 재료에는 부적합잘못 설계 및 설치하면 잦은 작동으로 신뢰성이 저하

60

잘못 설계 및 설치하면 잦은 작동으로 신뢰성이 저하

패널형 방산구(Vent Panel)( )

평평한 모양이나 Dome 모양의 Panel로 방호 대

상이 되는 공정 구성품의 개구부에 볼트를 사용하

여 연결 설치

한 장의 Stainless Steel 또는 316 Stainless

Steel (밀봉용) Teflon 및 Stainless Steel SandSteel (밀봉용) Teflon 및 Stainless Steel Sand

witch 구조로도 구성 가능

D 형 V t P l은 풍압 및 공정 진공 상태Dome 형 Vent Panel은 풍압 및 공정 진공 상태

에 대비하여 저항 값을 크게 설계

Vent Panel 모양 직사각형 또는 원형

61

패널형 방산구(Vent Panel)( )

62

패널 비산방지 끈

63

폭발 방산(Explosion Venting)( p g)

분진폭발 시 폭발압력을 외부로 방출

내부압력을 완화시켜 설비를 보호

피해확대를 방지 감소피해확대를 방지

rupture disk bursting diaphragm 폭발 방산 문(안전핀)(안전핀)

64

방산 문(Vent Door)( )

방호 대상이 되는 공정방호 대상이 되는 공정의 구성품에 설치하는경첩이 달린 도어경첩이 달린 도어

미리 예정된 압력에서개방되도록 설계개방되도록 설계

특수한 걸쇠 경첩 배열 제어열로 제어

Vent panel보다 동작시간이 길다

65

방산구 설치 예시

가스와 먼지를 취급하는 장소에 사용

전형적인 설치 장소 Dust collector

Silo

Dryer

Bucket elevator

Mixer Pulverizing

Bucket elevators

W t Sh ddWaste Shredders

최초 설계 기기 배치시에 분진폭발 고려

66

시에 분진폭발 고려

방산구 덮개 비산방지 끈

67

폭연 진압장치 구성

68

폭연 진압 설계 기준

설계 기준 NFPA 69 ISO 61844설계 기준 NFPA 69 ISO 61844

공정 물질

Kst or Kg value(폭발지수)

최대 및 최소 운전 압력 및 온도최대 및 최소 운전 압력 및 온도

용기의 강도용기의 강

용기의 치수와 체적

69

폭연 진압 장단점

폭연 진압(Deflagration Suspension) 장점

화염 제거 및 연이은 화재의 방지

독성 부식성 재료의 배출 위험 감소독성 부식성 재료의 배출 위험 감소

공정 구성품의 위치 선정에 유연성

폭연 진압(Deflagration Suspension) 약점

폭연 배풍 보다 통상 높은 비용

정기적인 유지 관리정기적인 유지 관리

일부 금속분진 아세틸렌 수소에는 부적합

70

폭연 진압 설치

가스 및 먼지를 취급하는가 및 먼지를 취급하는장소에 사용

전형적인 설치 장소전형적인 설치 장 Dust collectors

Silos

Spray dryers

Bucket elevators

Mixers

Pulverizing

Fluid Bed Dryers

Cyclone Separators

W t Sh dd

71

Waste Shredders

폭연 진압 불가

자체 산화원을 갖고 있는 nitro cellulose 및 이와자체 산화원을 갖고 있는 nitro-cellulose 및 이와

유사한 기타 폭발성 물질

화염의 확산속도가 음속보다 빠른 폭굉 사고

분해 반응 스팀과 같은 열팽창 폭발사고 등으로

초래되는 폭발사고

72

폭연 차단집진기 사일로 등의 공정 구성품은 Suppression Venting Containment 등으로 폭발방지가 가능Venting Containment 등으로 폭발방지가 가능배관 및 덕트에 의해 기타 공정 구성품에 연결되는부위는 폭발 확산의 위험 상존부위는 폭발 확산의 위험 상존집진기는 Deflagration vent 설치로 파괴를 방지할수 있을지는 모르나 유입 덕트 (inlet duct)를 통해수 있을지 나 유 덕 ( )를 통해화염이 플랜트의 다른 부위로 확산될 수 있음이러한 화염의 확산으로 2차 폭발이 초래될 수 있고 실제로 초래되어 왔음NFPA 68에서는 장비들간의 연결된 부위에 설치할선택사양으로 V ti 을 시사하고는 있으나 이는선택사양으로 Venting을 시사하고는 있으나 이는상호 연결된 장비에 폭발방지시스템이 설치되어있을 경우에만 Venting의 효력이 있음

73

있을 경우에만 Venting의 효력이 있음

기계적 폭연 차단적절한 구조의 rotary airlock valve로 가능 dust collector hopper dust collector hopper효과적이기 위해서는

폭연 감지 즉시 Rotary gate valve가 중지폭 지 즉시 y g 가 중지화염과 타고 있는 물질의 이송을 방지진짜 효과적이기 위해서는 rotary airlock valve를

방호 대상 장비의 폭발 감지 및 방지 설비에 통합방호 대상 장비의 폭발 감지 및 방지 설비에 통합필요

High speed knife gate valve적절한 구조로 150 psig 내압력( 충분한 내압력) ms(11000초) 내에 닫힘(빠른 응답속도)배관도 최대 폭연압력 Pmax에 내압

74

기계적 폭연 차단

폭발감지기(압력스위치 또는 불꽃감지기)가 폭연압력 또는 화염 전선 감지압력 또는 화염 전선 감지

폭발감지기가 폭연 압력 화염전선을 감지

신속히 Valve를 차단시켜 화염과 압력의 확산방지

연결된 장비가 D fl ti ti i연결된 장비가 Deflagration venting suppression에 의해 방호되고 있을 경우

예상되는 압력은 거의 없음

연결 배관을 차단하는 Valve를 보다 경제적인연결 배관을 차단하는 Valve를 보다 경제적인chemical isolation barrier로 대체 가능

75

공기수송장치 설치 예시

A

B

A

76

Rotary airlock valvey

77

화학적 폭연 차단

폭발감지기(압력스위치 또는 광학 감지기)가

폭연 압력 화염전선을 감지

고속 방출 소화기에서 소화약제가 신속히 방출고속 방출 소화기에서 소화약제가 신속히 방출

화염과 타고 있는 물질의 확산을 막음

점화원(스파크) 진압 설비

덕트 아래로 이송되는 타고 있는 입자를 감지있

아래쪽으로 물을 분사시켜 소화

일단 폭연이 시작되었을 경우일단 폭연이 시작되었을 경우

확산을 막는 데는 효과가 없음

78

VII 건조설비 부속장치 등VII 건조설비 부속장치 등

79

전체환기 및 배기시설덕트는 불연재 사용 표면온도는 70 이하(24m 이내)이내)

벽 건물 등을 통과시 불연재료로 차단덕트는 방화벽 다른 건물 통과 금지덕트는 방화벽 다른 건물 통과 금지

덕트에 청소구를 설치

건물 일부를 덕트로 사용금지건물 일부를 덕트로 사용금지

위험물질이 응축되지 않도록 설치(단열)

덕트에 고체가 퇴적되지 않도록 설치

배기구는 지붕보다 15m 이상 높게 설치

분진퇴적방지

80

연소장치

연료 먼저 투입되지 않도록 Sequence 구성

연료가스를 감소시켜 연소공기를 차단

2차 공기의 설정치는 급격한 변화가 없도록 잠금차 공기의 설정치 급격 화가 없 록장치 설치시건 암호설정시건 암호설정

연료배관은 수동차단밸브를 설치밸브가 개방된 상태에서 레버가 수직방향이 되지 않게밸브가 개방된 상태에서 레버가 수직방향이 되지 않게

14 회전상태가 권장

파일럿 버너의 불꽃은 주 버너마다 점화를 확실히파일럿 버너의 불꽃은 주 버너마다 점화를 확실히할 수 있게 설치

81

연소 퍼지 설비

예비 퍼지

운전 전middot후에 연료 유입을 차단설비 설치

예비점화 퍼지는 챔버 용적의 4배 실시(1 831)예비점화 퍼지는 챔버 용적의 4배 실시(1831)

예비점화에 필요한 최소 공기만 유입

최소유량 유지 실패 시는 퍼지 타이머 Auto-reset

안전 차단밸브는 닫음안전 차단밸브는 닫음

퍼지 시 화염감지기 신호는 감지되어서는 안 된다

LEL50 이상의 공기로 치환 금지

82

연소 퍼지 설비

예비 퍼지 예외 경우 760초과 또는 다음 3가지 동시

파일럿 불꽃 감시

안전 차단밸브 설치

가열 챔버 내의 가연성농도가 LEL25 이하

파일럿 점화 시운전 시간 15초 미만

예외 조건

공인기관의 승인을 받은 경우

연장시간 동안 LEL 25를 초과하지 않은 경우

83

연료 차단밸브

연동장치 작동 전원차단 시 차단밸브 닫힘

By-pass valve는 항상 닫음

차단밸브를 타 용도 사용금지

차단밸브 전단에 안전밸브를 설치

차단 파일럿 밸브마다 안전밸브를 설치차단 파일럿 밸브마다 안전밸브를 설치

8 62bar초과 시 이중으로 설치862bar초과 시 이중으로 설치

84

Pilot Burner

각 버너 마다 설치

서로 근접설치 시 최소 1개 이상설치로 감지

4초 이하의 실화를 감지하여 연동4초 이하의 실화를 감지하여 연동

예외 사항

로(爐) 내의 온도가 760를 초과 시에만 By-pass 가능

760 이하로 운전시 By-pass 기능을 반드시 복원 760 이하로 운전시 By-pass 기능을 반드시 복원

방폭형 복사 튜브 한쪽이 열린 경우는 제외

760 이하로 운전이 안 되는 버너는 By-pass 가능

온도제어 감지와 병용 금지

85

고산소 분위기 건조설비

산소 공급배관은 CGA G-44에 따름산소 공급배관은 CGA G 44에 따름

산소 투입 전에 배관 청소

연료 차단밸브는 가능한 화실에서 먼 곳에 설치

방산구 퍼지 배출구는 안전한 곳으로 배출방산구 퍼지 배출구는 안전한 곳으로 배출

산소가 연료배관으로 유입 금지

유리 재질 산소 유량계 사용 억제

산소 감압기 2차 측에 안전밸브 설치산소 감압기 2차 측에 안전밸브 설치

86

소방설비

오븐에 자동 스프링클러 물 분무설비 설치

필요 시 덕트 내에도 설치

로(爐)내 온도가 330를 초과 플래시 화재 위험로(爐)내 온도가 330를 초과 플래시 화재 위험

시에는 일제개방형 스프링클러를 설치

CO2 분말 포 소화설비 설치

필요 시 수증기 소화설비 설치필요 시 수증기 소화설비 설치

지속적인 수증기가 공급 가능

물 1lb는 076 부피

연소물질의 소화는 부적합

87

연소물질의 소화는 부적합

건조설비 연동장치

파일럿 버너파일럿 버너

송풍기운전 유량

산소농도 LEL 측정산소농도 LEL 측정

건조실 운전 온도

연료 차단밸브연료 차단밸브

연료공급 압력유량

외부 가연성가스 농도외부 가연성가스 농도

피(彼)건조물의 유입차단

정전

기타(화재 비상정지 등)

88

안전장치 설치 목적

인명과 재산을 보호인명과 재산을 보호

평상시 철저한 유지middot보수로 성능 유지평상시 철저한 유지middot보수로 성능 유지

안전장치는 절대 안전을 보장하지 않음안전장치는 절대 안전을 보장하지 않음

자주 반복하여 사용하면 수명 단축자주 반복하여 사용하면 수명 단축

89

안전장치 설치 원칙

원하는 동작마다 안전장치를 설치원하는 동작마다 안전장치를 설치

안전관행과 제조자의 지침

연료공급장치의 안전밸브연료공급장치의 안전밸브

안전장치의 운전중지는 수동조작으로 재(再)작동

제조자는 안전운전지침서를 제공

시동 정지 비상사태 점검 유지 보수 등시동 정지 비상사태 점검 유지 보수 등

안전장치는 제조자의 지침에 따라 설치 및 유지

안전장치는 외부충격 등으로 보호 조치

90

안전장치 설치 원칙

안전장치를 제거 또는 고장방지

전기 기계적인 연동장치 무력화 방지

제어회로는 150(120)V 이하 사용제어회로는 150(120)V 이하 사용

제어회로는 한쪽만 접지

PLC Sequence

정전 시 안전상태로 자동 복귀되는 회로유지

PLC와 별도의 비상정지스위치 설치

Sequence 변경은 담당자 승인 통제 기록middot유지 Sequence 변경은 담당자 승인 통제 기록 유지

안전 및 재산상의 피해가 우려될 때는 원격제어 금지

91

PLC 안전회로

제조자의 지침에 따라 PLC 회로 구성

안전회로는 변경 금지

안전회로는 독립 필요 시 접점은 공유가능안전회로는 독립 필요 시 접점은 공유가능

다른 설비를 이용하여 치환 점화시도 금지

연동장치는 안전 차단밸브 전원을 직접 차단하도

록 연동시키고 안전상태로 복귀록 연동시키고 안전상태로 복귀

PLC 고장 시 감시되고 안전상태로 복귀

Program은 소멸되지 않도록 저장

92

근로자 교육훈련 사항

연료-공기 혼합물의 연소

폭발위험

자연발화를 포함한 점화원자연발화를 포함한 점화원

제어 및 안전장치의 기능

특수 운전조건

저산소 분위기 운전조건저산소 분위기 운전조건

위험물질의 취급 및 처리

제한장소의 출입절차제한장소의 출입절차

운전 지침

93

참고자료

산업안전보건법

KOSHA CODE D-4-2001 건조설비 설치 기술지침

NFPA 86 Standard for oven and furnaces

NFPA 61A Standard for the prevention of Fire and Dust Explosion in Facilities Manufacturing and Handling StarchHandling Starch

NFPA 61B Standard for the prevention of Fire and Explosion in Grain Elevators and Facilities H dli B lk R A i l l C di iHandling Bulk Raw Agricultural Commodities

NFPA 61C Standard for the prevention of Fire and Dust Explosion in Feed MillsDust Explosion in Feed Mills

NFPA 68 NFPA 69 NFPA 77 NFPA 91 NFPA 231

94

감 사 합 니 다감 사 합 니 다

95

집필 장희(한국산업안전공단)편집 및 제작 교재자료개발팀

불활성 조치 장단점

장점

연소를 미연에 방지 제품의 생산 중단에 따른 손실

가능성을 사전에 막을 수 있음가능성을 사전에 막을 수 있음

단점

질소비용의 지속적인 투자질소비용의 지속적인 투자

누설 시 질식의 위험 상존

높은 유지 관리 비용

43

질소순환 공기이송설비

44

불활성가스 치환

운전자의 안전위치를 확인운전자의 안전위치를 확인

불활성가스 충분한 저장량을 보관

용매회수설비 작동준비

순환 팬을 가동하고 불활성가스 투입순환 팬을 가동하고 불활성가스 투입

한계 산소농도보다 3 이상 낮게 투입한계 산소농도보다 3 이상 낮게 투입

재순환 오븐가스를 운전온도까지 가열

정상운전

45

불활성가스 치환(아세톤)( )

46

불활성가스 치환(헵탄)( )

47

저산소 농도 용매회수설비

저산소 농도로 운전저산소 농도로 운전

공기가 유입되지 않도록 기밀성을 유지

산소농도 측정장치를 연동 설치

불활성가스는 용적의 5배 이상 보관

비상전원 공급장치 설치비상전원 공급장치 설치

48

저산소 분위기 오븐 운전운전준비최저산소농도(LOC) 보다 3이상 낮게 운전최저산소농도(LOC) 보다 3이상 낮게 운전 3 이하 시 비상퍼지 및 용매 및 피(彼)건조물 공급 중

단용매 증기가 응축되지 않도록 운전운전중지용매 및 피(彼)건조물 유입을 차단용매 및 피(彼)건조물 유입을 차단 LOC 이하로 치환용매 흐름을 차단하고 열원 공급을 중지산소농도를 195 까지 되게 공기유입비상절차정전 시 비상전원을 팬 제어설비에 공급정전 시 비상전원을 팬 제어설비에 공급건조로(乾燥爐)내에 유입 차단비상시에도 산소농도를 연속측정

비상퍼지 시 오븐 과열방지

49

비상퍼지 시 오븐 과열방지

VI 건조설비 화재폭발 피해 최소화VI 건조설비 화재폭발 피해 최소화

50

화재폭발 피해 최소화 방법

억제(Containment)

방산(Deflagration Venting)

폭연 진압(Deflagration Suspension)

폭연 차단(Deflagration Isolation)폭연 차단(Deflagration Isolation)

완벽한 대책을 세우는 것은 불가능

폭발에 의한 피해를 최소화 대책 강구

1차 폭발을 배출하거나 봉쇄시켜 피해를 최소화

1차 폭발을 감지 2차 폭발로 발전 차단

51

1차 폭발을 감지 2차 폭발로 발전 차단

억제(Containment) ( )

공정 자체를 미리 취급 재료의 최대 폭연압력에견딜 수 있게 설계

최종 변형 압력은 용기내의 최대 초기압력에 좌우최종 변형 압력은 용기내의 최대 초기압력에 좌우

억제 용기의 경우 최대 초기압력을 30 psig (2Bar 2 1 KgCm2)로 제한시킴(NFPA 69)21 KgCm2)로 제한시킴(NFPA 69)

장비의 설계는 영구적으로 변형 방지 설계항복강 ( ) 이하에서 전 설계항복강도 (yield strength) 이하에서 운전토록 설계

허용 가능한 변형으로도 파열방지 설계

항복강도 (yield strength) 이상이라 하더라도 극한 강도 (ultimate strength)이하에서 운전되게끔 설계

52

억제(Containment) 장단점( )

억제 시 고려해야 할 사항용기의 평평한 표면들과 사각 모양의 강도를 극대화

시키는 것은 용기 설계 시 고려

용접 부위 및 기타 조임 장치들의 강도 또한 고려용접 부위 및 기타 조임 장치들의 강도 또한 고려

분진폭발위험이 높은 건조기 분쇄기 등에 적용

억제의 장점유지 관리비의 절감

소극적 방호조치

억제의 단점높은 초기 투자비

플랜트 구조에 무게 하중을 미침

53

플랜트 구조에 무게 하중을 미침

방산(Deflagration Venting)( g g)

방산원리공정 구성품 공정실 등의 내부로부터 발생하는 폭연의

고온 팽창 가스를 개방용 패널 또는 도어를 통해 완화시기는 폭발방지조치기는 폭발방지조치

폭연 배풍장치 - Vent panel Vent door

방산 작동 방법폭발성 가스가 대기로 직접 방출될 수 있게끔 유도하는

개방된 방산구 (Open vent)를 제외

방산장치는 사전에 예정된 압력 즉 P t t에서 개방방산장치는 사전에 예정된 압력 즉 Pstat에서 개방

압축된 가스는 대기로 직접 또는 Vent duct를 통해 배출

54

방산 설계 시 고려사항

반발력(反撥力 Reaction force)폭발 후의 화재 (P l i fi )폭발 후의 화재 (Post explosion fire)재료의 유독성 또는 부식독성 문제에 대한 고려독성 문제에 대한 고려배풍 효율 (Vent efficiency) 다른 공정 장비와의 연결 부위다른 공정 장비와의 연결 부위배풍 덕트의 배압 (Back pressure) 단열 보온재 (Th l i l ti )단열 보온재 (Thermal insulation) 안전한 배풍 구역 (Safe Venting Area) 진공 상태 방호 (V P t ti )진공 상태 방호 (Vacuum Protection) 설치 위치

55

방산구 설계기준(NFPA 68)( )

공정 물질(재료) K K l (b d)Kst or Kg value (barmiddotmsecond)용기의 치수와 체적최대 및 최소의 운전 압력 및 온도최대 및 최소의 운전 압력 및 온도용기의 강도V t D t L th(있을 경우)Vent Duct Length(있을 경우)공정 물질(재료) Kst or Kg value용기의 치수와 체적 최대 및 최소의 운전 압력 및용기의 치수와 체적 최대 및 최소의 운전 압력 및온도 용기의 강도 Vent Duct Length 등의 정보로 NFPA 68에 들어 있는 계산도표( h )로 NFPA 68에 들어 있는 계산도표(nomography)를 사용하여 Vent panel의 사이즈를 결정

56

방산구 설치 기준내부 폭발압력을 외부로 안전하게 방출(예외)

철 구조물과 4 8 이상 철판으로 제작 시(봉쇄)철 구조물과 48mm 이상 철판으로 제작 시(봉쇄)

저산소 농도에서 운전하는 건조설비

가스증기 N₂air CO₂air

Methane 12 145

n-Hexane 12 145

Ethylene 10 11 5Ethylene 10 115

Hydrogene 50 52

S l 9 0Stylene 90 -

로(爐)의 부피 0424당 0093 방출면적(151)

57

(爐)의 부피 0424 당 0093 방출면적(15 1)

방산구 설치 기준

패널 출입문 개구부 등을 이용 1 15법칙 준수패널 출입문 개구부 등을 이용 1 15법칙 준수

방출구 주위에 가이드 레일 설치와 경고표지

가능한 연소장치 가까이 설치

패널이 비산되지 않도록 끈으로 묶어패널이 비산되지 않도록 끈으로 묶어

패널은 05psig의 서지 내압력

지붕 패널을 단위면적당 최대244kg 설치

길이가 긴 건조설비는 최소 내경의 5배 초과 금지길이가 긴 건 설비는 최 내경의 5배 과 금지

초기 증기폭발압력을 조기에 배출시켜 배출시간을 길게

58

방산구 덕트 설치 기준

배출구 덕트는 폭발 방산구 면적 이상으로 설치

벤트 면적은 가능한 균형 있고 대칭적으로 분포

덕트는 가능한 짧게(3m 이하) 설치덕트는 가능한 짧게(3m 이하) 설치

가능한 상부의 높은 곳에 장애물이 없도록 설치

일직선으로 설치

외벽에 가깝게 설치외벽에 가깝게 설치

옥외 안전한 곳에 설치옥외 안전한 곳에 설치

폭발 방산구 주위에 경고 표지판 설치

59

방산구 설치 장단점방산구 장점방산구가 옥외에 있을 경우에는 비용 절감방산구가 옥외에 있을 경우에는 비용 절감유지 관리 비용의 절감

방산구 단점 Filter bag 등의 가연성 재료가 아직 남아 있을 경우

방산 후에도방산 후에도화재의 잠재력 상존

배출구를 옥외로 유도하기 위하여 설치설비가 옥외배출구를 옥외로 유도하기 위하여 설치설비가 옥외또는 바깥쪽벽 가까이에 위치분진화염이 외부로 배출되어 2차 재해 위험분진화염이 외부로 배출되어 2차 재해 위험

독성 부식성 재료에는 부적합잘못 설계 및 설치하면 잦은 작동으로 신뢰성이 저하

60

잘못 설계 및 설치하면 잦은 작동으로 신뢰성이 저하

패널형 방산구(Vent Panel)( )

평평한 모양이나 Dome 모양의 Panel로 방호 대

상이 되는 공정 구성품의 개구부에 볼트를 사용하

여 연결 설치

한 장의 Stainless Steel 또는 316 Stainless

Steel (밀봉용) Teflon 및 Stainless Steel SandSteel (밀봉용) Teflon 및 Stainless Steel Sand

witch 구조로도 구성 가능

D 형 V t P l은 풍압 및 공정 진공 상태Dome 형 Vent Panel은 풍압 및 공정 진공 상태

에 대비하여 저항 값을 크게 설계

Vent Panel 모양 직사각형 또는 원형

61

패널형 방산구(Vent Panel)( )

62

패널 비산방지 끈

63

폭발 방산(Explosion Venting)( p g)

분진폭발 시 폭발압력을 외부로 방출

내부압력을 완화시켜 설비를 보호

피해확대를 방지 감소피해확대를 방지

rupture disk bursting diaphragm 폭발 방산 문(안전핀)(안전핀)

64

방산 문(Vent Door)( )

방호 대상이 되는 공정방호 대상이 되는 공정의 구성품에 설치하는경첩이 달린 도어경첩이 달린 도어

미리 예정된 압력에서개방되도록 설계개방되도록 설계

특수한 걸쇠 경첩 배열 제어열로 제어

Vent panel보다 동작시간이 길다

65

방산구 설치 예시

가스와 먼지를 취급하는 장소에 사용

전형적인 설치 장소 Dust collector

Silo

Dryer

Bucket elevator

Mixer Pulverizing

Bucket elevators

W t Sh ddWaste Shredders

최초 설계 기기 배치시에 분진폭발 고려

66

시에 분진폭발 고려

방산구 덮개 비산방지 끈

67

폭연 진압장치 구성

68

폭연 진압 설계 기준

설계 기준 NFPA 69 ISO 61844설계 기준 NFPA 69 ISO 61844

공정 물질

Kst or Kg value(폭발지수)

최대 및 최소 운전 압력 및 온도최대 및 최소 운전 압력 및 온도

용기의 강도용기의 강

용기의 치수와 체적

69

폭연 진압 장단점

폭연 진압(Deflagration Suspension) 장점

화염 제거 및 연이은 화재의 방지

독성 부식성 재료의 배출 위험 감소독성 부식성 재료의 배출 위험 감소

공정 구성품의 위치 선정에 유연성

폭연 진압(Deflagration Suspension) 약점

폭연 배풍 보다 통상 높은 비용

정기적인 유지 관리정기적인 유지 관리

일부 금속분진 아세틸렌 수소에는 부적합

70

폭연 진압 설치

가스 및 먼지를 취급하는가 및 먼지를 취급하는장소에 사용

전형적인 설치 장소전형적인 설치 장 Dust collectors

Silos

Spray dryers

Bucket elevators

Mixers

Pulverizing

Fluid Bed Dryers

Cyclone Separators

W t Sh dd

71

Waste Shredders

폭연 진압 불가

자체 산화원을 갖고 있는 nitro cellulose 및 이와자체 산화원을 갖고 있는 nitro-cellulose 및 이와

유사한 기타 폭발성 물질

화염의 확산속도가 음속보다 빠른 폭굉 사고

분해 반응 스팀과 같은 열팽창 폭발사고 등으로

초래되는 폭발사고

72

폭연 차단집진기 사일로 등의 공정 구성품은 Suppression Venting Containment 등으로 폭발방지가 가능Venting Containment 등으로 폭발방지가 가능배관 및 덕트에 의해 기타 공정 구성품에 연결되는부위는 폭발 확산의 위험 상존부위는 폭발 확산의 위험 상존집진기는 Deflagration vent 설치로 파괴를 방지할수 있을지는 모르나 유입 덕트 (inlet duct)를 통해수 있을지 나 유 덕 ( )를 통해화염이 플랜트의 다른 부위로 확산될 수 있음이러한 화염의 확산으로 2차 폭발이 초래될 수 있고 실제로 초래되어 왔음NFPA 68에서는 장비들간의 연결된 부위에 설치할선택사양으로 V ti 을 시사하고는 있으나 이는선택사양으로 Venting을 시사하고는 있으나 이는상호 연결된 장비에 폭발방지시스템이 설치되어있을 경우에만 Venting의 효력이 있음

73

있을 경우에만 Venting의 효력이 있음

기계적 폭연 차단적절한 구조의 rotary airlock valve로 가능 dust collector hopper dust collector hopper효과적이기 위해서는

폭연 감지 즉시 Rotary gate valve가 중지폭 지 즉시 y g 가 중지화염과 타고 있는 물질의 이송을 방지진짜 효과적이기 위해서는 rotary airlock valve를

방호 대상 장비의 폭발 감지 및 방지 설비에 통합방호 대상 장비의 폭발 감지 및 방지 설비에 통합필요

High speed knife gate valve적절한 구조로 150 psig 내압력( 충분한 내압력) ms(11000초) 내에 닫힘(빠른 응답속도)배관도 최대 폭연압력 Pmax에 내압

74

기계적 폭연 차단

폭발감지기(압력스위치 또는 불꽃감지기)가 폭연압력 또는 화염 전선 감지압력 또는 화염 전선 감지

폭발감지기가 폭연 압력 화염전선을 감지

신속히 Valve를 차단시켜 화염과 압력의 확산방지

연결된 장비가 D fl ti ti i연결된 장비가 Deflagration venting suppression에 의해 방호되고 있을 경우

예상되는 압력은 거의 없음

연결 배관을 차단하는 Valve를 보다 경제적인연결 배관을 차단하는 Valve를 보다 경제적인chemical isolation barrier로 대체 가능

75

공기수송장치 설치 예시

A

B

A

76

Rotary airlock valvey

77

화학적 폭연 차단

폭발감지기(압력스위치 또는 광학 감지기)가

폭연 압력 화염전선을 감지

고속 방출 소화기에서 소화약제가 신속히 방출고속 방출 소화기에서 소화약제가 신속히 방출

화염과 타고 있는 물질의 확산을 막음

점화원(스파크) 진압 설비

덕트 아래로 이송되는 타고 있는 입자를 감지있

아래쪽으로 물을 분사시켜 소화

일단 폭연이 시작되었을 경우일단 폭연이 시작되었을 경우

확산을 막는 데는 효과가 없음

78

VII 건조설비 부속장치 등VII 건조설비 부속장치 등

79

전체환기 및 배기시설덕트는 불연재 사용 표면온도는 70 이하(24m 이내)이내)

벽 건물 등을 통과시 불연재료로 차단덕트는 방화벽 다른 건물 통과 금지덕트는 방화벽 다른 건물 통과 금지

덕트에 청소구를 설치

건물 일부를 덕트로 사용금지건물 일부를 덕트로 사용금지

위험물질이 응축되지 않도록 설치(단열)

덕트에 고체가 퇴적되지 않도록 설치

배기구는 지붕보다 15m 이상 높게 설치

분진퇴적방지

80

연소장치

연료 먼저 투입되지 않도록 Sequence 구성

연료가스를 감소시켜 연소공기를 차단

2차 공기의 설정치는 급격한 변화가 없도록 잠금차 공기의 설정치 급격 화가 없 록장치 설치시건 암호설정시건 암호설정

연료배관은 수동차단밸브를 설치밸브가 개방된 상태에서 레버가 수직방향이 되지 않게밸브가 개방된 상태에서 레버가 수직방향이 되지 않게

14 회전상태가 권장

파일럿 버너의 불꽃은 주 버너마다 점화를 확실히파일럿 버너의 불꽃은 주 버너마다 점화를 확실히할 수 있게 설치

81

연소 퍼지 설비

예비 퍼지

운전 전middot후에 연료 유입을 차단설비 설치

예비점화 퍼지는 챔버 용적의 4배 실시(1 831)예비점화 퍼지는 챔버 용적의 4배 실시(1831)

예비점화에 필요한 최소 공기만 유입

최소유량 유지 실패 시는 퍼지 타이머 Auto-reset

안전 차단밸브는 닫음안전 차단밸브는 닫음

퍼지 시 화염감지기 신호는 감지되어서는 안 된다

LEL50 이상의 공기로 치환 금지

82

연소 퍼지 설비

예비 퍼지 예외 경우 760초과 또는 다음 3가지 동시

파일럿 불꽃 감시

안전 차단밸브 설치

가열 챔버 내의 가연성농도가 LEL25 이하

파일럿 점화 시운전 시간 15초 미만

예외 조건

공인기관의 승인을 받은 경우

연장시간 동안 LEL 25를 초과하지 않은 경우

83

연료 차단밸브

연동장치 작동 전원차단 시 차단밸브 닫힘

By-pass valve는 항상 닫음

차단밸브를 타 용도 사용금지

차단밸브 전단에 안전밸브를 설치

차단 파일럿 밸브마다 안전밸브를 설치차단 파일럿 밸브마다 안전밸브를 설치

8 62bar초과 시 이중으로 설치862bar초과 시 이중으로 설치

84

Pilot Burner

각 버너 마다 설치

서로 근접설치 시 최소 1개 이상설치로 감지

4초 이하의 실화를 감지하여 연동4초 이하의 실화를 감지하여 연동

예외 사항

로(爐) 내의 온도가 760를 초과 시에만 By-pass 가능

760 이하로 운전시 By-pass 기능을 반드시 복원 760 이하로 운전시 By-pass 기능을 반드시 복원

방폭형 복사 튜브 한쪽이 열린 경우는 제외

760 이하로 운전이 안 되는 버너는 By-pass 가능

온도제어 감지와 병용 금지

85

고산소 분위기 건조설비

산소 공급배관은 CGA G-44에 따름산소 공급배관은 CGA G 44에 따름

산소 투입 전에 배관 청소

연료 차단밸브는 가능한 화실에서 먼 곳에 설치

방산구 퍼지 배출구는 안전한 곳으로 배출방산구 퍼지 배출구는 안전한 곳으로 배출

산소가 연료배관으로 유입 금지

유리 재질 산소 유량계 사용 억제

산소 감압기 2차 측에 안전밸브 설치산소 감압기 2차 측에 안전밸브 설치

86

소방설비

오븐에 자동 스프링클러 물 분무설비 설치

필요 시 덕트 내에도 설치

로(爐)내 온도가 330를 초과 플래시 화재 위험로(爐)내 온도가 330를 초과 플래시 화재 위험

시에는 일제개방형 스프링클러를 설치

CO2 분말 포 소화설비 설치

필요 시 수증기 소화설비 설치필요 시 수증기 소화설비 설치

지속적인 수증기가 공급 가능

물 1lb는 076 부피

연소물질의 소화는 부적합

87

연소물질의 소화는 부적합

건조설비 연동장치

파일럿 버너파일럿 버너

송풍기운전 유량

산소농도 LEL 측정산소농도 LEL 측정

건조실 운전 온도

연료 차단밸브연료 차단밸브

연료공급 압력유량

외부 가연성가스 농도외부 가연성가스 농도

피(彼)건조물의 유입차단

정전

기타(화재 비상정지 등)

88

안전장치 설치 목적

인명과 재산을 보호인명과 재산을 보호

평상시 철저한 유지middot보수로 성능 유지평상시 철저한 유지middot보수로 성능 유지

안전장치는 절대 안전을 보장하지 않음안전장치는 절대 안전을 보장하지 않음

자주 반복하여 사용하면 수명 단축자주 반복하여 사용하면 수명 단축

89

안전장치 설치 원칙

원하는 동작마다 안전장치를 설치원하는 동작마다 안전장치를 설치

안전관행과 제조자의 지침

연료공급장치의 안전밸브연료공급장치의 안전밸브

안전장치의 운전중지는 수동조작으로 재(再)작동

제조자는 안전운전지침서를 제공

시동 정지 비상사태 점검 유지 보수 등시동 정지 비상사태 점검 유지 보수 등

안전장치는 제조자의 지침에 따라 설치 및 유지

안전장치는 외부충격 등으로 보호 조치

90

안전장치 설치 원칙

안전장치를 제거 또는 고장방지

전기 기계적인 연동장치 무력화 방지

제어회로는 150(120)V 이하 사용제어회로는 150(120)V 이하 사용

제어회로는 한쪽만 접지

PLC Sequence

정전 시 안전상태로 자동 복귀되는 회로유지

PLC와 별도의 비상정지스위치 설치

Sequence 변경은 담당자 승인 통제 기록middot유지 Sequence 변경은 담당자 승인 통제 기록 유지

안전 및 재산상의 피해가 우려될 때는 원격제어 금지

91

PLC 안전회로

제조자의 지침에 따라 PLC 회로 구성

안전회로는 변경 금지

안전회로는 독립 필요 시 접점은 공유가능안전회로는 독립 필요 시 접점은 공유가능

다른 설비를 이용하여 치환 점화시도 금지

연동장치는 안전 차단밸브 전원을 직접 차단하도

록 연동시키고 안전상태로 복귀록 연동시키고 안전상태로 복귀

PLC 고장 시 감시되고 안전상태로 복귀

Program은 소멸되지 않도록 저장

92

근로자 교육훈련 사항

연료-공기 혼합물의 연소

폭발위험

자연발화를 포함한 점화원자연발화를 포함한 점화원

제어 및 안전장치의 기능

특수 운전조건

저산소 분위기 운전조건저산소 분위기 운전조건

위험물질의 취급 및 처리

제한장소의 출입절차제한장소의 출입절차

운전 지침

93

참고자료

산업안전보건법

KOSHA CODE D-4-2001 건조설비 설치 기술지침

NFPA 86 Standard for oven and furnaces

NFPA 61A Standard for the prevention of Fire and Dust Explosion in Facilities Manufacturing and Handling StarchHandling Starch

NFPA 61B Standard for the prevention of Fire and Explosion in Grain Elevators and Facilities H dli B lk R A i l l C di iHandling Bulk Raw Agricultural Commodities

NFPA 61C Standard for the prevention of Fire and Dust Explosion in Feed MillsDust Explosion in Feed Mills

NFPA 68 NFPA 69 NFPA 77 NFPA 91 NFPA 231

94

감 사 합 니 다감 사 합 니 다

95

집필 장희(한국산업안전공단)편집 및 제작 교재자료개발팀

질소순환 공기이송설비

44

불활성가스 치환

운전자의 안전위치를 확인운전자의 안전위치를 확인

불활성가스 충분한 저장량을 보관

용매회수설비 작동준비

순환 팬을 가동하고 불활성가스 투입순환 팬을 가동하고 불활성가스 투입

한계 산소농도보다 3 이상 낮게 투입한계 산소농도보다 3 이상 낮게 투입

재순환 오븐가스를 운전온도까지 가열

정상운전

45

불활성가스 치환(아세톤)( )

46

불활성가스 치환(헵탄)( )

47

저산소 농도 용매회수설비

저산소 농도로 운전저산소 농도로 운전

공기가 유입되지 않도록 기밀성을 유지

산소농도 측정장치를 연동 설치

불활성가스는 용적의 5배 이상 보관

비상전원 공급장치 설치비상전원 공급장치 설치

48

저산소 분위기 오븐 운전운전준비최저산소농도(LOC) 보다 3이상 낮게 운전최저산소농도(LOC) 보다 3이상 낮게 운전 3 이하 시 비상퍼지 및 용매 및 피(彼)건조물 공급 중

단용매 증기가 응축되지 않도록 운전운전중지용매 및 피(彼)건조물 유입을 차단용매 및 피(彼)건조물 유입을 차단 LOC 이하로 치환용매 흐름을 차단하고 열원 공급을 중지산소농도를 195 까지 되게 공기유입비상절차정전 시 비상전원을 팬 제어설비에 공급정전 시 비상전원을 팬 제어설비에 공급건조로(乾燥爐)내에 유입 차단비상시에도 산소농도를 연속측정

비상퍼지 시 오븐 과열방지

49

비상퍼지 시 오븐 과열방지

VI 건조설비 화재폭발 피해 최소화VI 건조설비 화재폭발 피해 최소화

50

화재폭발 피해 최소화 방법

억제(Containment)

방산(Deflagration Venting)

폭연 진압(Deflagration Suspension)

폭연 차단(Deflagration Isolation)폭연 차단(Deflagration Isolation)

완벽한 대책을 세우는 것은 불가능

폭발에 의한 피해를 최소화 대책 강구

1차 폭발을 배출하거나 봉쇄시켜 피해를 최소화

1차 폭발을 감지 2차 폭발로 발전 차단

51

1차 폭발을 감지 2차 폭발로 발전 차단

억제(Containment) ( )

공정 자체를 미리 취급 재료의 최대 폭연압력에견딜 수 있게 설계

최종 변형 압력은 용기내의 최대 초기압력에 좌우최종 변형 압력은 용기내의 최대 초기압력에 좌우

억제 용기의 경우 최대 초기압력을 30 psig (2Bar 2 1 KgCm2)로 제한시킴(NFPA 69)21 KgCm2)로 제한시킴(NFPA 69)

장비의 설계는 영구적으로 변형 방지 설계항복강 ( ) 이하에서 전 설계항복강도 (yield strength) 이하에서 운전토록 설계

허용 가능한 변형으로도 파열방지 설계

항복강도 (yield strength) 이상이라 하더라도 극한 강도 (ultimate strength)이하에서 운전되게끔 설계

52

억제(Containment) 장단점( )

억제 시 고려해야 할 사항용기의 평평한 표면들과 사각 모양의 강도를 극대화

시키는 것은 용기 설계 시 고려

용접 부위 및 기타 조임 장치들의 강도 또한 고려용접 부위 및 기타 조임 장치들의 강도 또한 고려

분진폭발위험이 높은 건조기 분쇄기 등에 적용

억제의 장점유지 관리비의 절감

소극적 방호조치

억제의 단점높은 초기 투자비

플랜트 구조에 무게 하중을 미침

53

플랜트 구조에 무게 하중을 미침

방산(Deflagration Venting)( g g)

방산원리공정 구성품 공정실 등의 내부로부터 발생하는 폭연의

고온 팽창 가스를 개방용 패널 또는 도어를 통해 완화시기는 폭발방지조치기는 폭발방지조치

폭연 배풍장치 - Vent panel Vent door

방산 작동 방법폭발성 가스가 대기로 직접 방출될 수 있게끔 유도하는

개방된 방산구 (Open vent)를 제외

방산장치는 사전에 예정된 압력 즉 P t t에서 개방방산장치는 사전에 예정된 압력 즉 Pstat에서 개방

압축된 가스는 대기로 직접 또는 Vent duct를 통해 배출

54

방산 설계 시 고려사항

반발력(反撥力 Reaction force)폭발 후의 화재 (P l i fi )폭발 후의 화재 (Post explosion fire)재료의 유독성 또는 부식독성 문제에 대한 고려독성 문제에 대한 고려배풍 효율 (Vent efficiency) 다른 공정 장비와의 연결 부위다른 공정 장비와의 연결 부위배풍 덕트의 배압 (Back pressure) 단열 보온재 (Th l i l ti )단열 보온재 (Thermal insulation) 안전한 배풍 구역 (Safe Venting Area) 진공 상태 방호 (V P t ti )진공 상태 방호 (Vacuum Protection) 설치 위치

55

방산구 설계기준(NFPA 68)( )

공정 물질(재료) K K l (b d)Kst or Kg value (barmiddotmsecond)용기의 치수와 체적최대 및 최소의 운전 압력 및 온도최대 및 최소의 운전 압력 및 온도용기의 강도V t D t L th(있을 경우)Vent Duct Length(있을 경우)공정 물질(재료) Kst or Kg value용기의 치수와 체적 최대 및 최소의 운전 압력 및용기의 치수와 체적 최대 및 최소의 운전 압력 및온도 용기의 강도 Vent Duct Length 등의 정보로 NFPA 68에 들어 있는 계산도표( h )로 NFPA 68에 들어 있는 계산도표(nomography)를 사용하여 Vent panel의 사이즈를 결정

56

방산구 설치 기준내부 폭발압력을 외부로 안전하게 방출(예외)

철 구조물과 4 8 이상 철판으로 제작 시(봉쇄)철 구조물과 48mm 이상 철판으로 제작 시(봉쇄)

저산소 농도에서 운전하는 건조설비

가스증기 N₂air CO₂air

Methane 12 145

n-Hexane 12 145

Ethylene 10 11 5Ethylene 10 115

Hydrogene 50 52

S l 9 0Stylene 90 -

로(爐)의 부피 0424당 0093 방출면적(151)

57

(爐)의 부피 0424 당 0093 방출면적(15 1)

방산구 설치 기준

패널 출입문 개구부 등을 이용 1 15법칙 준수패널 출입문 개구부 등을 이용 1 15법칙 준수

방출구 주위에 가이드 레일 설치와 경고표지

가능한 연소장치 가까이 설치

패널이 비산되지 않도록 끈으로 묶어패널이 비산되지 않도록 끈으로 묶어

패널은 05psig의 서지 내압력

지붕 패널을 단위면적당 최대244kg 설치

길이가 긴 건조설비는 최소 내경의 5배 초과 금지길이가 긴 건 설비는 최 내경의 5배 과 금지

초기 증기폭발압력을 조기에 배출시켜 배출시간을 길게

58

방산구 덕트 설치 기준

배출구 덕트는 폭발 방산구 면적 이상으로 설치

벤트 면적은 가능한 균형 있고 대칭적으로 분포

덕트는 가능한 짧게(3m 이하) 설치덕트는 가능한 짧게(3m 이하) 설치

가능한 상부의 높은 곳에 장애물이 없도록 설치

일직선으로 설치

외벽에 가깝게 설치외벽에 가깝게 설치

옥외 안전한 곳에 설치옥외 안전한 곳에 설치

폭발 방산구 주위에 경고 표지판 설치

59

방산구 설치 장단점방산구 장점방산구가 옥외에 있을 경우에는 비용 절감방산구가 옥외에 있을 경우에는 비용 절감유지 관리 비용의 절감

방산구 단점 Filter bag 등의 가연성 재료가 아직 남아 있을 경우

방산 후에도방산 후에도화재의 잠재력 상존

배출구를 옥외로 유도하기 위하여 설치설비가 옥외배출구를 옥외로 유도하기 위하여 설치설비가 옥외또는 바깥쪽벽 가까이에 위치분진화염이 외부로 배출되어 2차 재해 위험분진화염이 외부로 배출되어 2차 재해 위험

독성 부식성 재료에는 부적합잘못 설계 및 설치하면 잦은 작동으로 신뢰성이 저하

60

잘못 설계 및 설치하면 잦은 작동으로 신뢰성이 저하

패널형 방산구(Vent Panel)( )

평평한 모양이나 Dome 모양의 Panel로 방호 대

상이 되는 공정 구성품의 개구부에 볼트를 사용하

여 연결 설치

한 장의 Stainless Steel 또는 316 Stainless

Steel (밀봉용) Teflon 및 Stainless Steel SandSteel (밀봉용) Teflon 및 Stainless Steel Sand

witch 구조로도 구성 가능

D 형 V t P l은 풍압 및 공정 진공 상태Dome 형 Vent Panel은 풍압 및 공정 진공 상태

에 대비하여 저항 값을 크게 설계

Vent Panel 모양 직사각형 또는 원형

61

패널형 방산구(Vent Panel)( )

62

패널 비산방지 끈

63

폭발 방산(Explosion Venting)( p g)

분진폭발 시 폭발압력을 외부로 방출

내부압력을 완화시켜 설비를 보호

피해확대를 방지 감소피해확대를 방지

rupture disk bursting diaphragm 폭발 방산 문(안전핀)(안전핀)

64

방산 문(Vent Door)( )

방호 대상이 되는 공정방호 대상이 되는 공정의 구성품에 설치하는경첩이 달린 도어경첩이 달린 도어

미리 예정된 압력에서개방되도록 설계개방되도록 설계

특수한 걸쇠 경첩 배열 제어열로 제어

Vent panel보다 동작시간이 길다

65

방산구 설치 예시

가스와 먼지를 취급하는 장소에 사용

전형적인 설치 장소 Dust collector

Silo

Dryer

Bucket elevator

Mixer Pulverizing

Bucket elevators

W t Sh ddWaste Shredders

최초 설계 기기 배치시에 분진폭발 고려

66

시에 분진폭발 고려

방산구 덮개 비산방지 끈

67

폭연 진압장치 구성

68

폭연 진압 설계 기준

설계 기준 NFPA 69 ISO 61844설계 기준 NFPA 69 ISO 61844

공정 물질

Kst or Kg value(폭발지수)

최대 및 최소 운전 압력 및 온도최대 및 최소 운전 압력 및 온도

용기의 강도용기의 강

용기의 치수와 체적

69

폭연 진압 장단점

폭연 진압(Deflagration Suspension) 장점

화염 제거 및 연이은 화재의 방지

독성 부식성 재료의 배출 위험 감소독성 부식성 재료의 배출 위험 감소

공정 구성품의 위치 선정에 유연성

폭연 진압(Deflagration Suspension) 약점

폭연 배풍 보다 통상 높은 비용

정기적인 유지 관리정기적인 유지 관리

일부 금속분진 아세틸렌 수소에는 부적합

70

폭연 진압 설치

가스 및 먼지를 취급하는가 및 먼지를 취급하는장소에 사용

전형적인 설치 장소전형적인 설치 장 Dust collectors

Silos

Spray dryers

Bucket elevators

Mixers

Pulverizing

Fluid Bed Dryers

Cyclone Separators

W t Sh dd

71

Waste Shredders

폭연 진압 불가

자체 산화원을 갖고 있는 nitro cellulose 및 이와자체 산화원을 갖고 있는 nitro-cellulose 및 이와

유사한 기타 폭발성 물질

화염의 확산속도가 음속보다 빠른 폭굉 사고

분해 반응 스팀과 같은 열팽창 폭발사고 등으로

초래되는 폭발사고

72

폭연 차단집진기 사일로 등의 공정 구성품은 Suppression Venting Containment 등으로 폭발방지가 가능Venting Containment 등으로 폭발방지가 가능배관 및 덕트에 의해 기타 공정 구성품에 연결되는부위는 폭발 확산의 위험 상존부위는 폭발 확산의 위험 상존집진기는 Deflagration vent 설치로 파괴를 방지할수 있을지는 모르나 유입 덕트 (inlet duct)를 통해수 있을지 나 유 덕 ( )를 통해화염이 플랜트의 다른 부위로 확산될 수 있음이러한 화염의 확산으로 2차 폭발이 초래될 수 있고 실제로 초래되어 왔음NFPA 68에서는 장비들간의 연결된 부위에 설치할선택사양으로 V ti 을 시사하고는 있으나 이는선택사양으로 Venting을 시사하고는 있으나 이는상호 연결된 장비에 폭발방지시스템이 설치되어있을 경우에만 Venting의 효력이 있음

73

있을 경우에만 Venting의 효력이 있음

기계적 폭연 차단적절한 구조의 rotary airlock valve로 가능 dust collector hopper dust collector hopper효과적이기 위해서는

폭연 감지 즉시 Rotary gate valve가 중지폭 지 즉시 y g 가 중지화염과 타고 있는 물질의 이송을 방지진짜 효과적이기 위해서는 rotary airlock valve를

방호 대상 장비의 폭발 감지 및 방지 설비에 통합방호 대상 장비의 폭발 감지 및 방지 설비에 통합필요

High speed knife gate valve적절한 구조로 150 psig 내압력( 충분한 내압력) ms(11000초) 내에 닫힘(빠른 응답속도)배관도 최대 폭연압력 Pmax에 내압

74

기계적 폭연 차단

폭발감지기(압력스위치 또는 불꽃감지기)가 폭연압력 또는 화염 전선 감지압력 또는 화염 전선 감지

폭발감지기가 폭연 압력 화염전선을 감지

신속히 Valve를 차단시켜 화염과 압력의 확산방지

연결된 장비가 D fl ti ti i연결된 장비가 Deflagration venting suppression에 의해 방호되고 있을 경우

예상되는 압력은 거의 없음

연결 배관을 차단하는 Valve를 보다 경제적인연결 배관을 차단하는 Valve를 보다 경제적인chemical isolation barrier로 대체 가능

75

공기수송장치 설치 예시

A

B

A

76

Rotary airlock valvey

77

화학적 폭연 차단

폭발감지기(압력스위치 또는 광학 감지기)가

폭연 압력 화염전선을 감지

고속 방출 소화기에서 소화약제가 신속히 방출고속 방출 소화기에서 소화약제가 신속히 방출

화염과 타고 있는 물질의 확산을 막음

점화원(스파크) 진압 설비

덕트 아래로 이송되는 타고 있는 입자를 감지있

아래쪽으로 물을 분사시켜 소화

일단 폭연이 시작되었을 경우일단 폭연이 시작되었을 경우

확산을 막는 데는 효과가 없음

78

VII 건조설비 부속장치 등VII 건조설비 부속장치 등

79

전체환기 및 배기시설덕트는 불연재 사용 표면온도는 70 이하(24m 이내)이내)

벽 건물 등을 통과시 불연재료로 차단덕트는 방화벽 다른 건물 통과 금지덕트는 방화벽 다른 건물 통과 금지

덕트에 청소구를 설치

건물 일부를 덕트로 사용금지건물 일부를 덕트로 사용금지

위험물질이 응축되지 않도록 설치(단열)

덕트에 고체가 퇴적되지 않도록 설치

배기구는 지붕보다 15m 이상 높게 설치

분진퇴적방지

80

연소장치

연료 먼저 투입되지 않도록 Sequence 구성

연료가스를 감소시켜 연소공기를 차단

2차 공기의 설정치는 급격한 변화가 없도록 잠금차 공기의 설정치 급격 화가 없 록장치 설치시건 암호설정시건 암호설정

연료배관은 수동차단밸브를 설치밸브가 개방된 상태에서 레버가 수직방향이 되지 않게밸브가 개방된 상태에서 레버가 수직방향이 되지 않게

14 회전상태가 권장

파일럿 버너의 불꽃은 주 버너마다 점화를 확실히파일럿 버너의 불꽃은 주 버너마다 점화를 확실히할 수 있게 설치

81

연소 퍼지 설비

예비 퍼지

운전 전middot후에 연료 유입을 차단설비 설치

예비점화 퍼지는 챔버 용적의 4배 실시(1 831)예비점화 퍼지는 챔버 용적의 4배 실시(1831)

예비점화에 필요한 최소 공기만 유입

최소유량 유지 실패 시는 퍼지 타이머 Auto-reset

안전 차단밸브는 닫음안전 차단밸브는 닫음

퍼지 시 화염감지기 신호는 감지되어서는 안 된다

LEL50 이상의 공기로 치환 금지

82

연소 퍼지 설비

예비 퍼지 예외 경우 760초과 또는 다음 3가지 동시

파일럿 불꽃 감시

안전 차단밸브 설치

가열 챔버 내의 가연성농도가 LEL25 이하

파일럿 점화 시운전 시간 15초 미만

예외 조건

공인기관의 승인을 받은 경우

연장시간 동안 LEL 25를 초과하지 않은 경우

83

연료 차단밸브

연동장치 작동 전원차단 시 차단밸브 닫힘

By-pass valve는 항상 닫음

차단밸브를 타 용도 사용금지

차단밸브 전단에 안전밸브를 설치

차단 파일럿 밸브마다 안전밸브를 설치차단 파일럿 밸브마다 안전밸브를 설치

8 62bar초과 시 이중으로 설치862bar초과 시 이중으로 설치

84

Pilot Burner

각 버너 마다 설치

서로 근접설치 시 최소 1개 이상설치로 감지

4초 이하의 실화를 감지하여 연동4초 이하의 실화를 감지하여 연동

예외 사항

로(爐) 내의 온도가 760를 초과 시에만 By-pass 가능

760 이하로 운전시 By-pass 기능을 반드시 복원 760 이하로 운전시 By-pass 기능을 반드시 복원

방폭형 복사 튜브 한쪽이 열린 경우는 제외

760 이하로 운전이 안 되는 버너는 By-pass 가능

온도제어 감지와 병용 금지

85

고산소 분위기 건조설비

산소 공급배관은 CGA G-44에 따름산소 공급배관은 CGA G 44에 따름

산소 투입 전에 배관 청소

연료 차단밸브는 가능한 화실에서 먼 곳에 설치

방산구 퍼지 배출구는 안전한 곳으로 배출방산구 퍼지 배출구는 안전한 곳으로 배출

산소가 연료배관으로 유입 금지

유리 재질 산소 유량계 사용 억제

산소 감압기 2차 측에 안전밸브 설치산소 감압기 2차 측에 안전밸브 설치

86

소방설비

오븐에 자동 스프링클러 물 분무설비 설치

필요 시 덕트 내에도 설치

로(爐)내 온도가 330를 초과 플래시 화재 위험로(爐)내 온도가 330를 초과 플래시 화재 위험

시에는 일제개방형 스프링클러를 설치

CO2 분말 포 소화설비 설치

필요 시 수증기 소화설비 설치필요 시 수증기 소화설비 설치

지속적인 수증기가 공급 가능

물 1lb는 076 부피

연소물질의 소화는 부적합

87

연소물질의 소화는 부적합

건조설비 연동장치

파일럿 버너파일럿 버너

송풍기운전 유량

산소농도 LEL 측정산소농도 LEL 측정

건조실 운전 온도

연료 차단밸브연료 차단밸브

연료공급 압력유량

외부 가연성가스 농도외부 가연성가스 농도

피(彼)건조물의 유입차단

정전

기타(화재 비상정지 등)

88

안전장치 설치 목적

인명과 재산을 보호인명과 재산을 보호

평상시 철저한 유지middot보수로 성능 유지평상시 철저한 유지middot보수로 성능 유지

안전장치는 절대 안전을 보장하지 않음안전장치는 절대 안전을 보장하지 않음

자주 반복하여 사용하면 수명 단축자주 반복하여 사용하면 수명 단축

89

안전장치 설치 원칙

원하는 동작마다 안전장치를 설치원하는 동작마다 안전장치를 설치

안전관행과 제조자의 지침

연료공급장치의 안전밸브연료공급장치의 안전밸브

안전장치의 운전중지는 수동조작으로 재(再)작동

제조자는 안전운전지침서를 제공

시동 정지 비상사태 점검 유지 보수 등시동 정지 비상사태 점검 유지 보수 등

안전장치는 제조자의 지침에 따라 설치 및 유지

안전장치는 외부충격 등으로 보호 조치

90

안전장치 설치 원칙

안전장치를 제거 또는 고장방지

전기 기계적인 연동장치 무력화 방지

제어회로는 150(120)V 이하 사용제어회로는 150(120)V 이하 사용

제어회로는 한쪽만 접지

PLC Sequence

정전 시 안전상태로 자동 복귀되는 회로유지

PLC와 별도의 비상정지스위치 설치

Sequence 변경은 담당자 승인 통제 기록middot유지 Sequence 변경은 담당자 승인 통제 기록 유지

안전 및 재산상의 피해가 우려될 때는 원격제어 금지

91

PLC 안전회로

제조자의 지침에 따라 PLC 회로 구성

안전회로는 변경 금지

안전회로는 독립 필요 시 접점은 공유가능안전회로는 독립 필요 시 접점은 공유가능

다른 설비를 이용하여 치환 점화시도 금지

연동장치는 안전 차단밸브 전원을 직접 차단하도

록 연동시키고 안전상태로 복귀록 연동시키고 안전상태로 복귀

PLC 고장 시 감시되고 안전상태로 복귀

Program은 소멸되지 않도록 저장

92

근로자 교육훈련 사항

연료-공기 혼합물의 연소

폭발위험

자연발화를 포함한 점화원자연발화를 포함한 점화원

제어 및 안전장치의 기능

특수 운전조건

저산소 분위기 운전조건저산소 분위기 운전조건

위험물질의 취급 및 처리

제한장소의 출입절차제한장소의 출입절차

운전 지침

93

참고자료

산업안전보건법

KOSHA CODE D-4-2001 건조설비 설치 기술지침

NFPA 86 Standard for oven and furnaces

NFPA 61A Standard for the prevention of Fire and Dust Explosion in Facilities Manufacturing and Handling StarchHandling Starch

NFPA 61B Standard for the prevention of Fire and Explosion in Grain Elevators and Facilities H dli B lk R A i l l C di iHandling Bulk Raw Agricultural Commodities

NFPA 61C Standard for the prevention of Fire and Dust Explosion in Feed MillsDust Explosion in Feed Mills

NFPA 68 NFPA 69 NFPA 77 NFPA 91 NFPA 231

94

감 사 합 니 다감 사 합 니 다

95

집필 장희(한국산업안전공단)편집 및 제작 교재자료개발팀

불활성가스 치환

운전자의 안전위치를 확인운전자의 안전위치를 확인

불활성가스 충분한 저장량을 보관

용매회수설비 작동준비

순환 팬을 가동하고 불활성가스 투입순환 팬을 가동하고 불활성가스 투입

한계 산소농도보다 3 이상 낮게 투입한계 산소농도보다 3 이상 낮게 투입

재순환 오븐가스를 운전온도까지 가열

정상운전

45

불활성가스 치환(아세톤)( )

46

불활성가스 치환(헵탄)( )

47

저산소 농도 용매회수설비

저산소 농도로 운전저산소 농도로 운전

공기가 유입되지 않도록 기밀성을 유지

산소농도 측정장치를 연동 설치

불활성가스는 용적의 5배 이상 보관

비상전원 공급장치 설치비상전원 공급장치 설치

48

저산소 분위기 오븐 운전운전준비최저산소농도(LOC) 보다 3이상 낮게 운전최저산소농도(LOC) 보다 3이상 낮게 운전 3 이하 시 비상퍼지 및 용매 및 피(彼)건조물 공급 중

단용매 증기가 응축되지 않도록 운전운전중지용매 및 피(彼)건조물 유입을 차단용매 및 피(彼)건조물 유입을 차단 LOC 이하로 치환용매 흐름을 차단하고 열원 공급을 중지산소농도를 195 까지 되게 공기유입비상절차정전 시 비상전원을 팬 제어설비에 공급정전 시 비상전원을 팬 제어설비에 공급건조로(乾燥爐)내에 유입 차단비상시에도 산소농도를 연속측정

비상퍼지 시 오븐 과열방지

49

비상퍼지 시 오븐 과열방지

VI 건조설비 화재폭발 피해 최소화VI 건조설비 화재폭발 피해 최소화

50

화재폭발 피해 최소화 방법

억제(Containment)

방산(Deflagration Venting)

폭연 진압(Deflagration Suspension)

폭연 차단(Deflagration Isolation)폭연 차단(Deflagration Isolation)

완벽한 대책을 세우는 것은 불가능

폭발에 의한 피해를 최소화 대책 강구

1차 폭발을 배출하거나 봉쇄시켜 피해를 최소화

1차 폭발을 감지 2차 폭발로 발전 차단

51

1차 폭발을 감지 2차 폭발로 발전 차단

억제(Containment) ( )

공정 자체를 미리 취급 재료의 최대 폭연압력에견딜 수 있게 설계

최종 변형 압력은 용기내의 최대 초기압력에 좌우최종 변형 압력은 용기내의 최대 초기압력에 좌우

억제 용기의 경우 최대 초기압력을 30 psig (2Bar 2 1 KgCm2)로 제한시킴(NFPA 69)21 KgCm2)로 제한시킴(NFPA 69)

장비의 설계는 영구적으로 변형 방지 설계항복강 ( ) 이하에서 전 설계항복강도 (yield strength) 이하에서 운전토록 설계

허용 가능한 변형으로도 파열방지 설계

항복강도 (yield strength) 이상이라 하더라도 극한 강도 (ultimate strength)이하에서 운전되게끔 설계

52

억제(Containment) 장단점( )

억제 시 고려해야 할 사항용기의 평평한 표면들과 사각 모양의 강도를 극대화

시키는 것은 용기 설계 시 고려

용접 부위 및 기타 조임 장치들의 강도 또한 고려용접 부위 및 기타 조임 장치들의 강도 또한 고려

분진폭발위험이 높은 건조기 분쇄기 등에 적용

억제의 장점유지 관리비의 절감

소극적 방호조치

억제의 단점높은 초기 투자비

플랜트 구조에 무게 하중을 미침

53

플랜트 구조에 무게 하중을 미침

방산(Deflagration Venting)( g g)

방산원리공정 구성품 공정실 등의 내부로부터 발생하는 폭연의

고온 팽창 가스를 개방용 패널 또는 도어를 통해 완화시기는 폭발방지조치기는 폭발방지조치

폭연 배풍장치 - Vent panel Vent door

방산 작동 방법폭발성 가스가 대기로 직접 방출될 수 있게끔 유도하는

개방된 방산구 (Open vent)를 제외

방산장치는 사전에 예정된 압력 즉 P t t에서 개방방산장치는 사전에 예정된 압력 즉 Pstat에서 개방

압축된 가스는 대기로 직접 또는 Vent duct를 통해 배출

54

방산 설계 시 고려사항

반발력(反撥力 Reaction force)폭발 후의 화재 (P l i fi )폭발 후의 화재 (Post explosion fire)재료의 유독성 또는 부식독성 문제에 대한 고려독성 문제에 대한 고려배풍 효율 (Vent efficiency) 다른 공정 장비와의 연결 부위다른 공정 장비와의 연결 부위배풍 덕트의 배압 (Back pressure) 단열 보온재 (Th l i l ti )단열 보온재 (Thermal insulation) 안전한 배풍 구역 (Safe Venting Area) 진공 상태 방호 (V P t ti )진공 상태 방호 (Vacuum Protection) 설치 위치

55

방산구 설계기준(NFPA 68)( )

공정 물질(재료) K K l (b d)Kst or Kg value (barmiddotmsecond)용기의 치수와 체적최대 및 최소의 운전 압력 및 온도최대 및 최소의 운전 압력 및 온도용기의 강도V t D t L th(있을 경우)Vent Duct Length(있을 경우)공정 물질(재료) Kst or Kg value용기의 치수와 체적 최대 및 최소의 운전 압력 및용기의 치수와 체적 최대 및 최소의 운전 압력 및온도 용기의 강도 Vent Duct Length 등의 정보로 NFPA 68에 들어 있는 계산도표( h )로 NFPA 68에 들어 있는 계산도표(nomography)를 사용하여 Vent panel의 사이즈를 결정

56

방산구 설치 기준내부 폭발압력을 외부로 안전하게 방출(예외)

철 구조물과 4 8 이상 철판으로 제작 시(봉쇄)철 구조물과 48mm 이상 철판으로 제작 시(봉쇄)

저산소 농도에서 운전하는 건조설비

가스증기 N₂air CO₂air

Methane 12 145

n-Hexane 12 145

Ethylene 10 11 5Ethylene 10 115

Hydrogene 50 52

S l 9 0Stylene 90 -

로(爐)의 부피 0424당 0093 방출면적(151)

57

(爐)의 부피 0424 당 0093 방출면적(15 1)

방산구 설치 기준

패널 출입문 개구부 등을 이용 1 15법칙 준수패널 출입문 개구부 등을 이용 1 15법칙 준수

방출구 주위에 가이드 레일 설치와 경고표지

가능한 연소장치 가까이 설치

패널이 비산되지 않도록 끈으로 묶어패널이 비산되지 않도록 끈으로 묶어

패널은 05psig의 서지 내압력

지붕 패널을 단위면적당 최대244kg 설치

길이가 긴 건조설비는 최소 내경의 5배 초과 금지길이가 긴 건 설비는 최 내경의 5배 과 금지

초기 증기폭발압력을 조기에 배출시켜 배출시간을 길게

58

방산구 덕트 설치 기준

배출구 덕트는 폭발 방산구 면적 이상으로 설치

벤트 면적은 가능한 균형 있고 대칭적으로 분포

덕트는 가능한 짧게(3m 이하) 설치덕트는 가능한 짧게(3m 이하) 설치

가능한 상부의 높은 곳에 장애물이 없도록 설치

일직선으로 설치

외벽에 가깝게 설치외벽에 가깝게 설치

옥외 안전한 곳에 설치옥외 안전한 곳에 설치

폭발 방산구 주위에 경고 표지판 설치

59

방산구 설치 장단점방산구 장점방산구가 옥외에 있을 경우에는 비용 절감방산구가 옥외에 있을 경우에는 비용 절감유지 관리 비용의 절감

방산구 단점 Filter bag 등의 가연성 재료가 아직 남아 있을 경우

방산 후에도방산 후에도화재의 잠재력 상존

배출구를 옥외로 유도하기 위하여 설치설비가 옥외배출구를 옥외로 유도하기 위하여 설치설비가 옥외또는 바깥쪽벽 가까이에 위치분진화염이 외부로 배출되어 2차 재해 위험분진화염이 외부로 배출되어 2차 재해 위험

독성 부식성 재료에는 부적합잘못 설계 및 설치하면 잦은 작동으로 신뢰성이 저하

60

잘못 설계 및 설치하면 잦은 작동으로 신뢰성이 저하

패널형 방산구(Vent Panel)( )

평평한 모양이나 Dome 모양의 Panel로 방호 대

상이 되는 공정 구성품의 개구부에 볼트를 사용하

여 연결 설치

한 장의 Stainless Steel 또는 316 Stainless

Steel (밀봉용) Teflon 및 Stainless Steel SandSteel (밀봉용) Teflon 및 Stainless Steel Sand

witch 구조로도 구성 가능

D 형 V t P l은 풍압 및 공정 진공 상태Dome 형 Vent Panel은 풍압 및 공정 진공 상태

에 대비하여 저항 값을 크게 설계

Vent Panel 모양 직사각형 또는 원형

61

패널형 방산구(Vent Panel)( )

62

패널 비산방지 끈

63

폭발 방산(Explosion Venting)( p g)

분진폭발 시 폭발압력을 외부로 방출

내부압력을 완화시켜 설비를 보호

피해확대를 방지 감소피해확대를 방지

rupture disk bursting diaphragm 폭발 방산 문(안전핀)(안전핀)

64

방산 문(Vent Door)( )

방호 대상이 되는 공정방호 대상이 되는 공정의 구성품에 설치하는경첩이 달린 도어경첩이 달린 도어

미리 예정된 압력에서개방되도록 설계개방되도록 설계

특수한 걸쇠 경첩 배열 제어열로 제어

Vent panel보다 동작시간이 길다

65

방산구 설치 예시

가스와 먼지를 취급하는 장소에 사용

전형적인 설치 장소 Dust collector

Silo

Dryer

Bucket elevator

Mixer Pulverizing

Bucket elevators

W t Sh ddWaste Shredders

최초 설계 기기 배치시에 분진폭발 고려

66

시에 분진폭발 고려

방산구 덮개 비산방지 끈

67

폭연 진압장치 구성

68

폭연 진압 설계 기준

설계 기준 NFPA 69 ISO 61844설계 기준 NFPA 69 ISO 61844

공정 물질

Kst or Kg value(폭발지수)

최대 및 최소 운전 압력 및 온도최대 및 최소 운전 압력 및 온도

용기의 강도용기의 강

용기의 치수와 체적

69

폭연 진압 장단점

폭연 진압(Deflagration Suspension) 장점

화염 제거 및 연이은 화재의 방지

독성 부식성 재료의 배출 위험 감소독성 부식성 재료의 배출 위험 감소

공정 구성품의 위치 선정에 유연성

폭연 진압(Deflagration Suspension) 약점

폭연 배풍 보다 통상 높은 비용

정기적인 유지 관리정기적인 유지 관리

일부 금속분진 아세틸렌 수소에는 부적합

70

폭연 진압 설치

가스 및 먼지를 취급하는가 및 먼지를 취급하는장소에 사용

전형적인 설치 장소전형적인 설치 장 Dust collectors

Silos

Spray dryers

Bucket elevators

Mixers

Pulverizing

Fluid Bed Dryers

Cyclone Separators

W t Sh dd

71

Waste Shredders

폭연 진압 불가

자체 산화원을 갖고 있는 nitro cellulose 및 이와자체 산화원을 갖고 있는 nitro-cellulose 및 이와

유사한 기타 폭발성 물질

화염의 확산속도가 음속보다 빠른 폭굉 사고

분해 반응 스팀과 같은 열팽창 폭발사고 등으로

초래되는 폭발사고

72

폭연 차단집진기 사일로 등의 공정 구성품은 Suppression Venting Containment 등으로 폭발방지가 가능Venting Containment 등으로 폭발방지가 가능배관 및 덕트에 의해 기타 공정 구성품에 연결되는부위는 폭발 확산의 위험 상존부위는 폭발 확산의 위험 상존집진기는 Deflagration vent 설치로 파괴를 방지할수 있을지는 모르나 유입 덕트 (inlet duct)를 통해수 있을지 나 유 덕 ( )를 통해화염이 플랜트의 다른 부위로 확산될 수 있음이러한 화염의 확산으로 2차 폭발이 초래될 수 있고 실제로 초래되어 왔음NFPA 68에서는 장비들간의 연결된 부위에 설치할선택사양으로 V ti 을 시사하고는 있으나 이는선택사양으로 Venting을 시사하고는 있으나 이는상호 연결된 장비에 폭발방지시스템이 설치되어있을 경우에만 Venting의 효력이 있음

73

있을 경우에만 Venting의 효력이 있음

기계적 폭연 차단적절한 구조의 rotary airlock valve로 가능 dust collector hopper dust collector hopper효과적이기 위해서는

폭연 감지 즉시 Rotary gate valve가 중지폭 지 즉시 y g 가 중지화염과 타고 있는 물질의 이송을 방지진짜 효과적이기 위해서는 rotary airlock valve를

방호 대상 장비의 폭발 감지 및 방지 설비에 통합방호 대상 장비의 폭발 감지 및 방지 설비에 통합필요

High speed knife gate valve적절한 구조로 150 psig 내압력( 충분한 내압력) ms(11000초) 내에 닫힘(빠른 응답속도)배관도 최대 폭연압력 Pmax에 내압

74

기계적 폭연 차단

폭발감지기(압력스위치 또는 불꽃감지기)가 폭연압력 또는 화염 전선 감지압력 또는 화염 전선 감지

폭발감지기가 폭연 압력 화염전선을 감지

신속히 Valve를 차단시켜 화염과 압력의 확산방지

연결된 장비가 D fl ti ti i연결된 장비가 Deflagration venting suppression에 의해 방호되고 있을 경우

예상되는 압력은 거의 없음

연결 배관을 차단하는 Valve를 보다 경제적인연결 배관을 차단하는 Valve를 보다 경제적인chemical isolation barrier로 대체 가능

75

공기수송장치 설치 예시

A

B

A

76

Rotary airlock valvey

77

화학적 폭연 차단

폭발감지기(압력스위치 또는 광학 감지기)가

폭연 압력 화염전선을 감지

고속 방출 소화기에서 소화약제가 신속히 방출고속 방출 소화기에서 소화약제가 신속히 방출

화염과 타고 있는 물질의 확산을 막음

점화원(스파크) 진압 설비

덕트 아래로 이송되는 타고 있는 입자를 감지있

아래쪽으로 물을 분사시켜 소화

일단 폭연이 시작되었을 경우일단 폭연이 시작되었을 경우

확산을 막는 데는 효과가 없음

78

VII 건조설비 부속장치 등VII 건조설비 부속장치 등

79

전체환기 및 배기시설덕트는 불연재 사용 표면온도는 70 이하(24m 이내)이내)

벽 건물 등을 통과시 불연재료로 차단덕트는 방화벽 다른 건물 통과 금지덕트는 방화벽 다른 건물 통과 금지

덕트에 청소구를 설치

건물 일부를 덕트로 사용금지건물 일부를 덕트로 사용금지

위험물질이 응축되지 않도록 설치(단열)

덕트에 고체가 퇴적되지 않도록 설치

배기구는 지붕보다 15m 이상 높게 설치

분진퇴적방지

80

연소장치

연료 먼저 투입되지 않도록 Sequence 구성

연료가스를 감소시켜 연소공기를 차단

2차 공기의 설정치는 급격한 변화가 없도록 잠금차 공기의 설정치 급격 화가 없 록장치 설치시건 암호설정시건 암호설정

연료배관은 수동차단밸브를 설치밸브가 개방된 상태에서 레버가 수직방향이 되지 않게밸브가 개방된 상태에서 레버가 수직방향이 되지 않게

14 회전상태가 권장

파일럿 버너의 불꽃은 주 버너마다 점화를 확실히파일럿 버너의 불꽃은 주 버너마다 점화를 확실히할 수 있게 설치

81

연소 퍼지 설비

예비 퍼지

운전 전middot후에 연료 유입을 차단설비 설치

예비점화 퍼지는 챔버 용적의 4배 실시(1 831)예비점화 퍼지는 챔버 용적의 4배 실시(1831)

예비점화에 필요한 최소 공기만 유입

최소유량 유지 실패 시는 퍼지 타이머 Auto-reset

안전 차단밸브는 닫음안전 차단밸브는 닫음

퍼지 시 화염감지기 신호는 감지되어서는 안 된다

LEL50 이상의 공기로 치환 금지

82

연소 퍼지 설비

예비 퍼지 예외 경우 760초과 또는 다음 3가지 동시

파일럿 불꽃 감시

안전 차단밸브 설치

가열 챔버 내의 가연성농도가 LEL25 이하

파일럿 점화 시운전 시간 15초 미만

예외 조건

공인기관의 승인을 받은 경우

연장시간 동안 LEL 25를 초과하지 않은 경우

83

연료 차단밸브

연동장치 작동 전원차단 시 차단밸브 닫힘

By-pass valve는 항상 닫음

차단밸브를 타 용도 사용금지

차단밸브 전단에 안전밸브를 설치

차단 파일럿 밸브마다 안전밸브를 설치차단 파일럿 밸브마다 안전밸브를 설치

8 62bar초과 시 이중으로 설치862bar초과 시 이중으로 설치

84

Pilot Burner

각 버너 마다 설치

서로 근접설치 시 최소 1개 이상설치로 감지

4초 이하의 실화를 감지하여 연동4초 이하의 실화를 감지하여 연동

예외 사항

로(爐) 내의 온도가 760를 초과 시에만 By-pass 가능

760 이하로 운전시 By-pass 기능을 반드시 복원 760 이하로 운전시 By-pass 기능을 반드시 복원

방폭형 복사 튜브 한쪽이 열린 경우는 제외

760 이하로 운전이 안 되는 버너는 By-pass 가능

온도제어 감지와 병용 금지

85

고산소 분위기 건조설비

산소 공급배관은 CGA G-44에 따름산소 공급배관은 CGA G 44에 따름

산소 투입 전에 배관 청소

연료 차단밸브는 가능한 화실에서 먼 곳에 설치

방산구 퍼지 배출구는 안전한 곳으로 배출방산구 퍼지 배출구는 안전한 곳으로 배출

산소가 연료배관으로 유입 금지

유리 재질 산소 유량계 사용 억제

산소 감압기 2차 측에 안전밸브 설치산소 감압기 2차 측에 안전밸브 설치

86

소방설비

오븐에 자동 스프링클러 물 분무설비 설치

필요 시 덕트 내에도 설치

로(爐)내 온도가 330를 초과 플래시 화재 위험로(爐)내 온도가 330를 초과 플래시 화재 위험

시에는 일제개방형 스프링클러를 설치

CO2 분말 포 소화설비 설치

필요 시 수증기 소화설비 설치필요 시 수증기 소화설비 설치

지속적인 수증기가 공급 가능

물 1lb는 076 부피

연소물질의 소화는 부적합

87

연소물질의 소화는 부적합

건조설비 연동장치

파일럿 버너파일럿 버너

송풍기운전 유량

산소농도 LEL 측정산소농도 LEL 측정

건조실 운전 온도

연료 차단밸브연료 차단밸브

연료공급 압력유량

외부 가연성가스 농도외부 가연성가스 농도

피(彼)건조물의 유입차단

정전

기타(화재 비상정지 등)

88

안전장치 설치 목적

인명과 재산을 보호인명과 재산을 보호

평상시 철저한 유지middot보수로 성능 유지평상시 철저한 유지middot보수로 성능 유지

안전장치는 절대 안전을 보장하지 않음안전장치는 절대 안전을 보장하지 않음

자주 반복하여 사용하면 수명 단축자주 반복하여 사용하면 수명 단축

89

안전장치 설치 원칙

원하는 동작마다 안전장치를 설치원하는 동작마다 안전장치를 설치

안전관행과 제조자의 지침

연료공급장치의 안전밸브연료공급장치의 안전밸브

안전장치의 운전중지는 수동조작으로 재(再)작동

제조자는 안전운전지침서를 제공

시동 정지 비상사태 점검 유지 보수 등시동 정지 비상사태 점검 유지 보수 등

안전장치는 제조자의 지침에 따라 설치 및 유지

안전장치는 외부충격 등으로 보호 조치

90

안전장치 설치 원칙

안전장치를 제거 또는 고장방지

전기 기계적인 연동장치 무력화 방지

제어회로는 150(120)V 이하 사용제어회로는 150(120)V 이하 사용

제어회로는 한쪽만 접지

PLC Sequence

정전 시 안전상태로 자동 복귀되는 회로유지

PLC와 별도의 비상정지스위치 설치

Sequence 변경은 담당자 승인 통제 기록middot유지 Sequence 변경은 담당자 승인 통제 기록 유지

안전 및 재산상의 피해가 우려될 때는 원격제어 금지

91

PLC 안전회로

제조자의 지침에 따라 PLC 회로 구성

안전회로는 변경 금지

안전회로는 독립 필요 시 접점은 공유가능안전회로는 독립 필요 시 접점은 공유가능

다른 설비를 이용하여 치환 점화시도 금지

연동장치는 안전 차단밸브 전원을 직접 차단하도

록 연동시키고 안전상태로 복귀록 연동시키고 안전상태로 복귀

PLC 고장 시 감시되고 안전상태로 복귀

Program은 소멸되지 않도록 저장

92

근로자 교육훈련 사항

연료-공기 혼합물의 연소

폭발위험

자연발화를 포함한 점화원자연발화를 포함한 점화원

제어 및 안전장치의 기능

특수 운전조건

저산소 분위기 운전조건저산소 분위기 운전조건

위험물질의 취급 및 처리

제한장소의 출입절차제한장소의 출입절차

운전 지침

93

참고자료

산업안전보건법

KOSHA CODE D-4-2001 건조설비 설치 기술지침

NFPA 86 Standard for oven and furnaces

NFPA 61A Standard for the prevention of Fire and Dust Explosion in Facilities Manufacturing and Handling StarchHandling Starch

NFPA 61B Standard for the prevention of Fire and Explosion in Grain Elevators and Facilities H dli B lk R A i l l C di iHandling Bulk Raw Agricultural Commodities

NFPA 61C Standard for the prevention of Fire and Dust Explosion in Feed MillsDust Explosion in Feed Mills

NFPA 68 NFPA 69 NFPA 77 NFPA 91 NFPA 231

94

감 사 합 니 다감 사 합 니 다

95

집필 장희(한국산업안전공단)편집 및 제작 교재자료개발팀

불활성가스 치환(아세톤)( )

46

불활성가스 치환(헵탄)( )

47

저산소 농도 용매회수설비

저산소 농도로 운전저산소 농도로 운전

공기가 유입되지 않도록 기밀성을 유지

산소농도 측정장치를 연동 설치

불활성가스는 용적의 5배 이상 보관

비상전원 공급장치 설치비상전원 공급장치 설치

48

저산소 분위기 오븐 운전운전준비최저산소농도(LOC) 보다 3이상 낮게 운전최저산소농도(LOC) 보다 3이상 낮게 운전 3 이하 시 비상퍼지 및 용매 및 피(彼)건조물 공급 중

단용매 증기가 응축되지 않도록 운전운전중지용매 및 피(彼)건조물 유입을 차단용매 및 피(彼)건조물 유입을 차단 LOC 이하로 치환용매 흐름을 차단하고 열원 공급을 중지산소농도를 195 까지 되게 공기유입비상절차정전 시 비상전원을 팬 제어설비에 공급정전 시 비상전원을 팬 제어설비에 공급건조로(乾燥爐)내에 유입 차단비상시에도 산소농도를 연속측정

비상퍼지 시 오븐 과열방지

49

비상퍼지 시 오븐 과열방지

VI 건조설비 화재폭발 피해 최소화VI 건조설비 화재폭발 피해 최소화

50

화재폭발 피해 최소화 방법

억제(Containment)

방산(Deflagration Venting)

폭연 진압(Deflagration Suspension)

폭연 차단(Deflagration Isolation)폭연 차단(Deflagration Isolation)

완벽한 대책을 세우는 것은 불가능

폭발에 의한 피해를 최소화 대책 강구

1차 폭발을 배출하거나 봉쇄시켜 피해를 최소화

1차 폭발을 감지 2차 폭발로 발전 차단

51

1차 폭발을 감지 2차 폭발로 발전 차단

억제(Containment) ( )

공정 자체를 미리 취급 재료의 최대 폭연압력에견딜 수 있게 설계

최종 변형 압력은 용기내의 최대 초기압력에 좌우최종 변형 압력은 용기내의 최대 초기압력에 좌우

억제 용기의 경우 최대 초기압력을 30 psig (2Bar 2 1 KgCm2)로 제한시킴(NFPA 69)21 KgCm2)로 제한시킴(NFPA 69)

장비의 설계는 영구적으로 변형 방지 설계항복강 ( ) 이하에서 전 설계항복강도 (yield strength) 이하에서 운전토록 설계

허용 가능한 변형으로도 파열방지 설계

항복강도 (yield strength) 이상이라 하더라도 극한 강도 (ultimate strength)이하에서 운전되게끔 설계

52

억제(Containment) 장단점( )

억제 시 고려해야 할 사항용기의 평평한 표면들과 사각 모양의 강도를 극대화

시키는 것은 용기 설계 시 고려

용접 부위 및 기타 조임 장치들의 강도 또한 고려용접 부위 및 기타 조임 장치들의 강도 또한 고려

분진폭발위험이 높은 건조기 분쇄기 등에 적용

억제의 장점유지 관리비의 절감

소극적 방호조치

억제의 단점높은 초기 투자비

플랜트 구조에 무게 하중을 미침

53

플랜트 구조에 무게 하중을 미침

방산(Deflagration Venting)( g g)

방산원리공정 구성품 공정실 등의 내부로부터 발생하는 폭연의

고온 팽창 가스를 개방용 패널 또는 도어를 통해 완화시기는 폭발방지조치기는 폭발방지조치

폭연 배풍장치 - Vent panel Vent door

방산 작동 방법폭발성 가스가 대기로 직접 방출될 수 있게끔 유도하는

개방된 방산구 (Open vent)를 제외

방산장치는 사전에 예정된 압력 즉 P t t에서 개방방산장치는 사전에 예정된 압력 즉 Pstat에서 개방

압축된 가스는 대기로 직접 또는 Vent duct를 통해 배출

54

방산 설계 시 고려사항

반발력(反撥力 Reaction force)폭발 후의 화재 (P l i fi )폭발 후의 화재 (Post explosion fire)재료의 유독성 또는 부식독성 문제에 대한 고려독성 문제에 대한 고려배풍 효율 (Vent efficiency) 다른 공정 장비와의 연결 부위다른 공정 장비와의 연결 부위배풍 덕트의 배압 (Back pressure) 단열 보온재 (Th l i l ti )단열 보온재 (Thermal insulation) 안전한 배풍 구역 (Safe Venting Area) 진공 상태 방호 (V P t ti )진공 상태 방호 (Vacuum Protection) 설치 위치

55

방산구 설계기준(NFPA 68)( )

공정 물질(재료) K K l (b d)Kst or Kg value (barmiddotmsecond)용기의 치수와 체적최대 및 최소의 운전 압력 및 온도최대 및 최소의 운전 압력 및 온도용기의 강도V t D t L th(있을 경우)Vent Duct Length(있을 경우)공정 물질(재료) Kst or Kg value용기의 치수와 체적 최대 및 최소의 운전 압력 및용기의 치수와 체적 최대 및 최소의 운전 압력 및온도 용기의 강도 Vent Duct Length 등의 정보로 NFPA 68에 들어 있는 계산도표( h )로 NFPA 68에 들어 있는 계산도표(nomography)를 사용하여 Vent panel의 사이즈를 결정

56

방산구 설치 기준내부 폭발압력을 외부로 안전하게 방출(예외)

철 구조물과 4 8 이상 철판으로 제작 시(봉쇄)철 구조물과 48mm 이상 철판으로 제작 시(봉쇄)

저산소 농도에서 운전하는 건조설비

가스증기 N₂air CO₂air

Methane 12 145

n-Hexane 12 145

Ethylene 10 11 5Ethylene 10 115

Hydrogene 50 52

S l 9 0Stylene 90 -

로(爐)의 부피 0424당 0093 방출면적(151)

57

(爐)의 부피 0424 당 0093 방출면적(15 1)

방산구 설치 기준

패널 출입문 개구부 등을 이용 1 15법칙 준수패널 출입문 개구부 등을 이용 1 15법칙 준수

방출구 주위에 가이드 레일 설치와 경고표지

가능한 연소장치 가까이 설치

패널이 비산되지 않도록 끈으로 묶어패널이 비산되지 않도록 끈으로 묶어

패널은 05psig의 서지 내압력

지붕 패널을 단위면적당 최대244kg 설치

길이가 긴 건조설비는 최소 내경의 5배 초과 금지길이가 긴 건 설비는 최 내경의 5배 과 금지

초기 증기폭발압력을 조기에 배출시켜 배출시간을 길게

58

방산구 덕트 설치 기준

배출구 덕트는 폭발 방산구 면적 이상으로 설치

벤트 면적은 가능한 균형 있고 대칭적으로 분포

덕트는 가능한 짧게(3m 이하) 설치덕트는 가능한 짧게(3m 이하) 설치

가능한 상부의 높은 곳에 장애물이 없도록 설치

일직선으로 설치

외벽에 가깝게 설치외벽에 가깝게 설치

옥외 안전한 곳에 설치옥외 안전한 곳에 설치

폭발 방산구 주위에 경고 표지판 설치

59

방산구 설치 장단점방산구 장점방산구가 옥외에 있을 경우에는 비용 절감방산구가 옥외에 있을 경우에는 비용 절감유지 관리 비용의 절감

방산구 단점 Filter bag 등의 가연성 재료가 아직 남아 있을 경우

방산 후에도방산 후에도화재의 잠재력 상존

배출구를 옥외로 유도하기 위하여 설치설비가 옥외배출구를 옥외로 유도하기 위하여 설치설비가 옥외또는 바깥쪽벽 가까이에 위치분진화염이 외부로 배출되어 2차 재해 위험분진화염이 외부로 배출되어 2차 재해 위험

독성 부식성 재료에는 부적합잘못 설계 및 설치하면 잦은 작동으로 신뢰성이 저하

60

잘못 설계 및 설치하면 잦은 작동으로 신뢰성이 저하

패널형 방산구(Vent Panel)( )

평평한 모양이나 Dome 모양의 Panel로 방호 대

상이 되는 공정 구성품의 개구부에 볼트를 사용하

여 연결 설치

한 장의 Stainless Steel 또는 316 Stainless

Steel (밀봉용) Teflon 및 Stainless Steel SandSteel (밀봉용) Teflon 및 Stainless Steel Sand

witch 구조로도 구성 가능

D 형 V t P l은 풍압 및 공정 진공 상태Dome 형 Vent Panel은 풍압 및 공정 진공 상태

에 대비하여 저항 값을 크게 설계

Vent Panel 모양 직사각형 또는 원형

61

패널형 방산구(Vent Panel)( )

62

패널 비산방지 끈

63

폭발 방산(Explosion Venting)( p g)

분진폭발 시 폭발압력을 외부로 방출

내부압력을 완화시켜 설비를 보호

피해확대를 방지 감소피해확대를 방지

rupture disk bursting diaphragm 폭발 방산 문(안전핀)(안전핀)

64

방산 문(Vent Door)( )

방호 대상이 되는 공정방호 대상이 되는 공정의 구성품에 설치하는경첩이 달린 도어경첩이 달린 도어

미리 예정된 압력에서개방되도록 설계개방되도록 설계

특수한 걸쇠 경첩 배열 제어열로 제어

Vent panel보다 동작시간이 길다

65

방산구 설치 예시

가스와 먼지를 취급하는 장소에 사용

전형적인 설치 장소 Dust collector

Silo

Dryer

Bucket elevator

Mixer Pulverizing

Bucket elevators

W t Sh ddWaste Shredders

최초 설계 기기 배치시에 분진폭발 고려

66

시에 분진폭발 고려

방산구 덮개 비산방지 끈

67

폭연 진압장치 구성

68

폭연 진압 설계 기준

설계 기준 NFPA 69 ISO 61844설계 기준 NFPA 69 ISO 61844

공정 물질

Kst or Kg value(폭발지수)

최대 및 최소 운전 압력 및 온도최대 및 최소 운전 압력 및 온도

용기의 강도용기의 강

용기의 치수와 체적

69

폭연 진압 장단점

폭연 진압(Deflagration Suspension) 장점

화염 제거 및 연이은 화재의 방지

독성 부식성 재료의 배출 위험 감소독성 부식성 재료의 배출 위험 감소

공정 구성품의 위치 선정에 유연성

폭연 진압(Deflagration Suspension) 약점

폭연 배풍 보다 통상 높은 비용

정기적인 유지 관리정기적인 유지 관리

일부 금속분진 아세틸렌 수소에는 부적합

70

폭연 진압 설치

가스 및 먼지를 취급하는가 및 먼지를 취급하는장소에 사용

전형적인 설치 장소전형적인 설치 장 Dust collectors

Silos

Spray dryers

Bucket elevators

Mixers

Pulverizing

Fluid Bed Dryers

Cyclone Separators

W t Sh dd

71

Waste Shredders

폭연 진압 불가

자체 산화원을 갖고 있는 nitro cellulose 및 이와자체 산화원을 갖고 있는 nitro-cellulose 및 이와

유사한 기타 폭발성 물질

화염의 확산속도가 음속보다 빠른 폭굉 사고

분해 반응 스팀과 같은 열팽창 폭발사고 등으로

초래되는 폭발사고

72

폭연 차단집진기 사일로 등의 공정 구성품은 Suppression Venting Containment 등으로 폭발방지가 가능Venting Containment 등으로 폭발방지가 가능배관 및 덕트에 의해 기타 공정 구성품에 연결되는부위는 폭발 확산의 위험 상존부위는 폭발 확산의 위험 상존집진기는 Deflagration vent 설치로 파괴를 방지할수 있을지는 모르나 유입 덕트 (inlet duct)를 통해수 있을지 나 유 덕 ( )를 통해화염이 플랜트의 다른 부위로 확산될 수 있음이러한 화염의 확산으로 2차 폭발이 초래될 수 있고 실제로 초래되어 왔음NFPA 68에서는 장비들간의 연결된 부위에 설치할선택사양으로 V ti 을 시사하고는 있으나 이는선택사양으로 Venting을 시사하고는 있으나 이는상호 연결된 장비에 폭발방지시스템이 설치되어있을 경우에만 Venting의 효력이 있음

73

있을 경우에만 Venting의 효력이 있음

기계적 폭연 차단적절한 구조의 rotary airlock valve로 가능 dust collector hopper dust collector hopper효과적이기 위해서는

폭연 감지 즉시 Rotary gate valve가 중지폭 지 즉시 y g 가 중지화염과 타고 있는 물질의 이송을 방지진짜 효과적이기 위해서는 rotary airlock valve를

방호 대상 장비의 폭발 감지 및 방지 설비에 통합방호 대상 장비의 폭발 감지 및 방지 설비에 통합필요

High speed knife gate valve적절한 구조로 150 psig 내압력( 충분한 내압력) ms(11000초) 내에 닫힘(빠른 응답속도)배관도 최대 폭연압력 Pmax에 내압

74

기계적 폭연 차단

폭발감지기(압력스위치 또는 불꽃감지기)가 폭연압력 또는 화염 전선 감지압력 또는 화염 전선 감지

폭발감지기가 폭연 압력 화염전선을 감지

신속히 Valve를 차단시켜 화염과 압력의 확산방지

연결된 장비가 D fl ti ti i연결된 장비가 Deflagration venting suppression에 의해 방호되고 있을 경우

예상되는 압력은 거의 없음

연결 배관을 차단하는 Valve를 보다 경제적인연결 배관을 차단하는 Valve를 보다 경제적인chemical isolation barrier로 대체 가능

75

공기수송장치 설치 예시

A

B

A

76

Rotary airlock valvey

77

화학적 폭연 차단

폭발감지기(압력스위치 또는 광학 감지기)가

폭연 압력 화염전선을 감지

고속 방출 소화기에서 소화약제가 신속히 방출고속 방출 소화기에서 소화약제가 신속히 방출

화염과 타고 있는 물질의 확산을 막음

점화원(스파크) 진압 설비

덕트 아래로 이송되는 타고 있는 입자를 감지있

아래쪽으로 물을 분사시켜 소화

일단 폭연이 시작되었을 경우일단 폭연이 시작되었을 경우

확산을 막는 데는 효과가 없음

78

VII 건조설비 부속장치 등VII 건조설비 부속장치 등

79

전체환기 및 배기시설덕트는 불연재 사용 표면온도는 70 이하(24m 이내)이내)

벽 건물 등을 통과시 불연재료로 차단덕트는 방화벽 다른 건물 통과 금지덕트는 방화벽 다른 건물 통과 금지

덕트에 청소구를 설치

건물 일부를 덕트로 사용금지건물 일부를 덕트로 사용금지

위험물질이 응축되지 않도록 설치(단열)

덕트에 고체가 퇴적되지 않도록 설치

배기구는 지붕보다 15m 이상 높게 설치

분진퇴적방지

80

연소장치

연료 먼저 투입되지 않도록 Sequence 구성

연료가스를 감소시켜 연소공기를 차단

2차 공기의 설정치는 급격한 변화가 없도록 잠금차 공기의 설정치 급격 화가 없 록장치 설치시건 암호설정시건 암호설정

연료배관은 수동차단밸브를 설치밸브가 개방된 상태에서 레버가 수직방향이 되지 않게밸브가 개방된 상태에서 레버가 수직방향이 되지 않게

14 회전상태가 권장

파일럿 버너의 불꽃은 주 버너마다 점화를 확실히파일럿 버너의 불꽃은 주 버너마다 점화를 확실히할 수 있게 설치

81

연소 퍼지 설비

예비 퍼지

운전 전middot후에 연료 유입을 차단설비 설치

예비점화 퍼지는 챔버 용적의 4배 실시(1 831)예비점화 퍼지는 챔버 용적의 4배 실시(1831)

예비점화에 필요한 최소 공기만 유입

최소유량 유지 실패 시는 퍼지 타이머 Auto-reset

안전 차단밸브는 닫음안전 차단밸브는 닫음

퍼지 시 화염감지기 신호는 감지되어서는 안 된다

LEL50 이상의 공기로 치환 금지

82

연소 퍼지 설비

예비 퍼지 예외 경우 760초과 또는 다음 3가지 동시

파일럿 불꽃 감시

안전 차단밸브 설치

가열 챔버 내의 가연성농도가 LEL25 이하

파일럿 점화 시운전 시간 15초 미만

예외 조건

공인기관의 승인을 받은 경우

연장시간 동안 LEL 25를 초과하지 않은 경우

83

연료 차단밸브

연동장치 작동 전원차단 시 차단밸브 닫힘

By-pass valve는 항상 닫음

차단밸브를 타 용도 사용금지

차단밸브 전단에 안전밸브를 설치

차단 파일럿 밸브마다 안전밸브를 설치차단 파일럿 밸브마다 안전밸브를 설치

8 62bar초과 시 이중으로 설치862bar초과 시 이중으로 설치

84

Pilot Burner

각 버너 마다 설치

서로 근접설치 시 최소 1개 이상설치로 감지

4초 이하의 실화를 감지하여 연동4초 이하의 실화를 감지하여 연동

예외 사항

로(爐) 내의 온도가 760를 초과 시에만 By-pass 가능

760 이하로 운전시 By-pass 기능을 반드시 복원 760 이하로 운전시 By-pass 기능을 반드시 복원

방폭형 복사 튜브 한쪽이 열린 경우는 제외

760 이하로 운전이 안 되는 버너는 By-pass 가능

온도제어 감지와 병용 금지

85

고산소 분위기 건조설비

산소 공급배관은 CGA G-44에 따름산소 공급배관은 CGA G 44에 따름

산소 투입 전에 배관 청소

연료 차단밸브는 가능한 화실에서 먼 곳에 설치

방산구 퍼지 배출구는 안전한 곳으로 배출방산구 퍼지 배출구는 안전한 곳으로 배출

산소가 연료배관으로 유입 금지

유리 재질 산소 유량계 사용 억제

산소 감압기 2차 측에 안전밸브 설치산소 감압기 2차 측에 안전밸브 설치

86

소방설비

오븐에 자동 스프링클러 물 분무설비 설치

필요 시 덕트 내에도 설치

로(爐)내 온도가 330를 초과 플래시 화재 위험로(爐)내 온도가 330를 초과 플래시 화재 위험

시에는 일제개방형 스프링클러를 설치

CO2 분말 포 소화설비 설치

필요 시 수증기 소화설비 설치필요 시 수증기 소화설비 설치

지속적인 수증기가 공급 가능

물 1lb는 076 부피

연소물질의 소화는 부적합

87

연소물질의 소화는 부적합

건조설비 연동장치

파일럿 버너파일럿 버너

송풍기운전 유량

산소농도 LEL 측정산소농도 LEL 측정

건조실 운전 온도

연료 차단밸브연료 차단밸브

연료공급 압력유량

외부 가연성가스 농도외부 가연성가스 농도

피(彼)건조물의 유입차단

정전

기타(화재 비상정지 등)

88

안전장치 설치 목적

인명과 재산을 보호인명과 재산을 보호

평상시 철저한 유지middot보수로 성능 유지평상시 철저한 유지middot보수로 성능 유지

안전장치는 절대 안전을 보장하지 않음안전장치는 절대 안전을 보장하지 않음

자주 반복하여 사용하면 수명 단축자주 반복하여 사용하면 수명 단축

89

안전장치 설치 원칙

원하는 동작마다 안전장치를 설치원하는 동작마다 안전장치를 설치

안전관행과 제조자의 지침

연료공급장치의 안전밸브연료공급장치의 안전밸브

안전장치의 운전중지는 수동조작으로 재(再)작동

제조자는 안전운전지침서를 제공

시동 정지 비상사태 점검 유지 보수 등시동 정지 비상사태 점검 유지 보수 등

안전장치는 제조자의 지침에 따라 설치 및 유지

안전장치는 외부충격 등으로 보호 조치

90

안전장치 설치 원칙

안전장치를 제거 또는 고장방지

전기 기계적인 연동장치 무력화 방지

제어회로는 150(120)V 이하 사용제어회로는 150(120)V 이하 사용

제어회로는 한쪽만 접지

PLC Sequence

정전 시 안전상태로 자동 복귀되는 회로유지

PLC와 별도의 비상정지스위치 설치

Sequence 변경은 담당자 승인 통제 기록middot유지 Sequence 변경은 담당자 승인 통제 기록 유지

안전 및 재산상의 피해가 우려될 때는 원격제어 금지

91

PLC 안전회로

제조자의 지침에 따라 PLC 회로 구성

안전회로는 변경 금지

안전회로는 독립 필요 시 접점은 공유가능안전회로는 독립 필요 시 접점은 공유가능

다른 설비를 이용하여 치환 점화시도 금지

연동장치는 안전 차단밸브 전원을 직접 차단하도

록 연동시키고 안전상태로 복귀록 연동시키고 안전상태로 복귀

PLC 고장 시 감시되고 안전상태로 복귀

Program은 소멸되지 않도록 저장

92

근로자 교육훈련 사항

연료-공기 혼합물의 연소

폭발위험

자연발화를 포함한 점화원자연발화를 포함한 점화원

제어 및 안전장치의 기능

특수 운전조건

저산소 분위기 운전조건저산소 분위기 운전조건

위험물질의 취급 및 처리

제한장소의 출입절차제한장소의 출입절차

운전 지침

93

참고자료

산업안전보건법

KOSHA CODE D-4-2001 건조설비 설치 기술지침

NFPA 86 Standard for oven and furnaces

NFPA 61A Standard for the prevention of Fire and Dust Explosion in Facilities Manufacturing and Handling StarchHandling Starch

NFPA 61B Standard for the prevention of Fire and Explosion in Grain Elevators and Facilities H dli B lk R A i l l C di iHandling Bulk Raw Agricultural Commodities

NFPA 61C Standard for the prevention of Fire and Dust Explosion in Feed MillsDust Explosion in Feed Mills

NFPA 68 NFPA 69 NFPA 77 NFPA 91 NFPA 231

94

감 사 합 니 다감 사 합 니 다

95

집필 장희(한국산업안전공단)편집 및 제작 교재자료개발팀

불활성가스 치환(헵탄)( )

47

저산소 농도 용매회수설비

저산소 농도로 운전저산소 농도로 운전

공기가 유입되지 않도록 기밀성을 유지

산소농도 측정장치를 연동 설치

불활성가스는 용적의 5배 이상 보관

비상전원 공급장치 설치비상전원 공급장치 설치

48

저산소 분위기 오븐 운전운전준비최저산소농도(LOC) 보다 3이상 낮게 운전최저산소농도(LOC) 보다 3이상 낮게 운전 3 이하 시 비상퍼지 및 용매 및 피(彼)건조물 공급 중

단용매 증기가 응축되지 않도록 운전운전중지용매 및 피(彼)건조물 유입을 차단용매 및 피(彼)건조물 유입을 차단 LOC 이하로 치환용매 흐름을 차단하고 열원 공급을 중지산소농도를 195 까지 되게 공기유입비상절차정전 시 비상전원을 팬 제어설비에 공급정전 시 비상전원을 팬 제어설비에 공급건조로(乾燥爐)내에 유입 차단비상시에도 산소농도를 연속측정

비상퍼지 시 오븐 과열방지

49

비상퍼지 시 오븐 과열방지

VI 건조설비 화재폭발 피해 최소화VI 건조설비 화재폭발 피해 최소화

50

화재폭발 피해 최소화 방법

억제(Containment)

방산(Deflagration Venting)

폭연 진압(Deflagration Suspension)

폭연 차단(Deflagration Isolation)폭연 차단(Deflagration Isolation)

완벽한 대책을 세우는 것은 불가능

폭발에 의한 피해를 최소화 대책 강구

1차 폭발을 배출하거나 봉쇄시켜 피해를 최소화

1차 폭발을 감지 2차 폭발로 발전 차단

51

1차 폭발을 감지 2차 폭발로 발전 차단

억제(Containment) ( )

공정 자체를 미리 취급 재료의 최대 폭연압력에견딜 수 있게 설계

최종 변형 압력은 용기내의 최대 초기압력에 좌우최종 변형 압력은 용기내의 최대 초기압력에 좌우

억제 용기의 경우 최대 초기압력을 30 psig (2Bar 2 1 KgCm2)로 제한시킴(NFPA 69)21 KgCm2)로 제한시킴(NFPA 69)

장비의 설계는 영구적으로 변형 방지 설계항복강 ( ) 이하에서 전 설계항복강도 (yield strength) 이하에서 운전토록 설계

허용 가능한 변형으로도 파열방지 설계

항복강도 (yield strength) 이상이라 하더라도 극한 강도 (ultimate strength)이하에서 운전되게끔 설계

52

억제(Containment) 장단점( )

억제 시 고려해야 할 사항용기의 평평한 표면들과 사각 모양의 강도를 극대화

시키는 것은 용기 설계 시 고려

용접 부위 및 기타 조임 장치들의 강도 또한 고려용접 부위 및 기타 조임 장치들의 강도 또한 고려

분진폭발위험이 높은 건조기 분쇄기 등에 적용

억제의 장점유지 관리비의 절감

소극적 방호조치

억제의 단점높은 초기 투자비

플랜트 구조에 무게 하중을 미침

53

플랜트 구조에 무게 하중을 미침

방산(Deflagration Venting)( g g)

방산원리공정 구성품 공정실 등의 내부로부터 발생하는 폭연의

고온 팽창 가스를 개방용 패널 또는 도어를 통해 완화시기는 폭발방지조치기는 폭발방지조치

폭연 배풍장치 - Vent panel Vent door

방산 작동 방법폭발성 가스가 대기로 직접 방출될 수 있게끔 유도하는

개방된 방산구 (Open vent)를 제외

방산장치는 사전에 예정된 압력 즉 P t t에서 개방방산장치는 사전에 예정된 압력 즉 Pstat에서 개방

압축된 가스는 대기로 직접 또는 Vent duct를 통해 배출

54

방산 설계 시 고려사항

반발력(反撥力 Reaction force)폭발 후의 화재 (P l i fi )폭발 후의 화재 (Post explosion fire)재료의 유독성 또는 부식독성 문제에 대한 고려독성 문제에 대한 고려배풍 효율 (Vent efficiency) 다른 공정 장비와의 연결 부위다른 공정 장비와의 연결 부위배풍 덕트의 배압 (Back pressure) 단열 보온재 (Th l i l ti )단열 보온재 (Thermal insulation) 안전한 배풍 구역 (Safe Venting Area) 진공 상태 방호 (V P t ti )진공 상태 방호 (Vacuum Protection) 설치 위치

55

방산구 설계기준(NFPA 68)( )

공정 물질(재료) K K l (b d)Kst or Kg value (barmiddotmsecond)용기의 치수와 체적최대 및 최소의 운전 압력 및 온도최대 및 최소의 운전 압력 및 온도용기의 강도V t D t L th(있을 경우)Vent Duct Length(있을 경우)공정 물질(재료) Kst or Kg value용기의 치수와 체적 최대 및 최소의 운전 압력 및용기의 치수와 체적 최대 및 최소의 운전 압력 및온도 용기의 강도 Vent Duct Length 등의 정보로 NFPA 68에 들어 있는 계산도표( h )로 NFPA 68에 들어 있는 계산도표(nomography)를 사용하여 Vent panel의 사이즈를 결정

56

방산구 설치 기준내부 폭발압력을 외부로 안전하게 방출(예외)

철 구조물과 4 8 이상 철판으로 제작 시(봉쇄)철 구조물과 48mm 이상 철판으로 제작 시(봉쇄)

저산소 농도에서 운전하는 건조설비

가스증기 N₂air CO₂air

Methane 12 145

n-Hexane 12 145

Ethylene 10 11 5Ethylene 10 115

Hydrogene 50 52

S l 9 0Stylene 90 -

로(爐)의 부피 0424당 0093 방출면적(151)

57

(爐)의 부피 0424 당 0093 방출면적(15 1)

방산구 설치 기준

패널 출입문 개구부 등을 이용 1 15법칙 준수패널 출입문 개구부 등을 이용 1 15법칙 준수

방출구 주위에 가이드 레일 설치와 경고표지

가능한 연소장치 가까이 설치

패널이 비산되지 않도록 끈으로 묶어패널이 비산되지 않도록 끈으로 묶어

패널은 05psig의 서지 내압력

지붕 패널을 단위면적당 최대244kg 설치

길이가 긴 건조설비는 최소 내경의 5배 초과 금지길이가 긴 건 설비는 최 내경의 5배 과 금지

초기 증기폭발압력을 조기에 배출시켜 배출시간을 길게

58

방산구 덕트 설치 기준

배출구 덕트는 폭발 방산구 면적 이상으로 설치

벤트 면적은 가능한 균형 있고 대칭적으로 분포

덕트는 가능한 짧게(3m 이하) 설치덕트는 가능한 짧게(3m 이하) 설치

가능한 상부의 높은 곳에 장애물이 없도록 설치

일직선으로 설치

외벽에 가깝게 설치외벽에 가깝게 설치

옥외 안전한 곳에 설치옥외 안전한 곳에 설치

폭발 방산구 주위에 경고 표지판 설치

59

방산구 설치 장단점방산구 장점방산구가 옥외에 있을 경우에는 비용 절감방산구가 옥외에 있을 경우에는 비용 절감유지 관리 비용의 절감

방산구 단점 Filter bag 등의 가연성 재료가 아직 남아 있을 경우

방산 후에도방산 후에도화재의 잠재력 상존

배출구를 옥외로 유도하기 위하여 설치설비가 옥외배출구를 옥외로 유도하기 위하여 설치설비가 옥외또는 바깥쪽벽 가까이에 위치분진화염이 외부로 배출되어 2차 재해 위험분진화염이 외부로 배출되어 2차 재해 위험

독성 부식성 재료에는 부적합잘못 설계 및 설치하면 잦은 작동으로 신뢰성이 저하

60

잘못 설계 및 설치하면 잦은 작동으로 신뢰성이 저하

패널형 방산구(Vent Panel)( )

평평한 모양이나 Dome 모양의 Panel로 방호 대

상이 되는 공정 구성품의 개구부에 볼트를 사용하

여 연결 설치

한 장의 Stainless Steel 또는 316 Stainless

Steel (밀봉용) Teflon 및 Stainless Steel SandSteel (밀봉용) Teflon 및 Stainless Steel Sand

witch 구조로도 구성 가능

D 형 V t P l은 풍압 및 공정 진공 상태Dome 형 Vent Panel은 풍압 및 공정 진공 상태

에 대비하여 저항 값을 크게 설계

Vent Panel 모양 직사각형 또는 원형

61

패널형 방산구(Vent Panel)( )

62

패널 비산방지 끈

63

폭발 방산(Explosion Venting)( p g)

분진폭발 시 폭발압력을 외부로 방출

내부압력을 완화시켜 설비를 보호

피해확대를 방지 감소피해확대를 방지

rupture disk bursting diaphragm 폭발 방산 문(안전핀)(안전핀)

64

방산 문(Vent Door)( )

방호 대상이 되는 공정방호 대상이 되는 공정의 구성품에 설치하는경첩이 달린 도어경첩이 달린 도어

미리 예정된 압력에서개방되도록 설계개방되도록 설계

특수한 걸쇠 경첩 배열 제어열로 제어

Vent panel보다 동작시간이 길다

65

방산구 설치 예시

가스와 먼지를 취급하는 장소에 사용

전형적인 설치 장소 Dust collector

Silo

Dryer

Bucket elevator

Mixer Pulverizing

Bucket elevators

W t Sh ddWaste Shredders

최초 설계 기기 배치시에 분진폭발 고려

66

시에 분진폭발 고려

방산구 덮개 비산방지 끈

67

폭연 진압장치 구성

68

폭연 진압 설계 기준

설계 기준 NFPA 69 ISO 61844설계 기준 NFPA 69 ISO 61844

공정 물질

Kst or Kg value(폭발지수)

최대 및 최소 운전 압력 및 온도최대 및 최소 운전 압력 및 온도

용기의 강도용기의 강

용기의 치수와 체적

69

폭연 진압 장단점

폭연 진압(Deflagration Suspension) 장점

화염 제거 및 연이은 화재의 방지

독성 부식성 재료의 배출 위험 감소독성 부식성 재료의 배출 위험 감소

공정 구성품의 위치 선정에 유연성

폭연 진압(Deflagration Suspension) 약점

폭연 배풍 보다 통상 높은 비용

정기적인 유지 관리정기적인 유지 관리

일부 금속분진 아세틸렌 수소에는 부적합

70

폭연 진압 설치

가스 및 먼지를 취급하는가 및 먼지를 취급하는장소에 사용

전형적인 설치 장소전형적인 설치 장 Dust collectors

Silos

Spray dryers

Bucket elevators

Mixers

Pulverizing

Fluid Bed Dryers

Cyclone Separators

W t Sh dd

71

Waste Shredders

폭연 진압 불가

자체 산화원을 갖고 있는 nitro cellulose 및 이와자체 산화원을 갖고 있는 nitro-cellulose 및 이와

유사한 기타 폭발성 물질

화염의 확산속도가 음속보다 빠른 폭굉 사고

분해 반응 스팀과 같은 열팽창 폭발사고 등으로

초래되는 폭발사고

72

폭연 차단집진기 사일로 등의 공정 구성품은 Suppression Venting Containment 등으로 폭발방지가 가능Venting Containment 등으로 폭발방지가 가능배관 및 덕트에 의해 기타 공정 구성품에 연결되는부위는 폭발 확산의 위험 상존부위는 폭발 확산의 위험 상존집진기는 Deflagration vent 설치로 파괴를 방지할수 있을지는 모르나 유입 덕트 (inlet duct)를 통해수 있을지 나 유 덕 ( )를 통해화염이 플랜트의 다른 부위로 확산될 수 있음이러한 화염의 확산으로 2차 폭발이 초래될 수 있고 실제로 초래되어 왔음NFPA 68에서는 장비들간의 연결된 부위에 설치할선택사양으로 V ti 을 시사하고는 있으나 이는선택사양으로 Venting을 시사하고는 있으나 이는상호 연결된 장비에 폭발방지시스템이 설치되어있을 경우에만 Venting의 효력이 있음

73

있을 경우에만 Venting의 효력이 있음

기계적 폭연 차단적절한 구조의 rotary airlock valve로 가능 dust collector hopper dust collector hopper효과적이기 위해서는

폭연 감지 즉시 Rotary gate valve가 중지폭 지 즉시 y g 가 중지화염과 타고 있는 물질의 이송을 방지진짜 효과적이기 위해서는 rotary airlock valve를

방호 대상 장비의 폭발 감지 및 방지 설비에 통합방호 대상 장비의 폭발 감지 및 방지 설비에 통합필요

High speed knife gate valve적절한 구조로 150 psig 내압력( 충분한 내압력) ms(11000초) 내에 닫힘(빠른 응답속도)배관도 최대 폭연압력 Pmax에 내압

74

기계적 폭연 차단

폭발감지기(압력스위치 또는 불꽃감지기)가 폭연압력 또는 화염 전선 감지압력 또는 화염 전선 감지

폭발감지기가 폭연 압력 화염전선을 감지

신속히 Valve를 차단시켜 화염과 압력의 확산방지

연결된 장비가 D fl ti ti i연결된 장비가 Deflagration venting suppression에 의해 방호되고 있을 경우

예상되는 압력은 거의 없음

연결 배관을 차단하는 Valve를 보다 경제적인연결 배관을 차단하는 Valve를 보다 경제적인chemical isolation barrier로 대체 가능

75

공기수송장치 설치 예시

A

B

A

76

Rotary airlock valvey

77

화학적 폭연 차단

폭발감지기(압력스위치 또는 광학 감지기)가

폭연 압력 화염전선을 감지

고속 방출 소화기에서 소화약제가 신속히 방출고속 방출 소화기에서 소화약제가 신속히 방출

화염과 타고 있는 물질의 확산을 막음

점화원(스파크) 진압 설비

덕트 아래로 이송되는 타고 있는 입자를 감지있

아래쪽으로 물을 분사시켜 소화

일단 폭연이 시작되었을 경우일단 폭연이 시작되었을 경우

확산을 막는 데는 효과가 없음

78

VII 건조설비 부속장치 등VII 건조설비 부속장치 등

79

전체환기 및 배기시설덕트는 불연재 사용 표면온도는 70 이하(24m 이내)이내)

벽 건물 등을 통과시 불연재료로 차단덕트는 방화벽 다른 건물 통과 금지덕트는 방화벽 다른 건물 통과 금지

덕트에 청소구를 설치

건물 일부를 덕트로 사용금지건물 일부를 덕트로 사용금지

위험물질이 응축되지 않도록 설치(단열)

덕트에 고체가 퇴적되지 않도록 설치

배기구는 지붕보다 15m 이상 높게 설치

분진퇴적방지

80

연소장치

연료 먼저 투입되지 않도록 Sequence 구성

연료가스를 감소시켜 연소공기를 차단

2차 공기의 설정치는 급격한 변화가 없도록 잠금차 공기의 설정치 급격 화가 없 록장치 설치시건 암호설정시건 암호설정

연료배관은 수동차단밸브를 설치밸브가 개방된 상태에서 레버가 수직방향이 되지 않게밸브가 개방된 상태에서 레버가 수직방향이 되지 않게

14 회전상태가 권장

파일럿 버너의 불꽃은 주 버너마다 점화를 확실히파일럿 버너의 불꽃은 주 버너마다 점화를 확실히할 수 있게 설치

81

연소 퍼지 설비

예비 퍼지

운전 전middot후에 연료 유입을 차단설비 설치

예비점화 퍼지는 챔버 용적의 4배 실시(1 831)예비점화 퍼지는 챔버 용적의 4배 실시(1831)

예비점화에 필요한 최소 공기만 유입

최소유량 유지 실패 시는 퍼지 타이머 Auto-reset

안전 차단밸브는 닫음안전 차단밸브는 닫음

퍼지 시 화염감지기 신호는 감지되어서는 안 된다

LEL50 이상의 공기로 치환 금지

82

연소 퍼지 설비

예비 퍼지 예외 경우 760초과 또는 다음 3가지 동시

파일럿 불꽃 감시

안전 차단밸브 설치

가열 챔버 내의 가연성농도가 LEL25 이하

파일럿 점화 시운전 시간 15초 미만

예외 조건

공인기관의 승인을 받은 경우

연장시간 동안 LEL 25를 초과하지 않은 경우

83

연료 차단밸브

연동장치 작동 전원차단 시 차단밸브 닫힘

By-pass valve는 항상 닫음

차단밸브를 타 용도 사용금지

차단밸브 전단에 안전밸브를 설치

차단 파일럿 밸브마다 안전밸브를 설치차단 파일럿 밸브마다 안전밸브를 설치

8 62bar초과 시 이중으로 설치862bar초과 시 이중으로 설치

84

Pilot Burner

각 버너 마다 설치

서로 근접설치 시 최소 1개 이상설치로 감지

4초 이하의 실화를 감지하여 연동4초 이하의 실화를 감지하여 연동

예외 사항

로(爐) 내의 온도가 760를 초과 시에만 By-pass 가능

760 이하로 운전시 By-pass 기능을 반드시 복원 760 이하로 운전시 By-pass 기능을 반드시 복원

방폭형 복사 튜브 한쪽이 열린 경우는 제외

760 이하로 운전이 안 되는 버너는 By-pass 가능

온도제어 감지와 병용 금지

85

고산소 분위기 건조설비

산소 공급배관은 CGA G-44에 따름산소 공급배관은 CGA G 44에 따름

산소 투입 전에 배관 청소

연료 차단밸브는 가능한 화실에서 먼 곳에 설치

방산구 퍼지 배출구는 안전한 곳으로 배출방산구 퍼지 배출구는 안전한 곳으로 배출

산소가 연료배관으로 유입 금지

유리 재질 산소 유량계 사용 억제

산소 감압기 2차 측에 안전밸브 설치산소 감압기 2차 측에 안전밸브 설치

86

소방설비

오븐에 자동 스프링클러 물 분무설비 설치

필요 시 덕트 내에도 설치

로(爐)내 온도가 330를 초과 플래시 화재 위험로(爐)내 온도가 330를 초과 플래시 화재 위험

시에는 일제개방형 스프링클러를 설치

CO2 분말 포 소화설비 설치

필요 시 수증기 소화설비 설치필요 시 수증기 소화설비 설치

지속적인 수증기가 공급 가능

물 1lb는 076 부피

연소물질의 소화는 부적합

87

연소물질의 소화는 부적합

건조설비 연동장치

파일럿 버너파일럿 버너

송풍기운전 유량

산소농도 LEL 측정산소농도 LEL 측정

건조실 운전 온도

연료 차단밸브연료 차단밸브

연료공급 압력유량

외부 가연성가스 농도외부 가연성가스 농도

피(彼)건조물의 유입차단

정전

기타(화재 비상정지 등)

88

안전장치 설치 목적

인명과 재산을 보호인명과 재산을 보호

평상시 철저한 유지middot보수로 성능 유지평상시 철저한 유지middot보수로 성능 유지

안전장치는 절대 안전을 보장하지 않음안전장치는 절대 안전을 보장하지 않음

자주 반복하여 사용하면 수명 단축자주 반복하여 사용하면 수명 단축

89

안전장치 설치 원칙

원하는 동작마다 안전장치를 설치원하는 동작마다 안전장치를 설치

안전관행과 제조자의 지침

연료공급장치의 안전밸브연료공급장치의 안전밸브

안전장치의 운전중지는 수동조작으로 재(再)작동

제조자는 안전운전지침서를 제공

시동 정지 비상사태 점검 유지 보수 등시동 정지 비상사태 점검 유지 보수 등

안전장치는 제조자의 지침에 따라 설치 및 유지

안전장치는 외부충격 등으로 보호 조치

90

안전장치 설치 원칙

안전장치를 제거 또는 고장방지

전기 기계적인 연동장치 무력화 방지

제어회로는 150(120)V 이하 사용제어회로는 150(120)V 이하 사용

제어회로는 한쪽만 접지

PLC Sequence

정전 시 안전상태로 자동 복귀되는 회로유지

PLC와 별도의 비상정지스위치 설치

Sequence 변경은 담당자 승인 통제 기록middot유지 Sequence 변경은 담당자 승인 통제 기록 유지

안전 및 재산상의 피해가 우려될 때는 원격제어 금지

91

PLC 안전회로

제조자의 지침에 따라 PLC 회로 구성

안전회로는 변경 금지

안전회로는 독립 필요 시 접점은 공유가능안전회로는 독립 필요 시 접점은 공유가능

다른 설비를 이용하여 치환 점화시도 금지

연동장치는 안전 차단밸브 전원을 직접 차단하도

록 연동시키고 안전상태로 복귀록 연동시키고 안전상태로 복귀

PLC 고장 시 감시되고 안전상태로 복귀

Program은 소멸되지 않도록 저장

92

근로자 교육훈련 사항

연료-공기 혼합물의 연소

폭발위험

자연발화를 포함한 점화원자연발화를 포함한 점화원

제어 및 안전장치의 기능

특수 운전조건

저산소 분위기 운전조건저산소 분위기 운전조건

위험물질의 취급 및 처리

제한장소의 출입절차제한장소의 출입절차

운전 지침

93

참고자료

산업안전보건법

KOSHA CODE D-4-2001 건조설비 설치 기술지침

NFPA 86 Standard for oven and furnaces

NFPA 61A Standard for the prevention of Fire and Dust Explosion in Facilities Manufacturing and Handling StarchHandling Starch

NFPA 61B Standard for the prevention of Fire and Explosion in Grain Elevators and Facilities H dli B lk R A i l l C di iHandling Bulk Raw Agricultural Commodities

NFPA 61C Standard for the prevention of Fire and Dust Explosion in Feed MillsDust Explosion in Feed Mills

NFPA 68 NFPA 69 NFPA 77 NFPA 91 NFPA 231

94

감 사 합 니 다감 사 합 니 다

95

집필 장희(한국산업안전공단)편집 및 제작 교재자료개발팀

저산소 농도 용매회수설비

저산소 농도로 운전저산소 농도로 운전

공기가 유입되지 않도록 기밀성을 유지

산소농도 측정장치를 연동 설치

불활성가스는 용적의 5배 이상 보관

비상전원 공급장치 설치비상전원 공급장치 설치

48

저산소 분위기 오븐 운전운전준비최저산소농도(LOC) 보다 3이상 낮게 운전최저산소농도(LOC) 보다 3이상 낮게 운전 3 이하 시 비상퍼지 및 용매 및 피(彼)건조물 공급 중

단용매 증기가 응축되지 않도록 운전운전중지용매 및 피(彼)건조물 유입을 차단용매 및 피(彼)건조물 유입을 차단 LOC 이하로 치환용매 흐름을 차단하고 열원 공급을 중지산소농도를 195 까지 되게 공기유입비상절차정전 시 비상전원을 팬 제어설비에 공급정전 시 비상전원을 팬 제어설비에 공급건조로(乾燥爐)내에 유입 차단비상시에도 산소농도를 연속측정

비상퍼지 시 오븐 과열방지

49

비상퍼지 시 오븐 과열방지

VI 건조설비 화재폭발 피해 최소화VI 건조설비 화재폭발 피해 최소화

50

화재폭발 피해 최소화 방법

억제(Containment)

방산(Deflagration Venting)

폭연 진압(Deflagration Suspension)

폭연 차단(Deflagration Isolation)폭연 차단(Deflagration Isolation)

완벽한 대책을 세우는 것은 불가능

폭발에 의한 피해를 최소화 대책 강구

1차 폭발을 배출하거나 봉쇄시켜 피해를 최소화

1차 폭발을 감지 2차 폭발로 발전 차단

51

1차 폭발을 감지 2차 폭발로 발전 차단

억제(Containment) ( )

공정 자체를 미리 취급 재료의 최대 폭연압력에견딜 수 있게 설계

최종 변형 압력은 용기내의 최대 초기압력에 좌우최종 변형 압력은 용기내의 최대 초기압력에 좌우

억제 용기의 경우 최대 초기압력을 30 psig (2Bar 2 1 KgCm2)로 제한시킴(NFPA 69)21 KgCm2)로 제한시킴(NFPA 69)

장비의 설계는 영구적으로 변형 방지 설계항복강 ( ) 이하에서 전 설계항복강도 (yield strength) 이하에서 운전토록 설계

허용 가능한 변형으로도 파열방지 설계

항복강도 (yield strength) 이상이라 하더라도 극한 강도 (ultimate strength)이하에서 운전되게끔 설계

52

억제(Containment) 장단점( )

억제 시 고려해야 할 사항용기의 평평한 표면들과 사각 모양의 강도를 극대화

시키는 것은 용기 설계 시 고려

용접 부위 및 기타 조임 장치들의 강도 또한 고려용접 부위 및 기타 조임 장치들의 강도 또한 고려

분진폭발위험이 높은 건조기 분쇄기 등에 적용

억제의 장점유지 관리비의 절감

소극적 방호조치

억제의 단점높은 초기 투자비

플랜트 구조에 무게 하중을 미침

53

플랜트 구조에 무게 하중을 미침

방산(Deflagration Venting)( g g)

방산원리공정 구성품 공정실 등의 내부로부터 발생하는 폭연의

고온 팽창 가스를 개방용 패널 또는 도어를 통해 완화시기는 폭발방지조치기는 폭발방지조치

폭연 배풍장치 - Vent panel Vent door

방산 작동 방법폭발성 가스가 대기로 직접 방출될 수 있게끔 유도하는

개방된 방산구 (Open vent)를 제외

방산장치는 사전에 예정된 압력 즉 P t t에서 개방방산장치는 사전에 예정된 압력 즉 Pstat에서 개방

압축된 가스는 대기로 직접 또는 Vent duct를 통해 배출

54

방산 설계 시 고려사항

반발력(反撥力 Reaction force)폭발 후의 화재 (P l i fi )폭발 후의 화재 (Post explosion fire)재료의 유독성 또는 부식독성 문제에 대한 고려독성 문제에 대한 고려배풍 효율 (Vent efficiency) 다른 공정 장비와의 연결 부위다른 공정 장비와의 연결 부위배풍 덕트의 배압 (Back pressure) 단열 보온재 (Th l i l ti )단열 보온재 (Thermal insulation) 안전한 배풍 구역 (Safe Venting Area) 진공 상태 방호 (V P t ti )진공 상태 방호 (Vacuum Protection) 설치 위치

55

방산구 설계기준(NFPA 68)( )

공정 물질(재료) K K l (b d)Kst or Kg value (barmiddotmsecond)용기의 치수와 체적최대 및 최소의 운전 압력 및 온도최대 및 최소의 운전 압력 및 온도용기의 강도V t D t L th(있을 경우)Vent Duct Length(있을 경우)공정 물질(재료) Kst or Kg value용기의 치수와 체적 최대 및 최소의 운전 압력 및용기의 치수와 체적 최대 및 최소의 운전 압력 및온도 용기의 강도 Vent Duct Length 등의 정보로 NFPA 68에 들어 있는 계산도표( h )로 NFPA 68에 들어 있는 계산도표(nomography)를 사용하여 Vent panel의 사이즈를 결정

56

방산구 설치 기준내부 폭발압력을 외부로 안전하게 방출(예외)

철 구조물과 4 8 이상 철판으로 제작 시(봉쇄)철 구조물과 48mm 이상 철판으로 제작 시(봉쇄)

저산소 농도에서 운전하는 건조설비

가스증기 N₂air CO₂air

Methane 12 145

n-Hexane 12 145

Ethylene 10 11 5Ethylene 10 115

Hydrogene 50 52

S l 9 0Stylene 90 -

로(爐)의 부피 0424당 0093 방출면적(151)

57

(爐)의 부피 0424 당 0093 방출면적(15 1)

방산구 설치 기준

패널 출입문 개구부 등을 이용 1 15법칙 준수패널 출입문 개구부 등을 이용 1 15법칙 준수

방출구 주위에 가이드 레일 설치와 경고표지

가능한 연소장치 가까이 설치

패널이 비산되지 않도록 끈으로 묶어패널이 비산되지 않도록 끈으로 묶어

패널은 05psig의 서지 내압력

지붕 패널을 단위면적당 최대244kg 설치

길이가 긴 건조설비는 최소 내경의 5배 초과 금지길이가 긴 건 설비는 최 내경의 5배 과 금지

초기 증기폭발압력을 조기에 배출시켜 배출시간을 길게

58

방산구 덕트 설치 기준

배출구 덕트는 폭발 방산구 면적 이상으로 설치

벤트 면적은 가능한 균형 있고 대칭적으로 분포

덕트는 가능한 짧게(3m 이하) 설치덕트는 가능한 짧게(3m 이하) 설치

가능한 상부의 높은 곳에 장애물이 없도록 설치

일직선으로 설치

외벽에 가깝게 설치외벽에 가깝게 설치

옥외 안전한 곳에 설치옥외 안전한 곳에 설치

폭발 방산구 주위에 경고 표지판 설치

59

방산구 설치 장단점방산구 장점방산구가 옥외에 있을 경우에는 비용 절감방산구가 옥외에 있을 경우에는 비용 절감유지 관리 비용의 절감

방산구 단점 Filter bag 등의 가연성 재료가 아직 남아 있을 경우

방산 후에도방산 후에도화재의 잠재력 상존

배출구를 옥외로 유도하기 위하여 설치설비가 옥외배출구를 옥외로 유도하기 위하여 설치설비가 옥외또는 바깥쪽벽 가까이에 위치분진화염이 외부로 배출되어 2차 재해 위험분진화염이 외부로 배출되어 2차 재해 위험

독성 부식성 재료에는 부적합잘못 설계 및 설치하면 잦은 작동으로 신뢰성이 저하

60

잘못 설계 및 설치하면 잦은 작동으로 신뢰성이 저하

패널형 방산구(Vent Panel)( )

평평한 모양이나 Dome 모양의 Panel로 방호 대

상이 되는 공정 구성품의 개구부에 볼트를 사용하

여 연결 설치

한 장의 Stainless Steel 또는 316 Stainless

Steel (밀봉용) Teflon 및 Stainless Steel SandSteel (밀봉용) Teflon 및 Stainless Steel Sand

witch 구조로도 구성 가능

D 형 V t P l은 풍압 및 공정 진공 상태Dome 형 Vent Panel은 풍압 및 공정 진공 상태

에 대비하여 저항 값을 크게 설계

Vent Panel 모양 직사각형 또는 원형

61

패널형 방산구(Vent Panel)( )

62

패널 비산방지 끈

63

폭발 방산(Explosion Venting)( p g)

분진폭발 시 폭발압력을 외부로 방출

내부압력을 완화시켜 설비를 보호

피해확대를 방지 감소피해확대를 방지

rupture disk bursting diaphragm 폭발 방산 문(안전핀)(안전핀)

64

방산 문(Vent Door)( )

방호 대상이 되는 공정방호 대상이 되는 공정의 구성품에 설치하는경첩이 달린 도어경첩이 달린 도어

미리 예정된 압력에서개방되도록 설계개방되도록 설계

특수한 걸쇠 경첩 배열 제어열로 제어

Vent panel보다 동작시간이 길다

65

방산구 설치 예시

가스와 먼지를 취급하는 장소에 사용

전형적인 설치 장소 Dust collector

Silo

Dryer

Bucket elevator

Mixer Pulverizing

Bucket elevators

W t Sh ddWaste Shredders

최초 설계 기기 배치시에 분진폭발 고려

66

시에 분진폭발 고려

방산구 덮개 비산방지 끈

67

폭연 진압장치 구성

68

폭연 진압 설계 기준

설계 기준 NFPA 69 ISO 61844설계 기준 NFPA 69 ISO 61844

공정 물질

Kst or Kg value(폭발지수)

최대 및 최소 운전 압력 및 온도최대 및 최소 운전 압력 및 온도

용기의 강도용기의 강

용기의 치수와 체적

69

폭연 진압 장단점

폭연 진압(Deflagration Suspension) 장점

화염 제거 및 연이은 화재의 방지

독성 부식성 재료의 배출 위험 감소독성 부식성 재료의 배출 위험 감소

공정 구성품의 위치 선정에 유연성

폭연 진압(Deflagration Suspension) 약점

폭연 배풍 보다 통상 높은 비용

정기적인 유지 관리정기적인 유지 관리

일부 금속분진 아세틸렌 수소에는 부적합

70

폭연 진압 설치

가스 및 먼지를 취급하는가 및 먼지를 취급하는장소에 사용

전형적인 설치 장소전형적인 설치 장 Dust collectors

Silos

Spray dryers

Bucket elevators

Mixers

Pulverizing

Fluid Bed Dryers

Cyclone Separators

W t Sh dd

71

Waste Shredders

폭연 진압 불가

자체 산화원을 갖고 있는 nitro cellulose 및 이와자체 산화원을 갖고 있는 nitro-cellulose 및 이와

유사한 기타 폭발성 물질

화염의 확산속도가 음속보다 빠른 폭굉 사고

분해 반응 스팀과 같은 열팽창 폭발사고 등으로

초래되는 폭발사고

72

폭연 차단집진기 사일로 등의 공정 구성품은 Suppression Venting Containment 등으로 폭발방지가 가능Venting Containment 등으로 폭발방지가 가능배관 및 덕트에 의해 기타 공정 구성품에 연결되는부위는 폭발 확산의 위험 상존부위는 폭발 확산의 위험 상존집진기는 Deflagration vent 설치로 파괴를 방지할수 있을지는 모르나 유입 덕트 (inlet duct)를 통해수 있을지 나 유 덕 ( )를 통해화염이 플랜트의 다른 부위로 확산될 수 있음이러한 화염의 확산으로 2차 폭발이 초래될 수 있고 실제로 초래되어 왔음NFPA 68에서는 장비들간의 연결된 부위에 설치할선택사양으로 V ti 을 시사하고는 있으나 이는선택사양으로 Venting을 시사하고는 있으나 이는상호 연결된 장비에 폭발방지시스템이 설치되어있을 경우에만 Venting의 효력이 있음

73

있을 경우에만 Venting의 효력이 있음

기계적 폭연 차단적절한 구조의 rotary airlock valve로 가능 dust collector hopper dust collector hopper효과적이기 위해서는

폭연 감지 즉시 Rotary gate valve가 중지폭 지 즉시 y g 가 중지화염과 타고 있는 물질의 이송을 방지진짜 효과적이기 위해서는 rotary airlock valve를

방호 대상 장비의 폭발 감지 및 방지 설비에 통합방호 대상 장비의 폭발 감지 및 방지 설비에 통합필요

High speed knife gate valve적절한 구조로 150 psig 내압력( 충분한 내압력) ms(11000초) 내에 닫힘(빠른 응답속도)배관도 최대 폭연압력 Pmax에 내압

74

기계적 폭연 차단

폭발감지기(압력스위치 또는 불꽃감지기)가 폭연압력 또는 화염 전선 감지압력 또는 화염 전선 감지

폭발감지기가 폭연 압력 화염전선을 감지

신속히 Valve를 차단시켜 화염과 압력의 확산방지

연결된 장비가 D fl ti ti i연결된 장비가 Deflagration venting suppression에 의해 방호되고 있을 경우

예상되는 압력은 거의 없음

연결 배관을 차단하는 Valve를 보다 경제적인연결 배관을 차단하는 Valve를 보다 경제적인chemical isolation barrier로 대체 가능

75

공기수송장치 설치 예시

A

B

A

76

Rotary airlock valvey

77

화학적 폭연 차단

폭발감지기(압력스위치 또는 광학 감지기)가

폭연 압력 화염전선을 감지

고속 방출 소화기에서 소화약제가 신속히 방출고속 방출 소화기에서 소화약제가 신속히 방출

화염과 타고 있는 물질의 확산을 막음

점화원(스파크) 진압 설비

덕트 아래로 이송되는 타고 있는 입자를 감지있

아래쪽으로 물을 분사시켜 소화

일단 폭연이 시작되었을 경우일단 폭연이 시작되었을 경우

확산을 막는 데는 효과가 없음

78

VII 건조설비 부속장치 등VII 건조설비 부속장치 등

79

전체환기 및 배기시설덕트는 불연재 사용 표면온도는 70 이하(24m 이내)이내)

벽 건물 등을 통과시 불연재료로 차단덕트는 방화벽 다른 건물 통과 금지덕트는 방화벽 다른 건물 통과 금지

덕트에 청소구를 설치

건물 일부를 덕트로 사용금지건물 일부를 덕트로 사용금지

위험물질이 응축되지 않도록 설치(단열)

덕트에 고체가 퇴적되지 않도록 설치

배기구는 지붕보다 15m 이상 높게 설치

분진퇴적방지

80

연소장치

연료 먼저 투입되지 않도록 Sequence 구성

연료가스를 감소시켜 연소공기를 차단

2차 공기의 설정치는 급격한 변화가 없도록 잠금차 공기의 설정치 급격 화가 없 록장치 설치시건 암호설정시건 암호설정

연료배관은 수동차단밸브를 설치밸브가 개방된 상태에서 레버가 수직방향이 되지 않게밸브가 개방된 상태에서 레버가 수직방향이 되지 않게

14 회전상태가 권장

파일럿 버너의 불꽃은 주 버너마다 점화를 확실히파일럿 버너의 불꽃은 주 버너마다 점화를 확실히할 수 있게 설치

81

연소 퍼지 설비

예비 퍼지

운전 전middot후에 연료 유입을 차단설비 설치

예비점화 퍼지는 챔버 용적의 4배 실시(1 831)예비점화 퍼지는 챔버 용적의 4배 실시(1831)

예비점화에 필요한 최소 공기만 유입

최소유량 유지 실패 시는 퍼지 타이머 Auto-reset

안전 차단밸브는 닫음안전 차단밸브는 닫음

퍼지 시 화염감지기 신호는 감지되어서는 안 된다

LEL50 이상의 공기로 치환 금지

82

연소 퍼지 설비

예비 퍼지 예외 경우 760초과 또는 다음 3가지 동시

파일럿 불꽃 감시

안전 차단밸브 설치

가열 챔버 내의 가연성농도가 LEL25 이하

파일럿 점화 시운전 시간 15초 미만

예외 조건

공인기관의 승인을 받은 경우

연장시간 동안 LEL 25를 초과하지 않은 경우

83

연료 차단밸브

연동장치 작동 전원차단 시 차단밸브 닫힘

By-pass valve는 항상 닫음

차단밸브를 타 용도 사용금지

차단밸브 전단에 안전밸브를 설치

차단 파일럿 밸브마다 안전밸브를 설치차단 파일럿 밸브마다 안전밸브를 설치

8 62bar초과 시 이중으로 설치862bar초과 시 이중으로 설치

84

Pilot Burner

각 버너 마다 설치

서로 근접설치 시 최소 1개 이상설치로 감지

4초 이하의 실화를 감지하여 연동4초 이하의 실화를 감지하여 연동

예외 사항

로(爐) 내의 온도가 760를 초과 시에만 By-pass 가능

760 이하로 운전시 By-pass 기능을 반드시 복원 760 이하로 운전시 By-pass 기능을 반드시 복원

방폭형 복사 튜브 한쪽이 열린 경우는 제외

760 이하로 운전이 안 되는 버너는 By-pass 가능

온도제어 감지와 병용 금지

85

고산소 분위기 건조설비

산소 공급배관은 CGA G-44에 따름산소 공급배관은 CGA G 44에 따름

산소 투입 전에 배관 청소

연료 차단밸브는 가능한 화실에서 먼 곳에 설치

방산구 퍼지 배출구는 안전한 곳으로 배출방산구 퍼지 배출구는 안전한 곳으로 배출

산소가 연료배관으로 유입 금지

유리 재질 산소 유량계 사용 억제

산소 감압기 2차 측에 안전밸브 설치산소 감압기 2차 측에 안전밸브 설치

86

소방설비

오븐에 자동 스프링클러 물 분무설비 설치

필요 시 덕트 내에도 설치

로(爐)내 온도가 330를 초과 플래시 화재 위험로(爐)내 온도가 330를 초과 플래시 화재 위험

시에는 일제개방형 스프링클러를 설치

CO2 분말 포 소화설비 설치

필요 시 수증기 소화설비 설치필요 시 수증기 소화설비 설치

지속적인 수증기가 공급 가능

물 1lb는 076 부피

연소물질의 소화는 부적합

87

연소물질의 소화는 부적합

건조설비 연동장치

파일럿 버너파일럿 버너

송풍기운전 유량

산소농도 LEL 측정산소농도 LEL 측정

건조실 운전 온도

연료 차단밸브연료 차단밸브

연료공급 압력유량

외부 가연성가스 농도외부 가연성가스 농도

피(彼)건조물의 유입차단

정전

기타(화재 비상정지 등)

88

안전장치 설치 목적

인명과 재산을 보호인명과 재산을 보호

평상시 철저한 유지middot보수로 성능 유지평상시 철저한 유지middot보수로 성능 유지

안전장치는 절대 안전을 보장하지 않음안전장치는 절대 안전을 보장하지 않음

자주 반복하여 사용하면 수명 단축자주 반복하여 사용하면 수명 단축

89

안전장치 설치 원칙

원하는 동작마다 안전장치를 설치원하는 동작마다 안전장치를 설치

안전관행과 제조자의 지침

연료공급장치의 안전밸브연료공급장치의 안전밸브

안전장치의 운전중지는 수동조작으로 재(再)작동

제조자는 안전운전지침서를 제공

시동 정지 비상사태 점검 유지 보수 등시동 정지 비상사태 점검 유지 보수 등

안전장치는 제조자의 지침에 따라 설치 및 유지

안전장치는 외부충격 등으로 보호 조치

90

안전장치 설치 원칙

안전장치를 제거 또는 고장방지

전기 기계적인 연동장치 무력화 방지

제어회로는 150(120)V 이하 사용제어회로는 150(120)V 이하 사용

제어회로는 한쪽만 접지

PLC Sequence

정전 시 안전상태로 자동 복귀되는 회로유지

PLC와 별도의 비상정지스위치 설치

Sequence 변경은 담당자 승인 통제 기록middot유지 Sequence 변경은 담당자 승인 통제 기록 유지

안전 및 재산상의 피해가 우려될 때는 원격제어 금지

91

PLC 안전회로

제조자의 지침에 따라 PLC 회로 구성

안전회로는 변경 금지

안전회로는 독립 필요 시 접점은 공유가능안전회로는 독립 필요 시 접점은 공유가능

다른 설비를 이용하여 치환 점화시도 금지

연동장치는 안전 차단밸브 전원을 직접 차단하도

록 연동시키고 안전상태로 복귀록 연동시키고 안전상태로 복귀

PLC 고장 시 감시되고 안전상태로 복귀

Program은 소멸되지 않도록 저장

92

근로자 교육훈련 사항

연료-공기 혼합물의 연소

폭발위험

자연발화를 포함한 점화원자연발화를 포함한 점화원

제어 및 안전장치의 기능

특수 운전조건

저산소 분위기 운전조건저산소 분위기 운전조건

위험물질의 취급 및 처리

제한장소의 출입절차제한장소의 출입절차

운전 지침

93

참고자료

산업안전보건법

KOSHA CODE D-4-2001 건조설비 설치 기술지침

NFPA 86 Standard for oven and furnaces

NFPA 61A Standard for the prevention of Fire and Dust Explosion in Facilities Manufacturing and Handling StarchHandling Starch

NFPA 61B Standard for the prevention of Fire and Explosion in Grain Elevators and Facilities H dli B lk R A i l l C di iHandling Bulk Raw Agricultural Commodities

NFPA 61C Standard for the prevention of Fire and Dust Explosion in Feed MillsDust Explosion in Feed Mills

NFPA 68 NFPA 69 NFPA 77 NFPA 91 NFPA 231

94

감 사 합 니 다감 사 합 니 다

95

집필 장희(한국산업안전공단)편집 및 제작 교재자료개발팀

저산소 분위기 오븐 운전운전준비최저산소농도(LOC) 보다 3이상 낮게 운전최저산소농도(LOC) 보다 3이상 낮게 운전 3 이하 시 비상퍼지 및 용매 및 피(彼)건조물 공급 중

단용매 증기가 응축되지 않도록 운전운전중지용매 및 피(彼)건조물 유입을 차단용매 및 피(彼)건조물 유입을 차단 LOC 이하로 치환용매 흐름을 차단하고 열원 공급을 중지산소농도를 195 까지 되게 공기유입비상절차정전 시 비상전원을 팬 제어설비에 공급정전 시 비상전원을 팬 제어설비에 공급건조로(乾燥爐)내에 유입 차단비상시에도 산소농도를 연속측정

비상퍼지 시 오븐 과열방지

49

비상퍼지 시 오븐 과열방지

VI 건조설비 화재폭발 피해 최소화VI 건조설비 화재폭발 피해 최소화

50

화재폭발 피해 최소화 방법

억제(Containment)

방산(Deflagration Venting)

폭연 진압(Deflagration Suspension)

폭연 차단(Deflagration Isolation)폭연 차단(Deflagration Isolation)

완벽한 대책을 세우는 것은 불가능

폭발에 의한 피해를 최소화 대책 강구

1차 폭발을 배출하거나 봉쇄시켜 피해를 최소화

1차 폭발을 감지 2차 폭발로 발전 차단

51

1차 폭발을 감지 2차 폭발로 발전 차단

억제(Containment) ( )

공정 자체를 미리 취급 재료의 최대 폭연압력에견딜 수 있게 설계

최종 변형 압력은 용기내의 최대 초기압력에 좌우최종 변형 압력은 용기내의 최대 초기압력에 좌우

억제 용기의 경우 최대 초기압력을 30 psig (2Bar 2 1 KgCm2)로 제한시킴(NFPA 69)21 KgCm2)로 제한시킴(NFPA 69)

장비의 설계는 영구적으로 변형 방지 설계항복강 ( ) 이하에서 전 설계항복강도 (yield strength) 이하에서 운전토록 설계

허용 가능한 변형으로도 파열방지 설계

항복강도 (yield strength) 이상이라 하더라도 극한 강도 (ultimate strength)이하에서 운전되게끔 설계

52

억제(Containment) 장단점( )

억제 시 고려해야 할 사항용기의 평평한 표면들과 사각 모양의 강도를 극대화

시키는 것은 용기 설계 시 고려

용접 부위 및 기타 조임 장치들의 강도 또한 고려용접 부위 및 기타 조임 장치들의 강도 또한 고려

분진폭발위험이 높은 건조기 분쇄기 등에 적용

억제의 장점유지 관리비의 절감

소극적 방호조치

억제의 단점높은 초기 투자비

플랜트 구조에 무게 하중을 미침

53

플랜트 구조에 무게 하중을 미침

방산(Deflagration Venting)( g g)

방산원리공정 구성품 공정실 등의 내부로부터 발생하는 폭연의

고온 팽창 가스를 개방용 패널 또는 도어를 통해 완화시기는 폭발방지조치기는 폭발방지조치

폭연 배풍장치 - Vent panel Vent door

방산 작동 방법폭발성 가스가 대기로 직접 방출될 수 있게끔 유도하는

개방된 방산구 (Open vent)를 제외

방산장치는 사전에 예정된 압력 즉 P t t에서 개방방산장치는 사전에 예정된 압력 즉 Pstat에서 개방

압축된 가스는 대기로 직접 또는 Vent duct를 통해 배출

54

방산 설계 시 고려사항

반발력(反撥力 Reaction force)폭발 후의 화재 (P l i fi )폭발 후의 화재 (Post explosion fire)재료의 유독성 또는 부식독성 문제에 대한 고려독성 문제에 대한 고려배풍 효율 (Vent efficiency) 다른 공정 장비와의 연결 부위다른 공정 장비와의 연결 부위배풍 덕트의 배압 (Back pressure) 단열 보온재 (Th l i l ti )단열 보온재 (Thermal insulation) 안전한 배풍 구역 (Safe Venting Area) 진공 상태 방호 (V P t ti )진공 상태 방호 (Vacuum Protection) 설치 위치

55

방산구 설계기준(NFPA 68)( )

공정 물질(재료) K K l (b d)Kst or Kg value (barmiddotmsecond)용기의 치수와 체적최대 및 최소의 운전 압력 및 온도최대 및 최소의 운전 압력 및 온도용기의 강도V t D t L th(있을 경우)Vent Duct Length(있을 경우)공정 물질(재료) Kst or Kg value용기의 치수와 체적 최대 및 최소의 운전 압력 및용기의 치수와 체적 최대 및 최소의 운전 압력 및온도 용기의 강도 Vent Duct Length 등의 정보로 NFPA 68에 들어 있는 계산도표( h )로 NFPA 68에 들어 있는 계산도표(nomography)를 사용하여 Vent panel의 사이즈를 결정

56

방산구 설치 기준내부 폭발압력을 외부로 안전하게 방출(예외)

철 구조물과 4 8 이상 철판으로 제작 시(봉쇄)철 구조물과 48mm 이상 철판으로 제작 시(봉쇄)

저산소 농도에서 운전하는 건조설비

가스증기 N₂air CO₂air

Methane 12 145

n-Hexane 12 145

Ethylene 10 11 5Ethylene 10 115

Hydrogene 50 52

S l 9 0Stylene 90 -

로(爐)의 부피 0424당 0093 방출면적(151)

57

(爐)의 부피 0424 당 0093 방출면적(15 1)

방산구 설치 기준

패널 출입문 개구부 등을 이용 1 15법칙 준수패널 출입문 개구부 등을 이용 1 15법칙 준수

방출구 주위에 가이드 레일 설치와 경고표지

가능한 연소장치 가까이 설치

패널이 비산되지 않도록 끈으로 묶어패널이 비산되지 않도록 끈으로 묶어

패널은 05psig의 서지 내압력

지붕 패널을 단위면적당 최대244kg 설치

길이가 긴 건조설비는 최소 내경의 5배 초과 금지길이가 긴 건 설비는 최 내경의 5배 과 금지

초기 증기폭발압력을 조기에 배출시켜 배출시간을 길게

58

방산구 덕트 설치 기준

배출구 덕트는 폭발 방산구 면적 이상으로 설치

벤트 면적은 가능한 균형 있고 대칭적으로 분포

덕트는 가능한 짧게(3m 이하) 설치덕트는 가능한 짧게(3m 이하) 설치

가능한 상부의 높은 곳에 장애물이 없도록 설치

일직선으로 설치

외벽에 가깝게 설치외벽에 가깝게 설치

옥외 안전한 곳에 설치옥외 안전한 곳에 설치

폭발 방산구 주위에 경고 표지판 설치

59

방산구 설치 장단점방산구 장점방산구가 옥외에 있을 경우에는 비용 절감방산구가 옥외에 있을 경우에는 비용 절감유지 관리 비용의 절감

방산구 단점 Filter bag 등의 가연성 재료가 아직 남아 있을 경우

방산 후에도방산 후에도화재의 잠재력 상존

배출구를 옥외로 유도하기 위하여 설치설비가 옥외배출구를 옥외로 유도하기 위하여 설치설비가 옥외또는 바깥쪽벽 가까이에 위치분진화염이 외부로 배출되어 2차 재해 위험분진화염이 외부로 배출되어 2차 재해 위험

독성 부식성 재료에는 부적합잘못 설계 및 설치하면 잦은 작동으로 신뢰성이 저하

60

잘못 설계 및 설치하면 잦은 작동으로 신뢰성이 저하

패널형 방산구(Vent Panel)( )

평평한 모양이나 Dome 모양의 Panel로 방호 대

상이 되는 공정 구성품의 개구부에 볼트를 사용하

여 연결 설치

한 장의 Stainless Steel 또는 316 Stainless

Steel (밀봉용) Teflon 및 Stainless Steel SandSteel (밀봉용) Teflon 및 Stainless Steel Sand

witch 구조로도 구성 가능

D 형 V t P l은 풍압 및 공정 진공 상태Dome 형 Vent Panel은 풍압 및 공정 진공 상태

에 대비하여 저항 값을 크게 설계

Vent Panel 모양 직사각형 또는 원형

61

패널형 방산구(Vent Panel)( )

62

패널 비산방지 끈

63

폭발 방산(Explosion Venting)( p g)

분진폭발 시 폭발압력을 외부로 방출

내부압력을 완화시켜 설비를 보호

피해확대를 방지 감소피해확대를 방지

rupture disk bursting diaphragm 폭발 방산 문(안전핀)(안전핀)

64

방산 문(Vent Door)( )

방호 대상이 되는 공정방호 대상이 되는 공정의 구성품에 설치하는경첩이 달린 도어경첩이 달린 도어

미리 예정된 압력에서개방되도록 설계개방되도록 설계

특수한 걸쇠 경첩 배열 제어열로 제어

Vent panel보다 동작시간이 길다

65

방산구 설치 예시

가스와 먼지를 취급하는 장소에 사용

전형적인 설치 장소 Dust collector

Silo

Dryer

Bucket elevator

Mixer Pulverizing

Bucket elevators

W t Sh ddWaste Shredders

최초 설계 기기 배치시에 분진폭발 고려

66

시에 분진폭발 고려

방산구 덮개 비산방지 끈

67

폭연 진압장치 구성

68

폭연 진압 설계 기준

설계 기준 NFPA 69 ISO 61844설계 기준 NFPA 69 ISO 61844

공정 물질

Kst or Kg value(폭발지수)

최대 및 최소 운전 압력 및 온도최대 및 최소 운전 압력 및 온도

용기의 강도용기의 강

용기의 치수와 체적

69

폭연 진압 장단점

폭연 진압(Deflagration Suspension) 장점

화염 제거 및 연이은 화재의 방지

독성 부식성 재료의 배출 위험 감소독성 부식성 재료의 배출 위험 감소

공정 구성품의 위치 선정에 유연성

폭연 진압(Deflagration Suspension) 약점

폭연 배풍 보다 통상 높은 비용

정기적인 유지 관리정기적인 유지 관리

일부 금속분진 아세틸렌 수소에는 부적합

70

폭연 진압 설치

가스 및 먼지를 취급하는가 및 먼지를 취급하는장소에 사용

전형적인 설치 장소전형적인 설치 장 Dust collectors

Silos

Spray dryers

Bucket elevators

Mixers

Pulverizing

Fluid Bed Dryers

Cyclone Separators

W t Sh dd

71

Waste Shredders

폭연 진압 불가

자체 산화원을 갖고 있는 nitro cellulose 및 이와자체 산화원을 갖고 있는 nitro-cellulose 및 이와

유사한 기타 폭발성 물질

화염의 확산속도가 음속보다 빠른 폭굉 사고

분해 반응 스팀과 같은 열팽창 폭발사고 등으로

초래되는 폭발사고

72

폭연 차단집진기 사일로 등의 공정 구성품은 Suppression Venting Containment 등으로 폭발방지가 가능Venting Containment 등으로 폭발방지가 가능배관 및 덕트에 의해 기타 공정 구성품에 연결되는부위는 폭발 확산의 위험 상존부위는 폭발 확산의 위험 상존집진기는 Deflagration vent 설치로 파괴를 방지할수 있을지는 모르나 유입 덕트 (inlet duct)를 통해수 있을지 나 유 덕 ( )를 통해화염이 플랜트의 다른 부위로 확산될 수 있음이러한 화염의 확산으로 2차 폭발이 초래될 수 있고 실제로 초래되어 왔음NFPA 68에서는 장비들간의 연결된 부위에 설치할선택사양으로 V ti 을 시사하고는 있으나 이는선택사양으로 Venting을 시사하고는 있으나 이는상호 연결된 장비에 폭발방지시스템이 설치되어있을 경우에만 Venting의 효력이 있음

73

있을 경우에만 Venting의 효력이 있음

기계적 폭연 차단적절한 구조의 rotary airlock valve로 가능 dust collector hopper dust collector hopper효과적이기 위해서는

폭연 감지 즉시 Rotary gate valve가 중지폭 지 즉시 y g 가 중지화염과 타고 있는 물질의 이송을 방지진짜 효과적이기 위해서는 rotary airlock valve를

방호 대상 장비의 폭발 감지 및 방지 설비에 통합방호 대상 장비의 폭발 감지 및 방지 설비에 통합필요

High speed knife gate valve적절한 구조로 150 psig 내압력( 충분한 내압력) ms(11000초) 내에 닫힘(빠른 응답속도)배관도 최대 폭연압력 Pmax에 내압

74

기계적 폭연 차단

폭발감지기(압력스위치 또는 불꽃감지기)가 폭연압력 또는 화염 전선 감지압력 또는 화염 전선 감지

폭발감지기가 폭연 압력 화염전선을 감지

신속히 Valve를 차단시켜 화염과 압력의 확산방지

연결된 장비가 D fl ti ti i연결된 장비가 Deflagration venting suppression에 의해 방호되고 있을 경우

예상되는 압력은 거의 없음

연결 배관을 차단하는 Valve를 보다 경제적인연결 배관을 차단하는 Valve를 보다 경제적인chemical isolation barrier로 대체 가능

75

공기수송장치 설치 예시

A

B

A

76

Rotary airlock valvey

77

화학적 폭연 차단

폭발감지기(압력스위치 또는 광학 감지기)가

폭연 압력 화염전선을 감지

고속 방출 소화기에서 소화약제가 신속히 방출고속 방출 소화기에서 소화약제가 신속히 방출

화염과 타고 있는 물질의 확산을 막음

점화원(스파크) 진압 설비

덕트 아래로 이송되는 타고 있는 입자를 감지있

아래쪽으로 물을 분사시켜 소화

일단 폭연이 시작되었을 경우일단 폭연이 시작되었을 경우

확산을 막는 데는 효과가 없음

78

VII 건조설비 부속장치 등VII 건조설비 부속장치 등

79

전체환기 및 배기시설덕트는 불연재 사용 표면온도는 70 이하(24m 이내)이내)

벽 건물 등을 통과시 불연재료로 차단덕트는 방화벽 다른 건물 통과 금지덕트는 방화벽 다른 건물 통과 금지

덕트에 청소구를 설치

건물 일부를 덕트로 사용금지건물 일부를 덕트로 사용금지

위험물질이 응축되지 않도록 설치(단열)

덕트에 고체가 퇴적되지 않도록 설치

배기구는 지붕보다 15m 이상 높게 설치

분진퇴적방지

80

연소장치

연료 먼저 투입되지 않도록 Sequence 구성

연료가스를 감소시켜 연소공기를 차단

2차 공기의 설정치는 급격한 변화가 없도록 잠금차 공기의 설정치 급격 화가 없 록장치 설치시건 암호설정시건 암호설정

연료배관은 수동차단밸브를 설치밸브가 개방된 상태에서 레버가 수직방향이 되지 않게밸브가 개방된 상태에서 레버가 수직방향이 되지 않게

14 회전상태가 권장

파일럿 버너의 불꽃은 주 버너마다 점화를 확실히파일럿 버너의 불꽃은 주 버너마다 점화를 확실히할 수 있게 설치

81

연소 퍼지 설비

예비 퍼지

운전 전middot후에 연료 유입을 차단설비 설치

예비점화 퍼지는 챔버 용적의 4배 실시(1 831)예비점화 퍼지는 챔버 용적의 4배 실시(1831)

예비점화에 필요한 최소 공기만 유입

최소유량 유지 실패 시는 퍼지 타이머 Auto-reset

안전 차단밸브는 닫음안전 차단밸브는 닫음

퍼지 시 화염감지기 신호는 감지되어서는 안 된다

LEL50 이상의 공기로 치환 금지

82

연소 퍼지 설비

예비 퍼지 예외 경우 760초과 또는 다음 3가지 동시

파일럿 불꽃 감시

안전 차단밸브 설치

가열 챔버 내의 가연성농도가 LEL25 이하

파일럿 점화 시운전 시간 15초 미만

예외 조건

공인기관의 승인을 받은 경우

연장시간 동안 LEL 25를 초과하지 않은 경우

83

연료 차단밸브

연동장치 작동 전원차단 시 차단밸브 닫힘

By-pass valve는 항상 닫음

차단밸브를 타 용도 사용금지

차단밸브 전단에 안전밸브를 설치

차단 파일럿 밸브마다 안전밸브를 설치차단 파일럿 밸브마다 안전밸브를 설치

8 62bar초과 시 이중으로 설치862bar초과 시 이중으로 설치

84

Pilot Burner

각 버너 마다 설치

서로 근접설치 시 최소 1개 이상설치로 감지

4초 이하의 실화를 감지하여 연동4초 이하의 실화를 감지하여 연동

예외 사항

로(爐) 내의 온도가 760를 초과 시에만 By-pass 가능

760 이하로 운전시 By-pass 기능을 반드시 복원 760 이하로 운전시 By-pass 기능을 반드시 복원

방폭형 복사 튜브 한쪽이 열린 경우는 제외

760 이하로 운전이 안 되는 버너는 By-pass 가능

온도제어 감지와 병용 금지

85

고산소 분위기 건조설비

산소 공급배관은 CGA G-44에 따름산소 공급배관은 CGA G 44에 따름

산소 투입 전에 배관 청소

연료 차단밸브는 가능한 화실에서 먼 곳에 설치

방산구 퍼지 배출구는 안전한 곳으로 배출방산구 퍼지 배출구는 안전한 곳으로 배출

산소가 연료배관으로 유입 금지

유리 재질 산소 유량계 사용 억제

산소 감압기 2차 측에 안전밸브 설치산소 감압기 2차 측에 안전밸브 설치

86

소방설비

오븐에 자동 스프링클러 물 분무설비 설치

필요 시 덕트 내에도 설치

로(爐)내 온도가 330를 초과 플래시 화재 위험로(爐)내 온도가 330를 초과 플래시 화재 위험

시에는 일제개방형 스프링클러를 설치

CO2 분말 포 소화설비 설치

필요 시 수증기 소화설비 설치필요 시 수증기 소화설비 설치

지속적인 수증기가 공급 가능

물 1lb는 076 부피

연소물질의 소화는 부적합

87

연소물질의 소화는 부적합

건조설비 연동장치

파일럿 버너파일럿 버너

송풍기운전 유량

산소농도 LEL 측정산소농도 LEL 측정

건조실 운전 온도

연료 차단밸브연료 차단밸브

연료공급 압력유량

외부 가연성가스 농도외부 가연성가스 농도

피(彼)건조물의 유입차단

정전

기타(화재 비상정지 등)

88

안전장치 설치 목적

인명과 재산을 보호인명과 재산을 보호

평상시 철저한 유지middot보수로 성능 유지평상시 철저한 유지middot보수로 성능 유지

안전장치는 절대 안전을 보장하지 않음안전장치는 절대 안전을 보장하지 않음

자주 반복하여 사용하면 수명 단축자주 반복하여 사용하면 수명 단축

89

안전장치 설치 원칙

원하는 동작마다 안전장치를 설치원하는 동작마다 안전장치를 설치

안전관행과 제조자의 지침

연료공급장치의 안전밸브연료공급장치의 안전밸브

안전장치의 운전중지는 수동조작으로 재(再)작동

제조자는 안전운전지침서를 제공

시동 정지 비상사태 점검 유지 보수 등시동 정지 비상사태 점검 유지 보수 등

안전장치는 제조자의 지침에 따라 설치 및 유지

안전장치는 외부충격 등으로 보호 조치

90

안전장치 설치 원칙

안전장치를 제거 또는 고장방지

전기 기계적인 연동장치 무력화 방지

제어회로는 150(120)V 이하 사용제어회로는 150(120)V 이하 사용

제어회로는 한쪽만 접지

PLC Sequence

정전 시 안전상태로 자동 복귀되는 회로유지

PLC와 별도의 비상정지스위치 설치

Sequence 변경은 담당자 승인 통제 기록middot유지 Sequence 변경은 담당자 승인 통제 기록 유지

안전 및 재산상의 피해가 우려될 때는 원격제어 금지

91

PLC 안전회로

제조자의 지침에 따라 PLC 회로 구성

안전회로는 변경 금지

안전회로는 독립 필요 시 접점은 공유가능안전회로는 독립 필요 시 접점은 공유가능

다른 설비를 이용하여 치환 점화시도 금지

연동장치는 안전 차단밸브 전원을 직접 차단하도

록 연동시키고 안전상태로 복귀록 연동시키고 안전상태로 복귀

PLC 고장 시 감시되고 안전상태로 복귀

Program은 소멸되지 않도록 저장

92

근로자 교육훈련 사항

연료-공기 혼합물의 연소

폭발위험

자연발화를 포함한 점화원자연발화를 포함한 점화원

제어 및 안전장치의 기능

특수 운전조건

저산소 분위기 운전조건저산소 분위기 운전조건

위험물질의 취급 및 처리

제한장소의 출입절차제한장소의 출입절차

운전 지침

93

참고자료

산업안전보건법

KOSHA CODE D-4-2001 건조설비 설치 기술지침

NFPA 86 Standard for oven and furnaces

NFPA 61A Standard for the prevention of Fire and Dust Explosion in Facilities Manufacturing and Handling StarchHandling Starch

NFPA 61B Standard for the prevention of Fire and Explosion in Grain Elevators and Facilities H dli B lk R A i l l C di iHandling Bulk Raw Agricultural Commodities

NFPA 61C Standard for the prevention of Fire and Dust Explosion in Feed MillsDust Explosion in Feed Mills

NFPA 68 NFPA 69 NFPA 77 NFPA 91 NFPA 231

94

감 사 합 니 다감 사 합 니 다

95

집필 장희(한국산업안전공단)편집 및 제작 교재자료개발팀

VI 건조설비 화재폭발 피해 최소화VI 건조설비 화재폭발 피해 최소화

50

화재폭발 피해 최소화 방법

억제(Containment)

방산(Deflagration Venting)

폭연 진압(Deflagration Suspension)

폭연 차단(Deflagration Isolation)폭연 차단(Deflagration Isolation)

완벽한 대책을 세우는 것은 불가능

폭발에 의한 피해를 최소화 대책 강구

1차 폭발을 배출하거나 봉쇄시켜 피해를 최소화

1차 폭발을 감지 2차 폭발로 발전 차단

51

1차 폭발을 감지 2차 폭발로 발전 차단

억제(Containment) ( )

공정 자체를 미리 취급 재료의 최대 폭연압력에견딜 수 있게 설계

최종 변형 압력은 용기내의 최대 초기압력에 좌우최종 변형 압력은 용기내의 최대 초기압력에 좌우

억제 용기의 경우 최대 초기압력을 30 psig (2Bar 2 1 KgCm2)로 제한시킴(NFPA 69)21 KgCm2)로 제한시킴(NFPA 69)

장비의 설계는 영구적으로 변형 방지 설계항복강 ( ) 이하에서 전 설계항복강도 (yield strength) 이하에서 운전토록 설계

허용 가능한 변형으로도 파열방지 설계

항복강도 (yield strength) 이상이라 하더라도 극한 강도 (ultimate strength)이하에서 운전되게끔 설계

52

억제(Containment) 장단점( )

억제 시 고려해야 할 사항용기의 평평한 표면들과 사각 모양의 강도를 극대화

시키는 것은 용기 설계 시 고려

용접 부위 및 기타 조임 장치들의 강도 또한 고려용접 부위 및 기타 조임 장치들의 강도 또한 고려

분진폭발위험이 높은 건조기 분쇄기 등에 적용

억제의 장점유지 관리비의 절감

소극적 방호조치

억제의 단점높은 초기 투자비

플랜트 구조에 무게 하중을 미침

53

플랜트 구조에 무게 하중을 미침

방산(Deflagration Venting)( g g)

방산원리공정 구성품 공정실 등의 내부로부터 발생하는 폭연의

고온 팽창 가스를 개방용 패널 또는 도어를 통해 완화시기는 폭발방지조치기는 폭발방지조치

폭연 배풍장치 - Vent panel Vent door

방산 작동 방법폭발성 가스가 대기로 직접 방출될 수 있게끔 유도하는

개방된 방산구 (Open vent)를 제외

방산장치는 사전에 예정된 압력 즉 P t t에서 개방방산장치는 사전에 예정된 압력 즉 Pstat에서 개방

압축된 가스는 대기로 직접 또는 Vent duct를 통해 배출

54

방산 설계 시 고려사항

반발력(反撥力 Reaction force)폭발 후의 화재 (P l i fi )폭발 후의 화재 (Post explosion fire)재료의 유독성 또는 부식독성 문제에 대한 고려독성 문제에 대한 고려배풍 효율 (Vent efficiency) 다른 공정 장비와의 연결 부위다른 공정 장비와의 연결 부위배풍 덕트의 배압 (Back pressure) 단열 보온재 (Th l i l ti )단열 보온재 (Thermal insulation) 안전한 배풍 구역 (Safe Venting Area) 진공 상태 방호 (V P t ti )진공 상태 방호 (Vacuum Protection) 설치 위치

55

방산구 설계기준(NFPA 68)( )

공정 물질(재료) K K l (b d)Kst or Kg value (barmiddotmsecond)용기의 치수와 체적최대 및 최소의 운전 압력 및 온도최대 및 최소의 운전 압력 및 온도용기의 강도V t D t L th(있을 경우)Vent Duct Length(있을 경우)공정 물질(재료) Kst or Kg value용기의 치수와 체적 최대 및 최소의 운전 압력 및용기의 치수와 체적 최대 및 최소의 운전 압력 및온도 용기의 강도 Vent Duct Length 등의 정보로 NFPA 68에 들어 있는 계산도표( h )로 NFPA 68에 들어 있는 계산도표(nomography)를 사용하여 Vent panel의 사이즈를 결정

56

방산구 설치 기준내부 폭발압력을 외부로 안전하게 방출(예외)

철 구조물과 4 8 이상 철판으로 제작 시(봉쇄)철 구조물과 48mm 이상 철판으로 제작 시(봉쇄)

저산소 농도에서 운전하는 건조설비

가스증기 N₂air CO₂air

Methane 12 145

n-Hexane 12 145

Ethylene 10 11 5Ethylene 10 115

Hydrogene 50 52

S l 9 0Stylene 90 -

로(爐)의 부피 0424당 0093 방출면적(151)

57

(爐)의 부피 0424 당 0093 방출면적(15 1)

방산구 설치 기준

패널 출입문 개구부 등을 이용 1 15법칙 준수패널 출입문 개구부 등을 이용 1 15법칙 준수

방출구 주위에 가이드 레일 설치와 경고표지

가능한 연소장치 가까이 설치

패널이 비산되지 않도록 끈으로 묶어패널이 비산되지 않도록 끈으로 묶어

패널은 05psig의 서지 내압력

지붕 패널을 단위면적당 최대244kg 설치

길이가 긴 건조설비는 최소 내경의 5배 초과 금지길이가 긴 건 설비는 최 내경의 5배 과 금지

초기 증기폭발압력을 조기에 배출시켜 배출시간을 길게

58

방산구 덕트 설치 기준

배출구 덕트는 폭발 방산구 면적 이상으로 설치

벤트 면적은 가능한 균형 있고 대칭적으로 분포

덕트는 가능한 짧게(3m 이하) 설치덕트는 가능한 짧게(3m 이하) 설치

가능한 상부의 높은 곳에 장애물이 없도록 설치

일직선으로 설치

외벽에 가깝게 설치외벽에 가깝게 설치

옥외 안전한 곳에 설치옥외 안전한 곳에 설치

폭발 방산구 주위에 경고 표지판 설치

59

방산구 설치 장단점방산구 장점방산구가 옥외에 있을 경우에는 비용 절감방산구가 옥외에 있을 경우에는 비용 절감유지 관리 비용의 절감

방산구 단점 Filter bag 등의 가연성 재료가 아직 남아 있을 경우

방산 후에도방산 후에도화재의 잠재력 상존

배출구를 옥외로 유도하기 위하여 설치설비가 옥외배출구를 옥외로 유도하기 위하여 설치설비가 옥외또는 바깥쪽벽 가까이에 위치분진화염이 외부로 배출되어 2차 재해 위험분진화염이 외부로 배출되어 2차 재해 위험

독성 부식성 재료에는 부적합잘못 설계 및 설치하면 잦은 작동으로 신뢰성이 저하

60

잘못 설계 및 설치하면 잦은 작동으로 신뢰성이 저하

패널형 방산구(Vent Panel)( )

평평한 모양이나 Dome 모양의 Panel로 방호 대

상이 되는 공정 구성품의 개구부에 볼트를 사용하

여 연결 설치

한 장의 Stainless Steel 또는 316 Stainless

Steel (밀봉용) Teflon 및 Stainless Steel SandSteel (밀봉용) Teflon 및 Stainless Steel Sand

witch 구조로도 구성 가능

D 형 V t P l은 풍압 및 공정 진공 상태Dome 형 Vent Panel은 풍압 및 공정 진공 상태

에 대비하여 저항 값을 크게 설계

Vent Panel 모양 직사각형 또는 원형

61

패널형 방산구(Vent Panel)( )

62

패널 비산방지 끈

63

폭발 방산(Explosion Venting)( p g)

분진폭발 시 폭발압력을 외부로 방출

내부압력을 완화시켜 설비를 보호

피해확대를 방지 감소피해확대를 방지

rupture disk bursting diaphragm 폭발 방산 문(안전핀)(안전핀)

64

방산 문(Vent Door)( )

방호 대상이 되는 공정방호 대상이 되는 공정의 구성품에 설치하는경첩이 달린 도어경첩이 달린 도어

미리 예정된 압력에서개방되도록 설계개방되도록 설계

특수한 걸쇠 경첩 배열 제어열로 제어

Vent panel보다 동작시간이 길다

65

방산구 설치 예시

가스와 먼지를 취급하는 장소에 사용

전형적인 설치 장소 Dust collector

Silo

Dryer

Bucket elevator

Mixer Pulverizing

Bucket elevators

W t Sh ddWaste Shredders

최초 설계 기기 배치시에 분진폭발 고려

66

시에 분진폭발 고려

방산구 덮개 비산방지 끈

67

폭연 진압장치 구성

68

폭연 진압 설계 기준

설계 기준 NFPA 69 ISO 61844설계 기준 NFPA 69 ISO 61844

공정 물질

Kst or Kg value(폭발지수)

최대 및 최소 운전 압력 및 온도최대 및 최소 운전 압력 및 온도

용기의 강도용기의 강

용기의 치수와 체적

69

폭연 진압 장단점

폭연 진압(Deflagration Suspension) 장점

화염 제거 및 연이은 화재의 방지

독성 부식성 재료의 배출 위험 감소독성 부식성 재료의 배출 위험 감소

공정 구성품의 위치 선정에 유연성

폭연 진압(Deflagration Suspension) 약점

폭연 배풍 보다 통상 높은 비용

정기적인 유지 관리정기적인 유지 관리

일부 금속분진 아세틸렌 수소에는 부적합

70

폭연 진압 설치

가스 및 먼지를 취급하는가 및 먼지를 취급하는장소에 사용

전형적인 설치 장소전형적인 설치 장 Dust collectors

Silos

Spray dryers

Bucket elevators

Mixers

Pulverizing

Fluid Bed Dryers

Cyclone Separators

W t Sh dd

71

Waste Shredders

폭연 진압 불가

자체 산화원을 갖고 있는 nitro cellulose 및 이와자체 산화원을 갖고 있는 nitro-cellulose 및 이와

유사한 기타 폭발성 물질

화염의 확산속도가 음속보다 빠른 폭굉 사고

분해 반응 스팀과 같은 열팽창 폭발사고 등으로

초래되는 폭발사고

72

폭연 차단집진기 사일로 등의 공정 구성품은 Suppression Venting Containment 등으로 폭발방지가 가능Venting Containment 등으로 폭발방지가 가능배관 및 덕트에 의해 기타 공정 구성품에 연결되는부위는 폭발 확산의 위험 상존부위는 폭발 확산의 위험 상존집진기는 Deflagration vent 설치로 파괴를 방지할수 있을지는 모르나 유입 덕트 (inlet duct)를 통해수 있을지 나 유 덕 ( )를 통해화염이 플랜트의 다른 부위로 확산될 수 있음이러한 화염의 확산으로 2차 폭발이 초래될 수 있고 실제로 초래되어 왔음NFPA 68에서는 장비들간의 연결된 부위에 설치할선택사양으로 V ti 을 시사하고는 있으나 이는선택사양으로 Venting을 시사하고는 있으나 이는상호 연결된 장비에 폭발방지시스템이 설치되어있을 경우에만 Venting의 효력이 있음

73

있을 경우에만 Venting의 효력이 있음

기계적 폭연 차단적절한 구조의 rotary airlock valve로 가능 dust collector hopper dust collector hopper효과적이기 위해서는

폭연 감지 즉시 Rotary gate valve가 중지폭 지 즉시 y g 가 중지화염과 타고 있는 물질의 이송을 방지진짜 효과적이기 위해서는 rotary airlock valve를

방호 대상 장비의 폭발 감지 및 방지 설비에 통합방호 대상 장비의 폭발 감지 및 방지 설비에 통합필요

High speed knife gate valve적절한 구조로 150 psig 내압력( 충분한 내압력) ms(11000초) 내에 닫힘(빠른 응답속도)배관도 최대 폭연압력 Pmax에 내압

74

기계적 폭연 차단

폭발감지기(압력스위치 또는 불꽃감지기)가 폭연압력 또는 화염 전선 감지압력 또는 화염 전선 감지

폭발감지기가 폭연 압력 화염전선을 감지

신속히 Valve를 차단시켜 화염과 압력의 확산방지

연결된 장비가 D fl ti ti i연결된 장비가 Deflagration venting suppression에 의해 방호되고 있을 경우

예상되는 압력은 거의 없음

연결 배관을 차단하는 Valve를 보다 경제적인연결 배관을 차단하는 Valve를 보다 경제적인chemical isolation barrier로 대체 가능

75

공기수송장치 설치 예시

A

B

A

76

Rotary airlock valvey

77

화학적 폭연 차단

폭발감지기(압력스위치 또는 광학 감지기)가

폭연 압력 화염전선을 감지

고속 방출 소화기에서 소화약제가 신속히 방출고속 방출 소화기에서 소화약제가 신속히 방출

화염과 타고 있는 물질의 확산을 막음

점화원(스파크) 진압 설비

덕트 아래로 이송되는 타고 있는 입자를 감지있

아래쪽으로 물을 분사시켜 소화

일단 폭연이 시작되었을 경우일단 폭연이 시작되었을 경우

확산을 막는 데는 효과가 없음

78

VII 건조설비 부속장치 등VII 건조설비 부속장치 등

79

전체환기 및 배기시설덕트는 불연재 사용 표면온도는 70 이하(24m 이내)이내)

벽 건물 등을 통과시 불연재료로 차단덕트는 방화벽 다른 건물 통과 금지덕트는 방화벽 다른 건물 통과 금지

덕트에 청소구를 설치

건물 일부를 덕트로 사용금지건물 일부를 덕트로 사용금지

위험물질이 응축되지 않도록 설치(단열)

덕트에 고체가 퇴적되지 않도록 설치

배기구는 지붕보다 15m 이상 높게 설치

분진퇴적방지

80

연소장치

연료 먼저 투입되지 않도록 Sequence 구성

연료가스를 감소시켜 연소공기를 차단

2차 공기의 설정치는 급격한 변화가 없도록 잠금차 공기의 설정치 급격 화가 없 록장치 설치시건 암호설정시건 암호설정

연료배관은 수동차단밸브를 설치밸브가 개방된 상태에서 레버가 수직방향이 되지 않게밸브가 개방된 상태에서 레버가 수직방향이 되지 않게

14 회전상태가 권장

파일럿 버너의 불꽃은 주 버너마다 점화를 확실히파일럿 버너의 불꽃은 주 버너마다 점화를 확실히할 수 있게 설치

81

연소 퍼지 설비

예비 퍼지

운전 전middot후에 연료 유입을 차단설비 설치

예비점화 퍼지는 챔버 용적의 4배 실시(1 831)예비점화 퍼지는 챔버 용적의 4배 실시(1831)

예비점화에 필요한 최소 공기만 유입

최소유량 유지 실패 시는 퍼지 타이머 Auto-reset

안전 차단밸브는 닫음안전 차단밸브는 닫음

퍼지 시 화염감지기 신호는 감지되어서는 안 된다

LEL50 이상의 공기로 치환 금지

82

연소 퍼지 설비

예비 퍼지 예외 경우 760초과 또는 다음 3가지 동시

파일럿 불꽃 감시

안전 차단밸브 설치

가열 챔버 내의 가연성농도가 LEL25 이하

파일럿 점화 시운전 시간 15초 미만

예외 조건

공인기관의 승인을 받은 경우

연장시간 동안 LEL 25를 초과하지 않은 경우

83

연료 차단밸브

연동장치 작동 전원차단 시 차단밸브 닫힘

By-pass valve는 항상 닫음

차단밸브를 타 용도 사용금지

차단밸브 전단에 안전밸브를 설치

차단 파일럿 밸브마다 안전밸브를 설치차단 파일럿 밸브마다 안전밸브를 설치

8 62bar초과 시 이중으로 설치862bar초과 시 이중으로 설치

84

Pilot Burner

각 버너 마다 설치

서로 근접설치 시 최소 1개 이상설치로 감지

4초 이하의 실화를 감지하여 연동4초 이하의 실화를 감지하여 연동

예외 사항

로(爐) 내의 온도가 760를 초과 시에만 By-pass 가능

760 이하로 운전시 By-pass 기능을 반드시 복원 760 이하로 운전시 By-pass 기능을 반드시 복원

방폭형 복사 튜브 한쪽이 열린 경우는 제외

760 이하로 운전이 안 되는 버너는 By-pass 가능

온도제어 감지와 병용 금지

85

고산소 분위기 건조설비

산소 공급배관은 CGA G-44에 따름산소 공급배관은 CGA G 44에 따름

산소 투입 전에 배관 청소

연료 차단밸브는 가능한 화실에서 먼 곳에 설치

방산구 퍼지 배출구는 안전한 곳으로 배출방산구 퍼지 배출구는 안전한 곳으로 배출

산소가 연료배관으로 유입 금지

유리 재질 산소 유량계 사용 억제

산소 감압기 2차 측에 안전밸브 설치산소 감압기 2차 측에 안전밸브 설치

86

소방설비

오븐에 자동 스프링클러 물 분무설비 설치

필요 시 덕트 내에도 설치

로(爐)내 온도가 330를 초과 플래시 화재 위험로(爐)내 온도가 330를 초과 플래시 화재 위험

시에는 일제개방형 스프링클러를 설치

CO2 분말 포 소화설비 설치

필요 시 수증기 소화설비 설치필요 시 수증기 소화설비 설치

지속적인 수증기가 공급 가능

물 1lb는 076 부피

연소물질의 소화는 부적합

87

연소물질의 소화는 부적합

건조설비 연동장치

파일럿 버너파일럿 버너

송풍기운전 유량

산소농도 LEL 측정산소농도 LEL 측정

건조실 운전 온도

연료 차단밸브연료 차단밸브

연료공급 압력유량

외부 가연성가스 농도외부 가연성가스 농도

피(彼)건조물의 유입차단

정전

기타(화재 비상정지 등)

88

안전장치 설치 목적

인명과 재산을 보호인명과 재산을 보호

평상시 철저한 유지middot보수로 성능 유지평상시 철저한 유지middot보수로 성능 유지

안전장치는 절대 안전을 보장하지 않음안전장치는 절대 안전을 보장하지 않음

자주 반복하여 사용하면 수명 단축자주 반복하여 사용하면 수명 단축

89

안전장치 설치 원칙

원하는 동작마다 안전장치를 설치원하는 동작마다 안전장치를 설치

안전관행과 제조자의 지침

연료공급장치의 안전밸브연료공급장치의 안전밸브

안전장치의 운전중지는 수동조작으로 재(再)작동

제조자는 안전운전지침서를 제공

시동 정지 비상사태 점검 유지 보수 등시동 정지 비상사태 점검 유지 보수 등

안전장치는 제조자의 지침에 따라 설치 및 유지

안전장치는 외부충격 등으로 보호 조치

90

안전장치 설치 원칙

안전장치를 제거 또는 고장방지

전기 기계적인 연동장치 무력화 방지

제어회로는 150(120)V 이하 사용제어회로는 150(120)V 이하 사용

제어회로는 한쪽만 접지

PLC Sequence

정전 시 안전상태로 자동 복귀되는 회로유지

PLC와 별도의 비상정지스위치 설치

Sequence 변경은 담당자 승인 통제 기록middot유지 Sequence 변경은 담당자 승인 통제 기록 유지

안전 및 재산상의 피해가 우려될 때는 원격제어 금지

91

PLC 안전회로

제조자의 지침에 따라 PLC 회로 구성

안전회로는 변경 금지

안전회로는 독립 필요 시 접점은 공유가능안전회로는 독립 필요 시 접점은 공유가능

다른 설비를 이용하여 치환 점화시도 금지

연동장치는 안전 차단밸브 전원을 직접 차단하도

록 연동시키고 안전상태로 복귀록 연동시키고 안전상태로 복귀

PLC 고장 시 감시되고 안전상태로 복귀

Program은 소멸되지 않도록 저장

92

근로자 교육훈련 사항

연료-공기 혼합물의 연소

폭발위험

자연발화를 포함한 점화원자연발화를 포함한 점화원

제어 및 안전장치의 기능

특수 운전조건

저산소 분위기 운전조건저산소 분위기 운전조건

위험물질의 취급 및 처리

제한장소의 출입절차제한장소의 출입절차

운전 지침

93

참고자료

산업안전보건법

KOSHA CODE D-4-2001 건조설비 설치 기술지침

NFPA 86 Standard for oven and furnaces

NFPA 61A Standard for the prevention of Fire and Dust Explosion in Facilities Manufacturing and Handling StarchHandling Starch

NFPA 61B Standard for the prevention of Fire and Explosion in Grain Elevators and Facilities H dli B lk R A i l l C di iHandling Bulk Raw Agricultural Commodities

NFPA 61C Standard for the prevention of Fire and Dust Explosion in Feed MillsDust Explosion in Feed Mills

NFPA 68 NFPA 69 NFPA 77 NFPA 91 NFPA 231

94

감 사 합 니 다감 사 합 니 다

95

집필 장희(한국산업안전공단)편집 및 제작 교재자료개발팀

화재폭발 피해 최소화 방법

억제(Containment)

방산(Deflagration Venting)

폭연 진압(Deflagration Suspension)

폭연 차단(Deflagration Isolation)폭연 차단(Deflagration Isolation)

완벽한 대책을 세우는 것은 불가능

폭발에 의한 피해를 최소화 대책 강구

1차 폭발을 배출하거나 봉쇄시켜 피해를 최소화

1차 폭발을 감지 2차 폭발로 발전 차단

51

1차 폭발을 감지 2차 폭발로 발전 차단

억제(Containment) ( )

공정 자체를 미리 취급 재료의 최대 폭연압력에견딜 수 있게 설계

최종 변형 압력은 용기내의 최대 초기압력에 좌우최종 변형 압력은 용기내의 최대 초기압력에 좌우

억제 용기의 경우 최대 초기압력을 30 psig (2Bar 2 1 KgCm2)로 제한시킴(NFPA 69)21 KgCm2)로 제한시킴(NFPA 69)

장비의 설계는 영구적으로 변형 방지 설계항복강 ( ) 이하에서 전 설계항복강도 (yield strength) 이하에서 운전토록 설계

허용 가능한 변형으로도 파열방지 설계

항복강도 (yield strength) 이상이라 하더라도 극한 강도 (ultimate strength)이하에서 운전되게끔 설계

52

억제(Containment) 장단점( )

억제 시 고려해야 할 사항용기의 평평한 표면들과 사각 모양의 강도를 극대화

시키는 것은 용기 설계 시 고려

용접 부위 및 기타 조임 장치들의 강도 또한 고려용접 부위 및 기타 조임 장치들의 강도 또한 고려

분진폭발위험이 높은 건조기 분쇄기 등에 적용

억제의 장점유지 관리비의 절감

소극적 방호조치

억제의 단점높은 초기 투자비

플랜트 구조에 무게 하중을 미침

53

플랜트 구조에 무게 하중을 미침

방산(Deflagration Venting)( g g)

방산원리공정 구성품 공정실 등의 내부로부터 발생하는 폭연의

고온 팽창 가스를 개방용 패널 또는 도어를 통해 완화시기는 폭발방지조치기는 폭발방지조치

폭연 배풍장치 - Vent panel Vent door

방산 작동 방법폭발성 가스가 대기로 직접 방출될 수 있게끔 유도하는

개방된 방산구 (Open vent)를 제외

방산장치는 사전에 예정된 압력 즉 P t t에서 개방방산장치는 사전에 예정된 압력 즉 Pstat에서 개방

압축된 가스는 대기로 직접 또는 Vent duct를 통해 배출

54

방산 설계 시 고려사항

반발력(反撥力 Reaction force)폭발 후의 화재 (P l i fi )폭발 후의 화재 (Post explosion fire)재료의 유독성 또는 부식독성 문제에 대한 고려독성 문제에 대한 고려배풍 효율 (Vent efficiency) 다른 공정 장비와의 연결 부위다른 공정 장비와의 연결 부위배풍 덕트의 배압 (Back pressure) 단열 보온재 (Th l i l ti )단열 보온재 (Thermal insulation) 안전한 배풍 구역 (Safe Venting Area) 진공 상태 방호 (V P t ti )진공 상태 방호 (Vacuum Protection) 설치 위치

55

방산구 설계기준(NFPA 68)( )

공정 물질(재료) K K l (b d)Kst or Kg value (barmiddotmsecond)용기의 치수와 체적최대 및 최소의 운전 압력 및 온도최대 및 최소의 운전 압력 및 온도용기의 강도V t D t L th(있을 경우)Vent Duct Length(있을 경우)공정 물질(재료) Kst or Kg value용기의 치수와 체적 최대 및 최소의 운전 압력 및용기의 치수와 체적 최대 및 최소의 운전 압력 및온도 용기의 강도 Vent Duct Length 등의 정보로 NFPA 68에 들어 있는 계산도표( h )로 NFPA 68에 들어 있는 계산도표(nomography)를 사용하여 Vent panel의 사이즈를 결정

56

방산구 설치 기준내부 폭발압력을 외부로 안전하게 방출(예외)

철 구조물과 4 8 이상 철판으로 제작 시(봉쇄)철 구조물과 48mm 이상 철판으로 제작 시(봉쇄)

저산소 농도에서 운전하는 건조설비

가스증기 N₂air CO₂air

Methane 12 145

n-Hexane 12 145

Ethylene 10 11 5Ethylene 10 115

Hydrogene 50 52

S l 9 0Stylene 90 -

로(爐)의 부피 0424당 0093 방출면적(151)

57

(爐)의 부피 0424 당 0093 방출면적(15 1)

방산구 설치 기준

패널 출입문 개구부 등을 이용 1 15법칙 준수패널 출입문 개구부 등을 이용 1 15법칙 준수

방출구 주위에 가이드 레일 설치와 경고표지

가능한 연소장치 가까이 설치

패널이 비산되지 않도록 끈으로 묶어패널이 비산되지 않도록 끈으로 묶어

패널은 05psig의 서지 내압력

지붕 패널을 단위면적당 최대244kg 설치

길이가 긴 건조설비는 최소 내경의 5배 초과 금지길이가 긴 건 설비는 최 내경의 5배 과 금지

초기 증기폭발압력을 조기에 배출시켜 배출시간을 길게

58

방산구 덕트 설치 기준

배출구 덕트는 폭발 방산구 면적 이상으로 설치

벤트 면적은 가능한 균형 있고 대칭적으로 분포

덕트는 가능한 짧게(3m 이하) 설치덕트는 가능한 짧게(3m 이하) 설치

가능한 상부의 높은 곳에 장애물이 없도록 설치

일직선으로 설치

외벽에 가깝게 설치외벽에 가깝게 설치

옥외 안전한 곳에 설치옥외 안전한 곳에 설치

폭발 방산구 주위에 경고 표지판 설치

59

방산구 설치 장단점방산구 장점방산구가 옥외에 있을 경우에는 비용 절감방산구가 옥외에 있을 경우에는 비용 절감유지 관리 비용의 절감

방산구 단점 Filter bag 등의 가연성 재료가 아직 남아 있을 경우

방산 후에도방산 후에도화재의 잠재력 상존

배출구를 옥외로 유도하기 위하여 설치설비가 옥외배출구를 옥외로 유도하기 위하여 설치설비가 옥외또는 바깥쪽벽 가까이에 위치분진화염이 외부로 배출되어 2차 재해 위험분진화염이 외부로 배출되어 2차 재해 위험

독성 부식성 재료에는 부적합잘못 설계 및 설치하면 잦은 작동으로 신뢰성이 저하

60

잘못 설계 및 설치하면 잦은 작동으로 신뢰성이 저하

패널형 방산구(Vent Panel)( )

평평한 모양이나 Dome 모양의 Panel로 방호 대

상이 되는 공정 구성품의 개구부에 볼트를 사용하

여 연결 설치

한 장의 Stainless Steel 또는 316 Stainless

Steel (밀봉용) Teflon 및 Stainless Steel SandSteel (밀봉용) Teflon 및 Stainless Steel Sand

witch 구조로도 구성 가능

D 형 V t P l은 풍압 및 공정 진공 상태Dome 형 Vent Panel은 풍압 및 공정 진공 상태

에 대비하여 저항 값을 크게 설계

Vent Panel 모양 직사각형 또는 원형

61

패널형 방산구(Vent Panel)( )

62

패널 비산방지 끈

63

폭발 방산(Explosion Venting)( p g)

분진폭발 시 폭발압력을 외부로 방출

내부압력을 완화시켜 설비를 보호

피해확대를 방지 감소피해확대를 방지

rupture disk bursting diaphragm 폭발 방산 문(안전핀)(안전핀)

64

방산 문(Vent Door)( )

방호 대상이 되는 공정방호 대상이 되는 공정의 구성품에 설치하는경첩이 달린 도어경첩이 달린 도어

미리 예정된 압력에서개방되도록 설계개방되도록 설계

특수한 걸쇠 경첩 배열 제어열로 제어

Vent panel보다 동작시간이 길다

65

방산구 설치 예시

가스와 먼지를 취급하는 장소에 사용

전형적인 설치 장소 Dust collector

Silo

Dryer

Bucket elevator

Mixer Pulverizing

Bucket elevators

W t Sh ddWaste Shredders

최초 설계 기기 배치시에 분진폭발 고려

66

시에 분진폭발 고려

방산구 덮개 비산방지 끈

67

폭연 진압장치 구성

68

폭연 진압 설계 기준

설계 기준 NFPA 69 ISO 61844설계 기준 NFPA 69 ISO 61844

공정 물질

Kst or Kg value(폭발지수)

최대 및 최소 운전 압력 및 온도최대 및 최소 운전 압력 및 온도

용기의 강도용기의 강

용기의 치수와 체적

69

폭연 진압 장단점

폭연 진압(Deflagration Suspension) 장점

화염 제거 및 연이은 화재의 방지

독성 부식성 재료의 배출 위험 감소독성 부식성 재료의 배출 위험 감소

공정 구성품의 위치 선정에 유연성

폭연 진압(Deflagration Suspension) 약점

폭연 배풍 보다 통상 높은 비용

정기적인 유지 관리정기적인 유지 관리

일부 금속분진 아세틸렌 수소에는 부적합

70

폭연 진압 설치

가스 및 먼지를 취급하는가 및 먼지를 취급하는장소에 사용

전형적인 설치 장소전형적인 설치 장 Dust collectors

Silos

Spray dryers

Bucket elevators

Mixers

Pulverizing

Fluid Bed Dryers

Cyclone Separators

W t Sh dd

71

Waste Shredders

폭연 진압 불가

자체 산화원을 갖고 있는 nitro cellulose 및 이와자체 산화원을 갖고 있는 nitro-cellulose 및 이와

유사한 기타 폭발성 물질

화염의 확산속도가 음속보다 빠른 폭굉 사고

분해 반응 스팀과 같은 열팽창 폭발사고 등으로

초래되는 폭발사고

72

폭연 차단집진기 사일로 등의 공정 구성품은 Suppression Venting Containment 등으로 폭발방지가 가능Venting Containment 등으로 폭발방지가 가능배관 및 덕트에 의해 기타 공정 구성품에 연결되는부위는 폭발 확산의 위험 상존부위는 폭발 확산의 위험 상존집진기는 Deflagration vent 설치로 파괴를 방지할수 있을지는 모르나 유입 덕트 (inlet duct)를 통해수 있을지 나 유 덕 ( )를 통해화염이 플랜트의 다른 부위로 확산될 수 있음이러한 화염의 확산으로 2차 폭발이 초래될 수 있고 실제로 초래되어 왔음NFPA 68에서는 장비들간의 연결된 부위에 설치할선택사양으로 V ti 을 시사하고는 있으나 이는선택사양으로 Venting을 시사하고는 있으나 이는상호 연결된 장비에 폭발방지시스템이 설치되어있을 경우에만 Venting의 효력이 있음

73

있을 경우에만 Venting의 효력이 있음

기계적 폭연 차단적절한 구조의 rotary airlock valve로 가능 dust collector hopper dust collector hopper효과적이기 위해서는

폭연 감지 즉시 Rotary gate valve가 중지폭 지 즉시 y g 가 중지화염과 타고 있는 물질의 이송을 방지진짜 효과적이기 위해서는 rotary airlock valve를

방호 대상 장비의 폭발 감지 및 방지 설비에 통합방호 대상 장비의 폭발 감지 및 방지 설비에 통합필요

High speed knife gate valve적절한 구조로 150 psig 내압력( 충분한 내압력) ms(11000초) 내에 닫힘(빠른 응답속도)배관도 최대 폭연압력 Pmax에 내압

74

기계적 폭연 차단

폭발감지기(압력스위치 또는 불꽃감지기)가 폭연압력 또는 화염 전선 감지압력 또는 화염 전선 감지

폭발감지기가 폭연 압력 화염전선을 감지

신속히 Valve를 차단시켜 화염과 압력의 확산방지

연결된 장비가 D fl ti ti i연결된 장비가 Deflagration venting suppression에 의해 방호되고 있을 경우

예상되는 압력은 거의 없음

연결 배관을 차단하는 Valve를 보다 경제적인연결 배관을 차단하는 Valve를 보다 경제적인chemical isolation barrier로 대체 가능

75

공기수송장치 설치 예시

A

B

A

76

Rotary airlock valvey

77

화학적 폭연 차단

폭발감지기(압력스위치 또는 광학 감지기)가

폭연 압력 화염전선을 감지

고속 방출 소화기에서 소화약제가 신속히 방출고속 방출 소화기에서 소화약제가 신속히 방출

화염과 타고 있는 물질의 확산을 막음

점화원(스파크) 진압 설비

덕트 아래로 이송되는 타고 있는 입자를 감지있

아래쪽으로 물을 분사시켜 소화

일단 폭연이 시작되었을 경우일단 폭연이 시작되었을 경우

확산을 막는 데는 효과가 없음

78

VII 건조설비 부속장치 등VII 건조설비 부속장치 등

79

전체환기 및 배기시설덕트는 불연재 사용 표면온도는 70 이하(24m 이내)이내)

벽 건물 등을 통과시 불연재료로 차단덕트는 방화벽 다른 건물 통과 금지덕트는 방화벽 다른 건물 통과 금지

덕트에 청소구를 설치

건물 일부를 덕트로 사용금지건물 일부를 덕트로 사용금지

위험물질이 응축되지 않도록 설치(단열)

덕트에 고체가 퇴적되지 않도록 설치

배기구는 지붕보다 15m 이상 높게 설치

분진퇴적방지

80

연소장치

연료 먼저 투입되지 않도록 Sequence 구성

연료가스를 감소시켜 연소공기를 차단

2차 공기의 설정치는 급격한 변화가 없도록 잠금차 공기의 설정치 급격 화가 없 록장치 설치시건 암호설정시건 암호설정

연료배관은 수동차단밸브를 설치밸브가 개방된 상태에서 레버가 수직방향이 되지 않게밸브가 개방된 상태에서 레버가 수직방향이 되지 않게

14 회전상태가 권장

파일럿 버너의 불꽃은 주 버너마다 점화를 확실히파일럿 버너의 불꽃은 주 버너마다 점화를 확실히할 수 있게 설치

81

연소 퍼지 설비

예비 퍼지

운전 전middot후에 연료 유입을 차단설비 설치

예비점화 퍼지는 챔버 용적의 4배 실시(1 831)예비점화 퍼지는 챔버 용적의 4배 실시(1831)

예비점화에 필요한 최소 공기만 유입

최소유량 유지 실패 시는 퍼지 타이머 Auto-reset

안전 차단밸브는 닫음안전 차단밸브는 닫음

퍼지 시 화염감지기 신호는 감지되어서는 안 된다

LEL50 이상의 공기로 치환 금지

82

연소 퍼지 설비

예비 퍼지 예외 경우 760초과 또는 다음 3가지 동시

파일럿 불꽃 감시

안전 차단밸브 설치

가열 챔버 내의 가연성농도가 LEL25 이하

파일럿 점화 시운전 시간 15초 미만

예외 조건

공인기관의 승인을 받은 경우

연장시간 동안 LEL 25를 초과하지 않은 경우

83

연료 차단밸브

연동장치 작동 전원차단 시 차단밸브 닫힘

By-pass valve는 항상 닫음

차단밸브를 타 용도 사용금지

차단밸브 전단에 안전밸브를 설치

차단 파일럿 밸브마다 안전밸브를 설치차단 파일럿 밸브마다 안전밸브를 설치

8 62bar초과 시 이중으로 설치862bar초과 시 이중으로 설치

84

Pilot Burner

각 버너 마다 설치

서로 근접설치 시 최소 1개 이상설치로 감지

4초 이하의 실화를 감지하여 연동4초 이하의 실화를 감지하여 연동

예외 사항

로(爐) 내의 온도가 760를 초과 시에만 By-pass 가능

760 이하로 운전시 By-pass 기능을 반드시 복원 760 이하로 운전시 By-pass 기능을 반드시 복원

방폭형 복사 튜브 한쪽이 열린 경우는 제외

760 이하로 운전이 안 되는 버너는 By-pass 가능

온도제어 감지와 병용 금지

85

고산소 분위기 건조설비

산소 공급배관은 CGA G-44에 따름산소 공급배관은 CGA G 44에 따름

산소 투입 전에 배관 청소

연료 차단밸브는 가능한 화실에서 먼 곳에 설치

방산구 퍼지 배출구는 안전한 곳으로 배출방산구 퍼지 배출구는 안전한 곳으로 배출

산소가 연료배관으로 유입 금지

유리 재질 산소 유량계 사용 억제

산소 감압기 2차 측에 안전밸브 설치산소 감압기 2차 측에 안전밸브 설치

86

소방설비

오븐에 자동 스프링클러 물 분무설비 설치

필요 시 덕트 내에도 설치

로(爐)내 온도가 330를 초과 플래시 화재 위험로(爐)내 온도가 330를 초과 플래시 화재 위험

시에는 일제개방형 스프링클러를 설치

CO2 분말 포 소화설비 설치

필요 시 수증기 소화설비 설치필요 시 수증기 소화설비 설치

지속적인 수증기가 공급 가능

물 1lb는 076 부피

연소물질의 소화는 부적합

87

연소물질의 소화는 부적합

건조설비 연동장치

파일럿 버너파일럿 버너

송풍기운전 유량

산소농도 LEL 측정산소농도 LEL 측정

건조실 운전 온도

연료 차단밸브연료 차단밸브

연료공급 압력유량

외부 가연성가스 농도외부 가연성가스 농도

피(彼)건조물의 유입차단

정전

기타(화재 비상정지 등)

88

안전장치 설치 목적

인명과 재산을 보호인명과 재산을 보호

평상시 철저한 유지middot보수로 성능 유지평상시 철저한 유지middot보수로 성능 유지

안전장치는 절대 안전을 보장하지 않음안전장치는 절대 안전을 보장하지 않음

자주 반복하여 사용하면 수명 단축자주 반복하여 사용하면 수명 단축

89

안전장치 설치 원칙

원하는 동작마다 안전장치를 설치원하는 동작마다 안전장치를 설치

안전관행과 제조자의 지침

연료공급장치의 안전밸브연료공급장치의 안전밸브

안전장치의 운전중지는 수동조작으로 재(再)작동

제조자는 안전운전지침서를 제공

시동 정지 비상사태 점검 유지 보수 등시동 정지 비상사태 점검 유지 보수 등

안전장치는 제조자의 지침에 따라 설치 및 유지

안전장치는 외부충격 등으로 보호 조치

90

안전장치 설치 원칙

안전장치를 제거 또는 고장방지

전기 기계적인 연동장치 무력화 방지

제어회로는 150(120)V 이하 사용제어회로는 150(120)V 이하 사용

제어회로는 한쪽만 접지

PLC Sequence

정전 시 안전상태로 자동 복귀되는 회로유지

PLC와 별도의 비상정지스위치 설치

Sequence 변경은 담당자 승인 통제 기록middot유지 Sequence 변경은 담당자 승인 통제 기록 유지

안전 및 재산상의 피해가 우려될 때는 원격제어 금지

91

PLC 안전회로

제조자의 지침에 따라 PLC 회로 구성

안전회로는 변경 금지

안전회로는 독립 필요 시 접점은 공유가능안전회로는 독립 필요 시 접점은 공유가능

다른 설비를 이용하여 치환 점화시도 금지

연동장치는 안전 차단밸브 전원을 직접 차단하도

록 연동시키고 안전상태로 복귀록 연동시키고 안전상태로 복귀

PLC 고장 시 감시되고 안전상태로 복귀

Program은 소멸되지 않도록 저장

92

근로자 교육훈련 사항

연료-공기 혼합물의 연소

폭발위험

자연발화를 포함한 점화원자연발화를 포함한 점화원

제어 및 안전장치의 기능

특수 운전조건

저산소 분위기 운전조건저산소 분위기 운전조건

위험물질의 취급 및 처리

제한장소의 출입절차제한장소의 출입절차

운전 지침

93

참고자료

산업안전보건법

KOSHA CODE D-4-2001 건조설비 설치 기술지침

NFPA 86 Standard for oven and furnaces

NFPA 61A Standard for the prevention of Fire and Dust Explosion in Facilities Manufacturing and Handling StarchHandling Starch

NFPA 61B Standard for the prevention of Fire and Explosion in Grain Elevators and Facilities H dli B lk R A i l l C di iHandling Bulk Raw Agricultural Commodities

NFPA 61C Standard for the prevention of Fire and Dust Explosion in Feed MillsDust Explosion in Feed Mills

NFPA 68 NFPA 69 NFPA 77 NFPA 91 NFPA 231

94

감 사 합 니 다감 사 합 니 다

95

집필 장희(한국산업안전공단)편집 및 제작 교재자료개발팀

억제(Containment) ( )

공정 자체를 미리 취급 재료의 최대 폭연압력에견딜 수 있게 설계

최종 변형 압력은 용기내의 최대 초기압력에 좌우최종 변형 압력은 용기내의 최대 초기압력에 좌우

억제 용기의 경우 최대 초기압력을 30 psig (2Bar 2 1 KgCm2)로 제한시킴(NFPA 69)21 KgCm2)로 제한시킴(NFPA 69)

장비의 설계는 영구적으로 변형 방지 설계항복강 ( ) 이하에서 전 설계항복강도 (yield strength) 이하에서 운전토록 설계

허용 가능한 변형으로도 파열방지 설계

항복강도 (yield strength) 이상이라 하더라도 극한 강도 (ultimate strength)이하에서 운전되게끔 설계

52

억제(Containment) 장단점( )

억제 시 고려해야 할 사항용기의 평평한 표면들과 사각 모양의 강도를 극대화

시키는 것은 용기 설계 시 고려

용접 부위 및 기타 조임 장치들의 강도 또한 고려용접 부위 및 기타 조임 장치들의 강도 또한 고려

분진폭발위험이 높은 건조기 분쇄기 등에 적용

억제의 장점유지 관리비의 절감

소극적 방호조치

억제의 단점높은 초기 투자비

플랜트 구조에 무게 하중을 미침

53

플랜트 구조에 무게 하중을 미침

방산(Deflagration Venting)( g g)

방산원리공정 구성품 공정실 등의 내부로부터 발생하는 폭연의

고온 팽창 가스를 개방용 패널 또는 도어를 통해 완화시기는 폭발방지조치기는 폭발방지조치

폭연 배풍장치 - Vent panel Vent door

방산 작동 방법폭발성 가스가 대기로 직접 방출될 수 있게끔 유도하는

개방된 방산구 (Open vent)를 제외

방산장치는 사전에 예정된 압력 즉 P t t에서 개방방산장치는 사전에 예정된 압력 즉 Pstat에서 개방

압축된 가스는 대기로 직접 또는 Vent duct를 통해 배출

54

방산 설계 시 고려사항

반발력(反撥力 Reaction force)폭발 후의 화재 (P l i fi )폭발 후의 화재 (Post explosion fire)재료의 유독성 또는 부식독성 문제에 대한 고려독성 문제에 대한 고려배풍 효율 (Vent efficiency) 다른 공정 장비와의 연결 부위다른 공정 장비와의 연결 부위배풍 덕트의 배압 (Back pressure) 단열 보온재 (Th l i l ti )단열 보온재 (Thermal insulation) 안전한 배풍 구역 (Safe Venting Area) 진공 상태 방호 (V P t ti )진공 상태 방호 (Vacuum Protection) 설치 위치

55

방산구 설계기준(NFPA 68)( )

공정 물질(재료) K K l (b d)Kst or Kg value (barmiddotmsecond)용기의 치수와 체적최대 및 최소의 운전 압력 및 온도최대 및 최소의 운전 압력 및 온도용기의 강도V t D t L th(있을 경우)Vent Duct Length(있을 경우)공정 물질(재료) Kst or Kg value용기의 치수와 체적 최대 및 최소의 운전 압력 및용기의 치수와 체적 최대 및 최소의 운전 압력 및온도 용기의 강도 Vent Duct Length 등의 정보로 NFPA 68에 들어 있는 계산도표( h )로 NFPA 68에 들어 있는 계산도표(nomography)를 사용하여 Vent panel의 사이즈를 결정

56

방산구 설치 기준내부 폭발압력을 외부로 안전하게 방출(예외)

철 구조물과 4 8 이상 철판으로 제작 시(봉쇄)철 구조물과 48mm 이상 철판으로 제작 시(봉쇄)

저산소 농도에서 운전하는 건조설비

가스증기 N₂air CO₂air

Methane 12 145

n-Hexane 12 145

Ethylene 10 11 5Ethylene 10 115

Hydrogene 50 52

S l 9 0Stylene 90 -

로(爐)의 부피 0424당 0093 방출면적(151)

57

(爐)의 부피 0424 당 0093 방출면적(15 1)

방산구 설치 기준

패널 출입문 개구부 등을 이용 1 15법칙 준수패널 출입문 개구부 등을 이용 1 15법칙 준수

방출구 주위에 가이드 레일 설치와 경고표지

가능한 연소장치 가까이 설치

패널이 비산되지 않도록 끈으로 묶어패널이 비산되지 않도록 끈으로 묶어

패널은 05psig의 서지 내압력

지붕 패널을 단위면적당 최대244kg 설치

길이가 긴 건조설비는 최소 내경의 5배 초과 금지길이가 긴 건 설비는 최 내경의 5배 과 금지

초기 증기폭발압력을 조기에 배출시켜 배출시간을 길게

58

방산구 덕트 설치 기준

배출구 덕트는 폭발 방산구 면적 이상으로 설치

벤트 면적은 가능한 균형 있고 대칭적으로 분포

덕트는 가능한 짧게(3m 이하) 설치덕트는 가능한 짧게(3m 이하) 설치

가능한 상부의 높은 곳에 장애물이 없도록 설치

일직선으로 설치

외벽에 가깝게 설치외벽에 가깝게 설치

옥외 안전한 곳에 설치옥외 안전한 곳에 설치

폭발 방산구 주위에 경고 표지판 설치

59

방산구 설치 장단점방산구 장점방산구가 옥외에 있을 경우에는 비용 절감방산구가 옥외에 있을 경우에는 비용 절감유지 관리 비용의 절감

방산구 단점 Filter bag 등의 가연성 재료가 아직 남아 있을 경우

방산 후에도방산 후에도화재의 잠재력 상존

배출구를 옥외로 유도하기 위하여 설치설비가 옥외배출구를 옥외로 유도하기 위하여 설치설비가 옥외또는 바깥쪽벽 가까이에 위치분진화염이 외부로 배출되어 2차 재해 위험분진화염이 외부로 배출되어 2차 재해 위험

독성 부식성 재료에는 부적합잘못 설계 및 설치하면 잦은 작동으로 신뢰성이 저하

60

잘못 설계 및 설치하면 잦은 작동으로 신뢰성이 저하

패널형 방산구(Vent Panel)( )

평평한 모양이나 Dome 모양의 Panel로 방호 대

상이 되는 공정 구성품의 개구부에 볼트를 사용하

여 연결 설치

한 장의 Stainless Steel 또는 316 Stainless

Steel (밀봉용) Teflon 및 Stainless Steel SandSteel (밀봉용) Teflon 및 Stainless Steel Sand

witch 구조로도 구성 가능

D 형 V t P l은 풍압 및 공정 진공 상태Dome 형 Vent Panel은 풍압 및 공정 진공 상태

에 대비하여 저항 값을 크게 설계

Vent Panel 모양 직사각형 또는 원형

61

패널형 방산구(Vent Panel)( )

62

패널 비산방지 끈

63

폭발 방산(Explosion Venting)( p g)

분진폭발 시 폭발압력을 외부로 방출

내부압력을 완화시켜 설비를 보호

피해확대를 방지 감소피해확대를 방지

rupture disk bursting diaphragm 폭발 방산 문(안전핀)(안전핀)

64

방산 문(Vent Door)( )

방호 대상이 되는 공정방호 대상이 되는 공정의 구성품에 설치하는경첩이 달린 도어경첩이 달린 도어

미리 예정된 압력에서개방되도록 설계개방되도록 설계

특수한 걸쇠 경첩 배열 제어열로 제어

Vent panel보다 동작시간이 길다

65

방산구 설치 예시

가스와 먼지를 취급하는 장소에 사용

전형적인 설치 장소 Dust collector

Silo

Dryer

Bucket elevator

Mixer Pulverizing

Bucket elevators

W t Sh ddWaste Shredders

최초 설계 기기 배치시에 분진폭발 고려

66

시에 분진폭발 고려

방산구 덮개 비산방지 끈

67

폭연 진압장치 구성

68

폭연 진압 설계 기준

설계 기준 NFPA 69 ISO 61844설계 기준 NFPA 69 ISO 61844

공정 물질

Kst or Kg value(폭발지수)

최대 및 최소 운전 압력 및 온도최대 및 최소 운전 압력 및 온도

용기의 강도용기의 강

용기의 치수와 체적

69

폭연 진압 장단점

폭연 진압(Deflagration Suspension) 장점

화염 제거 및 연이은 화재의 방지

독성 부식성 재료의 배출 위험 감소독성 부식성 재료의 배출 위험 감소

공정 구성품의 위치 선정에 유연성

폭연 진압(Deflagration Suspension) 약점

폭연 배풍 보다 통상 높은 비용

정기적인 유지 관리정기적인 유지 관리

일부 금속분진 아세틸렌 수소에는 부적합

70

폭연 진압 설치

가스 및 먼지를 취급하는가 및 먼지를 취급하는장소에 사용

전형적인 설치 장소전형적인 설치 장 Dust collectors

Silos

Spray dryers

Bucket elevators

Mixers

Pulverizing

Fluid Bed Dryers

Cyclone Separators

W t Sh dd

71

Waste Shredders

폭연 진압 불가

자체 산화원을 갖고 있는 nitro cellulose 및 이와자체 산화원을 갖고 있는 nitro-cellulose 및 이와

유사한 기타 폭발성 물질

화염의 확산속도가 음속보다 빠른 폭굉 사고

분해 반응 스팀과 같은 열팽창 폭발사고 등으로

초래되는 폭발사고

72

폭연 차단집진기 사일로 등의 공정 구성품은 Suppression Venting Containment 등으로 폭발방지가 가능Venting Containment 등으로 폭발방지가 가능배관 및 덕트에 의해 기타 공정 구성품에 연결되는부위는 폭발 확산의 위험 상존부위는 폭발 확산의 위험 상존집진기는 Deflagration vent 설치로 파괴를 방지할수 있을지는 모르나 유입 덕트 (inlet duct)를 통해수 있을지 나 유 덕 ( )를 통해화염이 플랜트의 다른 부위로 확산될 수 있음이러한 화염의 확산으로 2차 폭발이 초래될 수 있고 실제로 초래되어 왔음NFPA 68에서는 장비들간의 연결된 부위에 설치할선택사양으로 V ti 을 시사하고는 있으나 이는선택사양으로 Venting을 시사하고는 있으나 이는상호 연결된 장비에 폭발방지시스템이 설치되어있을 경우에만 Venting의 효력이 있음

73

있을 경우에만 Venting의 효력이 있음

기계적 폭연 차단적절한 구조의 rotary airlock valve로 가능 dust collector hopper dust collector hopper효과적이기 위해서는

폭연 감지 즉시 Rotary gate valve가 중지폭 지 즉시 y g 가 중지화염과 타고 있는 물질의 이송을 방지진짜 효과적이기 위해서는 rotary airlock valve를

방호 대상 장비의 폭발 감지 및 방지 설비에 통합방호 대상 장비의 폭발 감지 및 방지 설비에 통합필요

High speed knife gate valve적절한 구조로 150 psig 내압력( 충분한 내압력) ms(11000초) 내에 닫힘(빠른 응답속도)배관도 최대 폭연압력 Pmax에 내압

74

기계적 폭연 차단

폭발감지기(압력스위치 또는 불꽃감지기)가 폭연압력 또는 화염 전선 감지압력 또는 화염 전선 감지

폭발감지기가 폭연 압력 화염전선을 감지

신속히 Valve를 차단시켜 화염과 압력의 확산방지

연결된 장비가 D fl ti ti i연결된 장비가 Deflagration venting suppression에 의해 방호되고 있을 경우

예상되는 압력은 거의 없음

연결 배관을 차단하는 Valve를 보다 경제적인연결 배관을 차단하는 Valve를 보다 경제적인chemical isolation barrier로 대체 가능

75

공기수송장치 설치 예시

A

B

A

76

Rotary airlock valvey

77

화학적 폭연 차단

폭발감지기(압력스위치 또는 광학 감지기)가

폭연 압력 화염전선을 감지

고속 방출 소화기에서 소화약제가 신속히 방출고속 방출 소화기에서 소화약제가 신속히 방출

화염과 타고 있는 물질의 확산을 막음

점화원(스파크) 진압 설비

덕트 아래로 이송되는 타고 있는 입자를 감지있

아래쪽으로 물을 분사시켜 소화

일단 폭연이 시작되었을 경우일단 폭연이 시작되었을 경우

확산을 막는 데는 효과가 없음

78

VII 건조설비 부속장치 등VII 건조설비 부속장치 등

79

전체환기 및 배기시설덕트는 불연재 사용 표면온도는 70 이하(24m 이내)이내)

벽 건물 등을 통과시 불연재료로 차단덕트는 방화벽 다른 건물 통과 금지덕트는 방화벽 다른 건물 통과 금지

덕트에 청소구를 설치

건물 일부를 덕트로 사용금지건물 일부를 덕트로 사용금지

위험물질이 응축되지 않도록 설치(단열)

덕트에 고체가 퇴적되지 않도록 설치

배기구는 지붕보다 15m 이상 높게 설치

분진퇴적방지

80

연소장치

연료 먼저 투입되지 않도록 Sequence 구성

연료가스를 감소시켜 연소공기를 차단

2차 공기의 설정치는 급격한 변화가 없도록 잠금차 공기의 설정치 급격 화가 없 록장치 설치시건 암호설정시건 암호설정

연료배관은 수동차단밸브를 설치밸브가 개방된 상태에서 레버가 수직방향이 되지 않게밸브가 개방된 상태에서 레버가 수직방향이 되지 않게

14 회전상태가 권장

파일럿 버너의 불꽃은 주 버너마다 점화를 확실히파일럿 버너의 불꽃은 주 버너마다 점화를 확실히할 수 있게 설치

81

연소 퍼지 설비

예비 퍼지

운전 전middot후에 연료 유입을 차단설비 설치

예비점화 퍼지는 챔버 용적의 4배 실시(1 831)예비점화 퍼지는 챔버 용적의 4배 실시(1831)

예비점화에 필요한 최소 공기만 유입

최소유량 유지 실패 시는 퍼지 타이머 Auto-reset

안전 차단밸브는 닫음안전 차단밸브는 닫음

퍼지 시 화염감지기 신호는 감지되어서는 안 된다

LEL50 이상의 공기로 치환 금지

82

연소 퍼지 설비

예비 퍼지 예외 경우 760초과 또는 다음 3가지 동시

파일럿 불꽃 감시

안전 차단밸브 설치

가열 챔버 내의 가연성농도가 LEL25 이하

파일럿 점화 시운전 시간 15초 미만

예외 조건

공인기관의 승인을 받은 경우

연장시간 동안 LEL 25를 초과하지 않은 경우

83

연료 차단밸브

연동장치 작동 전원차단 시 차단밸브 닫힘

By-pass valve는 항상 닫음

차단밸브를 타 용도 사용금지

차단밸브 전단에 안전밸브를 설치

차단 파일럿 밸브마다 안전밸브를 설치차단 파일럿 밸브마다 안전밸브를 설치

8 62bar초과 시 이중으로 설치862bar초과 시 이중으로 설치

84

Pilot Burner

각 버너 마다 설치

서로 근접설치 시 최소 1개 이상설치로 감지

4초 이하의 실화를 감지하여 연동4초 이하의 실화를 감지하여 연동

예외 사항

로(爐) 내의 온도가 760를 초과 시에만 By-pass 가능

760 이하로 운전시 By-pass 기능을 반드시 복원 760 이하로 운전시 By-pass 기능을 반드시 복원

방폭형 복사 튜브 한쪽이 열린 경우는 제외

760 이하로 운전이 안 되는 버너는 By-pass 가능

온도제어 감지와 병용 금지

85

고산소 분위기 건조설비

산소 공급배관은 CGA G-44에 따름산소 공급배관은 CGA G 44에 따름

산소 투입 전에 배관 청소

연료 차단밸브는 가능한 화실에서 먼 곳에 설치

방산구 퍼지 배출구는 안전한 곳으로 배출방산구 퍼지 배출구는 안전한 곳으로 배출

산소가 연료배관으로 유입 금지

유리 재질 산소 유량계 사용 억제

산소 감압기 2차 측에 안전밸브 설치산소 감압기 2차 측에 안전밸브 설치

86

소방설비

오븐에 자동 스프링클러 물 분무설비 설치

필요 시 덕트 내에도 설치

로(爐)내 온도가 330를 초과 플래시 화재 위험로(爐)내 온도가 330를 초과 플래시 화재 위험

시에는 일제개방형 스프링클러를 설치

CO2 분말 포 소화설비 설치

필요 시 수증기 소화설비 설치필요 시 수증기 소화설비 설치

지속적인 수증기가 공급 가능

물 1lb는 076 부피

연소물질의 소화는 부적합

87

연소물질의 소화는 부적합

건조설비 연동장치

파일럿 버너파일럿 버너

송풍기운전 유량

산소농도 LEL 측정산소농도 LEL 측정

건조실 운전 온도

연료 차단밸브연료 차단밸브

연료공급 압력유량

외부 가연성가스 농도외부 가연성가스 농도

피(彼)건조물의 유입차단

정전

기타(화재 비상정지 등)

88

안전장치 설치 목적

인명과 재산을 보호인명과 재산을 보호

평상시 철저한 유지middot보수로 성능 유지평상시 철저한 유지middot보수로 성능 유지

안전장치는 절대 안전을 보장하지 않음안전장치는 절대 안전을 보장하지 않음

자주 반복하여 사용하면 수명 단축자주 반복하여 사용하면 수명 단축

89

안전장치 설치 원칙

원하는 동작마다 안전장치를 설치원하는 동작마다 안전장치를 설치

안전관행과 제조자의 지침

연료공급장치의 안전밸브연료공급장치의 안전밸브

안전장치의 운전중지는 수동조작으로 재(再)작동

제조자는 안전운전지침서를 제공

시동 정지 비상사태 점검 유지 보수 등시동 정지 비상사태 점검 유지 보수 등

안전장치는 제조자의 지침에 따라 설치 및 유지

안전장치는 외부충격 등으로 보호 조치

90

안전장치 설치 원칙

안전장치를 제거 또는 고장방지

전기 기계적인 연동장치 무력화 방지

제어회로는 150(120)V 이하 사용제어회로는 150(120)V 이하 사용

제어회로는 한쪽만 접지

PLC Sequence

정전 시 안전상태로 자동 복귀되는 회로유지

PLC와 별도의 비상정지스위치 설치

Sequence 변경은 담당자 승인 통제 기록middot유지 Sequence 변경은 담당자 승인 통제 기록 유지

안전 및 재산상의 피해가 우려될 때는 원격제어 금지

91

PLC 안전회로

제조자의 지침에 따라 PLC 회로 구성

안전회로는 변경 금지

안전회로는 독립 필요 시 접점은 공유가능안전회로는 독립 필요 시 접점은 공유가능

다른 설비를 이용하여 치환 점화시도 금지

연동장치는 안전 차단밸브 전원을 직접 차단하도

록 연동시키고 안전상태로 복귀록 연동시키고 안전상태로 복귀

PLC 고장 시 감시되고 안전상태로 복귀

Program은 소멸되지 않도록 저장

92

근로자 교육훈련 사항

연료-공기 혼합물의 연소

폭발위험

자연발화를 포함한 점화원자연발화를 포함한 점화원

제어 및 안전장치의 기능

특수 운전조건

저산소 분위기 운전조건저산소 분위기 운전조건

위험물질의 취급 및 처리

제한장소의 출입절차제한장소의 출입절차

운전 지침

93

참고자료

산업안전보건법

KOSHA CODE D-4-2001 건조설비 설치 기술지침

NFPA 86 Standard for oven and furnaces

NFPA 61A Standard for the prevention of Fire and Dust Explosion in Facilities Manufacturing and Handling StarchHandling Starch

NFPA 61B Standard for the prevention of Fire and Explosion in Grain Elevators and Facilities H dli B lk R A i l l C di iHandling Bulk Raw Agricultural Commodities

NFPA 61C Standard for the prevention of Fire and Dust Explosion in Feed MillsDust Explosion in Feed Mills

NFPA 68 NFPA 69 NFPA 77 NFPA 91 NFPA 231

94

감 사 합 니 다감 사 합 니 다

95

집필 장희(한국산업안전공단)편집 및 제작 교재자료개발팀

억제(Containment) 장단점( )

억제 시 고려해야 할 사항용기의 평평한 표면들과 사각 모양의 강도를 극대화

시키는 것은 용기 설계 시 고려

용접 부위 및 기타 조임 장치들의 강도 또한 고려용접 부위 및 기타 조임 장치들의 강도 또한 고려

분진폭발위험이 높은 건조기 분쇄기 등에 적용

억제의 장점유지 관리비의 절감

소극적 방호조치

억제의 단점높은 초기 투자비

플랜트 구조에 무게 하중을 미침

53

플랜트 구조에 무게 하중을 미침

방산(Deflagration Venting)( g g)

방산원리공정 구성품 공정실 등의 내부로부터 발생하는 폭연의

고온 팽창 가스를 개방용 패널 또는 도어를 통해 완화시기는 폭발방지조치기는 폭발방지조치

폭연 배풍장치 - Vent panel Vent door

방산 작동 방법폭발성 가스가 대기로 직접 방출될 수 있게끔 유도하는

개방된 방산구 (Open vent)를 제외

방산장치는 사전에 예정된 압력 즉 P t t에서 개방방산장치는 사전에 예정된 압력 즉 Pstat에서 개방

압축된 가스는 대기로 직접 또는 Vent duct를 통해 배출

54

방산 설계 시 고려사항

반발력(反撥力 Reaction force)폭발 후의 화재 (P l i fi )폭발 후의 화재 (Post explosion fire)재료의 유독성 또는 부식독성 문제에 대한 고려독성 문제에 대한 고려배풍 효율 (Vent efficiency) 다른 공정 장비와의 연결 부위다른 공정 장비와의 연결 부위배풍 덕트의 배압 (Back pressure) 단열 보온재 (Th l i l ti )단열 보온재 (Thermal insulation) 안전한 배풍 구역 (Safe Venting Area) 진공 상태 방호 (V P t ti )진공 상태 방호 (Vacuum Protection) 설치 위치

55

방산구 설계기준(NFPA 68)( )

공정 물질(재료) K K l (b d)Kst or Kg value (barmiddotmsecond)용기의 치수와 체적최대 및 최소의 운전 압력 및 온도최대 및 최소의 운전 압력 및 온도용기의 강도V t D t L th(있을 경우)Vent Duct Length(있을 경우)공정 물질(재료) Kst or Kg value용기의 치수와 체적 최대 및 최소의 운전 압력 및용기의 치수와 체적 최대 및 최소의 운전 압력 및온도 용기의 강도 Vent Duct Length 등의 정보로 NFPA 68에 들어 있는 계산도표( h )로 NFPA 68에 들어 있는 계산도표(nomography)를 사용하여 Vent panel의 사이즈를 결정

56

방산구 설치 기준내부 폭발압력을 외부로 안전하게 방출(예외)

철 구조물과 4 8 이상 철판으로 제작 시(봉쇄)철 구조물과 48mm 이상 철판으로 제작 시(봉쇄)

저산소 농도에서 운전하는 건조설비

가스증기 N₂air CO₂air

Methane 12 145

n-Hexane 12 145

Ethylene 10 11 5Ethylene 10 115

Hydrogene 50 52

S l 9 0Stylene 90 -

로(爐)의 부피 0424당 0093 방출면적(151)

57

(爐)의 부피 0424 당 0093 방출면적(15 1)

방산구 설치 기준

패널 출입문 개구부 등을 이용 1 15법칙 준수패널 출입문 개구부 등을 이용 1 15법칙 준수

방출구 주위에 가이드 레일 설치와 경고표지

가능한 연소장치 가까이 설치

패널이 비산되지 않도록 끈으로 묶어패널이 비산되지 않도록 끈으로 묶어

패널은 05psig의 서지 내압력

지붕 패널을 단위면적당 최대244kg 설치

길이가 긴 건조설비는 최소 내경의 5배 초과 금지길이가 긴 건 설비는 최 내경의 5배 과 금지

초기 증기폭발압력을 조기에 배출시켜 배출시간을 길게

58

방산구 덕트 설치 기준

배출구 덕트는 폭발 방산구 면적 이상으로 설치

벤트 면적은 가능한 균형 있고 대칭적으로 분포

덕트는 가능한 짧게(3m 이하) 설치덕트는 가능한 짧게(3m 이하) 설치

가능한 상부의 높은 곳에 장애물이 없도록 설치

일직선으로 설치

외벽에 가깝게 설치외벽에 가깝게 설치

옥외 안전한 곳에 설치옥외 안전한 곳에 설치

폭발 방산구 주위에 경고 표지판 설치

59

방산구 설치 장단점방산구 장점방산구가 옥외에 있을 경우에는 비용 절감방산구가 옥외에 있을 경우에는 비용 절감유지 관리 비용의 절감

방산구 단점 Filter bag 등의 가연성 재료가 아직 남아 있을 경우

방산 후에도방산 후에도화재의 잠재력 상존

배출구를 옥외로 유도하기 위하여 설치설비가 옥외배출구를 옥외로 유도하기 위하여 설치설비가 옥외또는 바깥쪽벽 가까이에 위치분진화염이 외부로 배출되어 2차 재해 위험분진화염이 외부로 배출되어 2차 재해 위험

독성 부식성 재료에는 부적합잘못 설계 및 설치하면 잦은 작동으로 신뢰성이 저하

60

잘못 설계 및 설치하면 잦은 작동으로 신뢰성이 저하

패널형 방산구(Vent Panel)( )

평평한 모양이나 Dome 모양의 Panel로 방호 대

상이 되는 공정 구성품의 개구부에 볼트를 사용하

여 연결 설치

한 장의 Stainless Steel 또는 316 Stainless

Steel (밀봉용) Teflon 및 Stainless Steel SandSteel (밀봉용) Teflon 및 Stainless Steel Sand

witch 구조로도 구성 가능

D 형 V t P l은 풍압 및 공정 진공 상태Dome 형 Vent Panel은 풍압 및 공정 진공 상태

에 대비하여 저항 값을 크게 설계

Vent Panel 모양 직사각형 또는 원형

61

패널형 방산구(Vent Panel)( )

62

패널 비산방지 끈

63

폭발 방산(Explosion Venting)( p g)

분진폭발 시 폭발압력을 외부로 방출

내부압력을 완화시켜 설비를 보호

피해확대를 방지 감소피해확대를 방지

rupture disk bursting diaphragm 폭발 방산 문(안전핀)(안전핀)

64

방산 문(Vent Door)( )

방호 대상이 되는 공정방호 대상이 되는 공정의 구성품에 설치하는경첩이 달린 도어경첩이 달린 도어

미리 예정된 압력에서개방되도록 설계개방되도록 설계

특수한 걸쇠 경첩 배열 제어열로 제어

Vent panel보다 동작시간이 길다

65

방산구 설치 예시

가스와 먼지를 취급하는 장소에 사용

전형적인 설치 장소 Dust collector

Silo

Dryer

Bucket elevator

Mixer Pulverizing

Bucket elevators

W t Sh ddWaste Shredders

최초 설계 기기 배치시에 분진폭발 고려

66

시에 분진폭발 고려

방산구 덮개 비산방지 끈

67

폭연 진압장치 구성

68

폭연 진압 설계 기준

설계 기준 NFPA 69 ISO 61844설계 기준 NFPA 69 ISO 61844

공정 물질

Kst or Kg value(폭발지수)

최대 및 최소 운전 압력 및 온도최대 및 최소 운전 압력 및 온도

용기의 강도용기의 강

용기의 치수와 체적

69

폭연 진압 장단점

폭연 진압(Deflagration Suspension) 장점

화염 제거 및 연이은 화재의 방지

독성 부식성 재료의 배출 위험 감소독성 부식성 재료의 배출 위험 감소

공정 구성품의 위치 선정에 유연성

폭연 진압(Deflagration Suspension) 약점

폭연 배풍 보다 통상 높은 비용

정기적인 유지 관리정기적인 유지 관리

일부 금속분진 아세틸렌 수소에는 부적합

70

폭연 진압 설치

가스 및 먼지를 취급하는가 및 먼지를 취급하는장소에 사용

전형적인 설치 장소전형적인 설치 장 Dust collectors

Silos

Spray dryers

Bucket elevators

Mixers

Pulverizing

Fluid Bed Dryers

Cyclone Separators

W t Sh dd

71

Waste Shredders

폭연 진압 불가

자체 산화원을 갖고 있는 nitro cellulose 및 이와자체 산화원을 갖고 있는 nitro-cellulose 및 이와

유사한 기타 폭발성 물질

화염의 확산속도가 음속보다 빠른 폭굉 사고

분해 반응 스팀과 같은 열팽창 폭발사고 등으로

초래되는 폭발사고

72

폭연 차단집진기 사일로 등의 공정 구성품은 Suppression Venting Containment 등으로 폭발방지가 가능Venting Containment 등으로 폭발방지가 가능배관 및 덕트에 의해 기타 공정 구성품에 연결되는부위는 폭발 확산의 위험 상존부위는 폭발 확산의 위험 상존집진기는 Deflagration vent 설치로 파괴를 방지할수 있을지는 모르나 유입 덕트 (inlet duct)를 통해수 있을지 나 유 덕 ( )를 통해화염이 플랜트의 다른 부위로 확산될 수 있음이러한 화염의 확산으로 2차 폭발이 초래될 수 있고 실제로 초래되어 왔음NFPA 68에서는 장비들간의 연결된 부위에 설치할선택사양으로 V ti 을 시사하고는 있으나 이는선택사양으로 Venting을 시사하고는 있으나 이는상호 연결된 장비에 폭발방지시스템이 설치되어있을 경우에만 Venting의 효력이 있음

73

있을 경우에만 Venting의 효력이 있음

기계적 폭연 차단적절한 구조의 rotary airlock valve로 가능 dust collector hopper dust collector hopper효과적이기 위해서는

폭연 감지 즉시 Rotary gate valve가 중지폭 지 즉시 y g 가 중지화염과 타고 있는 물질의 이송을 방지진짜 효과적이기 위해서는 rotary airlock valve를

방호 대상 장비의 폭발 감지 및 방지 설비에 통합방호 대상 장비의 폭발 감지 및 방지 설비에 통합필요

High speed knife gate valve적절한 구조로 150 psig 내압력( 충분한 내압력) ms(11000초) 내에 닫힘(빠른 응답속도)배관도 최대 폭연압력 Pmax에 내압

74

기계적 폭연 차단

폭발감지기(압력스위치 또는 불꽃감지기)가 폭연압력 또는 화염 전선 감지압력 또는 화염 전선 감지

폭발감지기가 폭연 압력 화염전선을 감지

신속히 Valve를 차단시켜 화염과 압력의 확산방지

연결된 장비가 D fl ti ti i연결된 장비가 Deflagration venting suppression에 의해 방호되고 있을 경우

예상되는 압력은 거의 없음

연결 배관을 차단하는 Valve를 보다 경제적인연결 배관을 차단하는 Valve를 보다 경제적인chemical isolation barrier로 대체 가능

75

공기수송장치 설치 예시

A

B

A

76

Rotary airlock valvey

77

화학적 폭연 차단

폭발감지기(압력스위치 또는 광학 감지기)가

폭연 압력 화염전선을 감지

고속 방출 소화기에서 소화약제가 신속히 방출고속 방출 소화기에서 소화약제가 신속히 방출

화염과 타고 있는 물질의 확산을 막음

점화원(스파크) 진압 설비

덕트 아래로 이송되는 타고 있는 입자를 감지있

아래쪽으로 물을 분사시켜 소화

일단 폭연이 시작되었을 경우일단 폭연이 시작되었을 경우

확산을 막는 데는 효과가 없음

78

VII 건조설비 부속장치 등VII 건조설비 부속장치 등

79

전체환기 및 배기시설덕트는 불연재 사용 표면온도는 70 이하(24m 이내)이내)

벽 건물 등을 통과시 불연재료로 차단덕트는 방화벽 다른 건물 통과 금지덕트는 방화벽 다른 건물 통과 금지

덕트에 청소구를 설치

건물 일부를 덕트로 사용금지건물 일부를 덕트로 사용금지

위험물질이 응축되지 않도록 설치(단열)

덕트에 고체가 퇴적되지 않도록 설치

배기구는 지붕보다 15m 이상 높게 설치

분진퇴적방지

80

연소장치

연료 먼저 투입되지 않도록 Sequence 구성

연료가스를 감소시켜 연소공기를 차단

2차 공기의 설정치는 급격한 변화가 없도록 잠금차 공기의 설정치 급격 화가 없 록장치 설치시건 암호설정시건 암호설정

연료배관은 수동차단밸브를 설치밸브가 개방된 상태에서 레버가 수직방향이 되지 않게밸브가 개방된 상태에서 레버가 수직방향이 되지 않게

14 회전상태가 권장

파일럿 버너의 불꽃은 주 버너마다 점화를 확실히파일럿 버너의 불꽃은 주 버너마다 점화를 확실히할 수 있게 설치

81

연소 퍼지 설비

예비 퍼지

운전 전middot후에 연료 유입을 차단설비 설치

예비점화 퍼지는 챔버 용적의 4배 실시(1 831)예비점화 퍼지는 챔버 용적의 4배 실시(1831)

예비점화에 필요한 최소 공기만 유입

최소유량 유지 실패 시는 퍼지 타이머 Auto-reset

안전 차단밸브는 닫음안전 차단밸브는 닫음

퍼지 시 화염감지기 신호는 감지되어서는 안 된다

LEL50 이상의 공기로 치환 금지

82

연소 퍼지 설비

예비 퍼지 예외 경우 760초과 또는 다음 3가지 동시

파일럿 불꽃 감시

안전 차단밸브 설치

가열 챔버 내의 가연성농도가 LEL25 이하

파일럿 점화 시운전 시간 15초 미만

예외 조건

공인기관의 승인을 받은 경우

연장시간 동안 LEL 25를 초과하지 않은 경우

83

연료 차단밸브

연동장치 작동 전원차단 시 차단밸브 닫힘

By-pass valve는 항상 닫음

차단밸브를 타 용도 사용금지

차단밸브 전단에 안전밸브를 설치

차단 파일럿 밸브마다 안전밸브를 설치차단 파일럿 밸브마다 안전밸브를 설치

8 62bar초과 시 이중으로 설치862bar초과 시 이중으로 설치

84

Pilot Burner

각 버너 마다 설치

서로 근접설치 시 최소 1개 이상설치로 감지

4초 이하의 실화를 감지하여 연동4초 이하의 실화를 감지하여 연동

예외 사항

로(爐) 내의 온도가 760를 초과 시에만 By-pass 가능

760 이하로 운전시 By-pass 기능을 반드시 복원 760 이하로 운전시 By-pass 기능을 반드시 복원

방폭형 복사 튜브 한쪽이 열린 경우는 제외

760 이하로 운전이 안 되는 버너는 By-pass 가능

온도제어 감지와 병용 금지

85

고산소 분위기 건조설비

산소 공급배관은 CGA G-44에 따름산소 공급배관은 CGA G 44에 따름

산소 투입 전에 배관 청소

연료 차단밸브는 가능한 화실에서 먼 곳에 설치

방산구 퍼지 배출구는 안전한 곳으로 배출방산구 퍼지 배출구는 안전한 곳으로 배출

산소가 연료배관으로 유입 금지

유리 재질 산소 유량계 사용 억제

산소 감압기 2차 측에 안전밸브 설치산소 감압기 2차 측에 안전밸브 설치

86

소방설비

오븐에 자동 스프링클러 물 분무설비 설치

필요 시 덕트 내에도 설치

로(爐)내 온도가 330를 초과 플래시 화재 위험로(爐)내 온도가 330를 초과 플래시 화재 위험

시에는 일제개방형 스프링클러를 설치

CO2 분말 포 소화설비 설치

필요 시 수증기 소화설비 설치필요 시 수증기 소화설비 설치

지속적인 수증기가 공급 가능

물 1lb는 076 부피

연소물질의 소화는 부적합

87

연소물질의 소화는 부적합

건조설비 연동장치

파일럿 버너파일럿 버너

송풍기운전 유량

산소농도 LEL 측정산소농도 LEL 측정

건조실 운전 온도

연료 차단밸브연료 차단밸브

연료공급 압력유량

외부 가연성가스 농도외부 가연성가스 농도

피(彼)건조물의 유입차단

정전

기타(화재 비상정지 등)

88

안전장치 설치 목적

인명과 재산을 보호인명과 재산을 보호

평상시 철저한 유지middot보수로 성능 유지평상시 철저한 유지middot보수로 성능 유지

안전장치는 절대 안전을 보장하지 않음안전장치는 절대 안전을 보장하지 않음

자주 반복하여 사용하면 수명 단축자주 반복하여 사용하면 수명 단축

89

안전장치 설치 원칙

원하는 동작마다 안전장치를 설치원하는 동작마다 안전장치를 설치

안전관행과 제조자의 지침

연료공급장치의 안전밸브연료공급장치의 안전밸브

안전장치의 운전중지는 수동조작으로 재(再)작동

제조자는 안전운전지침서를 제공

시동 정지 비상사태 점검 유지 보수 등시동 정지 비상사태 점검 유지 보수 등

안전장치는 제조자의 지침에 따라 설치 및 유지

안전장치는 외부충격 등으로 보호 조치

90

안전장치 설치 원칙

안전장치를 제거 또는 고장방지

전기 기계적인 연동장치 무력화 방지

제어회로는 150(120)V 이하 사용제어회로는 150(120)V 이하 사용

제어회로는 한쪽만 접지

PLC Sequence

정전 시 안전상태로 자동 복귀되는 회로유지

PLC와 별도의 비상정지스위치 설치

Sequence 변경은 담당자 승인 통제 기록middot유지 Sequence 변경은 담당자 승인 통제 기록 유지

안전 및 재산상의 피해가 우려될 때는 원격제어 금지

91

PLC 안전회로

제조자의 지침에 따라 PLC 회로 구성

안전회로는 변경 금지

안전회로는 독립 필요 시 접점은 공유가능안전회로는 독립 필요 시 접점은 공유가능

다른 설비를 이용하여 치환 점화시도 금지

연동장치는 안전 차단밸브 전원을 직접 차단하도

록 연동시키고 안전상태로 복귀록 연동시키고 안전상태로 복귀

PLC 고장 시 감시되고 안전상태로 복귀

Program은 소멸되지 않도록 저장

92

근로자 교육훈련 사항

연료-공기 혼합물의 연소

폭발위험

자연발화를 포함한 점화원자연발화를 포함한 점화원

제어 및 안전장치의 기능

특수 운전조건

저산소 분위기 운전조건저산소 분위기 운전조건

위험물질의 취급 및 처리

제한장소의 출입절차제한장소의 출입절차

운전 지침

93

참고자료

산업안전보건법

KOSHA CODE D-4-2001 건조설비 설치 기술지침

NFPA 86 Standard for oven and furnaces

NFPA 61A Standard for the prevention of Fire and Dust Explosion in Facilities Manufacturing and Handling StarchHandling Starch

NFPA 61B Standard for the prevention of Fire and Explosion in Grain Elevators and Facilities H dli B lk R A i l l C di iHandling Bulk Raw Agricultural Commodities

NFPA 61C Standard for the prevention of Fire and Dust Explosion in Feed MillsDust Explosion in Feed Mills

NFPA 68 NFPA 69 NFPA 77 NFPA 91 NFPA 231

94

감 사 합 니 다감 사 합 니 다

95

집필 장희(한국산업안전공단)편집 및 제작 교재자료개발팀

방산(Deflagration Venting)( g g)

방산원리공정 구성품 공정실 등의 내부로부터 발생하는 폭연의

고온 팽창 가스를 개방용 패널 또는 도어를 통해 완화시기는 폭발방지조치기는 폭발방지조치

폭연 배풍장치 - Vent panel Vent door

방산 작동 방법폭발성 가스가 대기로 직접 방출될 수 있게끔 유도하는

개방된 방산구 (Open vent)를 제외

방산장치는 사전에 예정된 압력 즉 P t t에서 개방방산장치는 사전에 예정된 압력 즉 Pstat에서 개방

압축된 가스는 대기로 직접 또는 Vent duct를 통해 배출

54

방산 설계 시 고려사항

반발력(反撥力 Reaction force)폭발 후의 화재 (P l i fi )폭발 후의 화재 (Post explosion fire)재료의 유독성 또는 부식독성 문제에 대한 고려독성 문제에 대한 고려배풍 효율 (Vent efficiency) 다른 공정 장비와의 연결 부위다른 공정 장비와의 연결 부위배풍 덕트의 배압 (Back pressure) 단열 보온재 (Th l i l ti )단열 보온재 (Thermal insulation) 안전한 배풍 구역 (Safe Venting Area) 진공 상태 방호 (V P t ti )진공 상태 방호 (Vacuum Protection) 설치 위치

55

방산구 설계기준(NFPA 68)( )

공정 물질(재료) K K l (b d)Kst or Kg value (barmiddotmsecond)용기의 치수와 체적최대 및 최소의 운전 압력 및 온도최대 및 최소의 운전 압력 및 온도용기의 강도V t D t L th(있을 경우)Vent Duct Length(있을 경우)공정 물질(재료) Kst or Kg value용기의 치수와 체적 최대 및 최소의 운전 압력 및용기의 치수와 체적 최대 및 최소의 운전 압력 및온도 용기의 강도 Vent Duct Length 등의 정보로 NFPA 68에 들어 있는 계산도표( h )로 NFPA 68에 들어 있는 계산도표(nomography)를 사용하여 Vent panel의 사이즈를 결정

56

방산구 설치 기준내부 폭발압력을 외부로 안전하게 방출(예외)

철 구조물과 4 8 이상 철판으로 제작 시(봉쇄)철 구조물과 48mm 이상 철판으로 제작 시(봉쇄)

저산소 농도에서 운전하는 건조설비

가스증기 N₂air CO₂air

Methane 12 145

n-Hexane 12 145

Ethylene 10 11 5Ethylene 10 115

Hydrogene 50 52

S l 9 0Stylene 90 -

로(爐)의 부피 0424당 0093 방출면적(151)

57

(爐)의 부피 0424 당 0093 방출면적(15 1)

방산구 설치 기준

패널 출입문 개구부 등을 이용 1 15법칙 준수패널 출입문 개구부 등을 이용 1 15법칙 준수

방출구 주위에 가이드 레일 설치와 경고표지

가능한 연소장치 가까이 설치

패널이 비산되지 않도록 끈으로 묶어패널이 비산되지 않도록 끈으로 묶어

패널은 05psig의 서지 내압력

지붕 패널을 단위면적당 최대244kg 설치

길이가 긴 건조설비는 최소 내경의 5배 초과 금지길이가 긴 건 설비는 최 내경의 5배 과 금지

초기 증기폭발압력을 조기에 배출시켜 배출시간을 길게

58

방산구 덕트 설치 기준

배출구 덕트는 폭발 방산구 면적 이상으로 설치

벤트 면적은 가능한 균형 있고 대칭적으로 분포

덕트는 가능한 짧게(3m 이하) 설치덕트는 가능한 짧게(3m 이하) 설치

가능한 상부의 높은 곳에 장애물이 없도록 설치

일직선으로 설치

외벽에 가깝게 설치외벽에 가깝게 설치

옥외 안전한 곳에 설치옥외 안전한 곳에 설치

폭발 방산구 주위에 경고 표지판 설치

59

방산구 설치 장단점방산구 장점방산구가 옥외에 있을 경우에는 비용 절감방산구가 옥외에 있을 경우에는 비용 절감유지 관리 비용의 절감

방산구 단점 Filter bag 등의 가연성 재료가 아직 남아 있을 경우

방산 후에도방산 후에도화재의 잠재력 상존

배출구를 옥외로 유도하기 위하여 설치설비가 옥외배출구를 옥외로 유도하기 위하여 설치설비가 옥외또는 바깥쪽벽 가까이에 위치분진화염이 외부로 배출되어 2차 재해 위험분진화염이 외부로 배출되어 2차 재해 위험

독성 부식성 재료에는 부적합잘못 설계 및 설치하면 잦은 작동으로 신뢰성이 저하

60

잘못 설계 및 설치하면 잦은 작동으로 신뢰성이 저하

패널형 방산구(Vent Panel)( )

평평한 모양이나 Dome 모양의 Panel로 방호 대

상이 되는 공정 구성품의 개구부에 볼트를 사용하

여 연결 설치

한 장의 Stainless Steel 또는 316 Stainless

Steel (밀봉용) Teflon 및 Stainless Steel SandSteel (밀봉용) Teflon 및 Stainless Steel Sand

witch 구조로도 구성 가능

D 형 V t P l은 풍압 및 공정 진공 상태Dome 형 Vent Panel은 풍압 및 공정 진공 상태

에 대비하여 저항 값을 크게 설계

Vent Panel 모양 직사각형 또는 원형

61

패널형 방산구(Vent Panel)( )

62

패널 비산방지 끈

63

폭발 방산(Explosion Venting)( p g)

분진폭발 시 폭발압력을 외부로 방출

내부압력을 완화시켜 설비를 보호

피해확대를 방지 감소피해확대를 방지

rupture disk bursting diaphragm 폭발 방산 문(안전핀)(안전핀)

64

방산 문(Vent Door)( )

방호 대상이 되는 공정방호 대상이 되는 공정의 구성품에 설치하는경첩이 달린 도어경첩이 달린 도어

미리 예정된 압력에서개방되도록 설계개방되도록 설계

특수한 걸쇠 경첩 배열 제어열로 제어

Vent panel보다 동작시간이 길다

65

방산구 설치 예시

가스와 먼지를 취급하는 장소에 사용

전형적인 설치 장소 Dust collector

Silo

Dryer

Bucket elevator

Mixer Pulverizing

Bucket elevators

W t Sh ddWaste Shredders

최초 설계 기기 배치시에 분진폭발 고려

66

시에 분진폭발 고려

방산구 덮개 비산방지 끈

67

폭연 진압장치 구성

68

폭연 진압 설계 기준

설계 기준 NFPA 69 ISO 61844설계 기준 NFPA 69 ISO 61844

공정 물질

Kst or Kg value(폭발지수)

최대 및 최소 운전 압력 및 온도최대 및 최소 운전 압력 및 온도

용기의 강도용기의 강

용기의 치수와 체적

69

폭연 진압 장단점

폭연 진압(Deflagration Suspension) 장점

화염 제거 및 연이은 화재의 방지

독성 부식성 재료의 배출 위험 감소독성 부식성 재료의 배출 위험 감소

공정 구성품의 위치 선정에 유연성

폭연 진압(Deflagration Suspension) 약점

폭연 배풍 보다 통상 높은 비용

정기적인 유지 관리정기적인 유지 관리

일부 금속분진 아세틸렌 수소에는 부적합

70

폭연 진압 설치

가스 및 먼지를 취급하는가 및 먼지를 취급하는장소에 사용

전형적인 설치 장소전형적인 설치 장 Dust collectors

Silos

Spray dryers

Bucket elevators

Mixers

Pulverizing

Fluid Bed Dryers

Cyclone Separators

W t Sh dd

71

Waste Shredders

폭연 진압 불가

자체 산화원을 갖고 있는 nitro cellulose 및 이와자체 산화원을 갖고 있는 nitro-cellulose 및 이와

유사한 기타 폭발성 물질

화염의 확산속도가 음속보다 빠른 폭굉 사고

분해 반응 스팀과 같은 열팽창 폭발사고 등으로

초래되는 폭발사고

72

폭연 차단집진기 사일로 등의 공정 구성품은 Suppression Venting Containment 등으로 폭발방지가 가능Venting Containment 등으로 폭발방지가 가능배관 및 덕트에 의해 기타 공정 구성품에 연결되는부위는 폭발 확산의 위험 상존부위는 폭발 확산의 위험 상존집진기는 Deflagration vent 설치로 파괴를 방지할수 있을지는 모르나 유입 덕트 (inlet duct)를 통해수 있을지 나 유 덕 ( )를 통해화염이 플랜트의 다른 부위로 확산될 수 있음이러한 화염의 확산으로 2차 폭발이 초래될 수 있고 실제로 초래되어 왔음NFPA 68에서는 장비들간의 연결된 부위에 설치할선택사양으로 V ti 을 시사하고는 있으나 이는선택사양으로 Venting을 시사하고는 있으나 이는상호 연결된 장비에 폭발방지시스템이 설치되어있을 경우에만 Venting의 효력이 있음

73

있을 경우에만 Venting의 효력이 있음

기계적 폭연 차단적절한 구조의 rotary airlock valve로 가능 dust collector hopper dust collector hopper효과적이기 위해서는

폭연 감지 즉시 Rotary gate valve가 중지폭 지 즉시 y g 가 중지화염과 타고 있는 물질의 이송을 방지진짜 효과적이기 위해서는 rotary airlock valve를

방호 대상 장비의 폭발 감지 및 방지 설비에 통합방호 대상 장비의 폭발 감지 및 방지 설비에 통합필요

High speed knife gate valve적절한 구조로 150 psig 내압력( 충분한 내압력) ms(11000초) 내에 닫힘(빠른 응답속도)배관도 최대 폭연압력 Pmax에 내압

74

기계적 폭연 차단

폭발감지기(압력스위치 또는 불꽃감지기)가 폭연압력 또는 화염 전선 감지압력 또는 화염 전선 감지

폭발감지기가 폭연 압력 화염전선을 감지

신속히 Valve를 차단시켜 화염과 압력의 확산방지

연결된 장비가 D fl ti ti i연결된 장비가 Deflagration venting suppression에 의해 방호되고 있을 경우

예상되는 압력은 거의 없음

연결 배관을 차단하는 Valve를 보다 경제적인연결 배관을 차단하는 Valve를 보다 경제적인chemical isolation barrier로 대체 가능

75

공기수송장치 설치 예시

A

B

A

76

Rotary airlock valvey

77

화학적 폭연 차단

폭발감지기(압력스위치 또는 광학 감지기)가

폭연 압력 화염전선을 감지

고속 방출 소화기에서 소화약제가 신속히 방출고속 방출 소화기에서 소화약제가 신속히 방출

화염과 타고 있는 물질의 확산을 막음

점화원(스파크) 진압 설비

덕트 아래로 이송되는 타고 있는 입자를 감지있

아래쪽으로 물을 분사시켜 소화

일단 폭연이 시작되었을 경우일단 폭연이 시작되었을 경우

확산을 막는 데는 효과가 없음

78

VII 건조설비 부속장치 등VII 건조설비 부속장치 등

79

전체환기 및 배기시설덕트는 불연재 사용 표면온도는 70 이하(24m 이내)이내)

벽 건물 등을 통과시 불연재료로 차단덕트는 방화벽 다른 건물 통과 금지덕트는 방화벽 다른 건물 통과 금지

덕트에 청소구를 설치

건물 일부를 덕트로 사용금지건물 일부를 덕트로 사용금지

위험물질이 응축되지 않도록 설치(단열)

덕트에 고체가 퇴적되지 않도록 설치

배기구는 지붕보다 15m 이상 높게 설치

분진퇴적방지

80

연소장치

연료 먼저 투입되지 않도록 Sequence 구성

연료가스를 감소시켜 연소공기를 차단

2차 공기의 설정치는 급격한 변화가 없도록 잠금차 공기의 설정치 급격 화가 없 록장치 설치시건 암호설정시건 암호설정

연료배관은 수동차단밸브를 설치밸브가 개방된 상태에서 레버가 수직방향이 되지 않게밸브가 개방된 상태에서 레버가 수직방향이 되지 않게

14 회전상태가 권장

파일럿 버너의 불꽃은 주 버너마다 점화를 확실히파일럿 버너의 불꽃은 주 버너마다 점화를 확실히할 수 있게 설치

81

연소 퍼지 설비

예비 퍼지

운전 전middot후에 연료 유입을 차단설비 설치

예비점화 퍼지는 챔버 용적의 4배 실시(1 831)예비점화 퍼지는 챔버 용적의 4배 실시(1831)

예비점화에 필요한 최소 공기만 유입

최소유량 유지 실패 시는 퍼지 타이머 Auto-reset

안전 차단밸브는 닫음안전 차단밸브는 닫음

퍼지 시 화염감지기 신호는 감지되어서는 안 된다

LEL50 이상의 공기로 치환 금지

82

연소 퍼지 설비

예비 퍼지 예외 경우 760초과 또는 다음 3가지 동시

파일럿 불꽃 감시

안전 차단밸브 설치

가열 챔버 내의 가연성농도가 LEL25 이하

파일럿 점화 시운전 시간 15초 미만

예외 조건

공인기관의 승인을 받은 경우

연장시간 동안 LEL 25를 초과하지 않은 경우

83

연료 차단밸브

연동장치 작동 전원차단 시 차단밸브 닫힘

By-pass valve는 항상 닫음

차단밸브를 타 용도 사용금지

차단밸브 전단에 안전밸브를 설치

차단 파일럿 밸브마다 안전밸브를 설치차단 파일럿 밸브마다 안전밸브를 설치

8 62bar초과 시 이중으로 설치862bar초과 시 이중으로 설치

84

Pilot Burner

각 버너 마다 설치

서로 근접설치 시 최소 1개 이상설치로 감지

4초 이하의 실화를 감지하여 연동4초 이하의 실화를 감지하여 연동

예외 사항

로(爐) 내의 온도가 760를 초과 시에만 By-pass 가능

760 이하로 운전시 By-pass 기능을 반드시 복원 760 이하로 운전시 By-pass 기능을 반드시 복원

방폭형 복사 튜브 한쪽이 열린 경우는 제외

760 이하로 운전이 안 되는 버너는 By-pass 가능

온도제어 감지와 병용 금지

85

고산소 분위기 건조설비

산소 공급배관은 CGA G-44에 따름산소 공급배관은 CGA G 44에 따름

산소 투입 전에 배관 청소

연료 차단밸브는 가능한 화실에서 먼 곳에 설치

방산구 퍼지 배출구는 안전한 곳으로 배출방산구 퍼지 배출구는 안전한 곳으로 배출

산소가 연료배관으로 유입 금지

유리 재질 산소 유량계 사용 억제

산소 감압기 2차 측에 안전밸브 설치산소 감압기 2차 측에 안전밸브 설치

86

소방설비

오븐에 자동 스프링클러 물 분무설비 설치

필요 시 덕트 내에도 설치

로(爐)내 온도가 330를 초과 플래시 화재 위험로(爐)내 온도가 330를 초과 플래시 화재 위험

시에는 일제개방형 스프링클러를 설치

CO2 분말 포 소화설비 설치

필요 시 수증기 소화설비 설치필요 시 수증기 소화설비 설치

지속적인 수증기가 공급 가능

물 1lb는 076 부피

연소물질의 소화는 부적합

87

연소물질의 소화는 부적합

건조설비 연동장치

파일럿 버너파일럿 버너

송풍기운전 유량

산소농도 LEL 측정산소농도 LEL 측정

건조실 운전 온도

연료 차단밸브연료 차단밸브

연료공급 압력유량

외부 가연성가스 농도외부 가연성가스 농도

피(彼)건조물의 유입차단

정전

기타(화재 비상정지 등)

88

안전장치 설치 목적

인명과 재산을 보호인명과 재산을 보호

평상시 철저한 유지middot보수로 성능 유지평상시 철저한 유지middot보수로 성능 유지

안전장치는 절대 안전을 보장하지 않음안전장치는 절대 안전을 보장하지 않음

자주 반복하여 사용하면 수명 단축자주 반복하여 사용하면 수명 단축

89

안전장치 설치 원칙

원하는 동작마다 안전장치를 설치원하는 동작마다 안전장치를 설치

안전관행과 제조자의 지침

연료공급장치의 안전밸브연료공급장치의 안전밸브

안전장치의 운전중지는 수동조작으로 재(再)작동

제조자는 안전운전지침서를 제공

시동 정지 비상사태 점검 유지 보수 등시동 정지 비상사태 점검 유지 보수 등

안전장치는 제조자의 지침에 따라 설치 및 유지

안전장치는 외부충격 등으로 보호 조치

90

안전장치 설치 원칙

안전장치를 제거 또는 고장방지

전기 기계적인 연동장치 무력화 방지

제어회로는 150(120)V 이하 사용제어회로는 150(120)V 이하 사용

제어회로는 한쪽만 접지

PLC Sequence

정전 시 안전상태로 자동 복귀되는 회로유지

PLC와 별도의 비상정지스위치 설치

Sequence 변경은 담당자 승인 통제 기록middot유지 Sequence 변경은 담당자 승인 통제 기록 유지

안전 및 재산상의 피해가 우려될 때는 원격제어 금지

91

PLC 안전회로

제조자의 지침에 따라 PLC 회로 구성

안전회로는 변경 금지

안전회로는 독립 필요 시 접점은 공유가능안전회로는 독립 필요 시 접점은 공유가능

다른 설비를 이용하여 치환 점화시도 금지

연동장치는 안전 차단밸브 전원을 직접 차단하도

록 연동시키고 안전상태로 복귀록 연동시키고 안전상태로 복귀

PLC 고장 시 감시되고 안전상태로 복귀

Program은 소멸되지 않도록 저장

92

근로자 교육훈련 사항

연료-공기 혼합물의 연소

폭발위험

자연발화를 포함한 점화원자연발화를 포함한 점화원

제어 및 안전장치의 기능

특수 운전조건

저산소 분위기 운전조건저산소 분위기 운전조건

위험물질의 취급 및 처리

제한장소의 출입절차제한장소의 출입절차

운전 지침

93

참고자료

산업안전보건법

KOSHA CODE D-4-2001 건조설비 설치 기술지침

NFPA 86 Standard for oven and furnaces

NFPA 61A Standard for the prevention of Fire and Dust Explosion in Facilities Manufacturing and Handling StarchHandling Starch

NFPA 61B Standard for the prevention of Fire and Explosion in Grain Elevators and Facilities H dli B lk R A i l l C di iHandling Bulk Raw Agricultural Commodities

NFPA 61C Standard for the prevention of Fire and Dust Explosion in Feed MillsDust Explosion in Feed Mills

NFPA 68 NFPA 69 NFPA 77 NFPA 91 NFPA 231

94

감 사 합 니 다감 사 합 니 다

95

집필 장희(한국산업안전공단)편집 및 제작 교재자료개발팀

방산 설계 시 고려사항

반발력(反撥力 Reaction force)폭발 후의 화재 (P l i fi )폭발 후의 화재 (Post explosion fire)재료의 유독성 또는 부식독성 문제에 대한 고려독성 문제에 대한 고려배풍 효율 (Vent efficiency) 다른 공정 장비와의 연결 부위다른 공정 장비와의 연결 부위배풍 덕트의 배압 (Back pressure) 단열 보온재 (Th l i l ti )단열 보온재 (Thermal insulation) 안전한 배풍 구역 (Safe Venting Area) 진공 상태 방호 (V P t ti )진공 상태 방호 (Vacuum Protection) 설치 위치

55

방산구 설계기준(NFPA 68)( )

공정 물질(재료) K K l (b d)Kst or Kg value (barmiddotmsecond)용기의 치수와 체적최대 및 최소의 운전 압력 및 온도최대 및 최소의 운전 압력 및 온도용기의 강도V t D t L th(있을 경우)Vent Duct Length(있을 경우)공정 물질(재료) Kst or Kg value용기의 치수와 체적 최대 및 최소의 운전 압력 및용기의 치수와 체적 최대 및 최소의 운전 압력 및온도 용기의 강도 Vent Duct Length 등의 정보로 NFPA 68에 들어 있는 계산도표( h )로 NFPA 68에 들어 있는 계산도표(nomography)를 사용하여 Vent panel의 사이즈를 결정

56

방산구 설치 기준내부 폭발압력을 외부로 안전하게 방출(예외)

철 구조물과 4 8 이상 철판으로 제작 시(봉쇄)철 구조물과 48mm 이상 철판으로 제작 시(봉쇄)

저산소 농도에서 운전하는 건조설비

가스증기 N₂air CO₂air

Methane 12 145

n-Hexane 12 145

Ethylene 10 11 5Ethylene 10 115

Hydrogene 50 52

S l 9 0Stylene 90 -

로(爐)의 부피 0424당 0093 방출면적(151)

57

(爐)의 부피 0424 당 0093 방출면적(15 1)

방산구 설치 기준

패널 출입문 개구부 등을 이용 1 15법칙 준수패널 출입문 개구부 등을 이용 1 15법칙 준수

방출구 주위에 가이드 레일 설치와 경고표지

가능한 연소장치 가까이 설치

패널이 비산되지 않도록 끈으로 묶어패널이 비산되지 않도록 끈으로 묶어

패널은 05psig의 서지 내압력

지붕 패널을 단위면적당 최대244kg 설치

길이가 긴 건조설비는 최소 내경의 5배 초과 금지길이가 긴 건 설비는 최 내경의 5배 과 금지

초기 증기폭발압력을 조기에 배출시켜 배출시간을 길게

58

방산구 덕트 설치 기준

배출구 덕트는 폭발 방산구 면적 이상으로 설치

벤트 면적은 가능한 균형 있고 대칭적으로 분포

덕트는 가능한 짧게(3m 이하) 설치덕트는 가능한 짧게(3m 이하) 설치

가능한 상부의 높은 곳에 장애물이 없도록 설치

일직선으로 설치

외벽에 가깝게 설치외벽에 가깝게 설치

옥외 안전한 곳에 설치옥외 안전한 곳에 설치

폭발 방산구 주위에 경고 표지판 설치

59

방산구 설치 장단점방산구 장점방산구가 옥외에 있을 경우에는 비용 절감방산구가 옥외에 있을 경우에는 비용 절감유지 관리 비용의 절감

방산구 단점 Filter bag 등의 가연성 재료가 아직 남아 있을 경우

방산 후에도방산 후에도화재의 잠재력 상존

배출구를 옥외로 유도하기 위하여 설치설비가 옥외배출구를 옥외로 유도하기 위하여 설치설비가 옥외또는 바깥쪽벽 가까이에 위치분진화염이 외부로 배출되어 2차 재해 위험분진화염이 외부로 배출되어 2차 재해 위험

독성 부식성 재료에는 부적합잘못 설계 및 설치하면 잦은 작동으로 신뢰성이 저하

60

잘못 설계 및 설치하면 잦은 작동으로 신뢰성이 저하

패널형 방산구(Vent Panel)( )

평평한 모양이나 Dome 모양의 Panel로 방호 대

상이 되는 공정 구성품의 개구부에 볼트를 사용하

여 연결 설치

한 장의 Stainless Steel 또는 316 Stainless

Steel (밀봉용) Teflon 및 Stainless Steel SandSteel (밀봉용) Teflon 및 Stainless Steel Sand

witch 구조로도 구성 가능

D 형 V t P l은 풍압 및 공정 진공 상태Dome 형 Vent Panel은 풍압 및 공정 진공 상태

에 대비하여 저항 값을 크게 설계

Vent Panel 모양 직사각형 또는 원형

61

패널형 방산구(Vent Panel)( )

62

패널 비산방지 끈

63

폭발 방산(Explosion Venting)( p g)

분진폭발 시 폭발압력을 외부로 방출

내부압력을 완화시켜 설비를 보호

피해확대를 방지 감소피해확대를 방지

rupture disk bursting diaphragm 폭발 방산 문(안전핀)(안전핀)

64

방산 문(Vent Door)( )

방호 대상이 되는 공정방호 대상이 되는 공정의 구성품에 설치하는경첩이 달린 도어경첩이 달린 도어

미리 예정된 압력에서개방되도록 설계개방되도록 설계

특수한 걸쇠 경첩 배열 제어열로 제어

Vent panel보다 동작시간이 길다

65

방산구 설치 예시

가스와 먼지를 취급하는 장소에 사용

전형적인 설치 장소 Dust collector

Silo

Dryer

Bucket elevator

Mixer Pulverizing

Bucket elevators

W t Sh ddWaste Shredders

최초 설계 기기 배치시에 분진폭발 고려

66

시에 분진폭발 고려

방산구 덮개 비산방지 끈

67

폭연 진압장치 구성

68

폭연 진압 설계 기준

설계 기준 NFPA 69 ISO 61844설계 기준 NFPA 69 ISO 61844

공정 물질

Kst or Kg value(폭발지수)

최대 및 최소 운전 압력 및 온도최대 및 최소 운전 압력 및 온도

용기의 강도용기의 강

용기의 치수와 체적

69

폭연 진압 장단점

폭연 진압(Deflagration Suspension) 장점

화염 제거 및 연이은 화재의 방지

독성 부식성 재료의 배출 위험 감소독성 부식성 재료의 배출 위험 감소

공정 구성품의 위치 선정에 유연성

폭연 진압(Deflagration Suspension) 약점

폭연 배풍 보다 통상 높은 비용

정기적인 유지 관리정기적인 유지 관리

일부 금속분진 아세틸렌 수소에는 부적합

70

폭연 진압 설치

가스 및 먼지를 취급하는가 및 먼지를 취급하는장소에 사용

전형적인 설치 장소전형적인 설치 장 Dust collectors

Silos

Spray dryers

Bucket elevators

Mixers

Pulverizing

Fluid Bed Dryers

Cyclone Separators

W t Sh dd

71

Waste Shredders

폭연 진압 불가

자체 산화원을 갖고 있는 nitro cellulose 및 이와자체 산화원을 갖고 있는 nitro-cellulose 및 이와

유사한 기타 폭발성 물질

화염의 확산속도가 음속보다 빠른 폭굉 사고

분해 반응 스팀과 같은 열팽창 폭발사고 등으로

초래되는 폭발사고

72

폭연 차단집진기 사일로 등의 공정 구성품은 Suppression Venting Containment 등으로 폭발방지가 가능Venting Containment 등으로 폭발방지가 가능배관 및 덕트에 의해 기타 공정 구성품에 연결되는부위는 폭발 확산의 위험 상존부위는 폭발 확산의 위험 상존집진기는 Deflagration vent 설치로 파괴를 방지할수 있을지는 모르나 유입 덕트 (inlet duct)를 통해수 있을지 나 유 덕 ( )를 통해화염이 플랜트의 다른 부위로 확산될 수 있음이러한 화염의 확산으로 2차 폭발이 초래될 수 있고 실제로 초래되어 왔음NFPA 68에서는 장비들간의 연결된 부위에 설치할선택사양으로 V ti 을 시사하고는 있으나 이는선택사양으로 Venting을 시사하고는 있으나 이는상호 연결된 장비에 폭발방지시스템이 설치되어있을 경우에만 Venting의 효력이 있음

73

있을 경우에만 Venting의 효력이 있음

기계적 폭연 차단적절한 구조의 rotary airlock valve로 가능 dust collector hopper dust collector hopper효과적이기 위해서는

폭연 감지 즉시 Rotary gate valve가 중지폭 지 즉시 y g 가 중지화염과 타고 있는 물질의 이송을 방지진짜 효과적이기 위해서는 rotary airlock valve를

방호 대상 장비의 폭발 감지 및 방지 설비에 통합방호 대상 장비의 폭발 감지 및 방지 설비에 통합필요

High speed knife gate valve적절한 구조로 150 psig 내압력( 충분한 내압력) ms(11000초) 내에 닫힘(빠른 응답속도)배관도 최대 폭연압력 Pmax에 내압

74

기계적 폭연 차단

폭발감지기(압력스위치 또는 불꽃감지기)가 폭연압력 또는 화염 전선 감지압력 또는 화염 전선 감지

폭발감지기가 폭연 압력 화염전선을 감지

신속히 Valve를 차단시켜 화염과 압력의 확산방지

연결된 장비가 D fl ti ti i연결된 장비가 Deflagration venting suppression에 의해 방호되고 있을 경우

예상되는 압력은 거의 없음

연결 배관을 차단하는 Valve를 보다 경제적인연결 배관을 차단하는 Valve를 보다 경제적인chemical isolation barrier로 대체 가능

75

공기수송장치 설치 예시

A

B

A

76

Rotary airlock valvey

77

화학적 폭연 차단

폭발감지기(압력스위치 또는 광학 감지기)가

폭연 압력 화염전선을 감지

고속 방출 소화기에서 소화약제가 신속히 방출고속 방출 소화기에서 소화약제가 신속히 방출

화염과 타고 있는 물질의 확산을 막음

점화원(스파크) 진압 설비

덕트 아래로 이송되는 타고 있는 입자를 감지있

아래쪽으로 물을 분사시켜 소화

일단 폭연이 시작되었을 경우일단 폭연이 시작되었을 경우

확산을 막는 데는 효과가 없음

78

VII 건조설비 부속장치 등VII 건조설비 부속장치 등

79

전체환기 및 배기시설덕트는 불연재 사용 표면온도는 70 이하(24m 이내)이내)

벽 건물 등을 통과시 불연재료로 차단덕트는 방화벽 다른 건물 통과 금지덕트는 방화벽 다른 건물 통과 금지

덕트에 청소구를 설치

건물 일부를 덕트로 사용금지건물 일부를 덕트로 사용금지

위험물질이 응축되지 않도록 설치(단열)

덕트에 고체가 퇴적되지 않도록 설치

배기구는 지붕보다 15m 이상 높게 설치

분진퇴적방지

80

연소장치

연료 먼저 투입되지 않도록 Sequence 구성

연료가스를 감소시켜 연소공기를 차단

2차 공기의 설정치는 급격한 변화가 없도록 잠금차 공기의 설정치 급격 화가 없 록장치 설치시건 암호설정시건 암호설정

연료배관은 수동차단밸브를 설치밸브가 개방된 상태에서 레버가 수직방향이 되지 않게밸브가 개방된 상태에서 레버가 수직방향이 되지 않게

14 회전상태가 권장

파일럿 버너의 불꽃은 주 버너마다 점화를 확실히파일럿 버너의 불꽃은 주 버너마다 점화를 확실히할 수 있게 설치

81

연소 퍼지 설비

예비 퍼지

운전 전middot후에 연료 유입을 차단설비 설치

예비점화 퍼지는 챔버 용적의 4배 실시(1 831)예비점화 퍼지는 챔버 용적의 4배 실시(1831)

예비점화에 필요한 최소 공기만 유입

최소유량 유지 실패 시는 퍼지 타이머 Auto-reset

안전 차단밸브는 닫음안전 차단밸브는 닫음

퍼지 시 화염감지기 신호는 감지되어서는 안 된다

LEL50 이상의 공기로 치환 금지

82

연소 퍼지 설비

예비 퍼지 예외 경우 760초과 또는 다음 3가지 동시

파일럿 불꽃 감시

안전 차단밸브 설치

가열 챔버 내의 가연성농도가 LEL25 이하

파일럿 점화 시운전 시간 15초 미만

예외 조건

공인기관의 승인을 받은 경우

연장시간 동안 LEL 25를 초과하지 않은 경우

83

연료 차단밸브

연동장치 작동 전원차단 시 차단밸브 닫힘

By-pass valve는 항상 닫음

차단밸브를 타 용도 사용금지

차단밸브 전단에 안전밸브를 설치

차단 파일럿 밸브마다 안전밸브를 설치차단 파일럿 밸브마다 안전밸브를 설치

8 62bar초과 시 이중으로 설치862bar초과 시 이중으로 설치

84

Pilot Burner

각 버너 마다 설치

서로 근접설치 시 최소 1개 이상설치로 감지

4초 이하의 실화를 감지하여 연동4초 이하의 실화를 감지하여 연동

예외 사항

로(爐) 내의 온도가 760를 초과 시에만 By-pass 가능

760 이하로 운전시 By-pass 기능을 반드시 복원 760 이하로 운전시 By-pass 기능을 반드시 복원

방폭형 복사 튜브 한쪽이 열린 경우는 제외

760 이하로 운전이 안 되는 버너는 By-pass 가능

온도제어 감지와 병용 금지

85

고산소 분위기 건조설비

산소 공급배관은 CGA G-44에 따름산소 공급배관은 CGA G 44에 따름

산소 투입 전에 배관 청소

연료 차단밸브는 가능한 화실에서 먼 곳에 설치

방산구 퍼지 배출구는 안전한 곳으로 배출방산구 퍼지 배출구는 안전한 곳으로 배출

산소가 연료배관으로 유입 금지

유리 재질 산소 유량계 사용 억제

산소 감압기 2차 측에 안전밸브 설치산소 감압기 2차 측에 안전밸브 설치

86

소방설비

오븐에 자동 스프링클러 물 분무설비 설치

필요 시 덕트 내에도 설치

로(爐)내 온도가 330를 초과 플래시 화재 위험로(爐)내 온도가 330를 초과 플래시 화재 위험

시에는 일제개방형 스프링클러를 설치

CO2 분말 포 소화설비 설치

필요 시 수증기 소화설비 설치필요 시 수증기 소화설비 설치

지속적인 수증기가 공급 가능

물 1lb는 076 부피

연소물질의 소화는 부적합

87

연소물질의 소화는 부적합

건조설비 연동장치

파일럿 버너파일럿 버너

송풍기운전 유량

산소농도 LEL 측정산소농도 LEL 측정

건조실 운전 온도

연료 차단밸브연료 차단밸브

연료공급 압력유량

외부 가연성가스 농도외부 가연성가스 농도

피(彼)건조물의 유입차단

정전

기타(화재 비상정지 등)

88

안전장치 설치 목적

인명과 재산을 보호인명과 재산을 보호

평상시 철저한 유지middot보수로 성능 유지평상시 철저한 유지middot보수로 성능 유지

안전장치는 절대 안전을 보장하지 않음안전장치는 절대 안전을 보장하지 않음

자주 반복하여 사용하면 수명 단축자주 반복하여 사용하면 수명 단축

89

안전장치 설치 원칙

원하는 동작마다 안전장치를 설치원하는 동작마다 안전장치를 설치

안전관행과 제조자의 지침

연료공급장치의 안전밸브연료공급장치의 안전밸브

안전장치의 운전중지는 수동조작으로 재(再)작동

제조자는 안전운전지침서를 제공

시동 정지 비상사태 점검 유지 보수 등시동 정지 비상사태 점검 유지 보수 등

안전장치는 제조자의 지침에 따라 설치 및 유지

안전장치는 외부충격 등으로 보호 조치

90

안전장치 설치 원칙

안전장치를 제거 또는 고장방지

전기 기계적인 연동장치 무력화 방지

제어회로는 150(120)V 이하 사용제어회로는 150(120)V 이하 사용

제어회로는 한쪽만 접지

PLC Sequence

정전 시 안전상태로 자동 복귀되는 회로유지

PLC와 별도의 비상정지스위치 설치

Sequence 변경은 담당자 승인 통제 기록middot유지 Sequence 변경은 담당자 승인 통제 기록 유지

안전 및 재산상의 피해가 우려될 때는 원격제어 금지

91

PLC 안전회로

제조자의 지침에 따라 PLC 회로 구성

안전회로는 변경 금지

안전회로는 독립 필요 시 접점은 공유가능안전회로는 독립 필요 시 접점은 공유가능

다른 설비를 이용하여 치환 점화시도 금지

연동장치는 안전 차단밸브 전원을 직접 차단하도

록 연동시키고 안전상태로 복귀록 연동시키고 안전상태로 복귀

PLC 고장 시 감시되고 안전상태로 복귀

Program은 소멸되지 않도록 저장

92

근로자 교육훈련 사항

연료-공기 혼합물의 연소

폭발위험

자연발화를 포함한 점화원자연발화를 포함한 점화원

제어 및 안전장치의 기능

특수 운전조건

저산소 분위기 운전조건저산소 분위기 운전조건

위험물질의 취급 및 처리

제한장소의 출입절차제한장소의 출입절차

운전 지침

93

참고자료

산업안전보건법

KOSHA CODE D-4-2001 건조설비 설치 기술지침

NFPA 86 Standard for oven and furnaces

NFPA 61A Standard for the prevention of Fire and Dust Explosion in Facilities Manufacturing and Handling StarchHandling Starch

NFPA 61B Standard for the prevention of Fire and Explosion in Grain Elevators and Facilities H dli B lk R A i l l C di iHandling Bulk Raw Agricultural Commodities

NFPA 61C Standard for the prevention of Fire and Dust Explosion in Feed MillsDust Explosion in Feed Mills

NFPA 68 NFPA 69 NFPA 77 NFPA 91 NFPA 231

94

감 사 합 니 다감 사 합 니 다

95

집필 장희(한국산업안전공단)편집 및 제작 교재자료개발팀

방산구 설계기준(NFPA 68)( )

공정 물질(재료) K K l (b d)Kst or Kg value (barmiddotmsecond)용기의 치수와 체적최대 및 최소의 운전 압력 및 온도최대 및 최소의 운전 압력 및 온도용기의 강도V t D t L th(있을 경우)Vent Duct Length(있을 경우)공정 물질(재료) Kst or Kg value용기의 치수와 체적 최대 및 최소의 운전 압력 및용기의 치수와 체적 최대 및 최소의 운전 압력 및온도 용기의 강도 Vent Duct Length 등의 정보로 NFPA 68에 들어 있는 계산도표( h )로 NFPA 68에 들어 있는 계산도표(nomography)를 사용하여 Vent panel의 사이즈를 결정

56

방산구 설치 기준내부 폭발압력을 외부로 안전하게 방출(예외)

철 구조물과 4 8 이상 철판으로 제작 시(봉쇄)철 구조물과 48mm 이상 철판으로 제작 시(봉쇄)

저산소 농도에서 운전하는 건조설비

가스증기 N₂air CO₂air

Methane 12 145

n-Hexane 12 145

Ethylene 10 11 5Ethylene 10 115

Hydrogene 50 52

S l 9 0Stylene 90 -

로(爐)의 부피 0424당 0093 방출면적(151)

57

(爐)의 부피 0424 당 0093 방출면적(15 1)

방산구 설치 기준

패널 출입문 개구부 등을 이용 1 15법칙 준수패널 출입문 개구부 등을 이용 1 15법칙 준수

방출구 주위에 가이드 레일 설치와 경고표지

가능한 연소장치 가까이 설치

패널이 비산되지 않도록 끈으로 묶어패널이 비산되지 않도록 끈으로 묶어

패널은 05psig의 서지 내압력

지붕 패널을 단위면적당 최대244kg 설치

길이가 긴 건조설비는 최소 내경의 5배 초과 금지길이가 긴 건 설비는 최 내경의 5배 과 금지

초기 증기폭발압력을 조기에 배출시켜 배출시간을 길게

58

방산구 덕트 설치 기준

배출구 덕트는 폭발 방산구 면적 이상으로 설치

벤트 면적은 가능한 균형 있고 대칭적으로 분포

덕트는 가능한 짧게(3m 이하) 설치덕트는 가능한 짧게(3m 이하) 설치

가능한 상부의 높은 곳에 장애물이 없도록 설치

일직선으로 설치

외벽에 가깝게 설치외벽에 가깝게 설치

옥외 안전한 곳에 설치옥외 안전한 곳에 설치

폭발 방산구 주위에 경고 표지판 설치

59

방산구 설치 장단점방산구 장점방산구가 옥외에 있을 경우에는 비용 절감방산구가 옥외에 있을 경우에는 비용 절감유지 관리 비용의 절감

방산구 단점 Filter bag 등의 가연성 재료가 아직 남아 있을 경우

방산 후에도방산 후에도화재의 잠재력 상존

배출구를 옥외로 유도하기 위하여 설치설비가 옥외배출구를 옥외로 유도하기 위하여 설치설비가 옥외또는 바깥쪽벽 가까이에 위치분진화염이 외부로 배출되어 2차 재해 위험분진화염이 외부로 배출되어 2차 재해 위험

독성 부식성 재료에는 부적합잘못 설계 및 설치하면 잦은 작동으로 신뢰성이 저하

60

잘못 설계 및 설치하면 잦은 작동으로 신뢰성이 저하

패널형 방산구(Vent Panel)( )

평평한 모양이나 Dome 모양의 Panel로 방호 대

상이 되는 공정 구성품의 개구부에 볼트를 사용하

여 연결 설치

한 장의 Stainless Steel 또는 316 Stainless

Steel (밀봉용) Teflon 및 Stainless Steel SandSteel (밀봉용) Teflon 및 Stainless Steel Sand

witch 구조로도 구성 가능

D 형 V t P l은 풍압 및 공정 진공 상태Dome 형 Vent Panel은 풍압 및 공정 진공 상태

에 대비하여 저항 값을 크게 설계

Vent Panel 모양 직사각형 또는 원형

61

패널형 방산구(Vent Panel)( )

62

패널 비산방지 끈

63

폭발 방산(Explosion Venting)( p g)

분진폭발 시 폭발압력을 외부로 방출

내부압력을 완화시켜 설비를 보호

피해확대를 방지 감소피해확대를 방지

rupture disk bursting diaphragm 폭발 방산 문(안전핀)(안전핀)

64

방산 문(Vent Door)( )

방호 대상이 되는 공정방호 대상이 되는 공정의 구성품에 설치하는경첩이 달린 도어경첩이 달린 도어

미리 예정된 압력에서개방되도록 설계개방되도록 설계

특수한 걸쇠 경첩 배열 제어열로 제어

Vent panel보다 동작시간이 길다

65

방산구 설치 예시

가스와 먼지를 취급하는 장소에 사용

전형적인 설치 장소 Dust collector

Silo

Dryer

Bucket elevator

Mixer Pulverizing

Bucket elevators

W t Sh ddWaste Shredders

최초 설계 기기 배치시에 분진폭발 고려

66

시에 분진폭발 고려

방산구 덮개 비산방지 끈

67

폭연 진압장치 구성

68

폭연 진압 설계 기준

설계 기준 NFPA 69 ISO 61844설계 기준 NFPA 69 ISO 61844

공정 물질

Kst or Kg value(폭발지수)

최대 및 최소 운전 압력 및 온도최대 및 최소 운전 압력 및 온도

용기의 강도용기의 강

용기의 치수와 체적

69

폭연 진압 장단점

폭연 진압(Deflagration Suspension) 장점

화염 제거 및 연이은 화재의 방지

독성 부식성 재료의 배출 위험 감소독성 부식성 재료의 배출 위험 감소

공정 구성품의 위치 선정에 유연성

폭연 진압(Deflagration Suspension) 약점

폭연 배풍 보다 통상 높은 비용

정기적인 유지 관리정기적인 유지 관리

일부 금속분진 아세틸렌 수소에는 부적합

70

폭연 진압 설치

가스 및 먼지를 취급하는가 및 먼지를 취급하는장소에 사용

전형적인 설치 장소전형적인 설치 장 Dust collectors

Silos

Spray dryers

Bucket elevators

Mixers

Pulverizing

Fluid Bed Dryers

Cyclone Separators

W t Sh dd

71

Waste Shredders

폭연 진압 불가

자체 산화원을 갖고 있는 nitro cellulose 및 이와자체 산화원을 갖고 있는 nitro-cellulose 및 이와

유사한 기타 폭발성 물질

화염의 확산속도가 음속보다 빠른 폭굉 사고

분해 반응 스팀과 같은 열팽창 폭발사고 등으로

초래되는 폭발사고

72

폭연 차단집진기 사일로 등의 공정 구성품은 Suppression Venting Containment 등으로 폭발방지가 가능Venting Containment 등으로 폭발방지가 가능배관 및 덕트에 의해 기타 공정 구성품에 연결되는부위는 폭발 확산의 위험 상존부위는 폭발 확산의 위험 상존집진기는 Deflagration vent 설치로 파괴를 방지할수 있을지는 모르나 유입 덕트 (inlet duct)를 통해수 있을지 나 유 덕 ( )를 통해화염이 플랜트의 다른 부위로 확산될 수 있음이러한 화염의 확산으로 2차 폭발이 초래될 수 있고 실제로 초래되어 왔음NFPA 68에서는 장비들간의 연결된 부위에 설치할선택사양으로 V ti 을 시사하고는 있으나 이는선택사양으로 Venting을 시사하고는 있으나 이는상호 연결된 장비에 폭발방지시스템이 설치되어있을 경우에만 Venting의 효력이 있음

73

있을 경우에만 Venting의 효력이 있음

기계적 폭연 차단적절한 구조의 rotary airlock valve로 가능 dust collector hopper dust collector hopper효과적이기 위해서는

폭연 감지 즉시 Rotary gate valve가 중지폭 지 즉시 y g 가 중지화염과 타고 있는 물질의 이송을 방지진짜 효과적이기 위해서는 rotary airlock valve를

방호 대상 장비의 폭발 감지 및 방지 설비에 통합방호 대상 장비의 폭발 감지 및 방지 설비에 통합필요

High speed knife gate valve적절한 구조로 150 psig 내압력( 충분한 내압력) ms(11000초) 내에 닫힘(빠른 응답속도)배관도 최대 폭연압력 Pmax에 내압

74

기계적 폭연 차단

폭발감지기(압력스위치 또는 불꽃감지기)가 폭연압력 또는 화염 전선 감지압력 또는 화염 전선 감지

폭발감지기가 폭연 압력 화염전선을 감지

신속히 Valve를 차단시켜 화염과 압력의 확산방지

연결된 장비가 D fl ti ti i연결된 장비가 Deflagration venting suppression에 의해 방호되고 있을 경우

예상되는 압력은 거의 없음

연결 배관을 차단하는 Valve를 보다 경제적인연결 배관을 차단하는 Valve를 보다 경제적인chemical isolation barrier로 대체 가능

75

공기수송장치 설치 예시

A

B

A

76

Rotary airlock valvey

77

화학적 폭연 차단

폭발감지기(압력스위치 또는 광학 감지기)가

폭연 압력 화염전선을 감지

고속 방출 소화기에서 소화약제가 신속히 방출고속 방출 소화기에서 소화약제가 신속히 방출

화염과 타고 있는 물질의 확산을 막음

점화원(스파크) 진압 설비

덕트 아래로 이송되는 타고 있는 입자를 감지있

아래쪽으로 물을 분사시켜 소화

일단 폭연이 시작되었을 경우일단 폭연이 시작되었을 경우

확산을 막는 데는 효과가 없음

78

VII 건조설비 부속장치 등VII 건조설비 부속장치 등

79

전체환기 및 배기시설덕트는 불연재 사용 표면온도는 70 이하(24m 이내)이내)

벽 건물 등을 통과시 불연재료로 차단덕트는 방화벽 다른 건물 통과 금지덕트는 방화벽 다른 건물 통과 금지

덕트에 청소구를 설치

건물 일부를 덕트로 사용금지건물 일부를 덕트로 사용금지

위험물질이 응축되지 않도록 설치(단열)

덕트에 고체가 퇴적되지 않도록 설치

배기구는 지붕보다 15m 이상 높게 설치

분진퇴적방지

80

연소장치

연료 먼저 투입되지 않도록 Sequence 구성

연료가스를 감소시켜 연소공기를 차단

2차 공기의 설정치는 급격한 변화가 없도록 잠금차 공기의 설정치 급격 화가 없 록장치 설치시건 암호설정시건 암호설정

연료배관은 수동차단밸브를 설치밸브가 개방된 상태에서 레버가 수직방향이 되지 않게밸브가 개방된 상태에서 레버가 수직방향이 되지 않게

14 회전상태가 권장

파일럿 버너의 불꽃은 주 버너마다 점화를 확실히파일럿 버너의 불꽃은 주 버너마다 점화를 확실히할 수 있게 설치

81

연소 퍼지 설비

예비 퍼지

운전 전middot후에 연료 유입을 차단설비 설치

예비점화 퍼지는 챔버 용적의 4배 실시(1 831)예비점화 퍼지는 챔버 용적의 4배 실시(1831)

예비점화에 필요한 최소 공기만 유입

최소유량 유지 실패 시는 퍼지 타이머 Auto-reset

안전 차단밸브는 닫음안전 차단밸브는 닫음

퍼지 시 화염감지기 신호는 감지되어서는 안 된다

LEL50 이상의 공기로 치환 금지

82

연소 퍼지 설비

예비 퍼지 예외 경우 760초과 또는 다음 3가지 동시

파일럿 불꽃 감시

안전 차단밸브 설치

가열 챔버 내의 가연성농도가 LEL25 이하

파일럿 점화 시운전 시간 15초 미만

예외 조건

공인기관의 승인을 받은 경우

연장시간 동안 LEL 25를 초과하지 않은 경우

83

연료 차단밸브

연동장치 작동 전원차단 시 차단밸브 닫힘

By-pass valve는 항상 닫음

차단밸브를 타 용도 사용금지

차단밸브 전단에 안전밸브를 설치

차단 파일럿 밸브마다 안전밸브를 설치차단 파일럿 밸브마다 안전밸브를 설치

8 62bar초과 시 이중으로 설치862bar초과 시 이중으로 설치

84

Pilot Burner

각 버너 마다 설치

서로 근접설치 시 최소 1개 이상설치로 감지

4초 이하의 실화를 감지하여 연동4초 이하의 실화를 감지하여 연동

예외 사항

로(爐) 내의 온도가 760를 초과 시에만 By-pass 가능

760 이하로 운전시 By-pass 기능을 반드시 복원 760 이하로 운전시 By-pass 기능을 반드시 복원

방폭형 복사 튜브 한쪽이 열린 경우는 제외

760 이하로 운전이 안 되는 버너는 By-pass 가능

온도제어 감지와 병용 금지

85

고산소 분위기 건조설비

산소 공급배관은 CGA G-44에 따름산소 공급배관은 CGA G 44에 따름

산소 투입 전에 배관 청소

연료 차단밸브는 가능한 화실에서 먼 곳에 설치

방산구 퍼지 배출구는 안전한 곳으로 배출방산구 퍼지 배출구는 안전한 곳으로 배출

산소가 연료배관으로 유입 금지

유리 재질 산소 유량계 사용 억제

산소 감압기 2차 측에 안전밸브 설치산소 감압기 2차 측에 안전밸브 설치

86

소방설비

오븐에 자동 스프링클러 물 분무설비 설치

필요 시 덕트 내에도 설치

로(爐)내 온도가 330를 초과 플래시 화재 위험로(爐)내 온도가 330를 초과 플래시 화재 위험

시에는 일제개방형 스프링클러를 설치

CO2 분말 포 소화설비 설치

필요 시 수증기 소화설비 설치필요 시 수증기 소화설비 설치

지속적인 수증기가 공급 가능

물 1lb는 076 부피

연소물질의 소화는 부적합

87

연소물질의 소화는 부적합

건조설비 연동장치

파일럿 버너파일럿 버너

송풍기운전 유량

산소농도 LEL 측정산소농도 LEL 측정

건조실 운전 온도

연료 차단밸브연료 차단밸브

연료공급 압력유량

외부 가연성가스 농도외부 가연성가스 농도

피(彼)건조물의 유입차단

정전

기타(화재 비상정지 등)

88

안전장치 설치 목적

인명과 재산을 보호인명과 재산을 보호

평상시 철저한 유지middot보수로 성능 유지평상시 철저한 유지middot보수로 성능 유지

안전장치는 절대 안전을 보장하지 않음안전장치는 절대 안전을 보장하지 않음

자주 반복하여 사용하면 수명 단축자주 반복하여 사용하면 수명 단축

89

안전장치 설치 원칙

원하는 동작마다 안전장치를 설치원하는 동작마다 안전장치를 설치

안전관행과 제조자의 지침

연료공급장치의 안전밸브연료공급장치의 안전밸브

안전장치의 운전중지는 수동조작으로 재(再)작동

제조자는 안전운전지침서를 제공

시동 정지 비상사태 점검 유지 보수 등시동 정지 비상사태 점검 유지 보수 등

안전장치는 제조자의 지침에 따라 설치 및 유지

안전장치는 외부충격 등으로 보호 조치

90

안전장치 설치 원칙

안전장치를 제거 또는 고장방지

전기 기계적인 연동장치 무력화 방지

제어회로는 150(120)V 이하 사용제어회로는 150(120)V 이하 사용

제어회로는 한쪽만 접지

PLC Sequence

정전 시 안전상태로 자동 복귀되는 회로유지

PLC와 별도의 비상정지스위치 설치

Sequence 변경은 담당자 승인 통제 기록middot유지 Sequence 변경은 담당자 승인 통제 기록 유지

안전 및 재산상의 피해가 우려될 때는 원격제어 금지

91

PLC 안전회로

제조자의 지침에 따라 PLC 회로 구성

안전회로는 변경 금지

안전회로는 독립 필요 시 접점은 공유가능안전회로는 독립 필요 시 접점은 공유가능

다른 설비를 이용하여 치환 점화시도 금지

연동장치는 안전 차단밸브 전원을 직접 차단하도

록 연동시키고 안전상태로 복귀록 연동시키고 안전상태로 복귀

PLC 고장 시 감시되고 안전상태로 복귀

Program은 소멸되지 않도록 저장

92

근로자 교육훈련 사항

연료-공기 혼합물의 연소

폭발위험

자연발화를 포함한 점화원자연발화를 포함한 점화원

제어 및 안전장치의 기능

특수 운전조건

저산소 분위기 운전조건저산소 분위기 운전조건

위험물질의 취급 및 처리

제한장소의 출입절차제한장소의 출입절차

운전 지침

93

참고자료

산업안전보건법

KOSHA CODE D-4-2001 건조설비 설치 기술지침

NFPA 86 Standard for oven and furnaces

NFPA 61A Standard for the prevention of Fire and Dust Explosion in Facilities Manufacturing and Handling StarchHandling Starch

NFPA 61B Standard for the prevention of Fire and Explosion in Grain Elevators and Facilities H dli B lk R A i l l C di iHandling Bulk Raw Agricultural Commodities

NFPA 61C Standard for the prevention of Fire and Dust Explosion in Feed MillsDust Explosion in Feed Mills

NFPA 68 NFPA 69 NFPA 77 NFPA 91 NFPA 231

94

감 사 합 니 다감 사 합 니 다

95

집필 장희(한국산업안전공단)편집 및 제작 교재자료개발팀

방산구 설치 기준내부 폭발압력을 외부로 안전하게 방출(예외)

철 구조물과 4 8 이상 철판으로 제작 시(봉쇄)철 구조물과 48mm 이상 철판으로 제작 시(봉쇄)

저산소 농도에서 운전하는 건조설비

가스증기 N₂air CO₂air

Methane 12 145

n-Hexane 12 145

Ethylene 10 11 5Ethylene 10 115

Hydrogene 50 52

S l 9 0Stylene 90 -

로(爐)의 부피 0424당 0093 방출면적(151)

57

(爐)의 부피 0424 당 0093 방출면적(15 1)

방산구 설치 기준

패널 출입문 개구부 등을 이용 1 15법칙 준수패널 출입문 개구부 등을 이용 1 15법칙 준수

방출구 주위에 가이드 레일 설치와 경고표지

가능한 연소장치 가까이 설치

패널이 비산되지 않도록 끈으로 묶어패널이 비산되지 않도록 끈으로 묶어

패널은 05psig의 서지 내압력

지붕 패널을 단위면적당 최대244kg 설치

길이가 긴 건조설비는 최소 내경의 5배 초과 금지길이가 긴 건 설비는 최 내경의 5배 과 금지

초기 증기폭발압력을 조기에 배출시켜 배출시간을 길게

58

방산구 덕트 설치 기준

배출구 덕트는 폭발 방산구 면적 이상으로 설치

벤트 면적은 가능한 균형 있고 대칭적으로 분포

덕트는 가능한 짧게(3m 이하) 설치덕트는 가능한 짧게(3m 이하) 설치

가능한 상부의 높은 곳에 장애물이 없도록 설치

일직선으로 설치

외벽에 가깝게 설치외벽에 가깝게 설치

옥외 안전한 곳에 설치옥외 안전한 곳에 설치

폭발 방산구 주위에 경고 표지판 설치

59

방산구 설치 장단점방산구 장점방산구가 옥외에 있을 경우에는 비용 절감방산구가 옥외에 있을 경우에는 비용 절감유지 관리 비용의 절감

방산구 단점 Filter bag 등의 가연성 재료가 아직 남아 있을 경우

방산 후에도방산 후에도화재의 잠재력 상존

배출구를 옥외로 유도하기 위하여 설치설비가 옥외배출구를 옥외로 유도하기 위하여 설치설비가 옥외또는 바깥쪽벽 가까이에 위치분진화염이 외부로 배출되어 2차 재해 위험분진화염이 외부로 배출되어 2차 재해 위험

독성 부식성 재료에는 부적합잘못 설계 및 설치하면 잦은 작동으로 신뢰성이 저하

60

잘못 설계 및 설치하면 잦은 작동으로 신뢰성이 저하

패널형 방산구(Vent Panel)( )

평평한 모양이나 Dome 모양의 Panel로 방호 대

상이 되는 공정 구성품의 개구부에 볼트를 사용하

여 연결 설치

한 장의 Stainless Steel 또는 316 Stainless

Steel (밀봉용) Teflon 및 Stainless Steel SandSteel (밀봉용) Teflon 및 Stainless Steel Sand

witch 구조로도 구성 가능

D 형 V t P l은 풍압 및 공정 진공 상태Dome 형 Vent Panel은 풍압 및 공정 진공 상태

에 대비하여 저항 값을 크게 설계

Vent Panel 모양 직사각형 또는 원형

61

패널형 방산구(Vent Panel)( )

62

패널 비산방지 끈

63

폭발 방산(Explosion Venting)( p g)

분진폭발 시 폭발압력을 외부로 방출

내부압력을 완화시켜 설비를 보호

피해확대를 방지 감소피해확대를 방지

rupture disk bursting diaphragm 폭발 방산 문(안전핀)(안전핀)

64

방산 문(Vent Door)( )

방호 대상이 되는 공정방호 대상이 되는 공정의 구성품에 설치하는경첩이 달린 도어경첩이 달린 도어

미리 예정된 압력에서개방되도록 설계개방되도록 설계

특수한 걸쇠 경첩 배열 제어열로 제어

Vent panel보다 동작시간이 길다

65

방산구 설치 예시

가스와 먼지를 취급하는 장소에 사용

전형적인 설치 장소 Dust collector

Silo

Dryer

Bucket elevator

Mixer Pulverizing

Bucket elevators

W t Sh ddWaste Shredders

최초 설계 기기 배치시에 분진폭발 고려

66

시에 분진폭발 고려

방산구 덮개 비산방지 끈

67

폭연 진압장치 구성

68

폭연 진압 설계 기준

설계 기준 NFPA 69 ISO 61844설계 기준 NFPA 69 ISO 61844

공정 물질

Kst or Kg value(폭발지수)

최대 및 최소 운전 압력 및 온도최대 및 최소 운전 압력 및 온도

용기의 강도용기의 강

용기의 치수와 체적

69

폭연 진압 장단점

폭연 진압(Deflagration Suspension) 장점

화염 제거 및 연이은 화재의 방지

독성 부식성 재료의 배출 위험 감소독성 부식성 재료의 배출 위험 감소

공정 구성품의 위치 선정에 유연성

폭연 진압(Deflagration Suspension) 약점

폭연 배풍 보다 통상 높은 비용

정기적인 유지 관리정기적인 유지 관리

일부 금속분진 아세틸렌 수소에는 부적합

70

폭연 진압 설치

가스 및 먼지를 취급하는가 및 먼지를 취급하는장소에 사용

전형적인 설치 장소전형적인 설치 장 Dust collectors

Silos

Spray dryers

Bucket elevators

Mixers

Pulverizing

Fluid Bed Dryers

Cyclone Separators

W t Sh dd

71

Waste Shredders

폭연 진압 불가

자체 산화원을 갖고 있는 nitro cellulose 및 이와자체 산화원을 갖고 있는 nitro-cellulose 및 이와

유사한 기타 폭발성 물질

화염의 확산속도가 음속보다 빠른 폭굉 사고

분해 반응 스팀과 같은 열팽창 폭발사고 등으로

초래되는 폭발사고

72

폭연 차단집진기 사일로 등의 공정 구성품은 Suppression Venting Containment 등으로 폭발방지가 가능Venting Containment 등으로 폭발방지가 가능배관 및 덕트에 의해 기타 공정 구성품에 연결되는부위는 폭발 확산의 위험 상존부위는 폭발 확산의 위험 상존집진기는 Deflagration vent 설치로 파괴를 방지할수 있을지는 모르나 유입 덕트 (inlet duct)를 통해수 있을지 나 유 덕 ( )를 통해화염이 플랜트의 다른 부위로 확산될 수 있음이러한 화염의 확산으로 2차 폭발이 초래될 수 있고 실제로 초래되어 왔음NFPA 68에서는 장비들간의 연결된 부위에 설치할선택사양으로 V ti 을 시사하고는 있으나 이는선택사양으로 Venting을 시사하고는 있으나 이는상호 연결된 장비에 폭발방지시스템이 설치되어있을 경우에만 Venting의 효력이 있음

73

있을 경우에만 Venting의 효력이 있음

기계적 폭연 차단적절한 구조의 rotary airlock valve로 가능 dust collector hopper dust collector hopper효과적이기 위해서는

폭연 감지 즉시 Rotary gate valve가 중지폭 지 즉시 y g 가 중지화염과 타고 있는 물질의 이송을 방지진짜 효과적이기 위해서는 rotary airlock valve를

방호 대상 장비의 폭발 감지 및 방지 설비에 통합방호 대상 장비의 폭발 감지 및 방지 설비에 통합필요

High speed knife gate valve적절한 구조로 150 psig 내압력( 충분한 내압력) ms(11000초) 내에 닫힘(빠른 응답속도)배관도 최대 폭연압력 Pmax에 내압

74

기계적 폭연 차단

폭발감지기(압력스위치 또는 불꽃감지기)가 폭연압력 또는 화염 전선 감지압력 또는 화염 전선 감지

폭발감지기가 폭연 압력 화염전선을 감지

신속히 Valve를 차단시켜 화염과 압력의 확산방지

연결된 장비가 D fl ti ti i연결된 장비가 Deflagration venting suppression에 의해 방호되고 있을 경우

예상되는 압력은 거의 없음

연결 배관을 차단하는 Valve를 보다 경제적인연결 배관을 차단하는 Valve를 보다 경제적인chemical isolation barrier로 대체 가능

75

공기수송장치 설치 예시

A

B

A

76

Rotary airlock valvey

77

화학적 폭연 차단

폭발감지기(압력스위치 또는 광학 감지기)가

폭연 압력 화염전선을 감지

고속 방출 소화기에서 소화약제가 신속히 방출고속 방출 소화기에서 소화약제가 신속히 방출

화염과 타고 있는 물질의 확산을 막음

점화원(스파크) 진압 설비

덕트 아래로 이송되는 타고 있는 입자를 감지있

아래쪽으로 물을 분사시켜 소화

일단 폭연이 시작되었을 경우일단 폭연이 시작되었을 경우

확산을 막는 데는 효과가 없음

78

VII 건조설비 부속장치 등VII 건조설비 부속장치 등

79

전체환기 및 배기시설덕트는 불연재 사용 표면온도는 70 이하(24m 이내)이내)

벽 건물 등을 통과시 불연재료로 차단덕트는 방화벽 다른 건물 통과 금지덕트는 방화벽 다른 건물 통과 금지

덕트에 청소구를 설치

건물 일부를 덕트로 사용금지건물 일부를 덕트로 사용금지

위험물질이 응축되지 않도록 설치(단열)

덕트에 고체가 퇴적되지 않도록 설치

배기구는 지붕보다 15m 이상 높게 설치

분진퇴적방지

80

연소장치

연료 먼저 투입되지 않도록 Sequence 구성

연료가스를 감소시켜 연소공기를 차단

2차 공기의 설정치는 급격한 변화가 없도록 잠금차 공기의 설정치 급격 화가 없 록장치 설치시건 암호설정시건 암호설정

연료배관은 수동차단밸브를 설치밸브가 개방된 상태에서 레버가 수직방향이 되지 않게밸브가 개방된 상태에서 레버가 수직방향이 되지 않게

14 회전상태가 권장

파일럿 버너의 불꽃은 주 버너마다 점화를 확실히파일럿 버너의 불꽃은 주 버너마다 점화를 확실히할 수 있게 설치

81

연소 퍼지 설비

예비 퍼지

운전 전middot후에 연료 유입을 차단설비 설치

예비점화 퍼지는 챔버 용적의 4배 실시(1 831)예비점화 퍼지는 챔버 용적의 4배 실시(1831)

예비점화에 필요한 최소 공기만 유입

최소유량 유지 실패 시는 퍼지 타이머 Auto-reset

안전 차단밸브는 닫음안전 차단밸브는 닫음

퍼지 시 화염감지기 신호는 감지되어서는 안 된다

LEL50 이상의 공기로 치환 금지

82

연소 퍼지 설비

예비 퍼지 예외 경우 760초과 또는 다음 3가지 동시

파일럿 불꽃 감시

안전 차단밸브 설치

가열 챔버 내의 가연성농도가 LEL25 이하

파일럿 점화 시운전 시간 15초 미만

예외 조건

공인기관의 승인을 받은 경우

연장시간 동안 LEL 25를 초과하지 않은 경우

83

연료 차단밸브

연동장치 작동 전원차단 시 차단밸브 닫힘

By-pass valve는 항상 닫음

차단밸브를 타 용도 사용금지

차단밸브 전단에 안전밸브를 설치

차단 파일럿 밸브마다 안전밸브를 설치차단 파일럿 밸브마다 안전밸브를 설치

8 62bar초과 시 이중으로 설치862bar초과 시 이중으로 설치

84

Pilot Burner

각 버너 마다 설치

서로 근접설치 시 최소 1개 이상설치로 감지

4초 이하의 실화를 감지하여 연동4초 이하의 실화를 감지하여 연동

예외 사항

로(爐) 내의 온도가 760를 초과 시에만 By-pass 가능

760 이하로 운전시 By-pass 기능을 반드시 복원 760 이하로 운전시 By-pass 기능을 반드시 복원

방폭형 복사 튜브 한쪽이 열린 경우는 제외

760 이하로 운전이 안 되는 버너는 By-pass 가능

온도제어 감지와 병용 금지

85

고산소 분위기 건조설비

산소 공급배관은 CGA G-44에 따름산소 공급배관은 CGA G 44에 따름

산소 투입 전에 배관 청소

연료 차단밸브는 가능한 화실에서 먼 곳에 설치

방산구 퍼지 배출구는 안전한 곳으로 배출방산구 퍼지 배출구는 안전한 곳으로 배출

산소가 연료배관으로 유입 금지

유리 재질 산소 유량계 사용 억제

산소 감압기 2차 측에 안전밸브 설치산소 감압기 2차 측에 안전밸브 설치

86

소방설비

오븐에 자동 스프링클러 물 분무설비 설치

필요 시 덕트 내에도 설치

로(爐)내 온도가 330를 초과 플래시 화재 위험로(爐)내 온도가 330를 초과 플래시 화재 위험

시에는 일제개방형 스프링클러를 설치

CO2 분말 포 소화설비 설치

필요 시 수증기 소화설비 설치필요 시 수증기 소화설비 설치

지속적인 수증기가 공급 가능

물 1lb는 076 부피

연소물질의 소화는 부적합

87

연소물질의 소화는 부적합

건조설비 연동장치

파일럿 버너파일럿 버너

송풍기운전 유량

산소농도 LEL 측정산소농도 LEL 측정

건조실 운전 온도

연료 차단밸브연료 차단밸브

연료공급 압력유량

외부 가연성가스 농도외부 가연성가스 농도

피(彼)건조물의 유입차단

정전

기타(화재 비상정지 등)

88

안전장치 설치 목적

인명과 재산을 보호인명과 재산을 보호

평상시 철저한 유지middot보수로 성능 유지평상시 철저한 유지middot보수로 성능 유지

안전장치는 절대 안전을 보장하지 않음안전장치는 절대 안전을 보장하지 않음

자주 반복하여 사용하면 수명 단축자주 반복하여 사용하면 수명 단축

89

안전장치 설치 원칙

원하는 동작마다 안전장치를 설치원하는 동작마다 안전장치를 설치

안전관행과 제조자의 지침

연료공급장치의 안전밸브연료공급장치의 안전밸브

안전장치의 운전중지는 수동조작으로 재(再)작동

제조자는 안전운전지침서를 제공

시동 정지 비상사태 점검 유지 보수 등시동 정지 비상사태 점검 유지 보수 등

안전장치는 제조자의 지침에 따라 설치 및 유지

안전장치는 외부충격 등으로 보호 조치

90

안전장치 설치 원칙

안전장치를 제거 또는 고장방지

전기 기계적인 연동장치 무력화 방지

제어회로는 150(120)V 이하 사용제어회로는 150(120)V 이하 사용

제어회로는 한쪽만 접지

PLC Sequence

정전 시 안전상태로 자동 복귀되는 회로유지

PLC와 별도의 비상정지스위치 설치

Sequence 변경은 담당자 승인 통제 기록middot유지 Sequence 변경은 담당자 승인 통제 기록 유지

안전 및 재산상의 피해가 우려될 때는 원격제어 금지

91

PLC 안전회로

제조자의 지침에 따라 PLC 회로 구성

안전회로는 변경 금지

안전회로는 독립 필요 시 접점은 공유가능안전회로는 독립 필요 시 접점은 공유가능

다른 설비를 이용하여 치환 점화시도 금지

연동장치는 안전 차단밸브 전원을 직접 차단하도

록 연동시키고 안전상태로 복귀록 연동시키고 안전상태로 복귀

PLC 고장 시 감시되고 안전상태로 복귀

Program은 소멸되지 않도록 저장

92

근로자 교육훈련 사항

연료-공기 혼합물의 연소

폭발위험

자연발화를 포함한 점화원자연발화를 포함한 점화원

제어 및 안전장치의 기능

특수 운전조건

저산소 분위기 운전조건저산소 분위기 운전조건

위험물질의 취급 및 처리

제한장소의 출입절차제한장소의 출입절차

운전 지침

93

참고자료

산업안전보건법

KOSHA CODE D-4-2001 건조설비 설치 기술지침

NFPA 86 Standard for oven and furnaces

NFPA 61A Standard for the prevention of Fire and Dust Explosion in Facilities Manufacturing and Handling StarchHandling Starch

NFPA 61B Standard for the prevention of Fire and Explosion in Grain Elevators and Facilities H dli B lk R A i l l C di iHandling Bulk Raw Agricultural Commodities

NFPA 61C Standard for the prevention of Fire and Dust Explosion in Feed MillsDust Explosion in Feed Mills

NFPA 68 NFPA 69 NFPA 77 NFPA 91 NFPA 231

94

감 사 합 니 다감 사 합 니 다

95

집필 장희(한국산업안전공단)편집 및 제작 교재자료개발팀

방산구 설치 기준

패널 출입문 개구부 등을 이용 1 15법칙 준수패널 출입문 개구부 등을 이용 1 15법칙 준수

방출구 주위에 가이드 레일 설치와 경고표지

가능한 연소장치 가까이 설치

패널이 비산되지 않도록 끈으로 묶어패널이 비산되지 않도록 끈으로 묶어

패널은 05psig의 서지 내압력

지붕 패널을 단위면적당 최대244kg 설치

길이가 긴 건조설비는 최소 내경의 5배 초과 금지길이가 긴 건 설비는 최 내경의 5배 과 금지

초기 증기폭발압력을 조기에 배출시켜 배출시간을 길게

58

방산구 덕트 설치 기준

배출구 덕트는 폭발 방산구 면적 이상으로 설치

벤트 면적은 가능한 균형 있고 대칭적으로 분포

덕트는 가능한 짧게(3m 이하) 설치덕트는 가능한 짧게(3m 이하) 설치

가능한 상부의 높은 곳에 장애물이 없도록 설치

일직선으로 설치

외벽에 가깝게 설치외벽에 가깝게 설치

옥외 안전한 곳에 설치옥외 안전한 곳에 설치

폭발 방산구 주위에 경고 표지판 설치

59

방산구 설치 장단점방산구 장점방산구가 옥외에 있을 경우에는 비용 절감방산구가 옥외에 있을 경우에는 비용 절감유지 관리 비용의 절감

방산구 단점 Filter bag 등의 가연성 재료가 아직 남아 있을 경우

방산 후에도방산 후에도화재의 잠재력 상존

배출구를 옥외로 유도하기 위하여 설치설비가 옥외배출구를 옥외로 유도하기 위하여 설치설비가 옥외또는 바깥쪽벽 가까이에 위치분진화염이 외부로 배출되어 2차 재해 위험분진화염이 외부로 배출되어 2차 재해 위험

독성 부식성 재료에는 부적합잘못 설계 및 설치하면 잦은 작동으로 신뢰성이 저하

60

잘못 설계 및 설치하면 잦은 작동으로 신뢰성이 저하

패널형 방산구(Vent Panel)( )

평평한 모양이나 Dome 모양의 Panel로 방호 대

상이 되는 공정 구성품의 개구부에 볼트를 사용하

여 연결 설치

한 장의 Stainless Steel 또는 316 Stainless

Steel (밀봉용) Teflon 및 Stainless Steel SandSteel (밀봉용) Teflon 및 Stainless Steel Sand

witch 구조로도 구성 가능

D 형 V t P l은 풍압 및 공정 진공 상태Dome 형 Vent Panel은 풍압 및 공정 진공 상태

에 대비하여 저항 값을 크게 설계

Vent Panel 모양 직사각형 또는 원형

61

패널형 방산구(Vent Panel)( )

62

패널 비산방지 끈

63

폭발 방산(Explosion Venting)( p g)

분진폭발 시 폭발압력을 외부로 방출

내부압력을 완화시켜 설비를 보호

피해확대를 방지 감소피해확대를 방지

rupture disk bursting diaphragm 폭발 방산 문(안전핀)(안전핀)

64

방산 문(Vent Door)( )

방호 대상이 되는 공정방호 대상이 되는 공정의 구성품에 설치하는경첩이 달린 도어경첩이 달린 도어

미리 예정된 압력에서개방되도록 설계개방되도록 설계

특수한 걸쇠 경첩 배열 제어열로 제어

Vent panel보다 동작시간이 길다

65

방산구 설치 예시

가스와 먼지를 취급하는 장소에 사용

전형적인 설치 장소 Dust collector

Silo

Dryer

Bucket elevator

Mixer Pulverizing

Bucket elevators

W t Sh ddWaste Shredders

최초 설계 기기 배치시에 분진폭발 고려

66

시에 분진폭발 고려

방산구 덮개 비산방지 끈

67

폭연 진압장치 구성

68

폭연 진압 설계 기준

설계 기준 NFPA 69 ISO 61844설계 기준 NFPA 69 ISO 61844

공정 물질

Kst or Kg value(폭발지수)

최대 및 최소 운전 압력 및 온도최대 및 최소 운전 압력 및 온도

용기의 강도용기의 강

용기의 치수와 체적

69

폭연 진압 장단점

폭연 진압(Deflagration Suspension) 장점

화염 제거 및 연이은 화재의 방지

독성 부식성 재료의 배출 위험 감소독성 부식성 재료의 배출 위험 감소

공정 구성품의 위치 선정에 유연성

폭연 진압(Deflagration Suspension) 약점

폭연 배풍 보다 통상 높은 비용

정기적인 유지 관리정기적인 유지 관리

일부 금속분진 아세틸렌 수소에는 부적합

70

폭연 진압 설치

가스 및 먼지를 취급하는가 및 먼지를 취급하는장소에 사용

전형적인 설치 장소전형적인 설치 장 Dust collectors

Silos

Spray dryers

Bucket elevators

Mixers

Pulverizing

Fluid Bed Dryers

Cyclone Separators

W t Sh dd

71

Waste Shredders

폭연 진압 불가

자체 산화원을 갖고 있는 nitro cellulose 및 이와자체 산화원을 갖고 있는 nitro-cellulose 및 이와

유사한 기타 폭발성 물질

화염의 확산속도가 음속보다 빠른 폭굉 사고

분해 반응 스팀과 같은 열팽창 폭발사고 등으로

초래되는 폭발사고

72

폭연 차단집진기 사일로 등의 공정 구성품은 Suppression Venting Containment 등으로 폭발방지가 가능Venting Containment 등으로 폭발방지가 가능배관 및 덕트에 의해 기타 공정 구성품에 연결되는부위는 폭발 확산의 위험 상존부위는 폭발 확산의 위험 상존집진기는 Deflagration vent 설치로 파괴를 방지할수 있을지는 모르나 유입 덕트 (inlet duct)를 통해수 있을지 나 유 덕 ( )를 통해화염이 플랜트의 다른 부위로 확산될 수 있음이러한 화염의 확산으로 2차 폭발이 초래될 수 있고 실제로 초래되어 왔음NFPA 68에서는 장비들간의 연결된 부위에 설치할선택사양으로 V ti 을 시사하고는 있으나 이는선택사양으로 Venting을 시사하고는 있으나 이는상호 연결된 장비에 폭발방지시스템이 설치되어있을 경우에만 Venting의 효력이 있음

73

있을 경우에만 Venting의 효력이 있음

기계적 폭연 차단적절한 구조의 rotary airlock valve로 가능 dust collector hopper dust collector hopper효과적이기 위해서는

폭연 감지 즉시 Rotary gate valve가 중지폭 지 즉시 y g 가 중지화염과 타고 있는 물질의 이송을 방지진짜 효과적이기 위해서는 rotary airlock valve를

방호 대상 장비의 폭발 감지 및 방지 설비에 통합방호 대상 장비의 폭발 감지 및 방지 설비에 통합필요

High speed knife gate valve적절한 구조로 150 psig 내압력( 충분한 내압력) ms(11000초) 내에 닫힘(빠른 응답속도)배관도 최대 폭연압력 Pmax에 내압

74

기계적 폭연 차단

폭발감지기(압력스위치 또는 불꽃감지기)가 폭연압력 또는 화염 전선 감지압력 또는 화염 전선 감지

폭발감지기가 폭연 압력 화염전선을 감지

신속히 Valve를 차단시켜 화염과 압력의 확산방지

연결된 장비가 D fl ti ti i연결된 장비가 Deflagration venting suppression에 의해 방호되고 있을 경우

예상되는 압력은 거의 없음

연결 배관을 차단하는 Valve를 보다 경제적인연결 배관을 차단하는 Valve를 보다 경제적인chemical isolation barrier로 대체 가능

75

공기수송장치 설치 예시

A

B

A

76

Rotary airlock valvey

77

화학적 폭연 차단

폭발감지기(압력스위치 또는 광학 감지기)가

폭연 압력 화염전선을 감지

고속 방출 소화기에서 소화약제가 신속히 방출고속 방출 소화기에서 소화약제가 신속히 방출

화염과 타고 있는 물질의 확산을 막음

점화원(스파크) 진압 설비

덕트 아래로 이송되는 타고 있는 입자를 감지있

아래쪽으로 물을 분사시켜 소화

일단 폭연이 시작되었을 경우일단 폭연이 시작되었을 경우

확산을 막는 데는 효과가 없음

78

VII 건조설비 부속장치 등VII 건조설비 부속장치 등

79

전체환기 및 배기시설덕트는 불연재 사용 표면온도는 70 이하(24m 이내)이내)

벽 건물 등을 통과시 불연재료로 차단덕트는 방화벽 다른 건물 통과 금지덕트는 방화벽 다른 건물 통과 금지

덕트에 청소구를 설치

건물 일부를 덕트로 사용금지건물 일부를 덕트로 사용금지

위험물질이 응축되지 않도록 설치(단열)

덕트에 고체가 퇴적되지 않도록 설치

배기구는 지붕보다 15m 이상 높게 설치

분진퇴적방지

80

연소장치

연료 먼저 투입되지 않도록 Sequence 구성

연료가스를 감소시켜 연소공기를 차단

2차 공기의 설정치는 급격한 변화가 없도록 잠금차 공기의 설정치 급격 화가 없 록장치 설치시건 암호설정시건 암호설정

연료배관은 수동차단밸브를 설치밸브가 개방된 상태에서 레버가 수직방향이 되지 않게밸브가 개방된 상태에서 레버가 수직방향이 되지 않게

14 회전상태가 권장

파일럿 버너의 불꽃은 주 버너마다 점화를 확실히파일럿 버너의 불꽃은 주 버너마다 점화를 확실히할 수 있게 설치

81

연소 퍼지 설비

예비 퍼지

운전 전middot후에 연료 유입을 차단설비 설치

예비점화 퍼지는 챔버 용적의 4배 실시(1 831)예비점화 퍼지는 챔버 용적의 4배 실시(1831)

예비점화에 필요한 최소 공기만 유입

최소유량 유지 실패 시는 퍼지 타이머 Auto-reset

안전 차단밸브는 닫음안전 차단밸브는 닫음

퍼지 시 화염감지기 신호는 감지되어서는 안 된다

LEL50 이상의 공기로 치환 금지

82

연소 퍼지 설비

예비 퍼지 예외 경우 760초과 또는 다음 3가지 동시

파일럿 불꽃 감시

안전 차단밸브 설치

가열 챔버 내의 가연성농도가 LEL25 이하

파일럿 점화 시운전 시간 15초 미만

예외 조건

공인기관의 승인을 받은 경우

연장시간 동안 LEL 25를 초과하지 않은 경우

83

연료 차단밸브

연동장치 작동 전원차단 시 차단밸브 닫힘

By-pass valve는 항상 닫음

차단밸브를 타 용도 사용금지

차단밸브 전단에 안전밸브를 설치

차단 파일럿 밸브마다 안전밸브를 설치차단 파일럿 밸브마다 안전밸브를 설치

8 62bar초과 시 이중으로 설치862bar초과 시 이중으로 설치

84

Pilot Burner

각 버너 마다 설치

서로 근접설치 시 최소 1개 이상설치로 감지

4초 이하의 실화를 감지하여 연동4초 이하의 실화를 감지하여 연동

예외 사항

로(爐) 내의 온도가 760를 초과 시에만 By-pass 가능

760 이하로 운전시 By-pass 기능을 반드시 복원 760 이하로 운전시 By-pass 기능을 반드시 복원

방폭형 복사 튜브 한쪽이 열린 경우는 제외

760 이하로 운전이 안 되는 버너는 By-pass 가능

온도제어 감지와 병용 금지

85

고산소 분위기 건조설비

산소 공급배관은 CGA G-44에 따름산소 공급배관은 CGA G 44에 따름

산소 투입 전에 배관 청소

연료 차단밸브는 가능한 화실에서 먼 곳에 설치

방산구 퍼지 배출구는 안전한 곳으로 배출방산구 퍼지 배출구는 안전한 곳으로 배출

산소가 연료배관으로 유입 금지

유리 재질 산소 유량계 사용 억제

산소 감압기 2차 측에 안전밸브 설치산소 감압기 2차 측에 안전밸브 설치

86

소방설비

오븐에 자동 스프링클러 물 분무설비 설치

필요 시 덕트 내에도 설치

로(爐)내 온도가 330를 초과 플래시 화재 위험로(爐)내 온도가 330를 초과 플래시 화재 위험

시에는 일제개방형 스프링클러를 설치

CO2 분말 포 소화설비 설치

필요 시 수증기 소화설비 설치필요 시 수증기 소화설비 설치

지속적인 수증기가 공급 가능

물 1lb는 076 부피

연소물질의 소화는 부적합

87

연소물질의 소화는 부적합

건조설비 연동장치

파일럿 버너파일럿 버너

송풍기운전 유량

산소농도 LEL 측정산소농도 LEL 측정

건조실 운전 온도

연료 차단밸브연료 차단밸브

연료공급 압력유량

외부 가연성가스 농도외부 가연성가스 농도

피(彼)건조물의 유입차단

정전

기타(화재 비상정지 등)

88

안전장치 설치 목적

인명과 재산을 보호인명과 재산을 보호

평상시 철저한 유지middot보수로 성능 유지평상시 철저한 유지middot보수로 성능 유지

안전장치는 절대 안전을 보장하지 않음안전장치는 절대 안전을 보장하지 않음

자주 반복하여 사용하면 수명 단축자주 반복하여 사용하면 수명 단축

89

안전장치 설치 원칙

원하는 동작마다 안전장치를 설치원하는 동작마다 안전장치를 설치

안전관행과 제조자의 지침

연료공급장치의 안전밸브연료공급장치의 안전밸브

안전장치의 운전중지는 수동조작으로 재(再)작동

제조자는 안전운전지침서를 제공

시동 정지 비상사태 점검 유지 보수 등시동 정지 비상사태 점검 유지 보수 등

안전장치는 제조자의 지침에 따라 설치 및 유지

안전장치는 외부충격 등으로 보호 조치

90

안전장치 설치 원칙

안전장치를 제거 또는 고장방지

전기 기계적인 연동장치 무력화 방지

제어회로는 150(120)V 이하 사용제어회로는 150(120)V 이하 사용

제어회로는 한쪽만 접지

PLC Sequence

정전 시 안전상태로 자동 복귀되는 회로유지

PLC와 별도의 비상정지스위치 설치

Sequence 변경은 담당자 승인 통제 기록middot유지 Sequence 변경은 담당자 승인 통제 기록 유지

안전 및 재산상의 피해가 우려될 때는 원격제어 금지

91

PLC 안전회로

제조자의 지침에 따라 PLC 회로 구성

안전회로는 변경 금지

안전회로는 독립 필요 시 접점은 공유가능안전회로는 독립 필요 시 접점은 공유가능

다른 설비를 이용하여 치환 점화시도 금지

연동장치는 안전 차단밸브 전원을 직접 차단하도

록 연동시키고 안전상태로 복귀록 연동시키고 안전상태로 복귀

PLC 고장 시 감시되고 안전상태로 복귀

Program은 소멸되지 않도록 저장

92

근로자 교육훈련 사항

연료-공기 혼합물의 연소

폭발위험

자연발화를 포함한 점화원자연발화를 포함한 점화원

제어 및 안전장치의 기능

특수 운전조건

저산소 분위기 운전조건저산소 분위기 운전조건

위험물질의 취급 및 처리

제한장소의 출입절차제한장소의 출입절차

운전 지침

93

참고자료

산업안전보건법

KOSHA CODE D-4-2001 건조설비 설치 기술지침

NFPA 86 Standard for oven and furnaces

NFPA 61A Standard for the prevention of Fire and Dust Explosion in Facilities Manufacturing and Handling StarchHandling Starch

NFPA 61B Standard for the prevention of Fire and Explosion in Grain Elevators and Facilities H dli B lk R A i l l C di iHandling Bulk Raw Agricultural Commodities

NFPA 61C Standard for the prevention of Fire and Dust Explosion in Feed MillsDust Explosion in Feed Mills

NFPA 68 NFPA 69 NFPA 77 NFPA 91 NFPA 231

94

감 사 합 니 다감 사 합 니 다

95

집필 장희(한국산업안전공단)편집 및 제작 교재자료개발팀

방산구 덕트 설치 기준

배출구 덕트는 폭발 방산구 면적 이상으로 설치

벤트 면적은 가능한 균형 있고 대칭적으로 분포

덕트는 가능한 짧게(3m 이하) 설치덕트는 가능한 짧게(3m 이하) 설치

가능한 상부의 높은 곳에 장애물이 없도록 설치

일직선으로 설치

외벽에 가깝게 설치외벽에 가깝게 설치

옥외 안전한 곳에 설치옥외 안전한 곳에 설치

폭발 방산구 주위에 경고 표지판 설치

59

방산구 설치 장단점방산구 장점방산구가 옥외에 있을 경우에는 비용 절감방산구가 옥외에 있을 경우에는 비용 절감유지 관리 비용의 절감

방산구 단점 Filter bag 등의 가연성 재료가 아직 남아 있을 경우

방산 후에도방산 후에도화재의 잠재력 상존

배출구를 옥외로 유도하기 위하여 설치설비가 옥외배출구를 옥외로 유도하기 위하여 설치설비가 옥외또는 바깥쪽벽 가까이에 위치분진화염이 외부로 배출되어 2차 재해 위험분진화염이 외부로 배출되어 2차 재해 위험

독성 부식성 재료에는 부적합잘못 설계 및 설치하면 잦은 작동으로 신뢰성이 저하

60

잘못 설계 및 설치하면 잦은 작동으로 신뢰성이 저하

패널형 방산구(Vent Panel)( )

평평한 모양이나 Dome 모양의 Panel로 방호 대

상이 되는 공정 구성품의 개구부에 볼트를 사용하

여 연결 설치

한 장의 Stainless Steel 또는 316 Stainless

Steel (밀봉용) Teflon 및 Stainless Steel SandSteel (밀봉용) Teflon 및 Stainless Steel Sand

witch 구조로도 구성 가능

D 형 V t P l은 풍압 및 공정 진공 상태Dome 형 Vent Panel은 풍압 및 공정 진공 상태

에 대비하여 저항 값을 크게 설계

Vent Panel 모양 직사각형 또는 원형

61

패널형 방산구(Vent Panel)( )

62

패널 비산방지 끈

63

폭발 방산(Explosion Venting)( p g)

분진폭발 시 폭발압력을 외부로 방출

내부압력을 완화시켜 설비를 보호

피해확대를 방지 감소피해확대를 방지

rupture disk bursting diaphragm 폭발 방산 문(안전핀)(안전핀)

64

방산 문(Vent Door)( )

방호 대상이 되는 공정방호 대상이 되는 공정의 구성품에 설치하는경첩이 달린 도어경첩이 달린 도어

미리 예정된 압력에서개방되도록 설계개방되도록 설계

특수한 걸쇠 경첩 배열 제어열로 제어

Vent panel보다 동작시간이 길다

65

방산구 설치 예시

가스와 먼지를 취급하는 장소에 사용

전형적인 설치 장소 Dust collector

Silo

Dryer

Bucket elevator

Mixer Pulverizing

Bucket elevators

W t Sh ddWaste Shredders

최초 설계 기기 배치시에 분진폭발 고려

66

시에 분진폭발 고려

방산구 덮개 비산방지 끈

67

폭연 진압장치 구성

68

폭연 진압 설계 기준

설계 기준 NFPA 69 ISO 61844설계 기준 NFPA 69 ISO 61844

공정 물질

Kst or Kg value(폭발지수)

최대 및 최소 운전 압력 및 온도최대 및 최소 운전 압력 및 온도

용기의 강도용기의 강

용기의 치수와 체적

69

폭연 진압 장단점

폭연 진압(Deflagration Suspension) 장점

화염 제거 및 연이은 화재의 방지

독성 부식성 재료의 배출 위험 감소독성 부식성 재료의 배출 위험 감소

공정 구성품의 위치 선정에 유연성

폭연 진압(Deflagration Suspension) 약점

폭연 배풍 보다 통상 높은 비용

정기적인 유지 관리정기적인 유지 관리

일부 금속분진 아세틸렌 수소에는 부적합

70

폭연 진압 설치

가스 및 먼지를 취급하는가 및 먼지를 취급하는장소에 사용

전형적인 설치 장소전형적인 설치 장 Dust collectors

Silos

Spray dryers

Bucket elevators

Mixers

Pulverizing

Fluid Bed Dryers

Cyclone Separators

W t Sh dd

71

Waste Shredders

폭연 진압 불가

자체 산화원을 갖고 있는 nitro cellulose 및 이와자체 산화원을 갖고 있는 nitro-cellulose 및 이와

유사한 기타 폭발성 물질

화염의 확산속도가 음속보다 빠른 폭굉 사고

분해 반응 스팀과 같은 열팽창 폭발사고 등으로

초래되는 폭발사고

72

폭연 차단집진기 사일로 등의 공정 구성품은 Suppression Venting Containment 등으로 폭발방지가 가능Venting Containment 등으로 폭발방지가 가능배관 및 덕트에 의해 기타 공정 구성품에 연결되는부위는 폭발 확산의 위험 상존부위는 폭발 확산의 위험 상존집진기는 Deflagration vent 설치로 파괴를 방지할수 있을지는 모르나 유입 덕트 (inlet duct)를 통해수 있을지 나 유 덕 ( )를 통해화염이 플랜트의 다른 부위로 확산될 수 있음이러한 화염의 확산으로 2차 폭발이 초래될 수 있고 실제로 초래되어 왔음NFPA 68에서는 장비들간의 연결된 부위에 설치할선택사양으로 V ti 을 시사하고는 있으나 이는선택사양으로 Venting을 시사하고는 있으나 이는상호 연결된 장비에 폭발방지시스템이 설치되어있을 경우에만 Venting의 효력이 있음

73

있을 경우에만 Venting의 효력이 있음

기계적 폭연 차단적절한 구조의 rotary airlock valve로 가능 dust collector hopper dust collector hopper효과적이기 위해서는

폭연 감지 즉시 Rotary gate valve가 중지폭 지 즉시 y g 가 중지화염과 타고 있는 물질의 이송을 방지진짜 효과적이기 위해서는 rotary airlock valve를

방호 대상 장비의 폭발 감지 및 방지 설비에 통합방호 대상 장비의 폭발 감지 및 방지 설비에 통합필요

High speed knife gate valve적절한 구조로 150 psig 내압력( 충분한 내압력) ms(11000초) 내에 닫힘(빠른 응답속도)배관도 최대 폭연압력 Pmax에 내압

74

기계적 폭연 차단

폭발감지기(압력스위치 또는 불꽃감지기)가 폭연압력 또는 화염 전선 감지압력 또는 화염 전선 감지

폭발감지기가 폭연 압력 화염전선을 감지

신속히 Valve를 차단시켜 화염과 압력의 확산방지

연결된 장비가 D fl ti ti i연결된 장비가 Deflagration venting suppression에 의해 방호되고 있을 경우

예상되는 압력은 거의 없음

연결 배관을 차단하는 Valve를 보다 경제적인연결 배관을 차단하는 Valve를 보다 경제적인chemical isolation barrier로 대체 가능

75

공기수송장치 설치 예시

A

B

A

76

Rotary airlock valvey

77

화학적 폭연 차단

폭발감지기(압력스위치 또는 광학 감지기)가

폭연 압력 화염전선을 감지

고속 방출 소화기에서 소화약제가 신속히 방출고속 방출 소화기에서 소화약제가 신속히 방출

화염과 타고 있는 물질의 확산을 막음

점화원(스파크) 진압 설비

덕트 아래로 이송되는 타고 있는 입자를 감지있

아래쪽으로 물을 분사시켜 소화

일단 폭연이 시작되었을 경우일단 폭연이 시작되었을 경우

확산을 막는 데는 효과가 없음

78

VII 건조설비 부속장치 등VII 건조설비 부속장치 등

79

전체환기 및 배기시설덕트는 불연재 사용 표면온도는 70 이하(24m 이내)이내)

벽 건물 등을 통과시 불연재료로 차단덕트는 방화벽 다른 건물 통과 금지덕트는 방화벽 다른 건물 통과 금지

덕트에 청소구를 설치

건물 일부를 덕트로 사용금지건물 일부를 덕트로 사용금지

위험물질이 응축되지 않도록 설치(단열)

덕트에 고체가 퇴적되지 않도록 설치

배기구는 지붕보다 15m 이상 높게 설치

분진퇴적방지

80

연소장치

연료 먼저 투입되지 않도록 Sequence 구성

연료가스를 감소시켜 연소공기를 차단

2차 공기의 설정치는 급격한 변화가 없도록 잠금차 공기의 설정치 급격 화가 없 록장치 설치시건 암호설정시건 암호설정

연료배관은 수동차단밸브를 설치밸브가 개방된 상태에서 레버가 수직방향이 되지 않게밸브가 개방된 상태에서 레버가 수직방향이 되지 않게

14 회전상태가 권장

파일럿 버너의 불꽃은 주 버너마다 점화를 확실히파일럿 버너의 불꽃은 주 버너마다 점화를 확실히할 수 있게 설치

81

연소 퍼지 설비

예비 퍼지

운전 전middot후에 연료 유입을 차단설비 설치

예비점화 퍼지는 챔버 용적의 4배 실시(1 831)예비점화 퍼지는 챔버 용적의 4배 실시(1831)

예비점화에 필요한 최소 공기만 유입

최소유량 유지 실패 시는 퍼지 타이머 Auto-reset

안전 차단밸브는 닫음안전 차단밸브는 닫음

퍼지 시 화염감지기 신호는 감지되어서는 안 된다

LEL50 이상의 공기로 치환 금지

82

연소 퍼지 설비

예비 퍼지 예외 경우 760초과 또는 다음 3가지 동시

파일럿 불꽃 감시

안전 차단밸브 설치

가열 챔버 내의 가연성농도가 LEL25 이하

파일럿 점화 시운전 시간 15초 미만

예외 조건

공인기관의 승인을 받은 경우

연장시간 동안 LEL 25를 초과하지 않은 경우

83

연료 차단밸브

연동장치 작동 전원차단 시 차단밸브 닫힘

By-pass valve는 항상 닫음

차단밸브를 타 용도 사용금지

차단밸브 전단에 안전밸브를 설치

차단 파일럿 밸브마다 안전밸브를 설치차단 파일럿 밸브마다 안전밸브를 설치

8 62bar초과 시 이중으로 설치862bar초과 시 이중으로 설치

84

Pilot Burner

각 버너 마다 설치

서로 근접설치 시 최소 1개 이상설치로 감지

4초 이하의 실화를 감지하여 연동4초 이하의 실화를 감지하여 연동

예외 사항

로(爐) 내의 온도가 760를 초과 시에만 By-pass 가능

760 이하로 운전시 By-pass 기능을 반드시 복원 760 이하로 운전시 By-pass 기능을 반드시 복원

방폭형 복사 튜브 한쪽이 열린 경우는 제외

760 이하로 운전이 안 되는 버너는 By-pass 가능

온도제어 감지와 병용 금지

85

고산소 분위기 건조설비

산소 공급배관은 CGA G-44에 따름산소 공급배관은 CGA G 44에 따름

산소 투입 전에 배관 청소

연료 차단밸브는 가능한 화실에서 먼 곳에 설치

방산구 퍼지 배출구는 안전한 곳으로 배출방산구 퍼지 배출구는 안전한 곳으로 배출

산소가 연료배관으로 유입 금지

유리 재질 산소 유량계 사용 억제

산소 감압기 2차 측에 안전밸브 설치산소 감압기 2차 측에 안전밸브 설치

86

소방설비

오븐에 자동 스프링클러 물 분무설비 설치

필요 시 덕트 내에도 설치

로(爐)내 온도가 330를 초과 플래시 화재 위험로(爐)내 온도가 330를 초과 플래시 화재 위험

시에는 일제개방형 스프링클러를 설치

CO2 분말 포 소화설비 설치

필요 시 수증기 소화설비 설치필요 시 수증기 소화설비 설치

지속적인 수증기가 공급 가능

물 1lb는 076 부피

연소물질의 소화는 부적합

87

연소물질의 소화는 부적합

건조설비 연동장치

파일럿 버너파일럿 버너

송풍기운전 유량

산소농도 LEL 측정산소농도 LEL 측정

건조실 운전 온도

연료 차단밸브연료 차단밸브

연료공급 압력유량

외부 가연성가스 농도외부 가연성가스 농도

피(彼)건조물의 유입차단

정전

기타(화재 비상정지 등)

88

안전장치 설치 목적

인명과 재산을 보호인명과 재산을 보호

평상시 철저한 유지middot보수로 성능 유지평상시 철저한 유지middot보수로 성능 유지

안전장치는 절대 안전을 보장하지 않음안전장치는 절대 안전을 보장하지 않음

자주 반복하여 사용하면 수명 단축자주 반복하여 사용하면 수명 단축

89

안전장치 설치 원칙

원하는 동작마다 안전장치를 설치원하는 동작마다 안전장치를 설치

안전관행과 제조자의 지침

연료공급장치의 안전밸브연료공급장치의 안전밸브

안전장치의 운전중지는 수동조작으로 재(再)작동

제조자는 안전운전지침서를 제공

시동 정지 비상사태 점검 유지 보수 등시동 정지 비상사태 점검 유지 보수 등

안전장치는 제조자의 지침에 따라 설치 및 유지

안전장치는 외부충격 등으로 보호 조치

90

안전장치 설치 원칙

안전장치를 제거 또는 고장방지

전기 기계적인 연동장치 무력화 방지

제어회로는 150(120)V 이하 사용제어회로는 150(120)V 이하 사용

제어회로는 한쪽만 접지

PLC Sequence

정전 시 안전상태로 자동 복귀되는 회로유지

PLC와 별도의 비상정지스위치 설치

Sequence 변경은 담당자 승인 통제 기록middot유지 Sequence 변경은 담당자 승인 통제 기록 유지

안전 및 재산상의 피해가 우려될 때는 원격제어 금지

91

PLC 안전회로

제조자의 지침에 따라 PLC 회로 구성

안전회로는 변경 금지

안전회로는 독립 필요 시 접점은 공유가능안전회로는 독립 필요 시 접점은 공유가능

다른 설비를 이용하여 치환 점화시도 금지

연동장치는 안전 차단밸브 전원을 직접 차단하도

록 연동시키고 안전상태로 복귀록 연동시키고 안전상태로 복귀

PLC 고장 시 감시되고 안전상태로 복귀

Program은 소멸되지 않도록 저장

92

근로자 교육훈련 사항

연료-공기 혼합물의 연소

폭발위험

자연발화를 포함한 점화원자연발화를 포함한 점화원

제어 및 안전장치의 기능

특수 운전조건

저산소 분위기 운전조건저산소 분위기 운전조건

위험물질의 취급 및 처리

제한장소의 출입절차제한장소의 출입절차

운전 지침

93

참고자료

산업안전보건법

KOSHA CODE D-4-2001 건조설비 설치 기술지침

NFPA 86 Standard for oven and furnaces

NFPA 61A Standard for the prevention of Fire and Dust Explosion in Facilities Manufacturing and Handling StarchHandling Starch

NFPA 61B Standard for the prevention of Fire and Explosion in Grain Elevators and Facilities H dli B lk R A i l l C di iHandling Bulk Raw Agricultural Commodities

NFPA 61C Standard for the prevention of Fire and Dust Explosion in Feed MillsDust Explosion in Feed Mills

NFPA 68 NFPA 69 NFPA 77 NFPA 91 NFPA 231

94

감 사 합 니 다감 사 합 니 다

95

집필 장희(한국산업안전공단)편집 및 제작 교재자료개발팀

방산구 설치 장단점방산구 장점방산구가 옥외에 있을 경우에는 비용 절감방산구가 옥외에 있을 경우에는 비용 절감유지 관리 비용의 절감

방산구 단점 Filter bag 등의 가연성 재료가 아직 남아 있을 경우

방산 후에도방산 후에도화재의 잠재력 상존

배출구를 옥외로 유도하기 위하여 설치설비가 옥외배출구를 옥외로 유도하기 위하여 설치설비가 옥외또는 바깥쪽벽 가까이에 위치분진화염이 외부로 배출되어 2차 재해 위험분진화염이 외부로 배출되어 2차 재해 위험

독성 부식성 재료에는 부적합잘못 설계 및 설치하면 잦은 작동으로 신뢰성이 저하

60

잘못 설계 및 설치하면 잦은 작동으로 신뢰성이 저하

패널형 방산구(Vent Panel)( )

평평한 모양이나 Dome 모양의 Panel로 방호 대

상이 되는 공정 구성품의 개구부에 볼트를 사용하

여 연결 설치

한 장의 Stainless Steel 또는 316 Stainless

Steel (밀봉용) Teflon 및 Stainless Steel SandSteel (밀봉용) Teflon 및 Stainless Steel Sand

witch 구조로도 구성 가능

D 형 V t P l은 풍압 및 공정 진공 상태Dome 형 Vent Panel은 풍압 및 공정 진공 상태

에 대비하여 저항 값을 크게 설계

Vent Panel 모양 직사각형 또는 원형

61

패널형 방산구(Vent Panel)( )

62

패널 비산방지 끈

63

폭발 방산(Explosion Venting)( p g)

분진폭발 시 폭발압력을 외부로 방출

내부압력을 완화시켜 설비를 보호

피해확대를 방지 감소피해확대를 방지

rupture disk bursting diaphragm 폭발 방산 문(안전핀)(안전핀)

64

방산 문(Vent Door)( )

방호 대상이 되는 공정방호 대상이 되는 공정의 구성품에 설치하는경첩이 달린 도어경첩이 달린 도어

미리 예정된 압력에서개방되도록 설계개방되도록 설계

특수한 걸쇠 경첩 배열 제어열로 제어

Vent panel보다 동작시간이 길다

65

방산구 설치 예시

가스와 먼지를 취급하는 장소에 사용

전형적인 설치 장소 Dust collector

Silo

Dryer

Bucket elevator

Mixer Pulverizing

Bucket elevators

W t Sh ddWaste Shredders

최초 설계 기기 배치시에 분진폭발 고려

66

시에 분진폭발 고려

방산구 덮개 비산방지 끈

67

폭연 진압장치 구성

68

폭연 진압 설계 기준

설계 기준 NFPA 69 ISO 61844설계 기준 NFPA 69 ISO 61844

공정 물질

Kst or Kg value(폭발지수)

최대 및 최소 운전 압력 및 온도최대 및 최소 운전 압력 및 온도

용기의 강도용기의 강

용기의 치수와 체적

69

폭연 진압 장단점

폭연 진압(Deflagration Suspension) 장점

화염 제거 및 연이은 화재의 방지

독성 부식성 재료의 배출 위험 감소독성 부식성 재료의 배출 위험 감소

공정 구성품의 위치 선정에 유연성

폭연 진압(Deflagration Suspension) 약점

폭연 배풍 보다 통상 높은 비용

정기적인 유지 관리정기적인 유지 관리

일부 금속분진 아세틸렌 수소에는 부적합

70

폭연 진압 설치

가스 및 먼지를 취급하는가 및 먼지를 취급하는장소에 사용

전형적인 설치 장소전형적인 설치 장 Dust collectors

Silos

Spray dryers

Bucket elevators

Mixers

Pulverizing

Fluid Bed Dryers

Cyclone Separators

W t Sh dd

71

Waste Shredders

폭연 진압 불가

자체 산화원을 갖고 있는 nitro cellulose 및 이와자체 산화원을 갖고 있는 nitro-cellulose 및 이와

유사한 기타 폭발성 물질

화염의 확산속도가 음속보다 빠른 폭굉 사고

분해 반응 스팀과 같은 열팽창 폭발사고 등으로

초래되는 폭발사고

72

폭연 차단집진기 사일로 등의 공정 구성품은 Suppression Venting Containment 등으로 폭발방지가 가능Venting Containment 등으로 폭발방지가 가능배관 및 덕트에 의해 기타 공정 구성품에 연결되는부위는 폭발 확산의 위험 상존부위는 폭발 확산의 위험 상존집진기는 Deflagration vent 설치로 파괴를 방지할수 있을지는 모르나 유입 덕트 (inlet duct)를 통해수 있을지 나 유 덕 ( )를 통해화염이 플랜트의 다른 부위로 확산될 수 있음이러한 화염의 확산으로 2차 폭발이 초래될 수 있고 실제로 초래되어 왔음NFPA 68에서는 장비들간의 연결된 부위에 설치할선택사양으로 V ti 을 시사하고는 있으나 이는선택사양으로 Venting을 시사하고는 있으나 이는상호 연결된 장비에 폭발방지시스템이 설치되어있을 경우에만 Venting의 효력이 있음

73

있을 경우에만 Venting의 효력이 있음

기계적 폭연 차단적절한 구조의 rotary airlock valve로 가능 dust collector hopper dust collector hopper효과적이기 위해서는

폭연 감지 즉시 Rotary gate valve가 중지폭 지 즉시 y g 가 중지화염과 타고 있는 물질의 이송을 방지진짜 효과적이기 위해서는 rotary airlock valve를

방호 대상 장비의 폭발 감지 및 방지 설비에 통합방호 대상 장비의 폭발 감지 및 방지 설비에 통합필요

High speed knife gate valve적절한 구조로 150 psig 내압력( 충분한 내압력) ms(11000초) 내에 닫힘(빠른 응답속도)배관도 최대 폭연압력 Pmax에 내압

74

기계적 폭연 차단

폭발감지기(압력스위치 또는 불꽃감지기)가 폭연압력 또는 화염 전선 감지압력 또는 화염 전선 감지

폭발감지기가 폭연 압력 화염전선을 감지

신속히 Valve를 차단시켜 화염과 압력의 확산방지

연결된 장비가 D fl ti ti i연결된 장비가 Deflagration venting suppression에 의해 방호되고 있을 경우

예상되는 압력은 거의 없음

연결 배관을 차단하는 Valve를 보다 경제적인연결 배관을 차단하는 Valve를 보다 경제적인chemical isolation barrier로 대체 가능

75

공기수송장치 설치 예시

A

B

A

76

Rotary airlock valvey

77

화학적 폭연 차단

폭발감지기(압력스위치 또는 광학 감지기)가

폭연 압력 화염전선을 감지

고속 방출 소화기에서 소화약제가 신속히 방출고속 방출 소화기에서 소화약제가 신속히 방출

화염과 타고 있는 물질의 확산을 막음

점화원(스파크) 진압 설비

덕트 아래로 이송되는 타고 있는 입자를 감지있

아래쪽으로 물을 분사시켜 소화

일단 폭연이 시작되었을 경우일단 폭연이 시작되었을 경우

확산을 막는 데는 효과가 없음

78

VII 건조설비 부속장치 등VII 건조설비 부속장치 등

79

전체환기 및 배기시설덕트는 불연재 사용 표면온도는 70 이하(24m 이내)이내)

벽 건물 등을 통과시 불연재료로 차단덕트는 방화벽 다른 건물 통과 금지덕트는 방화벽 다른 건물 통과 금지

덕트에 청소구를 설치

건물 일부를 덕트로 사용금지건물 일부를 덕트로 사용금지

위험물질이 응축되지 않도록 설치(단열)

덕트에 고체가 퇴적되지 않도록 설치

배기구는 지붕보다 15m 이상 높게 설치

분진퇴적방지

80

연소장치

연료 먼저 투입되지 않도록 Sequence 구성

연료가스를 감소시켜 연소공기를 차단

2차 공기의 설정치는 급격한 변화가 없도록 잠금차 공기의 설정치 급격 화가 없 록장치 설치시건 암호설정시건 암호설정

연료배관은 수동차단밸브를 설치밸브가 개방된 상태에서 레버가 수직방향이 되지 않게밸브가 개방된 상태에서 레버가 수직방향이 되지 않게

14 회전상태가 권장

파일럿 버너의 불꽃은 주 버너마다 점화를 확실히파일럿 버너의 불꽃은 주 버너마다 점화를 확실히할 수 있게 설치

81

연소 퍼지 설비

예비 퍼지

운전 전middot후에 연료 유입을 차단설비 설치

예비점화 퍼지는 챔버 용적의 4배 실시(1 831)예비점화 퍼지는 챔버 용적의 4배 실시(1831)

예비점화에 필요한 최소 공기만 유입

최소유량 유지 실패 시는 퍼지 타이머 Auto-reset

안전 차단밸브는 닫음안전 차단밸브는 닫음

퍼지 시 화염감지기 신호는 감지되어서는 안 된다

LEL50 이상의 공기로 치환 금지

82

연소 퍼지 설비

예비 퍼지 예외 경우 760초과 또는 다음 3가지 동시

파일럿 불꽃 감시

안전 차단밸브 설치

가열 챔버 내의 가연성농도가 LEL25 이하

파일럿 점화 시운전 시간 15초 미만

예외 조건

공인기관의 승인을 받은 경우

연장시간 동안 LEL 25를 초과하지 않은 경우

83

연료 차단밸브

연동장치 작동 전원차단 시 차단밸브 닫힘

By-pass valve는 항상 닫음

차단밸브를 타 용도 사용금지

차단밸브 전단에 안전밸브를 설치

차단 파일럿 밸브마다 안전밸브를 설치차단 파일럿 밸브마다 안전밸브를 설치

8 62bar초과 시 이중으로 설치862bar초과 시 이중으로 설치

84

Pilot Burner

각 버너 마다 설치

서로 근접설치 시 최소 1개 이상설치로 감지

4초 이하의 실화를 감지하여 연동4초 이하의 실화를 감지하여 연동

예외 사항

로(爐) 내의 온도가 760를 초과 시에만 By-pass 가능

760 이하로 운전시 By-pass 기능을 반드시 복원 760 이하로 운전시 By-pass 기능을 반드시 복원

방폭형 복사 튜브 한쪽이 열린 경우는 제외

760 이하로 운전이 안 되는 버너는 By-pass 가능

온도제어 감지와 병용 금지

85

고산소 분위기 건조설비

산소 공급배관은 CGA G-44에 따름산소 공급배관은 CGA G 44에 따름

산소 투입 전에 배관 청소

연료 차단밸브는 가능한 화실에서 먼 곳에 설치

방산구 퍼지 배출구는 안전한 곳으로 배출방산구 퍼지 배출구는 안전한 곳으로 배출

산소가 연료배관으로 유입 금지

유리 재질 산소 유량계 사용 억제

산소 감압기 2차 측에 안전밸브 설치산소 감압기 2차 측에 안전밸브 설치

86

소방설비

오븐에 자동 스프링클러 물 분무설비 설치

필요 시 덕트 내에도 설치

로(爐)내 온도가 330를 초과 플래시 화재 위험로(爐)내 온도가 330를 초과 플래시 화재 위험

시에는 일제개방형 스프링클러를 설치

CO2 분말 포 소화설비 설치

필요 시 수증기 소화설비 설치필요 시 수증기 소화설비 설치

지속적인 수증기가 공급 가능

물 1lb는 076 부피

연소물질의 소화는 부적합

87

연소물질의 소화는 부적합

건조설비 연동장치

파일럿 버너파일럿 버너

송풍기운전 유량

산소농도 LEL 측정산소농도 LEL 측정

건조실 운전 온도

연료 차단밸브연료 차단밸브

연료공급 압력유량

외부 가연성가스 농도외부 가연성가스 농도

피(彼)건조물의 유입차단

정전

기타(화재 비상정지 등)

88

안전장치 설치 목적

인명과 재산을 보호인명과 재산을 보호

평상시 철저한 유지middot보수로 성능 유지평상시 철저한 유지middot보수로 성능 유지

안전장치는 절대 안전을 보장하지 않음안전장치는 절대 안전을 보장하지 않음

자주 반복하여 사용하면 수명 단축자주 반복하여 사용하면 수명 단축

89

안전장치 설치 원칙

원하는 동작마다 안전장치를 설치원하는 동작마다 안전장치를 설치

안전관행과 제조자의 지침

연료공급장치의 안전밸브연료공급장치의 안전밸브

안전장치의 운전중지는 수동조작으로 재(再)작동

제조자는 안전운전지침서를 제공

시동 정지 비상사태 점검 유지 보수 등시동 정지 비상사태 점검 유지 보수 등

안전장치는 제조자의 지침에 따라 설치 및 유지

안전장치는 외부충격 등으로 보호 조치

90

안전장치 설치 원칙

안전장치를 제거 또는 고장방지

전기 기계적인 연동장치 무력화 방지

제어회로는 150(120)V 이하 사용제어회로는 150(120)V 이하 사용

제어회로는 한쪽만 접지

PLC Sequence

정전 시 안전상태로 자동 복귀되는 회로유지

PLC와 별도의 비상정지스위치 설치

Sequence 변경은 담당자 승인 통제 기록middot유지 Sequence 변경은 담당자 승인 통제 기록 유지

안전 및 재산상의 피해가 우려될 때는 원격제어 금지

91

PLC 안전회로

제조자의 지침에 따라 PLC 회로 구성

안전회로는 변경 금지

안전회로는 독립 필요 시 접점은 공유가능안전회로는 독립 필요 시 접점은 공유가능

다른 설비를 이용하여 치환 점화시도 금지

연동장치는 안전 차단밸브 전원을 직접 차단하도

록 연동시키고 안전상태로 복귀록 연동시키고 안전상태로 복귀

PLC 고장 시 감시되고 안전상태로 복귀

Program은 소멸되지 않도록 저장

92

근로자 교육훈련 사항

연료-공기 혼합물의 연소

폭발위험

자연발화를 포함한 점화원자연발화를 포함한 점화원

제어 및 안전장치의 기능

특수 운전조건

저산소 분위기 운전조건저산소 분위기 운전조건

위험물질의 취급 및 처리

제한장소의 출입절차제한장소의 출입절차

운전 지침

93

참고자료

산업안전보건법

KOSHA CODE D-4-2001 건조설비 설치 기술지침

NFPA 86 Standard for oven and furnaces

NFPA 61A Standard for the prevention of Fire and Dust Explosion in Facilities Manufacturing and Handling StarchHandling Starch

NFPA 61B Standard for the prevention of Fire and Explosion in Grain Elevators and Facilities H dli B lk R A i l l C di iHandling Bulk Raw Agricultural Commodities

NFPA 61C Standard for the prevention of Fire and Dust Explosion in Feed MillsDust Explosion in Feed Mills

NFPA 68 NFPA 69 NFPA 77 NFPA 91 NFPA 231

94

감 사 합 니 다감 사 합 니 다

95

집필 장희(한국산업안전공단)편집 및 제작 교재자료개발팀

패널형 방산구(Vent Panel)( )

평평한 모양이나 Dome 모양의 Panel로 방호 대

상이 되는 공정 구성품의 개구부에 볼트를 사용하

여 연결 설치

한 장의 Stainless Steel 또는 316 Stainless

Steel (밀봉용) Teflon 및 Stainless Steel SandSteel (밀봉용) Teflon 및 Stainless Steel Sand

witch 구조로도 구성 가능

D 형 V t P l은 풍압 및 공정 진공 상태Dome 형 Vent Panel은 풍압 및 공정 진공 상태

에 대비하여 저항 값을 크게 설계

Vent Panel 모양 직사각형 또는 원형

61

패널형 방산구(Vent Panel)( )

62

패널 비산방지 끈

63

폭발 방산(Explosion Venting)( p g)

분진폭발 시 폭발압력을 외부로 방출

내부압력을 완화시켜 설비를 보호

피해확대를 방지 감소피해확대를 방지

rupture disk bursting diaphragm 폭발 방산 문(안전핀)(안전핀)

64

방산 문(Vent Door)( )

방호 대상이 되는 공정방호 대상이 되는 공정의 구성품에 설치하는경첩이 달린 도어경첩이 달린 도어

미리 예정된 압력에서개방되도록 설계개방되도록 설계

특수한 걸쇠 경첩 배열 제어열로 제어

Vent panel보다 동작시간이 길다

65

방산구 설치 예시

가스와 먼지를 취급하는 장소에 사용

전형적인 설치 장소 Dust collector

Silo

Dryer

Bucket elevator

Mixer Pulverizing

Bucket elevators

W t Sh ddWaste Shredders

최초 설계 기기 배치시에 분진폭발 고려

66

시에 분진폭발 고려

방산구 덮개 비산방지 끈

67

폭연 진압장치 구성

68

폭연 진압 설계 기준

설계 기준 NFPA 69 ISO 61844설계 기준 NFPA 69 ISO 61844

공정 물질

Kst or Kg value(폭발지수)

최대 및 최소 운전 압력 및 온도최대 및 최소 운전 압력 및 온도

용기의 강도용기의 강

용기의 치수와 체적

69

폭연 진압 장단점

폭연 진압(Deflagration Suspension) 장점

화염 제거 및 연이은 화재의 방지

독성 부식성 재료의 배출 위험 감소독성 부식성 재료의 배출 위험 감소

공정 구성품의 위치 선정에 유연성

폭연 진압(Deflagration Suspension) 약점

폭연 배풍 보다 통상 높은 비용

정기적인 유지 관리정기적인 유지 관리

일부 금속분진 아세틸렌 수소에는 부적합

70

폭연 진압 설치

가스 및 먼지를 취급하는가 및 먼지를 취급하는장소에 사용

전형적인 설치 장소전형적인 설치 장 Dust collectors

Silos

Spray dryers

Bucket elevators

Mixers

Pulverizing

Fluid Bed Dryers

Cyclone Separators

W t Sh dd

71

Waste Shredders

폭연 진압 불가

자체 산화원을 갖고 있는 nitro cellulose 및 이와자체 산화원을 갖고 있는 nitro-cellulose 및 이와

유사한 기타 폭발성 물질

화염의 확산속도가 음속보다 빠른 폭굉 사고

분해 반응 스팀과 같은 열팽창 폭발사고 등으로

초래되는 폭발사고

72

폭연 차단집진기 사일로 등의 공정 구성품은 Suppression Venting Containment 등으로 폭발방지가 가능Venting Containment 등으로 폭발방지가 가능배관 및 덕트에 의해 기타 공정 구성품에 연결되는부위는 폭발 확산의 위험 상존부위는 폭발 확산의 위험 상존집진기는 Deflagration vent 설치로 파괴를 방지할수 있을지는 모르나 유입 덕트 (inlet duct)를 통해수 있을지 나 유 덕 ( )를 통해화염이 플랜트의 다른 부위로 확산될 수 있음이러한 화염의 확산으로 2차 폭발이 초래될 수 있고 실제로 초래되어 왔음NFPA 68에서는 장비들간의 연결된 부위에 설치할선택사양으로 V ti 을 시사하고는 있으나 이는선택사양으로 Venting을 시사하고는 있으나 이는상호 연결된 장비에 폭발방지시스템이 설치되어있을 경우에만 Venting의 효력이 있음

73

있을 경우에만 Venting의 효력이 있음

기계적 폭연 차단적절한 구조의 rotary airlock valve로 가능 dust collector hopper dust collector hopper효과적이기 위해서는

폭연 감지 즉시 Rotary gate valve가 중지폭 지 즉시 y g 가 중지화염과 타고 있는 물질의 이송을 방지진짜 효과적이기 위해서는 rotary airlock valve를

방호 대상 장비의 폭발 감지 및 방지 설비에 통합방호 대상 장비의 폭발 감지 및 방지 설비에 통합필요

High speed knife gate valve적절한 구조로 150 psig 내압력( 충분한 내압력) ms(11000초) 내에 닫힘(빠른 응답속도)배관도 최대 폭연압력 Pmax에 내압

74

기계적 폭연 차단

폭발감지기(압력스위치 또는 불꽃감지기)가 폭연압력 또는 화염 전선 감지압력 또는 화염 전선 감지

폭발감지기가 폭연 압력 화염전선을 감지

신속히 Valve를 차단시켜 화염과 압력의 확산방지

연결된 장비가 D fl ti ti i연결된 장비가 Deflagration venting suppression에 의해 방호되고 있을 경우

예상되는 압력은 거의 없음

연결 배관을 차단하는 Valve를 보다 경제적인연결 배관을 차단하는 Valve를 보다 경제적인chemical isolation barrier로 대체 가능

75

공기수송장치 설치 예시

A

B

A

76

Rotary airlock valvey

77

화학적 폭연 차단

폭발감지기(압력스위치 또는 광학 감지기)가

폭연 압력 화염전선을 감지

고속 방출 소화기에서 소화약제가 신속히 방출고속 방출 소화기에서 소화약제가 신속히 방출

화염과 타고 있는 물질의 확산을 막음

점화원(스파크) 진압 설비

덕트 아래로 이송되는 타고 있는 입자를 감지있

아래쪽으로 물을 분사시켜 소화

일단 폭연이 시작되었을 경우일단 폭연이 시작되었을 경우

확산을 막는 데는 효과가 없음

78

VII 건조설비 부속장치 등VII 건조설비 부속장치 등

79

전체환기 및 배기시설덕트는 불연재 사용 표면온도는 70 이하(24m 이내)이내)

벽 건물 등을 통과시 불연재료로 차단덕트는 방화벽 다른 건물 통과 금지덕트는 방화벽 다른 건물 통과 금지

덕트에 청소구를 설치

건물 일부를 덕트로 사용금지건물 일부를 덕트로 사용금지

위험물질이 응축되지 않도록 설치(단열)

덕트에 고체가 퇴적되지 않도록 설치

배기구는 지붕보다 15m 이상 높게 설치

분진퇴적방지

80

연소장치

연료 먼저 투입되지 않도록 Sequence 구성

연료가스를 감소시켜 연소공기를 차단

2차 공기의 설정치는 급격한 변화가 없도록 잠금차 공기의 설정치 급격 화가 없 록장치 설치시건 암호설정시건 암호설정

연료배관은 수동차단밸브를 설치밸브가 개방된 상태에서 레버가 수직방향이 되지 않게밸브가 개방된 상태에서 레버가 수직방향이 되지 않게

14 회전상태가 권장

파일럿 버너의 불꽃은 주 버너마다 점화를 확실히파일럿 버너의 불꽃은 주 버너마다 점화를 확실히할 수 있게 설치

81

연소 퍼지 설비

예비 퍼지

운전 전middot후에 연료 유입을 차단설비 설치

예비점화 퍼지는 챔버 용적의 4배 실시(1 831)예비점화 퍼지는 챔버 용적의 4배 실시(1831)

예비점화에 필요한 최소 공기만 유입

최소유량 유지 실패 시는 퍼지 타이머 Auto-reset

안전 차단밸브는 닫음안전 차단밸브는 닫음

퍼지 시 화염감지기 신호는 감지되어서는 안 된다

LEL50 이상의 공기로 치환 금지

82

연소 퍼지 설비

예비 퍼지 예외 경우 760초과 또는 다음 3가지 동시

파일럿 불꽃 감시

안전 차단밸브 설치

가열 챔버 내의 가연성농도가 LEL25 이하

파일럿 점화 시운전 시간 15초 미만

예외 조건

공인기관의 승인을 받은 경우

연장시간 동안 LEL 25를 초과하지 않은 경우

83

연료 차단밸브

연동장치 작동 전원차단 시 차단밸브 닫힘

By-pass valve는 항상 닫음

차단밸브를 타 용도 사용금지

차단밸브 전단에 안전밸브를 설치

차단 파일럿 밸브마다 안전밸브를 설치차단 파일럿 밸브마다 안전밸브를 설치

8 62bar초과 시 이중으로 설치862bar초과 시 이중으로 설치

84

Pilot Burner

각 버너 마다 설치

서로 근접설치 시 최소 1개 이상설치로 감지

4초 이하의 실화를 감지하여 연동4초 이하의 실화를 감지하여 연동

예외 사항

로(爐) 내의 온도가 760를 초과 시에만 By-pass 가능

760 이하로 운전시 By-pass 기능을 반드시 복원 760 이하로 운전시 By-pass 기능을 반드시 복원

방폭형 복사 튜브 한쪽이 열린 경우는 제외

760 이하로 운전이 안 되는 버너는 By-pass 가능

온도제어 감지와 병용 금지

85

고산소 분위기 건조설비

산소 공급배관은 CGA G-44에 따름산소 공급배관은 CGA G 44에 따름

산소 투입 전에 배관 청소

연료 차단밸브는 가능한 화실에서 먼 곳에 설치

방산구 퍼지 배출구는 안전한 곳으로 배출방산구 퍼지 배출구는 안전한 곳으로 배출

산소가 연료배관으로 유입 금지

유리 재질 산소 유량계 사용 억제

산소 감압기 2차 측에 안전밸브 설치산소 감압기 2차 측에 안전밸브 설치

86

소방설비

오븐에 자동 스프링클러 물 분무설비 설치

필요 시 덕트 내에도 설치

로(爐)내 온도가 330를 초과 플래시 화재 위험로(爐)내 온도가 330를 초과 플래시 화재 위험

시에는 일제개방형 스프링클러를 설치

CO2 분말 포 소화설비 설치

필요 시 수증기 소화설비 설치필요 시 수증기 소화설비 설치

지속적인 수증기가 공급 가능

물 1lb는 076 부피

연소물질의 소화는 부적합

87

연소물질의 소화는 부적합

건조설비 연동장치

파일럿 버너파일럿 버너

송풍기운전 유량

산소농도 LEL 측정산소농도 LEL 측정

건조실 운전 온도

연료 차단밸브연료 차단밸브

연료공급 압력유량

외부 가연성가스 농도외부 가연성가스 농도

피(彼)건조물의 유입차단

정전

기타(화재 비상정지 등)

88

안전장치 설치 목적

인명과 재산을 보호인명과 재산을 보호

평상시 철저한 유지middot보수로 성능 유지평상시 철저한 유지middot보수로 성능 유지

안전장치는 절대 안전을 보장하지 않음안전장치는 절대 안전을 보장하지 않음

자주 반복하여 사용하면 수명 단축자주 반복하여 사용하면 수명 단축

89

안전장치 설치 원칙

원하는 동작마다 안전장치를 설치원하는 동작마다 안전장치를 설치

안전관행과 제조자의 지침

연료공급장치의 안전밸브연료공급장치의 안전밸브

안전장치의 운전중지는 수동조작으로 재(再)작동

제조자는 안전운전지침서를 제공

시동 정지 비상사태 점검 유지 보수 등시동 정지 비상사태 점검 유지 보수 등

안전장치는 제조자의 지침에 따라 설치 및 유지

안전장치는 외부충격 등으로 보호 조치

90

안전장치 설치 원칙

안전장치를 제거 또는 고장방지

전기 기계적인 연동장치 무력화 방지

제어회로는 150(120)V 이하 사용제어회로는 150(120)V 이하 사용

제어회로는 한쪽만 접지

PLC Sequence

정전 시 안전상태로 자동 복귀되는 회로유지

PLC와 별도의 비상정지스위치 설치

Sequence 변경은 담당자 승인 통제 기록middot유지 Sequence 변경은 담당자 승인 통제 기록 유지

안전 및 재산상의 피해가 우려될 때는 원격제어 금지

91

PLC 안전회로

제조자의 지침에 따라 PLC 회로 구성

안전회로는 변경 금지

안전회로는 독립 필요 시 접점은 공유가능안전회로는 독립 필요 시 접점은 공유가능

다른 설비를 이용하여 치환 점화시도 금지

연동장치는 안전 차단밸브 전원을 직접 차단하도

록 연동시키고 안전상태로 복귀록 연동시키고 안전상태로 복귀

PLC 고장 시 감시되고 안전상태로 복귀

Program은 소멸되지 않도록 저장

92

근로자 교육훈련 사항

연료-공기 혼합물의 연소

폭발위험

자연발화를 포함한 점화원자연발화를 포함한 점화원

제어 및 안전장치의 기능

특수 운전조건

저산소 분위기 운전조건저산소 분위기 운전조건

위험물질의 취급 및 처리

제한장소의 출입절차제한장소의 출입절차

운전 지침

93

참고자료

산업안전보건법

KOSHA CODE D-4-2001 건조설비 설치 기술지침

NFPA 86 Standard for oven and furnaces

NFPA 61A Standard for the prevention of Fire and Dust Explosion in Facilities Manufacturing and Handling StarchHandling Starch

NFPA 61B Standard for the prevention of Fire and Explosion in Grain Elevators and Facilities H dli B lk R A i l l C di iHandling Bulk Raw Agricultural Commodities

NFPA 61C Standard for the prevention of Fire and Dust Explosion in Feed MillsDust Explosion in Feed Mills

NFPA 68 NFPA 69 NFPA 77 NFPA 91 NFPA 231

94

감 사 합 니 다감 사 합 니 다

95

집필 장희(한국산업안전공단)편집 및 제작 교재자료개발팀

패널형 방산구(Vent Panel)( )

62

패널 비산방지 끈

63

폭발 방산(Explosion Venting)( p g)

분진폭발 시 폭발압력을 외부로 방출

내부압력을 완화시켜 설비를 보호

피해확대를 방지 감소피해확대를 방지

rupture disk bursting diaphragm 폭발 방산 문(안전핀)(안전핀)

64

방산 문(Vent Door)( )

방호 대상이 되는 공정방호 대상이 되는 공정의 구성품에 설치하는경첩이 달린 도어경첩이 달린 도어

미리 예정된 압력에서개방되도록 설계개방되도록 설계

특수한 걸쇠 경첩 배열 제어열로 제어

Vent panel보다 동작시간이 길다

65

방산구 설치 예시

가스와 먼지를 취급하는 장소에 사용

전형적인 설치 장소 Dust collector

Silo

Dryer

Bucket elevator

Mixer Pulverizing

Bucket elevators

W t Sh ddWaste Shredders

최초 설계 기기 배치시에 분진폭발 고려

66

시에 분진폭발 고려

방산구 덮개 비산방지 끈

67

폭연 진압장치 구성

68

폭연 진압 설계 기준

설계 기준 NFPA 69 ISO 61844설계 기준 NFPA 69 ISO 61844

공정 물질

Kst or Kg value(폭발지수)

최대 및 최소 운전 압력 및 온도최대 및 최소 운전 압력 및 온도

용기의 강도용기의 강

용기의 치수와 체적

69

폭연 진압 장단점

폭연 진압(Deflagration Suspension) 장점

화염 제거 및 연이은 화재의 방지

독성 부식성 재료의 배출 위험 감소독성 부식성 재료의 배출 위험 감소

공정 구성품의 위치 선정에 유연성

폭연 진압(Deflagration Suspension) 약점

폭연 배풍 보다 통상 높은 비용

정기적인 유지 관리정기적인 유지 관리

일부 금속분진 아세틸렌 수소에는 부적합

70

폭연 진압 설치

가스 및 먼지를 취급하는가 및 먼지를 취급하는장소에 사용

전형적인 설치 장소전형적인 설치 장 Dust collectors

Silos

Spray dryers

Bucket elevators

Mixers

Pulverizing

Fluid Bed Dryers

Cyclone Separators

W t Sh dd

71

Waste Shredders

폭연 진압 불가

자체 산화원을 갖고 있는 nitro cellulose 및 이와자체 산화원을 갖고 있는 nitro-cellulose 및 이와

유사한 기타 폭발성 물질

화염의 확산속도가 음속보다 빠른 폭굉 사고

분해 반응 스팀과 같은 열팽창 폭발사고 등으로

초래되는 폭발사고

72

폭연 차단집진기 사일로 등의 공정 구성품은 Suppression Venting Containment 등으로 폭발방지가 가능Venting Containment 등으로 폭발방지가 가능배관 및 덕트에 의해 기타 공정 구성품에 연결되는부위는 폭발 확산의 위험 상존부위는 폭발 확산의 위험 상존집진기는 Deflagration vent 설치로 파괴를 방지할수 있을지는 모르나 유입 덕트 (inlet duct)를 통해수 있을지 나 유 덕 ( )를 통해화염이 플랜트의 다른 부위로 확산될 수 있음이러한 화염의 확산으로 2차 폭발이 초래될 수 있고 실제로 초래되어 왔음NFPA 68에서는 장비들간의 연결된 부위에 설치할선택사양으로 V ti 을 시사하고는 있으나 이는선택사양으로 Venting을 시사하고는 있으나 이는상호 연결된 장비에 폭발방지시스템이 설치되어있을 경우에만 Venting의 효력이 있음

73

있을 경우에만 Venting의 효력이 있음

기계적 폭연 차단적절한 구조의 rotary airlock valve로 가능 dust collector hopper dust collector hopper효과적이기 위해서는

폭연 감지 즉시 Rotary gate valve가 중지폭 지 즉시 y g 가 중지화염과 타고 있는 물질의 이송을 방지진짜 효과적이기 위해서는 rotary airlock valve를

방호 대상 장비의 폭발 감지 및 방지 설비에 통합방호 대상 장비의 폭발 감지 및 방지 설비에 통합필요

High speed knife gate valve적절한 구조로 150 psig 내압력( 충분한 내압력) ms(11000초) 내에 닫힘(빠른 응답속도)배관도 최대 폭연압력 Pmax에 내압

74

기계적 폭연 차단

폭발감지기(압력스위치 또는 불꽃감지기)가 폭연압력 또는 화염 전선 감지압력 또는 화염 전선 감지

폭발감지기가 폭연 압력 화염전선을 감지

신속히 Valve를 차단시켜 화염과 압력의 확산방지

연결된 장비가 D fl ti ti i연결된 장비가 Deflagration venting suppression에 의해 방호되고 있을 경우

예상되는 압력은 거의 없음

연결 배관을 차단하는 Valve를 보다 경제적인연결 배관을 차단하는 Valve를 보다 경제적인chemical isolation barrier로 대체 가능

75

공기수송장치 설치 예시

A

B

A

76

Rotary airlock valvey

77

화학적 폭연 차단

폭발감지기(압력스위치 또는 광학 감지기)가

폭연 압력 화염전선을 감지

고속 방출 소화기에서 소화약제가 신속히 방출고속 방출 소화기에서 소화약제가 신속히 방출

화염과 타고 있는 물질의 확산을 막음

점화원(스파크) 진압 설비

덕트 아래로 이송되는 타고 있는 입자를 감지있

아래쪽으로 물을 분사시켜 소화

일단 폭연이 시작되었을 경우일단 폭연이 시작되었을 경우

확산을 막는 데는 효과가 없음

78

VII 건조설비 부속장치 등VII 건조설비 부속장치 등

79

전체환기 및 배기시설덕트는 불연재 사용 표면온도는 70 이하(24m 이내)이내)

벽 건물 등을 통과시 불연재료로 차단덕트는 방화벽 다른 건물 통과 금지덕트는 방화벽 다른 건물 통과 금지

덕트에 청소구를 설치

건물 일부를 덕트로 사용금지건물 일부를 덕트로 사용금지

위험물질이 응축되지 않도록 설치(단열)

덕트에 고체가 퇴적되지 않도록 설치

배기구는 지붕보다 15m 이상 높게 설치

분진퇴적방지

80

연소장치

연료 먼저 투입되지 않도록 Sequence 구성

연료가스를 감소시켜 연소공기를 차단

2차 공기의 설정치는 급격한 변화가 없도록 잠금차 공기의 설정치 급격 화가 없 록장치 설치시건 암호설정시건 암호설정

연료배관은 수동차단밸브를 설치밸브가 개방된 상태에서 레버가 수직방향이 되지 않게밸브가 개방된 상태에서 레버가 수직방향이 되지 않게

14 회전상태가 권장

파일럿 버너의 불꽃은 주 버너마다 점화를 확실히파일럿 버너의 불꽃은 주 버너마다 점화를 확실히할 수 있게 설치

81

연소 퍼지 설비

예비 퍼지

운전 전middot후에 연료 유입을 차단설비 설치

예비점화 퍼지는 챔버 용적의 4배 실시(1 831)예비점화 퍼지는 챔버 용적의 4배 실시(1831)

예비점화에 필요한 최소 공기만 유입

최소유량 유지 실패 시는 퍼지 타이머 Auto-reset

안전 차단밸브는 닫음안전 차단밸브는 닫음

퍼지 시 화염감지기 신호는 감지되어서는 안 된다

LEL50 이상의 공기로 치환 금지

82

연소 퍼지 설비

예비 퍼지 예외 경우 760초과 또는 다음 3가지 동시

파일럿 불꽃 감시

안전 차단밸브 설치

가열 챔버 내의 가연성농도가 LEL25 이하

파일럿 점화 시운전 시간 15초 미만

예외 조건

공인기관의 승인을 받은 경우

연장시간 동안 LEL 25를 초과하지 않은 경우

83

연료 차단밸브

연동장치 작동 전원차단 시 차단밸브 닫힘

By-pass valve는 항상 닫음

차단밸브를 타 용도 사용금지

차단밸브 전단에 안전밸브를 설치

차단 파일럿 밸브마다 안전밸브를 설치차단 파일럿 밸브마다 안전밸브를 설치

8 62bar초과 시 이중으로 설치862bar초과 시 이중으로 설치

84

Pilot Burner

각 버너 마다 설치

서로 근접설치 시 최소 1개 이상설치로 감지

4초 이하의 실화를 감지하여 연동4초 이하의 실화를 감지하여 연동

예외 사항

로(爐) 내의 온도가 760를 초과 시에만 By-pass 가능

760 이하로 운전시 By-pass 기능을 반드시 복원 760 이하로 운전시 By-pass 기능을 반드시 복원

방폭형 복사 튜브 한쪽이 열린 경우는 제외

760 이하로 운전이 안 되는 버너는 By-pass 가능

온도제어 감지와 병용 금지

85

고산소 분위기 건조설비

산소 공급배관은 CGA G-44에 따름산소 공급배관은 CGA G 44에 따름

산소 투입 전에 배관 청소

연료 차단밸브는 가능한 화실에서 먼 곳에 설치

방산구 퍼지 배출구는 안전한 곳으로 배출방산구 퍼지 배출구는 안전한 곳으로 배출

산소가 연료배관으로 유입 금지

유리 재질 산소 유량계 사용 억제

산소 감압기 2차 측에 안전밸브 설치산소 감압기 2차 측에 안전밸브 설치

86

소방설비

오븐에 자동 스프링클러 물 분무설비 설치

필요 시 덕트 내에도 설치

로(爐)내 온도가 330를 초과 플래시 화재 위험로(爐)내 온도가 330를 초과 플래시 화재 위험

시에는 일제개방형 스프링클러를 설치

CO2 분말 포 소화설비 설치

필요 시 수증기 소화설비 설치필요 시 수증기 소화설비 설치

지속적인 수증기가 공급 가능

물 1lb는 076 부피

연소물질의 소화는 부적합

87

연소물질의 소화는 부적합

건조설비 연동장치

파일럿 버너파일럿 버너

송풍기운전 유량

산소농도 LEL 측정산소농도 LEL 측정

건조실 운전 온도

연료 차단밸브연료 차단밸브

연료공급 압력유량

외부 가연성가스 농도외부 가연성가스 농도

피(彼)건조물의 유입차단

정전

기타(화재 비상정지 등)

88

안전장치 설치 목적

인명과 재산을 보호인명과 재산을 보호

평상시 철저한 유지middot보수로 성능 유지평상시 철저한 유지middot보수로 성능 유지

안전장치는 절대 안전을 보장하지 않음안전장치는 절대 안전을 보장하지 않음

자주 반복하여 사용하면 수명 단축자주 반복하여 사용하면 수명 단축

89

안전장치 설치 원칙

원하는 동작마다 안전장치를 설치원하는 동작마다 안전장치를 설치

안전관행과 제조자의 지침

연료공급장치의 안전밸브연료공급장치의 안전밸브

안전장치의 운전중지는 수동조작으로 재(再)작동

제조자는 안전운전지침서를 제공

시동 정지 비상사태 점검 유지 보수 등시동 정지 비상사태 점검 유지 보수 등

안전장치는 제조자의 지침에 따라 설치 및 유지

안전장치는 외부충격 등으로 보호 조치

90

안전장치 설치 원칙

안전장치를 제거 또는 고장방지

전기 기계적인 연동장치 무력화 방지

제어회로는 150(120)V 이하 사용제어회로는 150(120)V 이하 사용

제어회로는 한쪽만 접지

PLC Sequence

정전 시 안전상태로 자동 복귀되는 회로유지

PLC와 별도의 비상정지스위치 설치

Sequence 변경은 담당자 승인 통제 기록middot유지 Sequence 변경은 담당자 승인 통제 기록 유지

안전 및 재산상의 피해가 우려될 때는 원격제어 금지

91

PLC 안전회로

제조자의 지침에 따라 PLC 회로 구성

안전회로는 변경 금지

안전회로는 독립 필요 시 접점은 공유가능안전회로는 독립 필요 시 접점은 공유가능

다른 설비를 이용하여 치환 점화시도 금지

연동장치는 안전 차단밸브 전원을 직접 차단하도

록 연동시키고 안전상태로 복귀록 연동시키고 안전상태로 복귀

PLC 고장 시 감시되고 안전상태로 복귀

Program은 소멸되지 않도록 저장

92

근로자 교육훈련 사항

연료-공기 혼합물의 연소

폭발위험

자연발화를 포함한 점화원자연발화를 포함한 점화원

제어 및 안전장치의 기능

특수 운전조건

저산소 분위기 운전조건저산소 분위기 운전조건

위험물질의 취급 및 처리

제한장소의 출입절차제한장소의 출입절차

운전 지침

93

참고자료

산업안전보건법

KOSHA CODE D-4-2001 건조설비 설치 기술지침

NFPA 86 Standard for oven and furnaces

NFPA 61A Standard for the prevention of Fire and Dust Explosion in Facilities Manufacturing and Handling StarchHandling Starch

NFPA 61B Standard for the prevention of Fire and Explosion in Grain Elevators and Facilities H dli B lk R A i l l C di iHandling Bulk Raw Agricultural Commodities

NFPA 61C Standard for the prevention of Fire and Dust Explosion in Feed MillsDust Explosion in Feed Mills

NFPA 68 NFPA 69 NFPA 77 NFPA 91 NFPA 231

94

감 사 합 니 다감 사 합 니 다

95

집필 장희(한국산업안전공단)편집 및 제작 교재자료개발팀

패널 비산방지 끈

63

폭발 방산(Explosion Venting)( p g)

분진폭발 시 폭발압력을 외부로 방출

내부압력을 완화시켜 설비를 보호

피해확대를 방지 감소피해확대를 방지

rupture disk bursting diaphragm 폭발 방산 문(안전핀)(안전핀)

64

방산 문(Vent Door)( )

방호 대상이 되는 공정방호 대상이 되는 공정의 구성품에 설치하는경첩이 달린 도어경첩이 달린 도어

미리 예정된 압력에서개방되도록 설계개방되도록 설계

특수한 걸쇠 경첩 배열 제어열로 제어

Vent panel보다 동작시간이 길다

65

방산구 설치 예시

가스와 먼지를 취급하는 장소에 사용

전형적인 설치 장소 Dust collector

Silo

Dryer

Bucket elevator

Mixer Pulverizing

Bucket elevators

W t Sh ddWaste Shredders

최초 설계 기기 배치시에 분진폭발 고려

66

시에 분진폭발 고려

방산구 덮개 비산방지 끈

67

폭연 진압장치 구성

68

폭연 진압 설계 기준

설계 기준 NFPA 69 ISO 61844설계 기준 NFPA 69 ISO 61844

공정 물질

Kst or Kg value(폭발지수)

최대 및 최소 운전 압력 및 온도최대 및 최소 운전 압력 및 온도

용기의 강도용기의 강

용기의 치수와 체적

69

폭연 진압 장단점

폭연 진압(Deflagration Suspension) 장점

화염 제거 및 연이은 화재의 방지

독성 부식성 재료의 배출 위험 감소독성 부식성 재료의 배출 위험 감소

공정 구성품의 위치 선정에 유연성

폭연 진압(Deflagration Suspension) 약점

폭연 배풍 보다 통상 높은 비용

정기적인 유지 관리정기적인 유지 관리

일부 금속분진 아세틸렌 수소에는 부적합

70

폭연 진압 설치

가스 및 먼지를 취급하는가 및 먼지를 취급하는장소에 사용

전형적인 설치 장소전형적인 설치 장 Dust collectors

Silos

Spray dryers

Bucket elevators

Mixers

Pulverizing

Fluid Bed Dryers

Cyclone Separators

W t Sh dd

71

Waste Shredders

폭연 진압 불가

자체 산화원을 갖고 있는 nitro cellulose 및 이와자체 산화원을 갖고 있는 nitro-cellulose 및 이와

유사한 기타 폭발성 물질

화염의 확산속도가 음속보다 빠른 폭굉 사고

분해 반응 스팀과 같은 열팽창 폭발사고 등으로

초래되는 폭발사고

72

폭연 차단집진기 사일로 등의 공정 구성품은 Suppression Venting Containment 등으로 폭발방지가 가능Venting Containment 등으로 폭발방지가 가능배관 및 덕트에 의해 기타 공정 구성품에 연결되는부위는 폭발 확산의 위험 상존부위는 폭발 확산의 위험 상존집진기는 Deflagration vent 설치로 파괴를 방지할수 있을지는 모르나 유입 덕트 (inlet duct)를 통해수 있을지 나 유 덕 ( )를 통해화염이 플랜트의 다른 부위로 확산될 수 있음이러한 화염의 확산으로 2차 폭발이 초래될 수 있고 실제로 초래되어 왔음NFPA 68에서는 장비들간의 연결된 부위에 설치할선택사양으로 V ti 을 시사하고는 있으나 이는선택사양으로 Venting을 시사하고는 있으나 이는상호 연결된 장비에 폭발방지시스템이 설치되어있을 경우에만 Venting의 효력이 있음

73

있을 경우에만 Venting의 효력이 있음

기계적 폭연 차단적절한 구조의 rotary airlock valve로 가능 dust collector hopper dust collector hopper효과적이기 위해서는

폭연 감지 즉시 Rotary gate valve가 중지폭 지 즉시 y g 가 중지화염과 타고 있는 물질의 이송을 방지진짜 효과적이기 위해서는 rotary airlock valve를

방호 대상 장비의 폭발 감지 및 방지 설비에 통합방호 대상 장비의 폭발 감지 및 방지 설비에 통합필요

High speed knife gate valve적절한 구조로 150 psig 내압력( 충분한 내압력) ms(11000초) 내에 닫힘(빠른 응답속도)배관도 최대 폭연압력 Pmax에 내압

74

기계적 폭연 차단

폭발감지기(압력스위치 또는 불꽃감지기)가 폭연압력 또는 화염 전선 감지압력 또는 화염 전선 감지

폭발감지기가 폭연 압력 화염전선을 감지

신속히 Valve를 차단시켜 화염과 압력의 확산방지

연결된 장비가 D fl ti ti i연결된 장비가 Deflagration venting suppression에 의해 방호되고 있을 경우

예상되는 압력은 거의 없음

연결 배관을 차단하는 Valve를 보다 경제적인연결 배관을 차단하는 Valve를 보다 경제적인chemical isolation barrier로 대체 가능

75

공기수송장치 설치 예시

A

B

A

76

Rotary airlock valvey

77

화학적 폭연 차단

폭발감지기(압력스위치 또는 광학 감지기)가

폭연 압력 화염전선을 감지

고속 방출 소화기에서 소화약제가 신속히 방출고속 방출 소화기에서 소화약제가 신속히 방출

화염과 타고 있는 물질의 확산을 막음

점화원(스파크) 진압 설비

덕트 아래로 이송되는 타고 있는 입자를 감지있

아래쪽으로 물을 분사시켜 소화

일단 폭연이 시작되었을 경우일단 폭연이 시작되었을 경우

확산을 막는 데는 효과가 없음

78

VII 건조설비 부속장치 등VII 건조설비 부속장치 등

79

전체환기 및 배기시설덕트는 불연재 사용 표면온도는 70 이하(24m 이내)이내)

벽 건물 등을 통과시 불연재료로 차단덕트는 방화벽 다른 건물 통과 금지덕트는 방화벽 다른 건물 통과 금지

덕트에 청소구를 설치

건물 일부를 덕트로 사용금지건물 일부를 덕트로 사용금지

위험물질이 응축되지 않도록 설치(단열)

덕트에 고체가 퇴적되지 않도록 설치

배기구는 지붕보다 15m 이상 높게 설치

분진퇴적방지

80

연소장치

연료 먼저 투입되지 않도록 Sequence 구성

연료가스를 감소시켜 연소공기를 차단

2차 공기의 설정치는 급격한 변화가 없도록 잠금차 공기의 설정치 급격 화가 없 록장치 설치시건 암호설정시건 암호설정

연료배관은 수동차단밸브를 설치밸브가 개방된 상태에서 레버가 수직방향이 되지 않게밸브가 개방된 상태에서 레버가 수직방향이 되지 않게

14 회전상태가 권장

파일럿 버너의 불꽃은 주 버너마다 점화를 확실히파일럿 버너의 불꽃은 주 버너마다 점화를 확실히할 수 있게 설치

81

연소 퍼지 설비

예비 퍼지

운전 전middot후에 연료 유입을 차단설비 설치

예비점화 퍼지는 챔버 용적의 4배 실시(1 831)예비점화 퍼지는 챔버 용적의 4배 실시(1831)

예비점화에 필요한 최소 공기만 유입

최소유량 유지 실패 시는 퍼지 타이머 Auto-reset

안전 차단밸브는 닫음안전 차단밸브는 닫음

퍼지 시 화염감지기 신호는 감지되어서는 안 된다

LEL50 이상의 공기로 치환 금지

82

연소 퍼지 설비

예비 퍼지 예외 경우 760초과 또는 다음 3가지 동시

파일럿 불꽃 감시

안전 차단밸브 설치

가열 챔버 내의 가연성농도가 LEL25 이하

파일럿 점화 시운전 시간 15초 미만

예외 조건

공인기관의 승인을 받은 경우

연장시간 동안 LEL 25를 초과하지 않은 경우

83

연료 차단밸브

연동장치 작동 전원차단 시 차단밸브 닫힘

By-pass valve는 항상 닫음

차단밸브를 타 용도 사용금지

차단밸브 전단에 안전밸브를 설치

차단 파일럿 밸브마다 안전밸브를 설치차단 파일럿 밸브마다 안전밸브를 설치

8 62bar초과 시 이중으로 설치862bar초과 시 이중으로 설치

84

Pilot Burner

각 버너 마다 설치

서로 근접설치 시 최소 1개 이상설치로 감지

4초 이하의 실화를 감지하여 연동4초 이하의 실화를 감지하여 연동

예외 사항

로(爐) 내의 온도가 760를 초과 시에만 By-pass 가능

760 이하로 운전시 By-pass 기능을 반드시 복원 760 이하로 운전시 By-pass 기능을 반드시 복원

방폭형 복사 튜브 한쪽이 열린 경우는 제외

760 이하로 운전이 안 되는 버너는 By-pass 가능

온도제어 감지와 병용 금지

85

고산소 분위기 건조설비

산소 공급배관은 CGA G-44에 따름산소 공급배관은 CGA G 44에 따름

산소 투입 전에 배관 청소

연료 차단밸브는 가능한 화실에서 먼 곳에 설치

방산구 퍼지 배출구는 안전한 곳으로 배출방산구 퍼지 배출구는 안전한 곳으로 배출

산소가 연료배관으로 유입 금지

유리 재질 산소 유량계 사용 억제

산소 감압기 2차 측에 안전밸브 설치산소 감압기 2차 측에 안전밸브 설치

86

소방설비

오븐에 자동 스프링클러 물 분무설비 설치

필요 시 덕트 내에도 설치

로(爐)내 온도가 330를 초과 플래시 화재 위험로(爐)내 온도가 330를 초과 플래시 화재 위험

시에는 일제개방형 스프링클러를 설치

CO2 분말 포 소화설비 설치

필요 시 수증기 소화설비 설치필요 시 수증기 소화설비 설치

지속적인 수증기가 공급 가능

물 1lb는 076 부피

연소물질의 소화는 부적합

87

연소물질의 소화는 부적합

건조설비 연동장치

파일럿 버너파일럿 버너

송풍기운전 유량

산소농도 LEL 측정산소농도 LEL 측정

건조실 운전 온도

연료 차단밸브연료 차단밸브

연료공급 압력유량

외부 가연성가스 농도외부 가연성가스 농도

피(彼)건조물의 유입차단

정전

기타(화재 비상정지 등)

88

안전장치 설치 목적

인명과 재산을 보호인명과 재산을 보호

평상시 철저한 유지middot보수로 성능 유지평상시 철저한 유지middot보수로 성능 유지

안전장치는 절대 안전을 보장하지 않음안전장치는 절대 안전을 보장하지 않음

자주 반복하여 사용하면 수명 단축자주 반복하여 사용하면 수명 단축

89

안전장치 설치 원칙

원하는 동작마다 안전장치를 설치원하는 동작마다 안전장치를 설치

안전관행과 제조자의 지침

연료공급장치의 안전밸브연료공급장치의 안전밸브

안전장치의 운전중지는 수동조작으로 재(再)작동

제조자는 안전운전지침서를 제공

시동 정지 비상사태 점검 유지 보수 등시동 정지 비상사태 점검 유지 보수 등

안전장치는 제조자의 지침에 따라 설치 및 유지

안전장치는 외부충격 등으로 보호 조치

90

안전장치 설치 원칙

안전장치를 제거 또는 고장방지

전기 기계적인 연동장치 무력화 방지

제어회로는 150(120)V 이하 사용제어회로는 150(120)V 이하 사용

제어회로는 한쪽만 접지

PLC Sequence

정전 시 안전상태로 자동 복귀되는 회로유지

PLC와 별도의 비상정지스위치 설치

Sequence 변경은 담당자 승인 통제 기록middot유지 Sequence 변경은 담당자 승인 통제 기록 유지

안전 및 재산상의 피해가 우려될 때는 원격제어 금지

91

PLC 안전회로

제조자의 지침에 따라 PLC 회로 구성

안전회로는 변경 금지

안전회로는 독립 필요 시 접점은 공유가능안전회로는 독립 필요 시 접점은 공유가능

다른 설비를 이용하여 치환 점화시도 금지

연동장치는 안전 차단밸브 전원을 직접 차단하도

록 연동시키고 안전상태로 복귀록 연동시키고 안전상태로 복귀

PLC 고장 시 감시되고 안전상태로 복귀

Program은 소멸되지 않도록 저장

92

근로자 교육훈련 사항

연료-공기 혼합물의 연소

폭발위험

자연발화를 포함한 점화원자연발화를 포함한 점화원

제어 및 안전장치의 기능

특수 운전조건

저산소 분위기 운전조건저산소 분위기 운전조건

위험물질의 취급 및 처리

제한장소의 출입절차제한장소의 출입절차

운전 지침

93

참고자료

산업안전보건법

KOSHA CODE D-4-2001 건조설비 설치 기술지침

NFPA 86 Standard for oven and furnaces

NFPA 61A Standard for the prevention of Fire and Dust Explosion in Facilities Manufacturing and Handling StarchHandling Starch

NFPA 61B Standard for the prevention of Fire and Explosion in Grain Elevators and Facilities H dli B lk R A i l l C di iHandling Bulk Raw Agricultural Commodities

NFPA 61C Standard for the prevention of Fire and Dust Explosion in Feed MillsDust Explosion in Feed Mills

NFPA 68 NFPA 69 NFPA 77 NFPA 91 NFPA 231

94

감 사 합 니 다감 사 합 니 다

95

집필 장희(한국산업안전공단)편집 및 제작 교재자료개발팀

폭발 방산(Explosion Venting)( p g)

분진폭발 시 폭발압력을 외부로 방출

내부압력을 완화시켜 설비를 보호

피해확대를 방지 감소피해확대를 방지

rupture disk bursting diaphragm 폭발 방산 문(안전핀)(안전핀)

64

방산 문(Vent Door)( )

방호 대상이 되는 공정방호 대상이 되는 공정의 구성품에 설치하는경첩이 달린 도어경첩이 달린 도어

미리 예정된 압력에서개방되도록 설계개방되도록 설계

특수한 걸쇠 경첩 배열 제어열로 제어

Vent panel보다 동작시간이 길다

65

방산구 설치 예시

가스와 먼지를 취급하는 장소에 사용

전형적인 설치 장소 Dust collector

Silo

Dryer

Bucket elevator

Mixer Pulverizing

Bucket elevators

W t Sh ddWaste Shredders

최초 설계 기기 배치시에 분진폭발 고려

66

시에 분진폭발 고려

방산구 덮개 비산방지 끈

67

폭연 진압장치 구성

68

폭연 진압 설계 기준

설계 기준 NFPA 69 ISO 61844설계 기준 NFPA 69 ISO 61844

공정 물질

Kst or Kg value(폭발지수)

최대 및 최소 운전 압력 및 온도최대 및 최소 운전 압력 및 온도

용기의 강도용기의 강

용기의 치수와 체적

69

폭연 진압 장단점

폭연 진압(Deflagration Suspension) 장점

화염 제거 및 연이은 화재의 방지

독성 부식성 재료의 배출 위험 감소독성 부식성 재료의 배출 위험 감소

공정 구성품의 위치 선정에 유연성

폭연 진압(Deflagration Suspension) 약점

폭연 배풍 보다 통상 높은 비용

정기적인 유지 관리정기적인 유지 관리

일부 금속분진 아세틸렌 수소에는 부적합

70

폭연 진압 설치

가스 및 먼지를 취급하는가 및 먼지를 취급하는장소에 사용

전형적인 설치 장소전형적인 설치 장 Dust collectors

Silos

Spray dryers

Bucket elevators

Mixers

Pulverizing

Fluid Bed Dryers

Cyclone Separators

W t Sh dd

71

Waste Shredders

폭연 진압 불가

자체 산화원을 갖고 있는 nitro cellulose 및 이와자체 산화원을 갖고 있는 nitro-cellulose 및 이와

유사한 기타 폭발성 물질

화염의 확산속도가 음속보다 빠른 폭굉 사고

분해 반응 스팀과 같은 열팽창 폭발사고 등으로

초래되는 폭발사고

72

폭연 차단집진기 사일로 등의 공정 구성품은 Suppression Venting Containment 등으로 폭발방지가 가능Venting Containment 등으로 폭발방지가 가능배관 및 덕트에 의해 기타 공정 구성품에 연결되는부위는 폭발 확산의 위험 상존부위는 폭발 확산의 위험 상존집진기는 Deflagration vent 설치로 파괴를 방지할수 있을지는 모르나 유입 덕트 (inlet duct)를 통해수 있을지 나 유 덕 ( )를 통해화염이 플랜트의 다른 부위로 확산될 수 있음이러한 화염의 확산으로 2차 폭발이 초래될 수 있고 실제로 초래되어 왔음NFPA 68에서는 장비들간의 연결된 부위에 설치할선택사양으로 V ti 을 시사하고는 있으나 이는선택사양으로 Venting을 시사하고는 있으나 이는상호 연결된 장비에 폭발방지시스템이 설치되어있을 경우에만 Venting의 효력이 있음

73

있을 경우에만 Venting의 효력이 있음

기계적 폭연 차단적절한 구조의 rotary airlock valve로 가능 dust collector hopper dust collector hopper효과적이기 위해서는

폭연 감지 즉시 Rotary gate valve가 중지폭 지 즉시 y g 가 중지화염과 타고 있는 물질의 이송을 방지진짜 효과적이기 위해서는 rotary airlock valve를

방호 대상 장비의 폭발 감지 및 방지 설비에 통합방호 대상 장비의 폭발 감지 및 방지 설비에 통합필요

High speed knife gate valve적절한 구조로 150 psig 내압력( 충분한 내압력) ms(11000초) 내에 닫힘(빠른 응답속도)배관도 최대 폭연압력 Pmax에 내압

74

기계적 폭연 차단

폭발감지기(압력스위치 또는 불꽃감지기)가 폭연압력 또는 화염 전선 감지압력 또는 화염 전선 감지

폭발감지기가 폭연 압력 화염전선을 감지

신속히 Valve를 차단시켜 화염과 압력의 확산방지

연결된 장비가 D fl ti ti i연결된 장비가 Deflagration venting suppression에 의해 방호되고 있을 경우

예상되는 압력은 거의 없음

연결 배관을 차단하는 Valve를 보다 경제적인연결 배관을 차단하는 Valve를 보다 경제적인chemical isolation barrier로 대체 가능

75

공기수송장치 설치 예시

A

B

A

76

Rotary airlock valvey

77

화학적 폭연 차단

폭발감지기(압력스위치 또는 광학 감지기)가

폭연 압력 화염전선을 감지

고속 방출 소화기에서 소화약제가 신속히 방출고속 방출 소화기에서 소화약제가 신속히 방출

화염과 타고 있는 물질의 확산을 막음

점화원(스파크) 진압 설비

덕트 아래로 이송되는 타고 있는 입자를 감지있

아래쪽으로 물을 분사시켜 소화

일단 폭연이 시작되었을 경우일단 폭연이 시작되었을 경우

확산을 막는 데는 효과가 없음

78

VII 건조설비 부속장치 등VII 건조설비 부속장치 등

79

전체환기 및 배기시설덕트는 불연재 사용 표면온도는 70 이하(24m 이내)이내)

벽 건물 등을 통과시 불연재료로 차단덕트는 방화벽 다른 건물 통과 금지덕트는 방화벽 다른 건물 통과 금지

덕트에 청소구를 설치

건물 일부를 덕트로 사용금지건물 일부를 덕트로 사용금지

위험물질이 응축되지 않도록 설치(단열)

덕트에 고체가 퇴적되지 않도록 설치

배기구는 지붕보다 15m 이상 높게 설치

분진퇴적방지

80

연소장치

연료 먼저 투입되지 않도록 Sequence 구성

연료가스를 감소시켜 연소공기를 차단

2차 공기의 설정치는 급격한 변화가 없도록 잠금차 공기의 설정치 급격 화가 없 록장치 설치시건 암호설정시건 암호설정

연료배관은 수동차단밸브를 설치밸브가 개방된 상태에서 레버가 수직방향이 되지 않게밸브가 개방된 상태에서 레버가 수직방향이 되지 않게

14 회전상태가 권장

파일럿 버너의 불꽃은 주 버너마다 점화를 확실히파일럿 버너의 불꽃은 주 버너마다 점화를 확실히할 수 있게 설치

81

연소 퍼지 설비

예비 퍼지

운전 전middot후에 연료 유입을 차단설비 설치

예비점화 퍼지는 챔버 용적의 4배 실시(1 831)예비점화 퍼지는 챔버 용적의 4배 실시(1831)

예비점화에 필요한 최소 공기만 유입

최소유량 유지 실패 시는 퍼지 타이머 Auto-reset

안전 차단밸브는 닫음안전 차단밸브는 닫음

퍼지 시 화염감지기 신호는 감지되어서는 안 된다

LEL50 이상의 공기로 치환 금지

82

연소 퍼지 설비

예비 퍼지 예외 경우 760초과 또는 다음 3가지 동시

파일럿 불꽃 감시

안전 차단밸브 설치

가열 챔버 내의 가연성농도가 LEL25 이하

파일럿 점화 시운전 시간 15초 미만

예외 조건

공인기관의 승인을 받은 경우

연장시간 동안 LEL 25를 초과하지 않은 경우

83

연료 차단밸브

연동장치 작동 전원차단 시 차단밸브 닫힘

By-pass valve는 항상 닫음

차단밸브를 타 용도 사용금지

차단밸브 전단에 안전밸브를 설치

차단 파일럿 밸브마다 안전밸브를 설치차단 파일럿 밸브마다 안전밸브를 설치

8 62bar초과 시 이중으로 설치862bar초과 시 이중으로 설치

84

Pilot Burner

각 버너 마다 설치

서로 근접설치 시 최소 1개 이상설치로 감지

4초 이하의 실화를 감지하여 연동4초 이하의 실화를 감지하여 연동

예외 사항

로(爐) 내의 온도가 760를 초과 시에만 By-pass 가능

760 이하로 운전시 By-pass 기능을 반드시 복원 760 이하로 운전시 By-pass 기능을 반드시 복원

방폭형 복사 튜브 한쪽이 열린 경우는 제외

760 이하로 운전이 안 되는 버너는 By-pass 가능

온도제어 감지와 병용 금지

85

고산소 분위기 건조설비

산소 공급배관은 CGA G-44에 따름산소 공급배관은 CGA G 44에 따름

산소 투입 전에 배관 청소

연료 차단밸브는 가능한 화실에서 먼 곳에 설치

방산구 퍼지 배출구는 안전한 곳으로 배출방산구 퍼지 배출구는 안전한 곳으로 배출

산소가 연료배관으로 유입 금지

유리 재질 산소 유량계 사용 억제

산소 감압기 2차 측에 안전밸브 설치산소 감압기 2차 측에 안전밸브 설치

86

소방설비

오븐에 자동 스프링클러 물 분무설비 설치

필요 시 덕트 내에도 설치

로(爐)내 온도가 330를 초과 플래시 화재 위험로(爐)내 온도가 330를 초과 플래시 화재 위험

시에는 일제개방형 스프링클러를 설치

CO2 분말 포 소화설비 설치

필요 시 수증기 소화설비 설치필요 시 수증기 소화설비 설치

지속적인 수증기가 공급 가능

물 1lb는 076 부피

연소물질의 소화는 부적합

87

연소물질의 소화는 부적합

건조설비 연동장치

파일럿 버너파일럿 버너

송풍기운전 유량

산소농도 LEL 측정산소농도 LEL 측정

건조실 운전 온도

연료 차단밸브연료 차단밸브

연료공급 압력유량

외부 가연성가스 농도외부 가연성가스 농도

피(彼)건조물의 유입차단

정전

기타(화재 비상정지 등)

88

안전장치 설치 목적

인명과 재산을 보호인명과 재산을 보호

평상시 철저한 유지middot보수로 성능 유지평상시 철저한 유지middot보수로 성능 유지

안전장치는 절대 안전을 보장하지 않음안전장치는 절대 안전을 보장하지 않음

자주 반복하여 사용하면 수명 단축자주 반복하여 사용하면 수명 단축

89

안전장치 설치 원칙

원하는 동작마다 안전장치를 설치원하는 동작마다 안전장치를 설치

안전관행과 제조자의 지침

연료공급장치의 안전밸브연료공급장치의 안전밸브

안전장치의 운전중지는 수동조작으로 재(再)작동

제조자는 안전운전지침서를 제공

시동 정지 비상사태 점검 유지 보수 등시동 정지 비상사태 점검 유지 보수 등

안전장치는 제조자의 지침에 따라 설치 및 유지

안전장치는 외부충격 등으로 보호 조치

90

안전장치 설치 원칙

안전장치를 제거 또는 고장방지

전기 기계적인 연동장치 무력화 방지

제어회로는 150(120)V 이하 사용제어회로는 150(120)V 이하 사용

제어회로는 한쪽만 접지

PLC Sequence

정전 시 안전상태로 자동 복귀되는 회로유지

PLC와 별도의 비상정지스위치 설치

Sequence 변경은 담당자 승인 통제 기록middot유지 Sequence 변경은 담당자 승인 통제 기록 유지

안전 및 재산상의 피해가 우려될 때는 원격제어 금지

91

PLC 안전회로

제조자의 지침에 따라 PLC 회로 구성

안전회로는 변경 금지

안전회로는 독립 필요 시 접점은 공유가능안전회로는 독립 필요 시 접점은 공유가능

다른 설비를 이용하여 치환 점화시도 금지

연동장치는 안전 차단밸브 전원을 직접 차단하도

록 연동시키고 안전상태로 복귀록 연동시키고 안전상태로 복귀

PLC 고장 시 감시되고 안전상태로 복귀

Program은 소멸되지 않도록 저장

92

근로자 교육훈련 사항

연료-공기 혼합물의 연소

폭발위험

자연발화를 포함한 점화원자연발화를 포함한 점화원

제어 및 안전장치의 기능

특수 운전조건

저산소 분위기 운전조건저산소 분위기 운전조건

위험물질의 취급 및 처리

제한장소의 출입절차제한장소의 출입절차

운전 지침

93

참고자료

산업안전보건법

KOSHA CODE D-4-2001 건조설비 설치 기술지침

NFPA 86 Standard for oven and furnaces

NFPA 61A Standard for the prevention of Fire and Dust Explosion in Facilities Manufacturing and Handling StarchHandling Starch

NFPA 61B Standard for the prevention of Fire and Explosion in Grain Elevators and Facilities H dli B lk R A i l l C di iHandling Bulk Raw Agricultural Commodities

NFPA 61C Standard for the prevention of Fire and Dust Explosion in Feed MillsDust Explosion in Feed Mills

NFPA 68 NFPA 69 NFPA 77 NFPA 91 NFPA 231

94

감 사 합 니 다감 사 합 니 다

95

집필 장희(한국산업안전공단)편집 및 제작 교재자료개발팀

방산 문(Vent Door)( )

방호 대상이 되는 공정방호 대상이 되는 공정의 구성품에 설치하는경첩이 달린 도어경첩이 달린 도어

미리 예정된 압력에서개방되도록 설계개방되도록 설계

특수한 걸쇠 경첩 배열 제어열로 제어

Vent panel보다 동작시간이 길다

65

방산구 설치 예시

가스와 먼지를 취급하는 장소에 사용

전형적인 설치 장소 Dust collector

Silo

Dryer

Bucket elevator

Mixer Pulverizing

Bucket elevators

W t Sh ddWaste Shredders

최초 설계 기기 배치시에 분진폭발 고려

66

시에 분진폭발 고려

방산구 덮개 비산방지 끈

67

폭연 진압장치 구성

68

폭연 진압 설계 기준

설계 기준 NFPA 69 ISO 61844설계 기준 NFPA 69 ISO 61844

공정 물질

Kst or Kg value(폭발지수)

최대 및 최소 운전 압력 및 온도최대 및 최소 운전 압력 및 온도

용기의 강도용기의 강

용기의 치수와 체적

69

폭연 진압 장단점

폭연 진압(Deflagration Suspension) 장점

화염 제거 및 연이은 화재의 방지

독성 부식성 재료의 배출 위험 감소독성 부식성 재료의 배출 위험 감소

공정 구성품의 위치 선정에 유연성

폭연 진압(Deflagration Suspension) 약점

폭연 배풍 보다 통상 높은 비용

정기적인 유지 관리정기적인 유지 관리

일부 금속분진 아세틸렌 수소에는 부적합

70

폭연 진압 설치

가스 및 먼지를 취급하는가 및 먼지를 취급하는장소에 사용

전형적인 설치 장소전형적인 설치 장 Dust collectors

Silos

Spray dryers

Bucket elevators

Mixers

Pulverizing

Fluid Bed Dryers

Cyclone Separators

W t Sh dd

71

Waste Shredders

폭연 진압 불가

자체 산화원을 갖고 있는 nitro cellulose 및 이와자체 산화원을 갖고 있는 nitro-cellulose 및 이와

유사한 기타 폭발성 물질

화염의 확산속도가 음속보다 빠른 폭굉 사고

분해 반응 스팀과 같은 열팽창 폭발사고 등으로

초래되는 폭발사고

72

폭연 차단집진기 사일로 등의 공정 구성품은 Suppression Venting Containment 등으로 폭발방지가 가능Venting Containment 등으로 폭발방지가 가능배관 및 덕트에 의해 기타 공정 구성품에 연결되는부위는 폭발 확산의 위험 상존부위는 폭발 확산의 위험 상존집진기는 Deflagration vent 설치로 파괴를 방지할수 있을지는 모르나 유입 덕트 (inlet duct)를 통해수 있을지 나 유 덕 ( )를 통해화염이 플랜트의 다른 부위로 확산될 수 있음이러한 화염의 확산으로 2차 폭발이 초래될 수 있고 실제로 초래되어 왔음NFPA 68에서는 장비들간의 연결된 부위에 설치할선택사양으로 V ti 을 시사하고는 있으나 이는선택사양으로 Venting을 시사하고는 있으나 이는상호 연결된 장비에 폭발방지시스템이 설치되어있을 경우에만 Venting의 효력이 있음

73

있을 경우에만 Venting의 효력이 있음

기계적 폭연 차단적절한 구조의 rotary airlock valve로 가능 dust collector hopper dust collector hopper효과적이기 위해서는

폭연 감지 즉시 Rotary gate valve가 중지폭 지 즉시 y g 가 중지화염과 타고 있는 물질의 이송을 방지진짜 효과적이기 위해서는 rotary airlock valve를

방호 대상 장비의 폭발 감지 및 방지 설비에 통합방호 대상 장비의 폭발 감지 및 방지 설비에 통합필요

High speed knife gate valve적절한 구조로 150 psig 내압력( 충분한 내압력) ms(11000초) 내에 닫힘(빠른 응답속도)배관도 최대 폭연압력 Pmax에 내압

74

기계적 폭연 차단

폭발감지기(압력스위치 또는 불꽃감지기)가 폭연압력 또는 화염 전선 감지압력 또는 화염 전선 감지

폭발감지기가 폭연 압력 화염전선을 감지

신속히 Valve를 차단시켜 화염과 압력의 확산방지

연결된 장비가 D fl ti ti i연결된 장비가 Deflagration venting suppression에 의해 방호되고 있을 경우

예상되는 압력은 거의 없음

연결 배관을 차단하는 Valve를 보다 경제적인연결 배관을 차단하는 Valve를 보다 경제적인chemical isolation barrier로 대체 가능

75

공기수송장치 설치 예시

A

B

A

76

Rotary airlock valvey

77

화학적 폭연 차단

폭발감지기(압력스위치 또는 광학 감지기)가

폭연 압력 화염전선을 감지

고속 방출 소화기에서 소화약제가 신속히 방출고속 방출 소화기에서 소화약제가 신속히 방출

화염과 타고 있는 물질의 확산을 막음

점화원(스파크) 진압 설비

덕트 아래로 이송되는 타고 있는 입자를 감지있

아래쪽으로 물을 분사시켜 소화

일단 폭연이 시작되었을 경우일단 폭연이 시작되었을 경우

확산을 막는 데는 효과가 없음

78

VII 건조설비 부속장치 등VII 건조설비 부속장치 등

79

전체환기 및 배기시설덕트는 불연재 사용 표면온도는 70 이하(24m 이내)이내)

벽 건물 등을 통과시 불연재료로 차단덕트는 방화벽 다른 건물 통과 금지덕트는 방화벽 다른 건물 통과 금지

덕트에 청소구를 설치

건물 일부를 덕트로 사용금지건물 일부를 덕트로 사용금지

위험물질이 응축되지 않도록 설치(단열)

덕트에 고체가 퇴적되지 않도록 설치

배기구는 지붕보다 15m 이상 높게 설치

분진퇴적방지

80

연소장치

연료 먼저 투입되지 않도록 Sequence 구성

연료가스를 감소시켜 연소공기를 차단

2차 공기의 설정치는 급격한 변화가 없도록 잠금차 공기의 설정치 급격 화가 없 록장치 설치시건 암호설정시건 암호설정

연료배관은 수동차단밸브를 설치밸브가 개방된 상태에서 레버가 수직방향이 되지 않게밸브가 개방된 상태에서 레버가 수직방향이 되지 않게

14 회전상태가 권장

파일럿 버너의 불꽃은 주 버너마다 점화를 확실히파일럿 버너의 불꽃은 주 버너마다 점화를 확실히할 수 있게 설치

81

연소 퍼지 설비

예비 퍼지

운전 전middot후에 연료 유입을 차단설비 설치

예비점화 퍼지는 챔버 용적의 4배 실시(1 831)예비점화 퍼지는 챔버 용적의 4배 실시(1831)

예비점화에 필요한 최소 공기만 유입

최소유량 유지 실패 시는 퍼지 타이머 Auto-reset

안전 차단밸브는 닫음안전 차단밸브는 닫음

퍼지 시 화염감지기 신호는 감지되어서는 안 된다

LEL50 이상의 공기로 치환 금지

82

연소 퍼지 설비

예비 퍼지 예외 경우 760초과 또는 다음 3가지 동시

파일럿 불꽃 감시

안전 차단밸브 설치

가열 챔버 내의 가연성농도가 LEL25 이하

파일럿 점화 시운전 시간 15초 미만

예외 조건

공인기관의 승인을 받은 경우

연장시간 동안 LEL 25를 초과하지 않은 경우

83

연료 차단밸브

연동장치 작동 전원차단 시 차단밸브 닫힘

By-pass valve는 항상 닫음

차단밸브를 타 용도 사용금지

차단밸브 전단에 안전밸브를 설치

차단 파일럿 밸브마다 안전밸브를 설치차단 파일럿 밸브마다 안전밸브를 설치

8 62bar초과 시 이중으로 설치862bar초과 시 이중으로 설치

84

Pilot Burner

각 버너 마다 설치

서로 근접설치 시 최소 1개 이상설치로 감지

4초 이하의 실화를 감지하여 연동4초 이하의 실화를 감지하여 연동

예외 사항

로(爐) 내의 온도가 760를 초과 시에만 By-pass 가능

760 이하로 운전시 By-pass 기능을 반드시 복원 760 이하로 운전시 By-pass 기능을 반드시 복원

방폭형 복사 튜브 한쪽이 열린 경우는 제외

760 이하로 운전이 안 되는 버너는 By-pass 가능

온도제어 감지와 병용 금지

85

고산소 분위기 건조설비

산소 공급배관은 CGA G-44에 따름산소 공급배관은 CGA G 44에 따름

산소 투입 전에 배관 청소

연료 차단밸브는 가능한 화실에서 먼 곳에 설치

방산구 퍼지 배출구는 안전한 곳으로 배출방산구 퍼지 배출구는 안전한 곳으로 배출

산소가 연료배관으로 유입 금지

유리 재질 산소 유량계 사용 억제

산소 감압기 2차 측에 안전밸브 설치산소 감압기 2차 측에 안전밸브 설치

86

소방설비

오븐에 자동 스프링클러 물 분무설비 설치

필요 시 덕트 내에도 설치

로(爐)내 온도가 330를 초과 플래시 화재 위험로(爐)내 온도가 330를 초과 플래시 화재 위험

시에는 일제개방형 스프링클러를 설치

CO2 분말 포 소화설비 설치

필요 시 수증기 소화설비 설치필요 시 수증기 소화설비 설치

지속적인 수증기가 공급 가능

물 1lb는 076 부피

연소물질의 소화는 부적합

87

연소물질의 소화는 부적합

건조설비 연동장치

파일럿 버너파일럿 버너

송풍기운전 유량

산소농도 LEL 측정산소농도 LEL 측정

건조실 운전 온도

연료 차단밸브연료 차단밸브

연료공급 압력유량

외부 가연성가스 농도외부 가연성가스 농도

피(彼)건조물의 유입차단

정전

기타(화재 비상정지 등)

88

안전장치 설치 목적

인명과 재산을 보호인명과 재산을 보호

평상시 철저한 유지middot보수로 성능 유지평상시 철저한 유지middot보수로 성능 유지

안전장치는 절대 안전을 보장하지 않음안전장치는 절대 안전을 보장하지 않음

자주 반복하여 사용하면 수명 단축자주 반복하여 사용하면 수명 단축

89

안전장치 설치 원칙

원하는 동작마다 안전장치를 설치원하는 동작마다 안전장치를 설치

안전관행과 제조자의 지침

연료공급장치의 안전밸브연료공급장치의 안전밸브

안전장치의 운전중지는 수동조작으로 재(再)작동

제조자는 안전운전지침서를 제공

시동 정지 비상사태 점검 유지 보수 등시동 정지 비상사태 점검 유지 보수 등

안전장치는 제조자의 지침에 따라 설치 및 유지

안전장치는 외부충격 등으로 보호 조치

90

안전장치 설치 원칙

안전장치를 제거 또는 고장방지

전기 기계적인 연동장치 무력화 방지

제어회로는 150(120)V 이하 사용제어회로는 150(120)V 이하 사용

제어회로는 한쪽만 접지

PLC Sequence

정전 시 안전상태로 자동 복귀되는 회로유지

PLC와 별도의 비상정지스위치 설치

Sequence 변경은 담당자 승인 통제 기록middot유지 Sequence 변경은 담당자 승인 통제 기록 유지

안전 및 재산상의 피해가 우려될 때는 원격제어 금지

91

PLC 안전회로

제조자의 지침에 따라 PLC 회로 구성

안전회로는 변경 금지

안전회로는 독립 필요 시 접점은 공유가능안전회로는 독립 필요 시 접점은 공유가능

다른 설비를 이용하여 치환 점화시도 금지

연동장치는 안전 차단밸브 전원을 직접 차단하도

록 연동시키고 안전상태로 복귀록 연동시키고 안전상태로 복귀

PLC 고장 시 감시되고 안전상태로 복귀

Program은 소멸되지 않도록 저장

92

근로자 교육훈련 사항

연료-공기 혼합물의 연소

폭발위험

자연발화를 포함한 점화원자연발화를 포함한 점화원

제어 및 안전장치의 기능

특수 운전조건

저산소 분위기 운전조건저산소 분위기 운전조건

위험물질의 취급 및 처리

제한장소의 출입절차제한장소의 출입절차

운전 지침

93

참고자료

산업안전보건법

KOSHA CODE D-4-2001 건조설비 설치 기술지침

NFPA 86 Standard for oven and furnaces

NFPA 61A Standard for the prevention of Fire and Dust Explosion in Facilities Manufacturing and Handling StarchHandling Starch

NFPA 61B Standard for the prevention of Fire and Explosion in Grain Elevators and Facilities H dli B lk R A i l l C di iHandling Bulk Raw Agricultural Commodities

NFPA 61C Standard for the prevention of Fire and Dust Explosion in Feed MillsDust Explosion in Feed Mills

NFPA 68 NFPA 69 NFPA 77 NFPA 91 NFPA 231

94

감 사 합 니 다감 사 합 니 다

95

집필 장희(한국산업안전공단)편집 및 제작 교재자료개발팀

방산구 설치 예시

가스와 먼지를 취급하는 장소에 사용

전형적인 설치 장소 Dust collector

Silo

Dryer

Bucket elevator

Mixer Pulverizing

Bucket elevators

W t Sh ddWaste Shredders

최초 설계 기기 배치시에 분진폭발 고려

66

시에 분진폭발 고려

방산구 덮개 비산방지 끈

67

폭연 진압장치 구성

68

폭연 진압 설계 기준

설계 기준 NFPA 69 ISO 61844설계 기준 NFPA 69 ISO 61844

공정 물질

Kst or Kg value(폭발지수)

최대 및 최소 운전 압력 및 온도최대 및 최소 운전 압력 및 온도

용기의 강도용기의 강

용기의 치수와 체적

69

폭연 진압 장단점

폭연 진압(Deflagration Suspension) 장점

화염 제거 및 연이은 화재의 방지

독성 부식성 재료의 배출 위험 감소독성 부식성 재료의 배출 위험 감소

공정 구성품의 위치 선정에 유연성

폭연 진압(Deflagration Suspension) 약점

폭연 배풍 보다 통상 높은 비용

정기적인 유지 관리정기적인 유지 관리

일부 금속분진 아세틸렌 수소에는 부적합

70

폭연 진압 설치

가스 및 먼지를 취급하는가 및 먼지를 취급하는장소에 사용

전형적인 설치 장소전형적인 설치 장 Dust collectors

Silos

Spray dryers

Bucket elevators

Mixers

Pulverizing

Fluid Bed Dryers

Cyclone Separators

W t Sh dd

71

Waste Shredders

폭연 진압 불가

자체 산화원을 갖고 있는 nitro cellulose 및 이와자체 산화원을 갖고 있는 nitro-cellulose 및 이와

유사한 기타 폭발성 물질

화염의 확산속도가 음속보다 빠른 폭굉 사고

분해 반응 스팀과 같은 열팽창 폭발사고 등으로

초래되는 폭발사고

72

폭연 차단집진기 사일로 등의 공정 구성품은 Suppression Venting Containment 등으로 폭발방지가 가능Venting Containment 등으로 폭발방지가 가능배관 및 덕트에 의해 기타 공정 구성품에 연결되는부위는 폭발 확산의 위험 상존부위는 폭발 확산의 위험 상존집진기는 Deflagration vent 설치로 파괴를 방지할수 있을지는 모르나 유입 덕트 (inlet duct)를 통해수 있을지 나 유 덕 ( )를 통해화염이 플랜트의 다른 부위로 확산될 수 있음이러한 화염의 확산으로 2차 폭발이 초래될 수 있고 실제로 초래되어 왔음NFPA 68에서는 장비들간의 연결된 부위에 설치할선택사양으로 V ti 을 시사하고는 있으나 이는선택사양으로 Venting을 시사하고는 있으나 이는상호 연결된 장비에 폭발방지시스템이 설치되어있을 경우에만 Venting의 효력이 있음

73

있을 경우에만 Venting의 효력이 있음

기계적 폭연 차단적절한 구조의 rotary airlock valve로 가능 dust collector hopper dust collector hopper효과적이기 위해서는

폭연 감지 즉시 Rotary gate valve가 중지폭 지 즉시 y g 가 중지화염과 타고 있는 물질의 이송을 방지진짜 효과적이기 위해서는 rotary airlock valve를

방호 대상 장비의 폭발 감지 및 방지 설비에 통합방호 대상 장비의 폭발 감지 및 방지 설비에 통합필요

High speed knife gate valve적절한 구조로 150 psig 내압력( 충분한 내압력) ms(11000초) 내에 닫힘(빠른 응답속도)배관도 최대 폭연압력 Pmax에 내압

74

기계적 폭연 차단

폭발감지기(압력스위치 또는 불꽃감지기)가 폭연압력 또는 화염 전선 감지압력 또는 화염 전선 감지

폭발감지기가 폭연 압력 화염전선을 감지

신속히 Valve를 차단시켜 화염과 압력의 확산방지

연결된 장비가 D fl ti ti i연결된 장비가 Deflagration venting suppression에 의해 방호되고 있을 경우

예상되는 압력은 거의 없음

연결 배관을 차단하는 Valve를 보다 경제적인연결 배관을 차단하는 Valve를 보다 경제적인chemical isolation barrier로 대체 가능

75

공기수송장치 설치 예시

A

B

A

76

Rotary airlock valvey

77

화학적 폭연 차단

폭발감지기(압력스위치 또는 광학 감지기)가

폭연 압력 화염전선을 감지

고속 방출 소화기에서 소화약제가 신속히 방출고속 방출 소화기에서 소화약제가 신속히 방출

화염과 타고 있는 물질의 확산을 막음

점화원(스파크) 진압 설비

덕트 아래로 이송되는 타고 있는 입자를 감지있

아래쪽으로 물을 분사시켜 소화

일단 폭연이 시작되었을 경우일단 폭연이 시작되었을 경우

확산을 막는 데는 효과가 없음

78

VII 건조설비 부속장치 등VII 건조설비 부속장치 등

79

전체환기 및 배기시설덕트는 불연재 사용 표면온도는 70 이하(24m 이내)이내)

벽 건물 등을 통과시 불연재료로 차단덕트는 방화벽 다른 건물 통과 금지덕트는 방화벽 다른 건물 통과 금지

덕트에 청소구를 설치

건물 일부를 덕트로 사용금지건물 일부를 덕트로 사용금지

위험물질이 응축되지 않도록 설치(단열)

덕트에 고체가 퇴적되지 않도록 설치

배기구는 지붕보다 15m 이상 높게 설치

분진퇴적방지

80

연소장치

연료 먼저 투입되지 않도록 Sequence 구성

연료가스를 감소시켜 연소공기를 차단

2차 공기의 설정치는 급격한 변화가 없도록 잠금차 공기의 설정치 급격 화가 없 록장치 설치시건 암호설정시건 암호설정

연료배관은 수동차단밸브를 설치밸브가 개방된 상태에서 레버가 수직방향이 되지 않게밸브가 개방된 상태에서 레버가 수직방향이 되지 않게

14 회전상태가 권장

파일럿 버너의 불꽃은 주 버너마다 점화를 확실히파일럿 버너의 불꽃은 주 버너마다 점화를 확실히할 수 있게 설치

81

연소 퍼지 설비

예비 퍼지

운전 전middot후에 연료 유입을 차단설비 설치

예비점화 퍼지는 챔버 용적의 4배 실시(1 831)예비점화 퍼지는 챔버 용적의 4배 실시(1831)

예비점화에 필요한 최소 공기만 유입

최소유량 유지 실패 시는 퍼지 타이머 Auto-reset

안전 차단밸브는 닫음안전 차단밸브는 닫음

퍼지 시 화염감지기 신호는 감지되어서는 안 된다

LEL50 이상의 공기로 치환 금지

82

연소 퍼지 설비

예비 퍼지 예외 경우 760초과 또는 다음 3가지 동시

파일럿 불꽃 감시

안전 차단밸브 설치

가열 챔버 내의 가연성농도가 LEL25 이하

파일럿 점화 시운전 시간 15초 미만

예외 조건

공인기관의 승인을 받은 경우

연장시간 동안 LEL 25를 초과하지 않은 경우

83

연료 차단밸브

연동장치 작동 전원차단 시 차단밸브 닫힘

By-pass valve는 항상 닫음

차단밸브를 타 용도 사용금지

차단밸브 전단에 안전밸브를 설치

차단 파일럿 밸브마다 안전밸브를 설치차단 파일럿 밸브마다 안전밸브를 설치

8 62bar초과 시 이중으로 설치862bar초과 시 이중으로 설치

84

Pilot Burner

각 버너 마다 설치

서로 근접설치 시 최소 1개 이상설치로 감지

4초 이하의 실화를 감지하여 연동4초 이하의 실화를 감지하여 연동

예외 사항

로(爐) 내의 온도가 760를 초과 시에만 By-pass 가능

760 이하로 운전시 By-pass 기능을 반드시 복원 760 이하로 운전시 By-pass 기능을 반드시 복원

방폭형 복사 튜브 한쪽이 열린 경우는 제외

760 이하로 운전이 안 되는 버너는 By-pass 가능

온도제어 감지와 병용 금지

85

고산소 분위기 건조설비

산소 공급배관은 CGA G-44에 따름산소 공급배관은 CGA G 44에 따름

산소 투입 전에 배관 청소

연료 차단밸브는 가능한 화실에서 먼 곳에 설치

방산구 퍼지 배출구는 안전한 곳으로 배출방산구 퍼지 배출구는 안전한 곳으로 배출

산소가 연료배관으로 유입 금지

유리 재질 산소 유량계 사용 억제

산소 감압기 2차 측에 안전밸브 설치산소 감압기 2차 측에 안전밸브 설치

86

소방설비

오븐에 자동 스프링클러 물 분무설비 설치

필요 시 덕트 내에도 설치

로(爐)내 온도가 330를 초과 플래시 화재 위험로(爐)내 온도가 330를 초과 플래시 화재 위험

시에는 일제개방형 스프링클러를 설치

CO2 분말 포 소화설비 설치

필요 시 수증기 소화설비 설치필요 시 수증기 소화설비 설치

지속적인 수증기가 공급 가능

물 1lb는 076 부피

연소물질의 소화는 부적합

87

연소물질의 소화는 부적합

건조설비 연동장치

파일럿 버너파일럿 버너

송풍기운전 유량

산소농도 LEL 측정산소농도 LEL 측정

건조실 운전 온도

연료 차단밸브연료 차단밸브

연료공급 압력유량

외부 가연성가스 농도외부 가연성가스 농도

피(彼)건조물의 유입차단

정전

기타(화재 비상정지 등)

88

안전장치 설치 목적

인명과 재산을 보호인명과 재산을 보호

평상시 철저한 유지middot보수로 성능 유지평상시 철저한 유지middot보수로 성능 유지

안전장치는 절대 안전을 보장하지 않음안전장치는 절대 안전을 보장하지 않음

자주 반복하여 사용하면 수명 단축자주 반복하여 사용하면 수명 단축

89

안전장치 설치 원칙

원하는 동작마다 안전장치를 설치원하는 동작마다 안전장치를 설치

안전관행과 제조자의 지침

연료공급장치의 안전밸브연료공급장치의 안전밸브

안전장치의 운전중지는 수동조작으로 재(再)작동

제조자는 안전운전지침서를 제공

시동 정지 비상사태 점검 유지 보수 등시동 정지 비상사태 점검 유지 보수 등

안전장치는 제조자의 지침에 따라 설치 및 유지

안전장치는 외부충격 등으로 보호 조치

90

안전장치 설치 원칙

안전장치를 제거 또는 고장방지

전기 기계적인 연동장치 무력화 방지

제어회로는 150(120)V 이하 사용제어회로는 150(120)V 이하 사용

제어회로는 한쪽만 접지

PLC Sequence

정전 시 안전상태로 자동 복귀되는 회로유지

PLC와 별도의 비상정지스위치 설치

Sequence 변경은 담당자 승인 통제 기록middot유지 Sequence 변경은 담당자 승인 통제 기록 유지

안전 및 재산상의 피해가 우려될 때는 원격제어 금지

91

PLC 안전회로

제조자의 지침에 따라 PLC 회로 구성

안전회로는 변경 금지

안전회로는 독립 필요 시 접점은 공유가능안전회로는 독립 필요 시 접점은 공유가능

다른 설비를 이용하여 치환 점화시도 금지

연동장치는 안전 차단밸브 전원을 직접 차단하도

록 연동시키고 안전상태로 복귀록 연동시키고 안전상태로 복귀

PLC 고장 시 감시되고 안전상태로 복귀

Program은 소멸되지 않도록 저장

92

근로자 교육훈련 사항

연료-공기 혼합물의 연소

폭발위험

자연발화를 포함한 점화원자연발화를 포함한 점화원

제어 및 안전장치의 기능

특수 운전조건

저산소 분위기 운전조건저산소 분위기 운전조건

위험물질의 취급 및 처리

제한장소의 출입절차제한장소의 출입절차

운전 지침

93

참고자료

산업안전보건법

KOSHA CODE D-4-2001 건조설비 설치 기술지침

NFPA 86 Standard for oven and furnaces

NFPA 61A Standard for the prevention of Fire and Dust Explosion in Facilities Manufacturing and Handling StarchHandling Starch

NFPA 61B Standard for the prevention of Fire and Explosion in Grain Elevators and Facilities H dli B lk R A i l l C di iHandling Bulk Raw Agricultural Commodities

NFPA 61C Standard for the prevention of Fire and Dust Explosion in Feed MillsDust Explosion in Feed Mills

NFPA 68 NFPA 69 NFPA 77 NFPA 91 NFPA 231

94

감 사 합 니 다감 사 합 니 다

95

집필 장희(한국산업안전공단)편집 및 제작 교재자료개발팀

방산구 덮개 비산방지 끈

67

폭연 진압장치 구성

68

폭연 진압 설계 기준

설계 기준 NFPA 69 ISO 61844설계 기준 NFPA 69 ISO 61844

공정 물질

Kst or Kg value(폭발지수)

최대 및 최소 운전 압력 및 온도최대 및 최소 운전 압력 및 온도

용기의 강도용기의 강

용기의 치수와 체적

69

폭연 진압 장단점

폭연 진압(Deflagration Suspension) 장점

화염 제거 및 연이은 화재의 방지

독성 부식성 재료의 배출 위험 감소독성 부식성 재료의 배출 위험 감소

공정 구성품의 위치 선정에 유연성

폭연 진압(Deflagration Suspension) 약점

폭연 배풍 보다 통상 높은 비용

정기적인 유지 관리정기적인 유지 관리

일부 금속분진 아세틸렌 수소에는 부적합

70

폭연 진압 설치

가스 및 먼지를 취급하는가 및 먼지를 취급하는장소에 사용

전형적인 설치 장소전형적인 설치 장 Dust collectors

Silos

Spray dryers

Bucket elevators

Mixers

Pulverizing

Fluid Bed Dryers

Cyclone Separators

W t Sh dd

71

Waste Shredders

폭연 진압 불가

자체 산화원을 갖고 있는 nitro cellulose 및 이와자체 산화원을 갖고 있는 nitro-cellulose 및 이와

유사한 기타 폭발성 물질

화염의 확산속도가 음속보다 빠른 폭굉 사고

분해 반응 스팀과 같은 열팽창 폭발사고 등으로

초래되는 폭발사고

72

폭연 차단집진기 사일로 등의 공정 구성품은 Suppression Venting Containment 등으로 폭발방지가 가능Venting Containment 등으로 폭발방지가 가능배관 및 덕트에 의해 기타 공정 구성품에 연결되는부위는 폭발 확산의 위험 상존부위는 폭발 확산의 위험 상존집진기는 Deflagration vent 설치로 파괴를 방지할수 있을지는 모르나 유입 덕트 (inlet duct)를 통해수 있을지 나 유 덕 ( )를 통해화염이 플랜트의 다른 부위로 확산될 수 있음이러한 화염의 확산으로 2차 폭발이 초래될 수 있고 실제로 초래되어 왔음NFPA 68에서는 장비들간의 연결된 부위에 설치할선택사양으로 V ti 을 시사하고는 있으나 이는선택사양으로 Venting을 시사하고는 있으나 이는상호 연결된 장비에 폭발방지시스템이 설치되어있을 경우에만 Venting의 효력이 있음

73

있을 경우에만 Venting의 효력이 있음

기계적 폭연 차단적절한 구조의 rotary airlock valve로 가능 dust collector hopper dust collector hopper효과적이기 위해서는

폭연 감지 즉시 Rotary gate valve가 중지폭 지 즉시 y g 가 중지화염과 타고 있는 물질의 이송을 방지진짜 효과적이기 위해서는 rotary airlock valve를

방호 대상 장비의 폭발 감지 및 방지 설비에 통합방호 대상 장비의 폭발 감지 및 방지 설비에 통합필요

High speed knife gate valve적절한 구조로 150 psig 내압력( 충분한 내압력) ms(11000초) 내에 닫힘(빠른 응답속도)배관도 최대 폭연압력 Pmax에 내압

74

기계적 폭연 차단

폭발감지기(압력스위치 또는 불꽃감지기)가 폭연압력 또는 화염 전선 감지압력 또는 화염 전선 감지

폭발감지기가 폭연 압력 화염전선을 감지

신속히 Valve를 차단시켜 화염과 압력의 확산방지

연결된 장비가 D fl ti ti i연결된 장비가 Deflagration venting suppression에 의해 방호되고 있을 경우

예상되는 압력은 거의 없음

연결 배관을 차단하는 Valve를 보다 경제적인연결 배관을 차단하는 Valve를 보다 경제적인chemical isolation barrier로 대체 가능

75

공기수송장치 설치 예시

A

B

A

76

Rotary airlock valvey

77

화학적 폭연 차단

폭발감지기(압력스위치 또는 광학 감지기)가

폭연 압력 화염전선을 감지

고속 방출 소화기에서 소화약제가 신속히 방출고속 방출 소화기에서 소화약제가 신속히 방출

화염과 타고 있는 물질의 확산을 막음

점화원(스파크) 진압 설비

덕트 아래로 이송되는 타고 있는 입자를 감지있

아래쪽으로 물을 분사시켜 소화

일단 폭연이 시작되었을 경우일단 폭연이 시작되었을 경우

확산을 막는 데는 효과가 없음

78

VII 건조설비 부속장치 등VII 건조설비 부속장치 등

79

전체환기 및 배기시설덕트는 불연재 사용 표면온도는 70 이하(24m 이내)이내)

벽 건물 등을 통과시 불연재료로 차단덕트는 방화벽 다른 건물 통과 금지덕트는 방화벽 다른 건물 통과 금지

덕트에 청소구를 설치

건물 일부를 덕트로 사용금지건물 일부를 덕트로 사용금지

위험물질이 응축되지 않도록 설치(단열)

덕트에 고체가 퇴적되지 않도록 설치

배기구는 지붕보다 15m 이상 높게 설치

분진퇴적방지

80

연소장치

연료 먼저 투입되지 않도록 Sequence 구성

연료가스를 감소시켜 연소공기를 차단

2차 공기의 설정치는 급격한 변화가 없도록 잠금차 공기의 설정치 급격 화가 없 록장치 설치시건 암호설정시건 암호설정

연료배관은 수동차단밸브를 설치밸브가 개방된 상태에서 레버가 수직방향이 되지 않게밸브가 개방된 상태에서 레버가 수직방향이 되지 않게

14 회전상태가 권장

파일럿 버너의 불꽃은 주 버너마다 점화를 확실히파일럿 버너의 불꽃은 주 버너마다 점화를 확실히할 수 있게 설치

81

연소 퍼지 설비

예비 퍼지

운전 전middot후에 연료 유입을 차단설비 설치

예비점화 퍼지는 챔버 용적의 4배 실시(1 831)예비점화 퍼지는 챔버 용적의 4배 실시(1831)

예비점화에 필요한 최소 공기만 유입

최소유량 유지 실패 시는 퍼지 타이머 Auto-reset

안전 차단밸브는 닫음안전 차단밸브는 닫음

퍼지 시 화염감지기 신호는 감지되어서는 안 된다

LEL50 이상의 공기로 치환 금지

82

연소 퍼지 설비

예비 퍼지 예외 경우 760초과 또는 다음 3가지 동시

파일럿 불꽃 감시

안전 차단밸브 설치

가열 챔버 내의 가연성농도가 LEL25 이하

파일럿 점화 시운전 시간 15초 미만

예외 조건

공인기관의 승인을 받은 경우

연장시간 동안 LEL 25를 초과하지 않은 경우

83

연료 차단밸브

연동장치 작동 전원차단 시 차단밸브 닫힘

By-pass valve는 항상 닫음

차단밸브를 타 용도 사용금지

차단밸브 전단에 안전밸브를 설치

차단 파일럿 밸브마다 안전밸브를 설치차단 파일럿 밸브마다 안전밸브를 설치

8 62bar초과 시 이중으로 설치862bar초과 시 이중으로 설치

84

Pilot Burner

각 버너 마다 설치

서로 근접설치 시 최소 1개 이상설치로 감지

4초 이하의 실화를 감지하여 연동4초 이하의 실화를 감지하여 연동

예외 사항

로(爐) 내의 온도가 760를 초과 시에만 By-pass 가능

760 이하로 운전시 By-pass 기능을 반드시 복원 760 이하로 운전시 By-pass 기능을 반드시 복원

방폭형 복사 튜브 한쪽이 열린 경우는 제외

760 이하로 운전이 안 되는 버너는 By-pass 가능

온도제어 감지와 병용 금지

85

고산소 분위기 건조설비

산소 공급배관은 CGA G-44에 따름산소 공급배관은 CGA G 44에 따름

산소 투입 전에 배관 청소

연료 차단밸브는 가능한 화실에서 먼 곳에 설치

방산구 퍼지 배출구는 안전한 곳으로 배출방산구 퍼지 배출구는 안전한 곳으로 배출

산소가 연료배관으로 유입 금지

유리 재질 산소 유량계 사용 억제

산소 감압기 2차 측에 안전밸브 설치산소 감압기 2차 측에 안전밸브 설치

86

소방설비

오븐에 자동 스프링클러 물 분무설비 설치

필요 시 덕트 내에도 설치

로(爐)내 온도가 330를 초과 플래시 화재 위험로(爐)내 온도가 330를 초과 플래시 화재 위험

시에는 일제개방형 스프링클러를 설치

CO2 분말 포 소화설비 설치

필요 시 수증기 소화설비 설치필요 시 수증기 소화설비 설치

지속적인 수증기가 공급 가능

물 1lb는 076 부피

연소물질의 소화는 부적합

87

연소물질의 소화는 부적합

건조설비 연동장치

파일럿 버너파일럿 버너

송풍기운전 유량

산소농도 LEL 측정산소농도 LEL 측정

건조실 운전 온도

연료 차단밸브연료 차단밸브

연료공급 압력유량

외부 가연성가스 농도외부 가연성가스 농도

피(彼)건조물의 유입차단

정전

기타(화재 비상정지 등)

88

안전장치 설치 목적

인명과 재산을 보호인명과 재산을 보호

평상시 철저한 유지middot보수로 성능 유지평상시 철저한 유지middot보수로 성능 유지

안전장치는 절대 안전을 보장하지 않음안전장치는 절대 안전을 보장하지 않음

자주 반복하여 사용하면 수명 단축자주 반복하여 사용하면 수명 단축

89

안전장치 설치 원칙

원하는 동작마다 안전장치를 설치원하는 동작마다 안전장치를 설치

안전관행과 제조자의 지침

연료공급장치의 안전밸브연료공급장치의 안전밸브

안전장치의 운전중지는 수동조작으로 재(再)작동

제조자는 안전운전지침서를 제공

시동 정지 비상사태 점검 유지 보수 등시동 정지 비상사태 점검 유지 보수 등

안전장치는 제조자의 지침에 따라 설치 및 유지

안전장치는 외부충격 등으로 보호 조치

90

안전장치 설치 원칙

안전장치를 제거 또는 고장방지

전기 기계적인 연동장치 무력화 방지

제어회로는 150(120)V 이하 사용제어회로는 150(120)V 이하 사용

제어회로는 한쪽만 접지

PLC Sequence

정전 시 안전상태로 자동 복귀되는 회로유지

PLC와 별도의 비상정지스위치 설치

Sequence 변경은 담당자 승인 통제 기록middot유지 Sequence 변경은 담당자 승인 통제 기록 유지

안전 및 재산상의 피해가 우려될 때는 원격제어 금지

91

PLC 안전회로

제조자의 지침에 따라 PLC 회로 구성

안전회로는 변경 금지

안전회로는 독립 필요 시 접점은 공유가능안전회로는 독립 필요 시 접점은 공유가능

다른 설비를 이용하여 치환 점화시도 금지

연동장치는 안전 차단밸브 전원을 직접 차단하도

록 연동시키고 안전상태로 복귀록 연동시키고 안전상태로 복귀

PLC 고장 시 감시되고 안전상태로 복귀

Program은 소멸되지 않도록 저장

92

근로자 교육훈련 사항

연료-공기 혼합물의 연소

폭발위험

자연발화를 포함한 점화원자연발화를 포함한 점화원

제어 및 안전장치의 기능

특수 운전조건

저산소 분위기 운전조건저산소 분위기 운전조건

위험물질의 취급 및 처리

제한장소의 출입절차제한장소의 출입절차

운전 지침

93

참고자료

산업안전보건법

KOSHA CODE D-4-2001 건조설비 설치 기술지침

NFPA 86 Standard for oven and furnaces

NFPA 61A Standard for the prevention of Fire and Dust Explosion in Facilities Manufacturing and Handling StarchHandling Starch

NFPA 61B Standard for the prevention of Fire and Explosion in Grain Elevators and Facilities H dli B lk R A i l l C di iHandling Bulk Raw Agricultural Commodities

NFPA 61C Standard for the prevention of Fire and Dust Explosion in Feed MillsDust Explosion in Feed Mills

NFPA 68 NFPA 69 NFPA 77 NFPA 91 NFPA 231

94

감 사 합 니 다감 사 합 니 다

95

집필 장희(한국산업안전공단)편집 및 제작 교재자료개발팀

폭연 진압장치 구성

68

폭연 진압 설계 기준

설계 기준 NFPA 69 ISO 61844설계 기준 NFPA 69 ISO 61844

공정 물질

Kst or Kg value(폭발지수)

최대 및 최소 운전 압력 및 온도최대 및 최소 운전 압력 및 온도

용기의 강도용기의 강

용기의 치수와 체적

69

폭연 진압 장단점

폭연 진압(Deflagration Suspension) 장점

화염 제거 및 연이은 화재의 방지

독성 부식성 재료의 배출 위험 감소독성 부식성 재료의 배출 위험 감소

공정 구성품의 위치 선정에 유연성

폭연 진압(Deflagration Suspension) 약점

폭연 배풍 보다 통상 높은 비용

정기적인 유지 관리정기적인 유지 관리

일부 금속분진 아세틸렌 수소에는 부적합

70

폭연 진압 설치

가스 및 먼지를 취급하는가 및 먼지를 취급하는장소에 사용

전형적인 설치 장소전형적인 설치 장 Dust collectors

Silos

Spray dryers

Bucket elevators

Mixers

Pulverizing

Fluid Bed Dryers

Cyclone Separators

W t Sh dd

71

Waste Shredders

폭연 진압 불가

자체 산화원을 갖고 있는 nitro cellulose 및 이와자체 산화원을 갖고 있는 nitro-cellulose 및 이와

유사한 기타 폭발성 물질

화염의 확산속도가 음속보다 빠른 폭굉 사고

분해 반응 스팀과 같은 열팽창 폭발사고 등으로

초래되는 폭발사고

72

폭연 차단집진기 사일로 등의 공정 구성품은 Suppression Venting Containment 등으로 폭발방지가 가능Venting Containment 등으로 폭발방지가 가능배관 및 덕트에 의해 기타 공정 구성품에 연결되는부위는 폭발 확산의 위험 상존부위는 폭발 확산의 위험 상존집진기는 Deflagration vent 설치로 파괴를 방지할수 있을지는 모르나 유입 덕트 (inlet duct)를 통해수 있을지 나 유 덕 ( )를 통해화염이 플랜트의 다른 부위로 확산될 수 있음이러한 화염의 확산으로 2차 폭발이 초래될 수 있고 실제로 초래되어 왔음NFPA 68에서는 장비들간의 연결된 부위에 설치할선택사양으로 V ti 을 시사하고는 있으나 이는선택사양으로 Venting을 시사하고는 있으나 이는상호 연결된 장비에 폭발방지시스템이 설치되어있을 경우에만 Venting의 효력이 있음

73

있을 경우에만 Venting의 효력이 있음

기계적 폭연 차단적절한 구조의 rotary airlock valve로 가능 dust collector hopper dust collector hopper효과적이기 위해서는

폭연 감지 즉시 Rotary gate valve가 중지폭 지 즉시 y g 가 중지화염과 타고 있는 물질의 이송을 방지진짜 효과적이기 위해서는 rotary airlock valve를

방호 대상 장비의 폭발 감지 및 방지 설비에 통합방호 대상 장비의 폭발 감지 및 방지 설비에 통합필요

High speed knife gate valve적절한 구조로 150 psig 내압력( 충분한 내압력) ms(11000초) 내에 닫힘(빠른 응답속도)배관도 최대 폭연압력 Pmax에 내압

74

기계적 폭연 차단

폭발감지기(압력스위치 또는 불꽃감지기)가 폭연압력 또는 화염 전선 감지압력 또는 화염 전선 감지

폭발감지기가 폭연 압력 화염전선을 감지

신속히 Valve를 차단시켜 화염과 압력의 확산방지

연결된 장비가 D fl ti ti i연결된 장비가 Deflagration venting suppression에 의해 방호되고 있을 경우

예상되는 압력은 거의 없음

연결 배관을 차단하는 Valve를 보다 경제적인연결 배관을 차단하는 Valve를 보다 경제적인chemical isolation barrier로 대체 가능

75

공기수송장치 설치 예시

A

B

A

76

Rotary airlock valvey

77

화학적 폭연 차단

폭발감지기(압력스위치 또는 광학 감지기)가

폭연 압력 화염전선을 감지

고속 방출 소화기에서 소화약제가 신속히 방출고속 방출 소화기에서 소화약제가 신속히 방출

화염과 타고 있는 물질의 확산을 막음

점화원(스파크) 진압 설비

덕트 아래로 이송되는 타고 있는 입자를 감지있

아래쪽으로 물을 분사시켜 소화

일단 폭연이 시작되었을 경우일단 폭연이 시작되었을 경우

확산을 막는 데는 효과가 없음

78

VII 건조설비 부속장치 등VII 건조설비 부속장치 등

79

전체환기 및 배기시설덕트는 불연재 사용 표면온도는 70 이하(24m 이내)이내)

벽 건물 등을 통과시 불연재료로 차단덕트는 방화벽 다른 건물 통과 금지덕트는 방화벽 다른 건물 통과 금지

덕트에 청소구를 설치

건물 일부를 덕트로 사용금지건물 일부를 덕트로 사용금지

위험물질이 응축되지 않도록 설치(단열)

덕트에 고체가 퇴적되지 않도록 설치

배기구는 지붕보다 15m 이상 높게 설치

분진퇴적방지

80

연소장치

연료 먼저 투입되지 않도록 Sequence 구성

연료가스를 감소시켜 연소공기를 차단

2차 공기의 설정치는 급격한 변화가 없도록 잠금차 공기의 설정치 급격 화가 없 록장치 설치시건 암호설정시건 암호설정

연료배관은 수동차단밸브를 설치밸브가 개방된 상태에서 레버가 수직방향이 되지 않게밸브가 개방된 상태에서 레버가 수직방향이 되지 않게

14 회전상태가 권장

파일럿 버너의 불꽃은 주 버너마다 점화를 확실히파일럿 버너의 불꽃은 주 버너마다 점화를 확실히할 수 있게 설치

81

연소 퍼지 설비

예비 퍼지

운전 전middot후에 연료 유입을 차단설비 설치

예비점화 퍼지는 챔버 용적의 4배 실시(1 831)예비점화 퍼지는 챔버 용적의 4배 실시(1831)

예비점화에 필요한 최소 공기만 유입

최소유량 유지 실패 시는 퍼지 타이머 Auto-reset

안전 차단밸브는 닫음안전 차단밸브는 닫음

퍼지 시 화염감지기 신호는 감지되어서는 안 된다

LEL50 이상의 공기로 치환 금지

82

연소 퍼지 설비

예비 퍼지 예외 경우 760초과 또는 다음 3가지 동시

파일럿 불꽃 감시

안전 차단밸브 설치

가열 챔버 내의 가연성농도가 LEL25 이하

파일럿 점화 시운전 시간 15초 미만

예외 조건

공인기관의 승인을 받은 경우

연장시간 동안 LEL 25를 초과하지 않은 경우

83

연료 차단밸브

연동장치 작동 전원차단 시 차단밸브 닫힘

By-pass valve는 항상 닫음

차단밸브를 타 용도 사용금지

차단밸브 전단에 안전밸브를 설치

차단 파일럿 밸브마다 안전밸브를 설치차단 파일럿 밸브마다 안전밸브를 설치

8 62bar초과 시 이중으로 설치862bar초과 시 이중으로 설치

84

Pilot Burner

각 버너 마다 설치

서로 근접설치 시 최소 1개 이상설치로 감지

4초 이하의 실화를 감지하여 연동4초 이하의 실화를 감지하여 연동

예외 사항

로(爐) 내의 온도가 760를 초과 시에만 By-pass 가능

760 이하로 운전시 By-pass 기능을 반드시 복원 760 이하로 운전시 By-pass 기능을 반드시 복원

방폭형 복사 튜브 한쪽이 열린 경우는 제외

760 이하로 운전이 안 되는 버너는 By-pass 가능

온도제어 감지와 병용 금지

85

고산소 분위기 건조설비

산소 공급배관은 CGA G-44에 따름산소 공급배관은 CGA G 44에 따름

산소 투입 전에 배관 청소

연료 차단밸브는 가능한 화실에서 먼 곳에 설치

방산구 퍼지 배출구는 안전한 곳으로 배출방산구 퍼지 배출구는 안전한 곳으로 배출

산소가 연료배관으로 유입 금지

유리 재질 산소 유량계 사용 억제

산소 감압기 2차 측에 안전밸브 설치산소 감압기 2차 측에 안전밸브 설치

86

소방설비

오븐에 자동 스프링클러 물 분무설비 설치

필요 시 덕트 내에도 설치

로(爐)내 온도가 330를 초과 플래시 화재 위험로(爐)내 온도가 330를 초과 플래시 화재 위험

시에는 일제개방형 스프링클러를 설치

CO2 분말 포 소화설비 설치

필요 시 수증기 소화설비 설치필요 시 수증기 소화설비 설치

지속적인 수증기가 공급 가능

물 1lb는 076 부피

연소물질의 소화는 부적합

87

연소물질의 소화는 부적합

건조설비 연동장치

파일럿 버너파일럿 버너

송풍기운전 유량

산소농도 LEL 측정산소농도 LEL 측정

건조실 운전 온도

연료 차단밸브연료 차단밸브

연료공급 압력유량

외부 가연성가스 농도외부 가연성가스 농도

피(彼)건조물의 유입차단

정전

기타(화재 비상정지 등)

88

안전장치 설치 목적

인명과 재산을 보호인명과 재산을 보호

평상시 철저한 유지middot보수로 성능 유지평상시 철저한 유지middot보수로 성능 유지

안전장치는 절대 안전을 보장하지 않음안전장치는 절대 안전을 보장하지 않음

자주 반복하여 사용하면 수명 단축자주 반복하여 사용하면 수명 단축

89

안전장치 설치 원칙

원하는 동작마다 안전장치를 설치원하는 동작마다 안전장치를 설치

안전관행과 제조자의 지침

연료공급장치의 안전밸브연료공급장치의 안전밸브

안전장치의 운전중지는 수동조작으로 재(再)작동

제조자는 안전운전지침서를 제공

시동 정지 비상사태 점검 유지 보수 등시동 정지 비상사태 점검 유지 보수 등

안전장치는 제조자의 지침에 따라 설치 및 유지

안전장치는 외부충격 등으로 보호 조치

90

안전장치 설치 원칙

안전장치를 제거 또는 고장방지

전기 기계적인 연동장치 무력화 방지

제어회로는 150(120)V 이하 사용제어회로는 150(120)V 이하 사용

제어회로는 한쪽만 접지

PLC Sequence

정전 시 안전상태로 자동 복귀되는 회로유지

PLC와 별도의 비상정지스위치 설치

Sequence 변경은 담당자 승인 통제 기록middot유지 Sequence 변경은 담당자 승인 통제 기록 유지

안전 및 재산상의 피해가 우려될 때는 원격제어 금지

91

PLC 안전회로

제조자의 지침에 따라 PLC 회로 구성

안전회로는 변경 금지

안전회로는 독립 필요 시 접점은 공유가능안전회로는 독립 필요 시 접점은 공유가능

다른 설비를 이용하여 치환 점화시도 금지

연동장치는 안전 차단밸브 전원을 직접 차단하도

록 연동시키고 안전상태로 복귀록 연동시키고 안전상태로 복귀

PLC 고장 시 감시되고 안전상태로 복귀

Program은 소멸되지 않도록 저장

92

근로자 교육훈련 사항

연료-공기 혼합물의 연소

폭발위험

자연발화를 포함한 점화원자연발화를 포함한 점화원

제어 및 안전장치의 기능

특수 운전조건

저산소 분위기 운전조건저산소 분위기 운전조건

위험물질의 취급 및 처리

제한장소의 출입절차제한장소의 출입절차

운전 지침

93

참고자료

산업안전보건법

KOSHA CODE D-4-2001 건조설비 설치 기술지침

NFPA 86 Standard for oven and furnaces

NFPA 61A Standard for the prevention of Fire and Dust Explosion in Facilities Manufacturing and Handling StarchHandling Starch

NFPA 61B Standard for the prevention of Fire and Explosion in Grain Elevators and Facilities H dli B lk R A i l l C di iHandling Bulk Raw Agricultural Commodities

NFPA 61C Standard for the prevention of Fire and Dust Explosion in Feed MillsDust Explosion in Feed Mills

NFPA 68 NFPA 69 NFPA 77 NFPA 91 NFPA 231

94

감 사 합 니 다감 사 합 니 다

95

집필 장희(한국산업안전공단)편집 및 제작 교재자료개발팀

폭연 진압 설계 기준

설계 기준 NFPA 69 ISO 61844설계 기준 NFPA 69 ISO 61844

공정 물질

Kst or Kg value(폭발지수)

최대 및 최소 운전 압력 및 온도최대 및 최소 운전 압력 및 온도

용기의 강도용기의 강

용기의 치수와 체적

69

폭연 진압 장단점

폭연 진압(Deflagration Suspension) 장점

화염 제거 및 연이은 화재의 방지

독성 부식성 재료의 배출 위험 감소독성 부식성 재료의 배출 위험 감소

공정 구성품의 위치 선정에 유연성

폭연 진압(Deflagration Suspension) 약점

폭연 배풍 보다 통상 높은 비용

정기적인 유지 관리정기적인 유지 관리

일부 금속분진 아세틸렌 수소에는 부적합

70

폭연 진압 설치

가스 및 먼지를 취급하는가 및 먼지를 취급하는장소에 사용

전형적인 설치 장소전형적인 설치 장 Dust collectors

Silos

Spray dryers

Bucket elevators

Mixers

Pulverizing

Fluid Bed Dryers

Cyclone Separators

W t Sh dd

71

Waste Shredders

폭연 진압 불가

자체 산화원을 갖고 있는 nitro cellulose 및 이와자체 산화원을 갖고 있는 nitro-cellulose 및 이와

유사한 기타 폭발성 물질

화염의 확산속도가 음속보다 빠른 폭굉 사고

분해 반응 스팀과 같은 열팽창 폭발사고 등으로

초래되는 폭발사고

72

폭연 차단집진기 사일로 등의 공정 구성품은 Suppression Venting Containment 등으로 폭발방지가 가능Venting Containment 등으로 폭발방지가 가능배관 및 덕트에 의해 기타 공정 구성품에 연결되는부위는 폭발 확산의 위험 상존부위는 폭발 확산의 위험 상존집진기는 Deflagration vent 설치로 파괴를 방지할수 있을지는 모르나 유입 덕트 (inlet duct)를 통해수 있을지 나 유 덕 ( )를 통해화염이 플랜트의 다른 부위로 확산될 수 있음이러한 화염의 확산으로 2차 폭발이 초래될 수 있고 실제로 초래되어 왔음NFPA 68에서는 장비들간의 연결된 부위에 설치할선택사양으로 V ti 을 시사하고는 있으나 이는선택사양으로 Venting을 시사하고는 있으나 이는상호 연결된 장비에 폭발방지시스템이 설치되어있을 경우에만 Venting의 효력이 있음

73

있을 경우에만 Venting의 효력이 있음

기계적 폭연 차단적절한 구조의 rotary airlock valve로 가능 dust collector hopper dust collector hopper효과적이기 위해서는

폭연 감지 즉시 Rotary gate valve가 중지폭 지 즉시 y g 가 중지화염과 타고 있는 물질의 이송을 방지진짜 효과적이기 위해서는 rotary airlock valve를

방호 대상 장비의 폭발 감지 및 방지 설비에 통합방호 대상 장비의 폭발 감지 및 방지 설비에 통합필요

High speed knife gate valve적절한 구조로 150 psig 내압력( 충분한 내압력) ms(11000초) 내에 닫힘(빠른 응답속도)배관도 최대 폭연압력 Pmax에 내압

74

기계적 폭연 차단

폭발감지기(압력스위치 또는 불꽃감지기)가 폭연압력 또는 화염 전선 감지압력 또는 화염 전선 감지

폭발감지기가 폭연 압력 화염전선을 감지

신속히 Valve를 차단시켜 화염과 압력의 확산방지

연결된 장비가 D fl ti ti i연결된 장비가 Deflagration venting suppression에 의해 방호되고 있을 경우

예상되는 압력은 거의 없음

연결 배관을 차단하는 Valve를 보다 경제적인연결 배관을 차단하는 Valve를 보다 경제적인chemical isolation barrier로 대체 가능

75

공기수송장치 설치 예시

A

B

A

76

Rotary airlock valvey

77

화학적 폭연 차단

폭발감지기(압력스위치 또는 광학 감지기)가

폭연 압력 화염전선을 감지

고속 방출 소화기에서 소화약제가 신속히 방출고속 방출 소화기에서 소화약제가 신속히 방출

화염과 타고 있는 물질의 확산을 막음

점화원(스파크) 진압 설비

덕트 아래로 이송되는 타고 있는 입자를 감지있

아래쪽으로 물을 분사시켜 소화

일단 폭연이 시작되었을 경우일단 폭연이 시작되었을 경우

확산을 막는 데는 효과가 없음

78

VII 건조설비 부속장치 등VII 건조설비 부속장치 등

79

전체환기 및 배기시설덕트는 불연재 사용 표면온도는 70 이하(24m 이내)이내)

벽 건물 등을 통과시 불연재료로 차단덕트는 방화벽 다른 건물 통과 금지덕트는 방화벽 다른 건물 통과 금지

덕트에 청소구를 설치

건물 일부를 덕트로 사용금지건물 일부를 덕트로 사용금지

위험물질이 응축되지 않도록 설치(단열)

덕트에 고체가 퇴적되지 않도록 설치

배기구는 지붕보다 15m 이상 높게 설치

분진퇴적방지

80

연소장치

연료 먼저 투입되지 않도록 Sequence 구성

연료가스를 감소시켜 연소공기를 차단

2차 공기의 설정치는 급격한 변화가 없도록 잠금차 공기의 설정치 급격 화가 없 록장치 설치시건 암호설정시건 암호설정

연료배관은 수동차단밸브를 설치밸브가 개방된 상태에서 레버가 수직방향이 되지 않게밸브가 개방된 상태에서 레버가 수직방향이 되지 않게

14 회전상태가 권장

파일럿 버너의 불꽃은 주 버너마다 점화를 확실히파일럿 버너의 불꽃은 주 버너마다 점화를 확실히할 수 있게 설치

81

연소 퍼지 설비

예비 퍼지

운전 전middot후에 연료 유입을 차단설비 설치

예비점화 퍼지는 챔버 용적의 4배 실시(1 831)예비점화 퍼지는 챔버 용적의 4배 실시(1831)

예비점화에 필요한 최소 공기만 유입

최소유량 유지 실패 시는 퍼지 타이머 Auto-reset

안전 차단밸브는 닫음안전 차단밸브는 닫음

퍼지 시 화염감지기 신호는 감지되어서는 안 된다

LEL50 이상의 공기로 치환 금지

82

연소 퍼지 설비

예비 퍼지 예외 경우 760초과 또는 다음 3가지 동시

파일럿 불꽃 감시

안전 차단밸브 설치

가열 챔버 내의 가연성농도가 LEL25 이하

파일럿 점화 시운전 시간 15초 미만

예외 조건

공인기관의 승인을 받은 경우

연장시간 동안 LEL 25를 초과하지 않은 경우

83

연료 차단밸브

연동장치 작동 전원차단 시 차단밸브 닫힘

By-pass valve는 항상 닫음

차단밸브를 타 용도 사용금지

차단밸브 전단에 안전밸브를 설치

차단 파일럿 밸브마다 안전밸브를 설치차단 파일럿 밸브마다 안전밸브를 설치

8 62bar초과 시 이중으로 설치862bar초과 시 이중으로 설치

84

Pilot Burner

각 버너 마다 설치

서로 근접설치 시 최소 1개 이상설치로 감지

4초 이하의 실화를 감지하여 연동4초 이하의 실화를 감지하여 연동

예외 사항

로(爐) 내의 온도가 760를 초과 시에만 By-pass 가능

760 이하로 운전시 By-pass 기능을 반드시 복원 760 이하로 운전시 By-pass 기능을 반드시 복원

방폭형 복사 튜브 한쪽이 열린 경우는 제외

760 이하로 운전이 안 되는 버너는 By-pass 가능

온도제어 감지와 병용 금지

85

고산소 분위기 건조설비

산소 공급배관은 CGA G-44에 따름산소 공급배관은 CGA G 44에 따름

산소 투입 전에 배관 청소

연료 차단밸브는 가능한 화실에서 먼 곳에 설치

방산구 퍼지 배출구는 안전한 곳으로 배출방산구 퍼지 배출구는 안전한 곳으로 배출

산소가 연료배관으로 유입 금지

유리 재질 산소 유량계 사용 억제

산소 감압기 2차 측에 안전밸브 설치산소 감압기 2차 측에 안전밸브 설치

86

소방설비

오븐에 자동 스프링클러 물 분무설비 설치

필요 시 덕트 내에도 설치

로(爐)내 온도가 330를 초과 플래시 화재 위험로(爐)내 온도가 330를 초과 플래시 화재 위험

시에는 일제개방형 스프링클러를 설치

CO2 분말 포 소화설비 설치

필요 시 수증기 소화설비 설치필요 시 수증기 소화설비 설치

지속적인 수증기가 공급 가능

물 1lb는 076 부피

연소물질의 소화는 부적합

87

연소물질의 소화는 부적합

건조설비 연동장치

파일럿 버너파일럿 버너

송풍기운전 유량

산소농도 LEL 측정산소농도 LEL 측정

건조실 운전 온도

연료 차단밸브연료 차단밸브

연료공급 압력유량

외부 가연성가스 농도외부 가연성가스 농도

피(彼)건조물의 유입차단

정전

기타(화재 비상정지 등)

88

안전장치 설치 목적

인명과 재산을 보호인명과 재산을 보호

평상시 철저한 유지middot보수로 성능 유지평상시 철저한 유지middot보수로 성능 유지

안전장치는 절대 안전을 보장하지 않음안전장치는 절대 안전을 보장하지 않음

자주 반복하여 사용하면 수명 단축자주 반복하여 사용하면 수명 단축

89

안전장치 설치 원칙

원하는 동작마다 안전장치를 설치원하는 동작마다 안전장치를 설치

안전관행과 제조자의 지침

연료공급장치의 안전밸브연료공급장치의 안전밸브

안전장치의 운전중지는 수동조작으로 재(再)작동

제조자는 안전운전지침서를 제공

시동 정지 비상사태 점검 유지 보수 등시동 정지 비상사태 점검 유지 보수 등

안전장치는 제조자의 지침에 따라 설치 및 유지

안전장치는 외부충격 등으로 보호 조치

90

안전장치 설치 원칙

안전장치를 제거 또는 고장방지

전기 기계적인 연동장치 무력화 방지

제어회로는 150(120)V 이하 사용제어회로는 150(120)V 이하 사용

제어회로는 한쪽만 접지

PLC Sequence

정전 시 안전상태로 자동 복귀되는 회로유지

PLC와 별도의 비상정지스위치 설치

Sequence 변경은 담당자 승인 통제 기록middot유지 Sequence 변경은 담당자 승인 통제 기록 유지

안전 및 재산상의 피해가 우려될 때는 원격제어 금지

91

PLC 안전회로

제조자의 지침에 따라 PLC 회로 구성

안전회로는 변경 금지

안전회로는 독립 필요 시 접점은 공유가능안전회로는 독립 필요 시 접점은 공유가능

다른 설비를 이용하여 치환 점화시도 금지

연동장치는 안전 차단밸브 전원을 직접 차단하도

록 연동시키고 안전상태로 복귀록 연동시키고 안전상태로 복귀

PLC 고장 시 감시되고 안전상태로 복귀

Program은 소멸되지 않도록 저장

92

근로자 교육훈련 사항

연료-공기 혼합물의 연소

폭발위험

자연발화를 포함한 점화원자연발화를 포함한 점화원

제어 및 안전장치의 기능

특수 운전조건

저산소 분위기 운전조건저산소 분위기 운전조건

위험물질의 취급 및 처리

제한장소의 출입절차제한장소의 출입절차

운전 지침

93

참고자료

산업안전보건법

KOSHA CODE D-4-2001 건조설비 설치 기술지침

NFPA 86 Standard for oven and furnaces

NFPA 61A Standard for the prevention of Fire and Dust Explosion in Facilities Manufacturing and Handling StarchHandling Starch

NFPA 61B Standard for the prevention of Fire and Explosion in Grain Elevators and Facilities H dli B lk R A i l l C di iHandling Bulk Raw Agricultural Commodities

NFPA 61C Standard for the prevention of Fire and Dust Explosion in Feed MillsDust Explosion in Feed Mills

NFPA 68 NFPA 69 NFPA 77 NFPA 91 NFPA 231

94

감 사 합 니 다감 사 합 니 다

95

집필 장희(한국산업안전공단)편집 및 제작 교재자료개발팀

폭연 진압 장단점

폭연 진압(Deflagration Suspension) 장점

화염 제거 및 연이은 화재의 방지

독성 부식성 재료의 배출 위험 감소독성 부식성 재료의 배출 위험 감소

공정 구성품의 위치 선정에 유연성

폭연 진압(Deflagration Suspension) 약점

폭연 배풍 보다 통상 높은 비용

정기적인 유지 관리정기적인 유지 관리

일부 금속분진 아세틸렌 수소에는 부적합

70

폭연 진압 설치

가스 및 먼지를 취급하는가 및 먼지를 취급하는장소에 사용

전형적인 설치 장소전형적인 설치 장 Dust collectors

Silos

Spray dryers

Bucket elevators

Mixers

Pulverizing

Fluid Bed Dryers

Cyclone Separators

W t Sh dd

71

Waste Shredders

폭연 진압 불가

자체 산화원을 갖고 있는 nitro cellulose 및 이와자체 산화원을 갖고 있는 nitro-cellulose 및 이와

유사한 기타 폭발성 물질

화염의 확산속도가 음속보다 빠른 폭굉 사고

분해 반응 스팀과 같은 열팽창 폭발사고 등으로

초래되는 폭발사고

72

폭연 차단집진기 사일로 등의 공정 구성품은 Suppression Venting Containment 등으로 폭발방지가 가능Venting Containment 등으로 폭발방지가 가능배관 및 덕트에 의해 기타 공정 구성품에 연결되는부위는 폭발 확산의 위험 상존부위는 폭발 확산의 위험 상존집진기는 Deflagration vent 설치로 파괴를 방지할수 있을지는 모르나 유입 덕트 (inlet duct)를 통해수 있을지 나 유 덕 ( )를 통해화염이 플랜트의 다른 부위로 확산될 수 있음이러한 화염의 확산으로 2차 폭발이 초래될 수 있고 실제로 초래되어 왔음NFPA 68에서는 장비들간의 연결된 부위에 설치할선택사양으로 V ti 을 시사하고는 있으나 이는선택사양으로 Venting을 시사하고는 있으나 이는상호 연결된 장비에 폭발방지시스템이 설치되어있을 경우에만 Venting의 효력이 있음

73

있을 경우에만 Venting의 효력이 있음

기계적 폭연 차단적절한 구조의 rotary airlock valve로 가능 dust collector hopper dust collector hopper효과적이기 위해서는

폭연 감지 즉시 Rotary gate valve가 중지폭 지 즉시 y g 가 중지화염과 타고 있는 물질의 이송을 방지진짜 효과적이기 위해서는 rotary airlock valve를

방호 대상 장비의 폭발 감지 및 방지 설비에 통합방호 대상 장비의 폭발 감지 및 방지 설비에 통합필요

High speed knife gate valve적절한 구조로 150 psig 내압력( 충분한 내압력) ms(11000초) 내에 닫힘(빠른 응답속도)배관도 최대 폭연압력 Pmax에 내압

74

기계적 폭연 차단

폭발감지기(압력스위치 또는 불꽃감지기)가 폭연압력 또는 화염 전선 감지압력 또는 화염 전선 감지

폭발감지기가 폭연 압력 화염전선을 감지

신속히 Valve를 차단시켜 화염과 압력의 확산방지

연결된 장비가 D fl ti ti i연결된 장비가 Deflagration venting suppression에 의해 방호되고 있을 경우

예상되는 압력은 거의 없음

연결 배관을 차단하는 Valve를 보다 경제적인연결 배관을 차단하는 Valve를 보다 경제적인chemical isolation barrier로 대체 가능

75

공기수송장치 설치 예시

A

B

A

76

Rotary airlock valvey

77

화학적 폭연 차단

폭발감지기(압력스위치 또는 광학 감지기)가

폭연 압력 화염전선을 감지

고속 방출 소화기에서 소화약제가 신속히 방출고속 방출 소화기에서 소화약제가 신속히 방출

화염과 타고 있는 물질의 확산을 막음

점화원(스파크) 진압 설비

덕트 아래로 이송되는 타고 있는 입자를 감지있

아래쪽으로 물을 분사시켜 소화

일단 폭연이 시작되었을 경우일단 폭연이 시작되었을 경우

확산을 막는 데는 효과가 없음

78

VII 건조설비 부속장치 등VII 건조설비 부속장치 등

79

전체환기 및 배기시설덕트는 불연재 사용 표면온도는 70 이하(24m 이내)이내)

벽 건물 등을 통과시 불연재료로 차단덕트는 방화벽 다른 건물 통과 금지덕트는 방화벽 다른 건물 통과 금지

덕트에 청소구를 설치

건물 일부를 덕트로 사용금지건물 일부를 덕트로 사용금지

위험물질이 응축되지 않도록 설치(단열)

덕트에 고체가 퇴적되지 않도록 설치

배기구는 지붕보다 15m 이상 높게 설치

분진퇴적방지

80

연소장치

연료 먼저 투입되지 않도록 Sequence 구성

연료가스를 감소시켜 연소공기를 차단

2차 공기의 설정치는 급격한 변화가 없도록 잠금차 공기의 설정치 급격 화가 없 록장치 설치시건 암호설정시건 암호설정

연료배관은 수동차단밸브를 설치밸브가 개방된 상태에서 레버가 수직방향이 되지 않게밸브가 개방된 상태에서 레버가 수직방향이 되지 않게

14 회전상태가 권장

파일럿 버너의 불꽃은 주 버너마다 점화를 확실히파일럿 버너의 불꽃은 주 버너마다 점화를 확실히할 수 있게 설치

81

연소 퍼지 설비

예비 퍼지

운전 전middot후에 연료 유입을 차단설비 설치

예비점화 퍼지는 챔버 용적의 4배 실시(1 831)예비점화 퍼지는 챔버 용적의 4배 실시(1831)

예비점화에 필요한 최소 공기만 유입

최소유량 유지 실패 시는 퍼지 타이머 Auto-reset

안전 차단밸브는 닫음안전 차단밸브는 닫음

퍼지 시 화염감지기 신호는 감지되어서는 안 된다

LEL50 이상의 공기로 치환 금지

82

연소 퍼지 설비

예비 퍼지 예외 경우 760초과 또는 다음 3가지 동시

파일럿 불꽃 감시

안전 차단밸브 설치

가열 챔버 내의 가연성농도가 LEL25 이하

파일럿 점화 시운전 시간 15초 미만

예외 조건

공인기관의 승인을 받은 경우

연장시간 동안 LEL 25를 초과하지 않은 경우

83

연료 차단밸브

연동장치 작동 전원차단 시 차단밸브 닫힘

By-pass valve는 항상 닫음

차단밸브를 타 용도 사용금지

차단밸브 전단에 안전밸브를 설치

차단 파일럿 밸브마다 안전밸브를 설치차단 파일럿 밸브마다 안전밸브를 설치

8 62bar초과 시 이중으로 설치862bar초과 시 이중으로 설치

84

Pilot Burner

각 버너 마다 설치

서로 근접설치 시 최소 1개 이상설치로 감지

4초 이하의 실화를 감지하여 연동4초 이하의 실화를 감지하여 연동

예외 사항

로(爐) 내의 온도가 760를 초과 시에만 By-pass 가능

760 이하로 운전시 By-pass 기능을 반드시 복원 760 이하로 운전시 By-pass 기능을 반드시 복원

방폭형 복사 튜브 한쪽이 열린 경우는 제외

760 이하로 운전이 안 되는 버너는 By-pass 가능

온도제어 감지와 병용 금지

85

고산소 분위기 건조설비

산소 공급배관은 CGA G-44에 따름산소 공급배관은 CGA G 44에 따름

산소 투입 전에 배관 청소

연료 차단밸브는 가능한 화실에서 먼 곳에 설치

방산구 퍼지 배출구는 안전한 곳으로 배출방산구 퍼지 배출구는 안전한 곳으로 배출

산소가 연료배관으로 유입 금지

유리 재질 산소 유량계 사용 억제

산소 감압기 2차 측에 안전밸브 설치산소 감압기 2차 측에 안전밸브 설치

86

소방설비

오븐에 자동 스프링클러 물 분무설비 설치

필요 시 덕트 내에도 설치

로(爐)내 온도가 330를 초과 플래시 화재 위험로(爐)내 온도가 330를 초과 플래시 화재 위험

시에는 일제개방형 스프링클러를 설치

CO2 분말 포 소화설비 설치

필요 시 수증기 소화설비 설치필요 시 수증기 소화설비 설치

지속적인 수증기가 공급 가능

물 1lb는 076 부피

연소물질의 소화는 부적합

87

연소물질의 소화는 부적합

건조설비 연동장치

파일럿 버너파일럿 버너

송풍기운전 유량

산소농도 LEL 측정산소농도 LEL 측정

건조실 운전 온도

연료 차단밸브연료 차단밸브

연료공급 압력유량

외부 가연성가스 농도외부 가연성가스 농도

피(彼)건조물의 유입차단

정전

기타(화재 비상정지 등)

88

안전장치 설치 목적

인명과 재산을 보호인명과 재산을 보호

평상시 철저한 유지middot보수로 성능 유지평상시 철저한 유지middot보수로 성능 유지

안전장치는 절대 안전을 보장하지 않음안전장치는 절대 안전을 보장하지 않음

자주 반복하여 사용하면 수명 단축자주 반복하여 사용하면 수명 단축

89

안전장치 설치 원칙

원하는 동작마다 안전장치를 설치원하는 동작마다 안전장치를 설치

안전관행과 제조자의 지침

연료공급장치의 안전밸브연료공급장치의 안전밸브

안전장치의 운전중지는 수동조작으로 재(再)작동

제조자는 안전운전지침서를 제공

시동 정지 비상사태 점검 유지 보수 등시동 정지 비상사태 점검 유지 보수 등

안전장치는 제조자의 지침에 따라 설치 및 유지

안전장치는 외부충격 등으로 보호 조치

90

안전장치 설치 원칙

안전장치를 제거 또는 고장방지

전기 기계적인 연동장치 무력화 방지

제어회로는 150(120)V 이하 사용제어회로는 150(120)V 이하 사용

제어회로는 한쪽만 접지

PLC Sequence

정전 시 안전상태로 자동 복귀되는 회로유지

PLC와 별도의 비상정지스위치 설치

Sequence 변경은 담당자 승인 통제 기록middot유지 Sequence 변경은 담당자 승인 통제 기록 유지

안전 및 재산상의 피해가 우려될 때는 원격제어 금지

91

PLC 안전회로

제조자의 지침에 따라 PLC 회로 구성

안전회로는 변경 금지

안전회로는 독립 필요 시 접점은 공유가능안전회로는 독립 필요 시 접점은 공유가능

다른 설비를 이용하여 치환 점화시도 금지

연동장치는 안전 차단밸브 전원을 직접 차단하도

록 연동시키고 안전상태로 복귀록 연동시키고 안전상태로 복귀

PLC 고장 시 감시되고 안전상태로 복귀

Program은 소멸되지 않도록 저장

92

근로자 교육훈련 사항

연료-공기 혼합물의 연소

폭발위험

자연발화를 포함한 점화원자연발화를 포함한 점화원

제어 및 안전장치의 기능

특수 운전조건

저산소 분위기 운전조건저산소 분위기 운전조건

위험물질의 취급 및 처리

제한장소의 출입절차제한장소의 출입절차

운전 지침

93

참고자료

산업안전보건법

KOSHA CODE D-4-2001 건조설비 설치 기술지침

NFPA 86 Standard for oven and furnaces

NFPA 61A Standard for the prevention of Fire and Dust Explosion in Facilities Manufacturing and Handling StarchHandling Starch

NFPA 61B Standard for the prevention of Fire and Explosion in Grain Elevators and Facilities H dli B lk R A i l l C di iHandling Bulk Raw Agricultural Commodities

NFPA 61C Standard for the prevention of Fire and Dust Explosion in Feed MillsDust Explosion in Feed Mills

NFPA 68 NFPA 69 NFPA 77 NFPA 91 NFPA 231

94

감 사 합 니 다감 사 합 니 다

95

집필 장희(한국산업안전공단)편집 및 제작 교재자료개발팀

폭연 진압 설치

가스 및 먼지를 취급하는가 및 먼지를 취급하는장소에 사용

전형적인 설치 장소전형적인 설치 장 Dust collectors

Silos

Spray dryers

Bucket elevators

Mixers

Pulverizing

Fluid Bed Dryers

Cyclone Separators

W t Sh dd

71

Waste Shredders

폭연 진압 불가

자체 산화원을 갖고 있는 nitro cellulose 및 이와자체 산화원을 갖고 있는 nitro-cellulose 및 이와

유사한 기타 폭발성 물질

화염의 확산속도가 음속보다 빠른 폭굉 사고

분해 반응 스팀과 같은 열팽창 폭발사고 등으로

초래되는 폭발사고

72

폭연 차단집진기 사일로 등의 공정 구성품은 Suppression Venting Containment 등으로 폭발방지가 가능Venting Containment 등으로 폭발방지가 가능배관 및 덕트에 의해 기타 공정 구성품에 연결되는부위는 폭발 확산의 위험 상존부위는 폭발 확산의 위험 상존집진기는 Deflagration vent 설치로 파괴를 방지할수 있을지는 모르나 유입 덕트 (inlet duct)를 통해수 있을지 나 유 덕 ( )를 통해화염이 플랜트의 다른 부위로 확산될 수 있음이러한 화염의 확산으로 2차 폭발이 초래될 수 있고 실제로 초래되어 왔음NFPA 68에서는 장비들간의 연결된 부위에 설치할선택사양으로 V ti 을 시사하고는 있으나 이는선택사양으로 Venting을 시사하고는 있으나 이는상호 연결된 장비에 폭발방지시스템이 설치되어있을 경우에만 Venting의 효력이 있음

73

있을 경우에만 Venting의 효력이 있음

기계적 폭연 차단적절한 구조의 rotary airlock valve로 가능 dust collector hopper dust collector hopper효과적이기 위해서는

폭연 감지 즉시 Rotary gate valve가 중지폭 지 즉시 y g 가 중지화염과 타고 있는 물질의 이송을 방지진짜 효과적이기 위해서는 rotary airlock valve를

방호 대상 장비의 폭발 감지 및 방지 설비에 통합방호 대상 장비의 폭발 감지 및 방지 설비에 통합필요

High speed knife gate valve적절한 구조로 150 psig 내압력( 충분한 내압력) ms(11000초) 내에 닫힘(빠른 응답속도)배관도 최대 폭연압력 Pmax에 내압

74

기계적 폭연 차단

폭발감지기(압력스위치 또는 불꽃감지기)가 폭연압력 또는 화염 전선 감지압력 또는 화염 전선 감지

폭발감지기가 폭연 압력 화염전선을 감지

신속히 Valve를 차단시켜 화염과 압력의 확산방지

연결된 장비가 D fl ti ti i연결된 장비가 Deflagration venting suppression에 의해 방호되고 있을 경우

예상되는 압력은 거의 없음

연결 배관을 차단하는 Valve를 보다 경제적인연결 배관을 차단하는 Valve를 보다 경제적인chemical isolation barrier로 대체 가능

75

공기수송장치 설치 예시

A

B

A

76

Rotary airlock valvey

77

화학적 폭연 차단

폭발감지기(압력스위치 또는 광학 감지기)가

폭연 압력 화염전선을 감지

고속 방출 소화기에서 소화약제가 신속히 방출고속 방출 소화기에서 소화약제가 신속히 방출

화염과 타고 있는 물질의 확산을 막음

점화원(스파크) 진압 설비

덕트 아래로 이송되는 타고 있는 입자를 감지있

아래쪽으로 물을 분사시켜 소화

일단 폭연이 시작되었을 경우일단 폭연이 시작되었을 경우

확산을 막는 데는 효과가 없음

78

VII 건조설비 부속장치 등VII 건조설비 부속장치 등

79

전체환기 및 배기시설덕트는 불연재 사용 표면온도는 70 이하(24m 이내)이내)

벽 건물 등을 통과시 불연재료로 차단덕트는 방화벽 다른 건물 통과 금지덕트는 방화벽 다른 건물 통과 금지

덕트에 청소구를 설치

건물 일부를 덕트로 사용금지건물 일부를 덕트로 사용금지

위험물질이 응축되지 않도록 설치(단열)

덕트에 고체가 퇴적되지 않도록 설치

배기구는 지붕보다 15m 이상 높게 설치

분진퇴적방지

80

연소장치

연료 먼저 투입되지 않도록 Sequence 구성

연료가스를 감소시켜 연소공기를 차단

2차 공기의 설정치는 급격한 변화가 없도록 잠금차 공기의 설정치 급격 화가 없 록장치 설치시건 암호설정시건 암호설정

연료배관은 수동차단밸브를 설치밸브가 개방된 상태에서 레버가 수직방향이 되지 않게밸브가 개방된 상태에서 레버가 수직방향이 되지 않게

14 회전상태가 권장

파일럿 버너의 불꽃은 주 버너마다 점화를 확실히파일럿 버너의 불꽃은 주 버너마다 점화를 확실히할 수 있게 설치

81

연소 퍼지 설비

예비 퍼지

운전 전middot후에 연료 유입을 차단설비 설치

예비점화 퍼지는 챔버 용적의 4배 실시(1 831)예비점화 퍼지는 챔버 용적의 4배 실시(1831)

예비점화에 필요한 최소 공기만 유입

최소유량 유지 실패 시는 퍼지 타이머 Auto-reset

안전 차단밸브는 닫음안전 차단밸브는 닫음

퍼지 시 화염감지기 신호는 감지되어서는 안 된다

LEL50 이상의 공기로 치환 금지

82

연소 퍼지 설비

예비 퍼지 예외 경우 760초과 또는 다음 3가지 동시

파일럿 불꽃 감시

안전 차단밸브 설치

가열 챔버 내의 가연성농도가 LEL25 이하

파일럿 점화 시운전 시간 15초 미만

예외 조건

공인기관의 승인을 받은 경우

연장시간 동안 LEL 25를 초과하지 않은 경우

83

연료 차단밸브

연동장치 작동 전원차단 시 차단밸브 닫힘

By-pass valve는 항상 닫음

차단밸브를 타 용도 사용금지

차단밸브 전단에 안전밸브를 설치

차단 파일럿 밸브마다 안전밸브를 설치차단 파일럿 밸브마다 안전밸브를 설치

8 62bar초과 시 이중으로 설치862bar초과 시 이중으로 설치

84

Pilot Burner

각 버너 마다 설치

서로 근접설치 시 최소 1개 이상설치로 감지

4초 이하의 실화를 감지하여 연동4초 이하의 실화를 감지하여 연동

예외 사항

로(爐) 내의 온도가 760를 초과 시에만 By-pass 가능

760 이하로 운전시 By-pass 기능을 반드시 복원 760 이하로 운전시 By-pass 기능을 반드시 복원

방폭형 복사 튜브 한쪽이 열린 경우는 제외

760 이하로 운전이 안 되는 버너는 By-pass 가능

온도제어 감지와 병용 금지

85

고산소 분위기 건조설비

산소 공급배관은 CGA G-44에 따름산소 공급배관은 CGA G 44에 따름

산소 투입 전에 배관 청소

연료 차단밸브는 가능한 화실에서 먼 곳에 설치

방산구 퍼지 배출구는 안전한 곳으로 배출방산구 퍼지 배출구는 안전한 곳으로 배출

산소가 연료배관으로 유입 금지

유리 재질 산소 유량계 사용 억제

산소 감압기 2차 측에 안전밸브 설치산소 감압기 2차 측에 안전밸브 설치

86

소방설비

오븐에 자동 스프링클러 물 분무설비 설치

필요 시 덕트 내에도 설치

로(爐)내 온도가 330를 초과 플래시 화재 위험로(爐)내 온도가 330를 초과 플래시 화재 위험

시에는 일제개방형 스프링클러를 설치

CO2 분말 포 소화설비 설치

필요 시 수증기 소화설비 설치필요 시 수증기 소화설비 설치

지속적인 수증기가 공급 가능

물 1lb는 076 부피

연소물질의 소화는 부적합

87

연소물질의 소화는 부적합

건조설비 연동장치

파일럿 버너파일럿 버너

송풍기운전 유량

산소농도 LEL 측정산소농도 LEL 측정

건조실 운전 온도

연료 차단밸브연료 차단밸브

연료공급 압력유량

외부 가연성가스 농도외부 가연성가스 농도

피(彼)건조물의 유입차단

정전

기타(화재 비상정지 등)

88

안전장치 설치 목적

인명과 재산을 보호인명과 재산을 보호

평상시 철저한 유지middot보수로 성능 유지평상시 철저한 유지middot보수로 성능 유지

안전장치는 절대 안전을 보장하지 않음안전장치는 절대 안전을 보장하지 않음

자주 반복하여 사용하면 수명 단축자주 반복하여 사용하면 수명 단축

89

안전장치 설치 원칙

원하는 동작마다 안전장치를 설치원하는 동작마다 안전장치를 설치

안전관행과 제조자의 지침

연료공급장치의 안전밸브연료공급장치의 안전밸브

안전장치의 운전중지는 수동조작으로 재(再)작동

제조자는 안전운전지침서를 제공

시동 정지 비상사태 점검 유지 보수 등시동 정지 비상사태 점검 유지 보수 등

안전장치는 제조자의 지침에 따라 설치 및 유지

안전장치는 외부충격 등으로 보호 조치

90

안전장치 설치 원칙

안전장치를 제거 또는 고장방지

전기 기계적인 연동장치 무력화 방지

제어회로는 150(120)V 이하 사용제어회로는 150(120)V 이하 사용

제어회로는 한쪽만 접지

PLC Sequence

정전 시 안전상태로 자동 복귀되는 회로유지

PLC와 별도의 비상정지스위치 설치

Sequence 변경은 담당자 승인 통제 기록middot유지 Sequence 변경은 담당자 승인 통제 기록 유지

안전 및 재산상의 피해가 우려될 때는 원격제어 금지

91

PLC 안전회로

제조자의 지침에 따라 PLC 회로 구성

안전회로는 변경 금지

안전회로는 독립 필요 시 접점은 공유가능안전회로는 독립 필요 시 접점은 공유가능

다른 설비를 이용하여 치환 점화시도 금지

연동장치는 안전 차단밸브 전원을 직접 차단하도

록 연동시키고 안전상태로 복귀록 연동시키고 안전상태로 복귀

PLC 고장 시 감시되고 안전상태로 복귀

Program은 소멸되지 않도록 저장

92

근로자 교육훈련 사항

연료-공기 혼합물의 연소

폭발위험

자연발화를 포함한 점화원자연발화를 포함한 점화원

제어 및 안전장치의 기능

특수 운전조건

저산소 분위기 운전조건저산소 분위기 운전조건

위험물질의 취급 및 처리

제한장소의 출입절차제한장소의 출입절차

운전 지침

93

참고자료

산업안전보건법

KOSHA CODE D-4-2001 건조설비 설치 기술지침

NFPA 86 Standard for oven and furnaces

NFPA 61A Standard for the prevention of Fire and Dust Explosion in Facilities Manufacturing and Handling StarchHandling Starch

NFPA 61B Standard for the prevention of Fire and Explosion in Grain Elevators and Facilities H dli B lk R A i l l C di iHandling Bulk Raw Agricultural Commodities

NFPA 61C Standard for the prevention of Fire and Dust Explosion in Feed MillsDust Explosion in Feed Mills

NFPA 68 NFPA 69 NFPA 77 NFPA 91 NFPA 231

94

감 사 합 니 다감 사 합 니 다

95

집필 장희(한국산업안전공단)편집 및 제작 교재자료개발팀

폭연 진압 불가

자체 산화원을 갖고 있는 nitro cellulose 및 이와자체 산화원을 갖고 있는 nitro-cellulose 및 이와

유사한 기타 폭발성 물질

화염의 확산속도가 음속보다 빠른 폭굉 사고

분해 반응 스팀과 같은 열팽창 폭발사고 등으로

초래되는 폭발사고

72

폭연 차단집진기 사일로 등의 공정 구성품은 Suppression Venting Containment 등으로 폭발방지가 가능Venting Containment 등으로 폭발방지가 가능배관 및 덕트에 의해 기타 공정 구성품에 연결되는부위는 폭발 확산의 위험 상존부위는 폭발 확산의 위험 상존집진기는 Deflagration vent 설치로 파괴를 방지할수 있을지는 모르나 유입 덕트 (inlet duct)를 통해수 있을지 나 유 덕 ( )를 통해화염이 플랜트의 다른 부위로 확산될 수 있음이러한 화염의 확산으로 2차 폭발이 초래될 수 있고 실제로 초래되어 왔음NFPA 68에서는 장비들간의 연결된 부위에 설치할선택사양으로 V ti 을 시사하고는 있으나 이는선택사양으로 Venting을 시사하고는 있으나 이는상호 연결된 장비에 폭발방지시스템이 설치되어있을 경우에만 Venting의 효력이 있음

73

있을 경우에만 Venting의 효력이 있음

기계적 폭연 차단적절한 구조의 rotary airlock valve로 가능 dust collector hopper dust collector hopper효과적이기 위해서는

폭연 감지 즉시 Rotary gate valve가 중지폭 지 즉시 y g 가 중지화염과 타고 있는 물질의 이송을 방지진짜 효과적이기 위해서는 rotary airlock valve를

방호 대상 장비의 폭발 감지 및 방지 설비에 통합방호 대상 장비의 폭발 감지 및 방지 설비에 통합필요

High speed knife gate valve적절한 구조로 150 psig 내압력( 충분한 내압력) ms(11000초) 내에 닫힘(빠른 응답속도)배관도 최대 폭연압력 Pmax에 내압

74

기계적 폭연 차단

폭발감지기(압력스위치 또는 불꽃감지기)가 폭연압력 또는 화염 전선 감지압력 또는 화염 전선 감지

폭발감지기가 폭연 압력 화염전선을 감지

신속히 Valve를 차단시켜 화염과 압력의 확산방지

연결된 장비가 D fl ti ti i연결된 장비가 Deflagration venting suppression에 의해 방호되고 있을 경우

예상되는 압력은 거의 없음

연결 배관을 차단하는 Valve를 보다 경제적인연결 배관을 차단하는 Valve를 보다 경제적인chemical isolation barrier로 대체 가능

75

공기수송장치 설치 예시

A

B

A

76

Rotary airlock valvey

77

화학적 폭연 차단

폭발감지기(압력스위치 또는 광학 감지기)가

폭연 압력 화염전선을 감지

고속 방출 소화기에서 소화약제가 신속히 방출고속 방출 소화기에서 소화약제가 신속히 방출

화염과 타고 있는 물질의 확산을 막음

점화원(스파크) 진압 설비

덕트 아래로 이송되는 타고 있는 입자를 감지있

아래쪽으로 물을 분사시켜 소화

일단 폭연이 시작되었을 경우일단 폭연이 시작되었을 경우

확산을 막는 데는 효과가 없음

78

VII 건조설비 부속장치 등VII 건조설비 부속장치 등

79

전체환기 및 배기시설덕트는 불연재 사용 표면온도는 70 이하(24m 이내)이내)

벽 건물 등을 통과시 불연재료로 차단덕트는 방화벽 다른 건물 통과 금지덕트는 방화벽 다른 건물 통과 금지

덕트에 청소구를 설치

건물 일부를 덕트로 사용금지건물 일부를 덕트로 사용금지

위험물질이 응축되지 않도록 설치(단열)

덕트에 고체가 퇴적되지 않도록 설치

배기구는 지붕보다 15m 이상 높게 설치

분진퇴적방지

80

연소장치

연료 먼저 투입되지 않도록 Sequence 구성

연료가스를 감소시켜 연소공기를 차단

2차 공기의 설정치는 급격한 변화가 없도록 잠금차 공기의 설정치 급격 화가 없 록장치 설치시건 암호설정시건 암호설정

연료배관은 수동차단밸브를 설치밸브가 개방된 상태에서 레버가 수직방향이 되지 않게밸브가 개방된 상태에서 레버가 수직방향이 되지 않게

14 회전상태가 권장

파일럿 버너의 불꽃은 주 버너마다 점화를 확실히파일럿 버너의 불꽃은 주 버너마다 점화를 확실히할 수 있게 설치

81

연소 퍼지 설비

예비 퍼지

운전 전middot후에 연료 유입을 차단설비 설치

예비점화 퍼지는 챔버 용적의 4배 실시(1 831)예비점화 퍼지는 챔버 용적의 4배 실시(1831)

예비점화에 필요한 최소 공기만 유입

최소유량 유지 실패 시는 퍼지 타이머 Auto-reset

안전 차단밸브는 닫음안전 차단밸브는 닫음

퍼지 시 화염감지기 신호는 감지되어서는 안 된다

LEL50 이상의 공기로 치환 금지

82

연소 퍼지 설비

예비 퍼지 예외 경우 760초과 또는 다음 3가지 동시

파일럿 불꽃 감시

안전 차단밸브 설치

가열 챔버 내의 가연성농도가 LEL25 이하

파일럿 점화 시운전 시간 15초 미만

예외 조건

공인기관의 승인을 받은 경우

연장시간 동안 LEL 25를 초과하지 않은 경우

83

연료 차단밸브

연동장치 작동 전원차단 시 차단밸브 닫힘

By-pass valve는 항상 닫음

차단밸브를 타 용도 사용금지

차단밸브 전단에 안전밸브를 설치

차단 파일럿 밸브마다 안전밸브를 설치차단 파일럿 밸브마다 안전밸브를 설치

8 62bar초과 시 이중으로 설치862bar초과 시 이중으로 설치

84

Pilot Burner

각 버너 마다 설치

서로 근접설치 시 최소 1개 이상설치로 감지

4초 이하의 실화를 감지하여 연동4초 이하의 실화를 감지하여 연동

예외 사항

로(爐) 내의 온도가 760를 초과 시에만 By-pass 가능

760 이하로 운전시 By-pass 기능을 반드시 복원 760 이하로 운전시 By-pass 기능을 반드시 복원

방폭형 복사 튜브 한쪽이 열린 경우는 제외

760 이하로 운전이 안 되는 버너는 By-pass 가능

온도제어 감지와 병용 금지

85

고산소 분위기 건조설비

산소 공급배관은 CGA G-44에 따름산소 공급배관은 CGA G 44에 따름

산소 투입 전에 배관 청소

연료 차단밸브는 가능한 화실에서 먼 곳에 설치

방산구 퍼지 배출구는 안전한 곳으로 배출방산구 퍼지 배출구는 안전한 곳으로 배출

산소가 연료배관으로 유입 금지

유리 재질 산소 유량계 사용 억제

산소 감압기 2차 측에 안전밸브 설치산소 감압기 2차 측에 안전밸브 설치

86

소방설비

오븐에 자동 스프링클러 물 분무설비 설치

필요 시 덕트 내에도 설치

로(爐)내 온도가 330를 초과 플래시 화재 위험로(爐)내 온도가 330를 초과 플래시 화재 위험

시에는 일제개방형 스프링클러를 설치

CO2 분말 포 소화설비 설치

필요 시 수증기 소화설비 설치필요 시 수증기 소화설비 설치

지속적인 수증기가 공급 가능

물 1lb는 076 부피

연소물질의 소화는 부적합

87

연소물질의 소화는 부적합

건조설비 연동장치

파일럿 버너파일럿 버너

송풍기운전 유량

산소농도 LEL 측정산소농도 LEL 측정

건조실 운전 온도

연료 차단밸브연료 차단밸브

연료공급 압력유량

외부 가연성가스 농도외부 가연성가스 농도

피(彼)건조물의 유입차단

정전

기타(화재 비상정지 등)

88

안전장치 설치 목적

인명과 재산을 보호인명과 재산을 보호

평상시 철저한 유지middot보수로 성능 유지평상시 철저한 유지middot보수로 성능 유지

안전장치는 절대 안전을 보장하지 않음안전장치는 절대 안전을 보장하지 않음

자주 반복하여 사용하면 수명 단축자주 반복하여 사용하면 수명 단축

89

안전장치 설치 원칙

원하는 동작마다 안전장치를 설치원하는 동작마다 안전장치를 설치

안전관행과 제조자의 지침

연료공급장치의 안전밸브연료공급장치의 안전밸브

안전장치의 운전중지는 수동조작으로 재(再)작동

제조자는 안전운전지침서를 제공

시동 정지 비상사태 점검 유지 보수 등시동 정지 비상사태 점검 유지 보수 등

안전장치는 제조자의 지침에 따라 설치 및 유지

안전장치는 외부충격 등으로 보호 조치

90

안전장치 설치 원칙

안전장치를 제거 또는 고장방지

전기 기계적인 연동장치 무력화 방지

제어회로는 150(120)V 이하 사용제어회로는 150(120)V 이하 사용

제어회로는 한쪽만 접지

PLC Sequence

정전 시 안전상태로 자동 복귀되는 회로유지

PLC와 별도의 비상정지스위치 설치

Sequence 변경은 담당자 승인 통제 기록middot유지 Sequence 변경은 담당자 승인 통제 기록 유지

안전 및 재산상의 피해가 우려될 때는 원격제어 금지

91

PLC 안전회로

제조자의 지침에 따라 PLC 회로 구성

안전회로는 변경 금지

안전회로는 독립 필요 시 접점은 공유가능안전회로는 독립 필요 시 접점은 공유가능

다른 설비를 이용하여 치환 점화시도 금지

연동장치는 안전 차단밸브 전원을 직접 차단하도

록 연동시키고 안전상태로 복귀록 연동시키고 안전상태로 복귀

PLC 고장 시 감시되고 안전상태로 복귀

Program은 소멸되지 않도록 저장

92

근로자 교육훈련 사항

연료-공기 혼합물의 연소

폭발위험

자연발화를 포함한 점화원자연발화를 포함한 점화원

제어 및 안전장치의 기능

특수 운전조건

저산소 분위기 운전조건저산소 분위기 운전조건

위험물질의 취급 및 처리

제한장소의 출입절차제한장소의 출입절차

운전 지침

93

참고자료

산업안전보건법

KOSHA CODE D-4-2001 건조설비 설치 기술지침

NFPA 86 Standard for oven and furnaces

NFPA 61A Standard for the prevention of Fire and Dust Explosion in Facilities Manufacturing and Handling StarchHandling Starch

NFPA 61B Standard for the prevention of Fire and Explosion in Grain Elevators and Facilities H dli B lk R A i l l C di iHandling Bulk Raw Agricultural Commodities

NFPA 61C Standard for the prevention of Fire and Dust Explosion in Feed MillsDust Explosion in Feed Mills

NFPA 68 NFPA 69 NFPA 77 NFPA 91 NFPA 231

94

감 사 합 니 다감 사 합 니 다

95

집필 장희(한국산업안전공단)편집 및 제작 교재자료개발팀

폭연 차단집진기 사일로 등의 공정 구성품은 Suppression Venting Containment 등으로 폭발방지가 가능Venting Containment 등으로 폭발방지가 가능배관 및 덕트에 의해 기타 공정 구성품에 연결되는부위는 폭발 확산의 위험 상존부위는 폭발 확산의 위험 상존집진기는 Deflagration vent 설치로 파괴를 방지할수 있을지는 모르나 유입 덕트 (inlet duct)를 통해수 있을지 나 유 덕 ( )를 통해화염이 플랜트의 다른 부위로 확산될 수 있음이러한 화염의 확산으로 2차 폭발이 초래될 수 있고 실제로 초래되어 왔음NFPA 68에서는 장비들간의 연결된 부위에 설치할선택사양으로 V ti 을 시사하고는 있으나 이는선택사양으로 Venting을 시사하고는 있으나 이는상호 연결된 장비에 폭발방지시스템이 설치되어있을 경우에만 Venting의 효력이 있음

73

있을 경우에만 Venting의 효력이 있음

기계적 폭연 차단적절한 구조의 rotary airlock valve로 가능 dust collector hopper dust collector hopper효과적이기 위해서는

폭연 감지 즉시 Rotary gate valve가 중지폭 지 즉시 y g 가 중지화염과 타고 있는 물질의 이송을 방지진짜 효과적이기 위해서는 rotary airlock valve를

방호 대상 장비의 폭발 감지 및 방지 설비에 통합방호 대상 장비의 폭발 감지 및 방지 설비에 통합필요

High speed knife gate valve적절한 구조로 150 psig 내압력( 충분한 내압력) ms(11000초) 내에 닫힘(빠른 응답속도)배관도 최대 폭연압력 Pmax에 내압

74

기계적 폭연 차단

폭발감지기(압력스위치 또는 불꽃감지기)가 폭연압력 또는 화염 전선 감지압력 또는 화염 전선 감지

폭발감지기가 폭연 압력 화염전선을 감지

신속히 Valve를 차단시켜 화염과 압력의 확산방지

연결된 장비가 D fl ti ti i연결된 장비가 Deflagration venting suppression에 의해 방호되고 있을 경우

예상되는 압력은 거의 없음

연결 배관을 차단하는 Valve를 보다 경제적인연결 배관을 차단하는 Valve를 보다 경제적인chemical isolation barrier로 대체 가능

75

공기수송장치 설치 예시

A

B

A

76

Rotary airlock valvey

77

화학적 폭연 차단

폭발감지기(압력스위치 또는 광학 감지기)가

폭연 압력 화염전선을 감지

고속 방출 소화기에서 소화약제가 신속히 방출고속 방출 소화기에서 소화약제가 신속히 방출

화염과 타고 있는 물질의 확산을 막음

점화원(스파크) 진압 설비

덕트 아래로 이송되는 타고 있는 입자를 감지있

아래쪽으로 물을 분사시켜 소화

일단 폭연이 시작되었을 경우일단 폭연이 시작되었을 경우

확산을 막는 데는 효과가 없음

78

VII 건조설비 부속장치 등VII 건조설비 부속장치 등

79

전체환기 및 배기시설덕트는 불연재 사용 표면온도는 70 이하(24m 이내)이내)

벽 건물 등을 통과시 불연재료로 차단덕트는 방화벽 다른 건물 통과 금지덕트는 방화벽 다른 건물 통과 금지

덕트에 청소구를 설치

건물 일부를 덕트로 사용금지건물 일부를 덕트로 사용금지

위험물질이 응축되지 않도록 설치(단열)

덕트에 고체가 퇴적되지 않도록 설치

배기구는 지붕보다 15m 이상 높게 설치

분진퇴적방지

80

연소장치

연료 먼저 투입되지 않도록 Sequence 구성

연료가스를 감소시켜 연소공기를 차단

2차 공기의 설정치는 급격한 변화가 없도록 잠금차 공기의 설정치 급격 화가 없 록장치 설치시건 암호설정시건 암호설정

연료배관은 수동차단밸브를 설치밸브가 개방된 상태에서 레버가 수직방향이 되지 않게밸브가 개방된 상태에서 레버가 수직방향이 되지 않게

14 회전상태가 권장

파일럿 버너의 불꽃은 주 버너마다 점화를 확실히파일럿 버너의 불꽃은 주 버너마다 점화를 확실히할 수 있게 설치

81

연소 퍼지 설비

예비 퍼지

운전 전middot후에 연료 유입을 차단설비 설치

예비점화 퍼지는 챔버 용적의 4배 실시(1 831)예비점화 퍼지는 챔버 용적의 4배 실시(1831)

예비점화에 필요한 최소 공기만 유입

최소유량 유지 실패 시는 퍼지 타이머 Auto-reset

안전 차단밸브는 닫음안전 차단밸브는 닫음

퍼지 시 화염감지기 신호는 감지되어서는 안 된다

LEL50 이상의 공기로 치환 금지

82

연소 퍼지 설비

예비 퍼지 예외 경우 760초과 또는 다음 3가지 동시

파일럿 불꽃 감시

안전 차단밸브 설치

가열 챔버 내의 가연성농도가 LEL25 이하

파일럿 점화 시운전 시간 15초 미만

예외 조건

공인기관의 승인을 받은 경우

연장시간 동안 LEL 25를 초과하지 않은 경우

83

연료 차단밸브

연동장치 작동 전원차단 시 차단밸브 닫힘

By-pass valve는 항상 닫음

차단밸브를 타 용도 사용금지

차단밸브 전단에 안전밸브를 설치

차단 파일럿 밸브마다 안전밸브를 설치차단 파일럿 밸브마다 안전밸브를 설치

8 62bar초과 시 이중으로 설치862bar초과 시 이중으로 설치

84

Pilot Burner

각 버너 마다 설치

서로 근접설치 시 최소 1개 이상설치로 감지

4초 이하의 실화를 감지하여 연동4초 이하의 실화를 감지하여 연동

예외 사항

로(爐) 내의 온도가 760를 초과 시에만 By-pass 가능

760 이하로 운전시 By-pass 기능을 반드시 복원 760 이하로 운전시 By-pass 기능을 반드시 복원

방폭형 복사 튜브 한쪽이 열린 경우는 제외

760 이하로 운전이 안 되는 버너는 By-pass 가능

온도제어 감지와 병용 금지

85

고산소 분위기 건조설비

산소 공급배관은 CGA G-44에 따름산소 공급배관은 CGA G 44에 따름

산소 투입 전에 배관 청소

연료 차단밸브는 가능한 화실에서 먼 곳에 설치

방산구 퍼지 배출구는 안전한 곳으로 배출방산구 퍼지 배출구는 안전한 곳으로 배출

산소가 연료배관으로 유입 금지

유리 재질 산소 유량계 사용 억제

산소 감압기 2차 측에 안전밸브 설치산소 감압기 2차 측에 안전밸브 설치

86

소방설비

오븐에 자동 스프링클러 물 분무설비 설치

필요 시 덕트 내에도 설치

로(爐)내 온도가 330를 초과 플래시 화재 위험로(爐)내 온도가 330를 초과 플래시 화재 위험

시에는 일제개방형 스프링클러를 설치

CO2 분말 포 소화설비 설치

필요 시 수증기 소화설비 설치필요 시 수증기 소화설비 설치

지속적인 수증기가 공급 가능

물 1lb는 076 부피

연소물질의 소화는 부적합

87

연소물질의 소화는 부적합

건조설비 연동장치

파일럿 버너파일럿 버너

송풍기운전 유량

산소농도 LEL 측정산소농도 LEL 측정

건조실 운전 온도

연료 차단밸브연료 차단밸브

연료공급 압력유량

외부 가연성가스 농도외부 가연성가스 농도

피(彼)건조물의 유입차단

정전

기타(화재 비상정지 등)

88

안전장치 설치 목적

인명과 재산을 보호인명과 재산을 보호

평상시 철저한 유지middot보수로 성능 유지평상시 철저한 유지middot보수로 성능 유지

안전장치는 절대 안전을 보장하지 않음안전장치는 절대 안전을 보장하지 않음

자주 반복하여 사용하면 수명 단축자주 반복하여 사용하면 수명 단축

89

안전장치 설치 원칙

원하는 동작마다 안전장치를 설치원하는 동작마다 안전장치를 설치

안전관행과 제조자의 지침

연료공급장치의 안전밸브연료공급장치의 안전밸브

안전장치의 운전중지는 수동조작으로 재(再)작동

제조자는 안전운전지침서를 제공

시동 정지 비상사태 점검 유지 보수 등시동 정지 비상사태 점검 유지 보수 등

안전장치는 제조자의 지침에 따라 설치 및 유지

안전장치는 외부충격 등으로 보호 조치

90

안전장치 설치 원칙

안전장치를 제거 또는 고장방지

전기 기계적인 연동장치 무력화 방지

제어회로는 150(120)V 이하 사용제어회로는 150(120)V 이하 사용

제어회로는 한쪽만 접지

PLC Sequence

정전 시 안전상태로 자동 복귀되는 회로유지

PLC와 별도의 비상정지스위치 설치

Sequence 변경은 담당자 승인 통제 기록middot유지 Sequence 변경은 담당자 승인 통제 기록 유지

안전 및 재산상의 피해가 우려될 때는 원격제어 금지

91

PLC 안전회로

제조자의 지침에 따라 PLC 회로 구성

안전회로는 변경 금지

안전회로는 독립 필요 시 접점은 공유가능안전회로는 독립 필요 시 접점은 공유가능

다른 설비를 이용하여 치환 점화시도 금지

연동장치는 안전 차단밸브 전원을 직접 차단하도

록 연동시키고 안전상태로 복귀록 연동시키고 안전상태로 복귀

PLC 고장 시 감시되고 안전상태로 복귀

Program은 소멸되지 않도록 저장

92

근로자 교육훈련 사항

연료-공기 혼합물의 연소

폭발위험

자연발화를 포함한 점화원자연발화를 포함한 점화원

제어 및 안전장치의 기능

특수 운전조건

저산소 분위기 운전조건저산소 분위기 운전조건

위험물질의 취급 및 처리

제한장소의 출입절차제한장소의 출입절차

운전 지침

93

참고자료

산업안전보건법

KOSHA CODE D-4-2001 건조설비 설치 기술지침

NFPA 86 Standard for oven and furnaces

NFPA 61A Standard for the prevention of Fire and Dust Explosion in Facilities Manufacturing and Handling StarchHandling Starch

NFPA 61B Standard for the prevention of Fire and Explosion in Grain Elevators and Facilities H dli B lk R A i l l C di iHandling Bulk Raw Agricultural Commodities

NFPA 61C Standard for the prevention of Fire and Dust Explosion in Feed MillsDust Explosion in Feed Mills

NFPA 68 NFPA 69 NFPA 77 NFPA 91 NFPA 231

94

감 사 합 니 다감 사 합 니 다

95

집필 장희(한국산업안전공단)편집 및 제작 교재자료개발팀

기계적 폭연 차단적절한 구조의 rotary airlock valve로 가능 dust collector hopper dust collector hopper효과적이기 위해서는

폭연 감지 즉시 Rotary gate valve가 중지폭 지 즉시 y g 가 중지화염과 타고 있는 물질의 이송을 방지진짜 효과적이기 위해서는 rotary airlock valve를

방호 대상 장비의 폭발 감지 및 방지 설비에 통합방호 대상 장비의 폭발 감지 및 방지 설비에 통합필요

High speed knife gate valve적절한 구조로 150 psig 내압력( 충분한 내압력) ms(11000초) 내에 닫힘(빠른 응답속도)배관도 최대 폭연압력 Pmax에 내압

74

기계적 폭연 차단

폭발감지기(압력스위치 또는 불꽃감지기)가 폭연압력 또는 화염 전선 감지압력 또는 화염 전선 감지

폭발감지기가 폭연 압력 화염전선을 감지

신속히 Valve를 차단시켜 화염과 압력의 확산방지

연결된 장비가 D fl ti ti i연결된 장비가 Deflagration venting suppression에 의해 방호되고 있을 경우

예상되는 압력은 거의 없음

연결 배관을 차단하는 Valve를 보다 경제적인연결 배관을 차단하는 Valve를 보다 경제적인chemical isolation barrier로 대체 가능

75

공기수송장치 설치 예시

A

B

A

76

Rotary airlock valvey

77

화학적 폭연 차단

폭발감지기(압력스위치 또는 광학 감지기)가

폭연 압력 화염전선을 감지

고속 방출 소화기에서 소화약제가 신속히 방출고속 방출 소화기에서 소화약제가 신속히 방출

화염과 타고 있는 물질의 확산을 막음

점화원(스파크) 진압 설비

덕트 아래로 이송되는 타고 있는 입자를 감지있

아래쪽으로 물을 분사시켜 소화

일단 폭연이 시작되었을 경우일단 폭연이 시작되었을 경우

확산을 막는 데는 효과가 없음

78

VII 건조설비 부속장치 등VII 건조설비 부속장치 등

79

전체환기 및 배기시설덕트는 불연재 사용 표면온도는 70 이하(24m 이내)이내)

벽 건물 등을 통과시 불연재료로 차단덕트는 방화벽 다른 건물 통과 금지덕트는 방화벽 다른 건물 통과 금지

덕트에 청소구를 설치

건물 일부를 덕트로 사용금지건물 일부를 덕트로 사용금지

위험물질이 응축되지 않도록 설치(단열)

덕트에 고체가 퇴적되지 않도록 설치

배기구는 지붕보다 15m 이상 높게 설치

분진퇴적방지

80

연소장치

연료 먼저 투입되지 않도록 Sequence 구성

연료가스를 감소시켜 연소공기를 차단

2차 공기의 설정치는 급격한 변화가 없도록 잠금차 공기의 설정치 급격 화가 없 록장치 설치시건 암호설정시건 암호설정

연료배관은 수동차단밸브를 설치밸브가 개방된 상태에서 레버가 수직방향이 되지 않게밸브가 개방된 상태에서 레버가 수직방향이 되지 않게

14 회전상태가 권장

파일럿 버너의 불꽃은 주 버너마다 점화를 확실히파일럿 버너의 불꽃은 주 버너마다 점화를 확실히할 수 있게 설치

81

연소 퍼지 설비

예비 퍼지

운전 전middot후에 연료 유입을 차단설비 설치

예비점화 퍼지는 챔버 용적의 4배 실시(1 831)예비점화 퍼지는 챔버 용적의 4배 실시(1831)

예비점화에 필요한 최소 공기만 유입

최소유량 유지 실패 시는 퍼지 타이머 Auto-reset

안전 차단밸브는 닫음안전 차단밸브는 닫음

퍼지 시 화염감지기 신호는 감지되어서는 안 된다

LEL50 이상의 공기로 치환 금지

82

연소 퍼지 설비

예비 퍼지 예외 경우 760초과 또는 다음 3가지 동시

파일럿 불꽃 감시

안전 차단밸브 설치

가열 챔버 내의 가연성농도가 LEL25 이하

파일럿 점화 시운전 시간 15초 미만

예외 조건

공인기관의 승인을 받은 경우

연장시간 동안 LEL 25를 초과하지 않은 경우

83

연료 차단밸브

연동장치 작동 전원차단 시 차단밸브 닫힘

By-pass valve는 항상 닫음

차단밸브를 타 용도 사용금지

차단밸브 전단에 안전밸브를 설치

차단 파일럿 밸브마다 안전밸브를 설치차단 파일럿 밸브마다 안전밸브를 설치

8 62bar초과 시 이중으로 설치862bar초과 시 이중으로 설치

84

Pilot Burner

각 버너 마다 설치

서로 근접설치 시 최소 1개 이상설치로 감지

4초 이하의 실화를 감지하여 연동4초 이하의 실화를 감지하여 연동

예외 사항

로(爐) 내의 온도가 760를 초과 시에만 By-pass 가능

760 이하로 운전시 By-pass 기능을 반드시 복원 760 이하로 운전시 By-pass 기능을 반드시 복원

방폭형 복사 튜브 한쪽이 열린 경우는 제외

760 이하로 운전이 안 되는 버너는 By-pass 가능

온도제어 감지와 병용 금지

85

고산소 분위기 건조설비

산소 공급배관은 CGA G-44에 따름산소 공급배관은 CGA G 44에 따름

산소 투입 전에 배관 청소

연료 차단밸브는 가능한 화실에서 먼 곳에 설치

방산구 퍼지 배출구는 안전한 곳으로 배출방산구 퍼지 배출구는 안전한 곳으로 배출

산소가 연료배관으로 유입 금지

유리 재질 산소 유량계 사용 억제

산소 감압기 2차 측에 안전밸브 설치산소 감압기 2차 측에 안전밸브 설치

86

소방설비

오븐에 자동 스프링클러 물 분무설비 설치

필요 시 덕트 내에도 설치

로(爐)내 온도가 330를 초과 플래시 화재 위험로(爐)내 온도가 330를 초과 플래시 화재 위험

시에는 일제개방형 스프링클러를 설치

CO2 분말 포 소화설비 설치

필요 시 수증기 소화설비 설치필요 시 수증기 소화설비 설치

지속적인 수증기가 공급 가능

물 1lb는 076 부피

연소물질의 소화는 부적합

87

연소물질의 소화는 부적합

건조설비 연동장치

파일럿 버너파일럿 버너

송풍기운전 유량

산소농도 LEL 측정산소농도 LEL 측정

건조실 운전 온도

연료 차단밸브연료 차단밸브

연료공급 압력유량

외부 가연성가스 농도외부 가연성가스 농도

피(彼)건조물의 유입차단

정전

기타(화재 비상정지 등)

88

안전장치 설치 목적

인명과 재산을 보호인명과 재산을 보호

평상시 철저한 유지middot보수로 성능 유지평상시 철저한 유지middot보수로 성능 유지

안전장치는 절대 안전을 보장하지 않음안전장치는 절대 안전을 보장하지 않음

자주 반복하여 사용하면 수명 단축자주 반복하여 사용하면 수명 단축

89

안전장치 설치 원칙

원하는 동작마다 안전장치를 설치원하는 동작마다 안전장치를 설치

안전관행과 제조자의 지침

연료공급장치의 안전밸브연료공급장치의 안전밸브

안전장치의 운전중지는 수동조작으로 재(再)작동

제조자는 안전운전지침서를 제공

시동 정지 비상사태 점검 유지 보수 등시동 정지 비상사태 점검 유지 보수 등

안전장치는 제조자의 지침에 따라 설치 및 유지

안전장치는 외부충격 등으로 보호 조치

90

안전장치 설치 원칙

안전장치를 제거 또는 고장방지

전기 기계적인 연동장치 무력화 방지

제어회로는 150(120)V 이하 사용제어회로는 150(120)V 이하 사용

제어회로는 한쪽만 접지

PLC Sequence

정전 시 안전상태로 자동 복귀되는 회로유지

PLC와 별도의 비상정지스위치 설치

Sequence 변경은 담당자 승인 통제 기록middot유지 Sequence 변경은 담당자 승인 통제 기록 유지

안전 및 재산상의 피해가 우려될 때는 원격제어 금지

91

PLC 안전회로

제조자의 지침에 따라 PLC 회로 구성

안전회로는 변경 금지

안전회로는 독립 필요 시 접점은 공유가능안전회로는 독립 필요 시 접점은 공유가능

다른 설비를 이용하여 치환 점화시도 금지

연동장치는 안전 차단밸브 전원을 직접 차단하도

록 연동시키고 안전상태로 복귀록 연동시키고 안전상태로 복귀

PLC 고장 시 감시되고 안전상태로 복귀

Program은 소멸되지 않도록 저장

92

근로자 교육훈련 사항

연료-공기 혼합물의 연소

폭발위험

자연발화를 포함한 점화원자연발화를 포함한 점화원

제어 및 안전장치의 기능

특수 운전조건

저산소 분위기 운전조건저산소 분위기 운전조건

위험물질의 취급 및 처리

제한장소의 출입절차제한장소의 출입절차

운전 지침

93

참고자료

산업안전보건법

KOSHA CODE D-4-2001 건조설비 설치 기술지침

NFPA 86 Standard for oven and furnaces

NFPA 61A Standard for the prevention of Fire and Dust Explosion in Facilities Manufacturing and Handling StarchHandling Starch

NFPA 61B Standard for the prevention of Fire and Explosion in Grain Elevators and Facilities H dli B lk R A i l l C di iHandling Bulk Raw Agricultural Commodities

NFPA 61C Standard for the prevention of Fire and Dust Explosion in Feed MillsDust Explosion in Feed Mills

NFPA 68 NFPA 69 NFPA 77 NFPA 91 NFPA 231

94

감 사 합 니 다감 사 합 니 다

95

집필 장희(한국산업안전공단)편집 및 제작 교재자료개발팀

기계적 폭연 차단

폭발감지기(압력스위치 또는 불꽃감지기)가 폭연압력 또는 화염 전선 감지압력 또는 화염 전선 감지

폭발감지기가 폭연 압력 화염전선을 감지

신속히 Valve를 차단시켜 화염과 압력의 확산방지

연결된 장비가 D fl ti ti i연결된 장비가 Deflagration venting suppression에 의해 방호되고 있을 경우

예상되는 압력은 거의 없음

연결 배관을 차단하는 Valve를 보다 경제적인연결 배관을 차단하는 Valve를 보다 경제적인chemical isolation barrier로 대체 가능

75

공기수송장치 설치 예시

A

B

A

76

Rotary airlock valvey

77

화학적 폭연 차단

폭발감지기(압력스위치 또는 광학 감지기)가

폭연 압력 화염전선을 감지

고속 방출 소화기에서 소화약제가 신속히 방출고속 방출 소화기에서 소화약제가 신속히 방출

화염과 타고 있는 물질의 확산을 막음

점화원(스파크) 진압 설비

덕트 아래로 이송되는 타고 있는 입자를 감지있

아래쪽으로 물을 분사시켜 소화

일단 폭연이 시작되었을 경우일단 폭연이 시작되었을 경우

확산을 막는 데는 효과가 없음

78

VII 건조설비 부속장치 등VII 건조설비 부속장치 등

79

전체환기 및 배기시설덕트는 불연재 사용 표면온도는 70 이하(24m 이내)이내)

벽 건물 등을 통과시 불연재료로 차단덕트는 방화벽 다른 건물 통과 금지덕트는 방화벽 다른 건물 통과 금지

덕트에 청소구를 설치

건물 일부를 덕트로 사용금지건물 일부를 덕트로 사용금지

위험물질이 응축되지 않도록 설치(단열)

덕트에 고체가 퇴적되지 않도록 설치

배기구는 지붕보다 15m 이상 높게 설치

분진퇴적방지

80

연소장치

연료 먼저 투입되지 않도록 Sequence 구성

연료가스를 감소시켜 연소공기를 차단

2차 공기의 설정치는 급격한 변화가 없도록 잠금차 공기의 설정치 급격 화가 없 록장치 설치시건 암호설정시건 암호설정

연료배관은 수동차단밸브를 설치밸브가 개방된 상태에서 레버가 수직방향이 되지 않게밸브가 개방된 상태에서 레버가 수직방향이 되지 않게

14 회전상태가 권장

파일럿 버너의 불꽃은 주 버너마다 점화를 확실히파일럿 버너의 불꽃은 주 버너마다 점화를 확실히할 수 있게 설치

81

연소 퍼지 설비

예비 퍼지

운전 전middot후에 연료 유입을 차단설비 설치

예비점화 퍼지는 챔버 용적의 4배 실시(1 831)예비점화 퍼지는 챔버 용적의 4배 실시(1831)

예비점화에 필요한 최소 공기만 유입

최소유량 유지 실패 시는 퍼지 타이머 Auto-reset

안전 차단밸브는 닫음안전 차단밸브는 닫음

퍼지 시 화염감지기 신호는 감지되어서는 안 된다

LEL50 이상의 공기로 치환 금지

82

연소 퍼지 설비

예비 퍼지 예외 경우 760초과 또는 다음 3가지 동시

파일럿 불꽃 감시

안전 차단밸브 설치

가열 챔버 내의 가연성농도가 LEL25 이하

파일럿 점화 시운전 시간 15초 미만

예외 조건

공인기관의 승인을 받은 경우

연장시간 동안 LEL 25를 초과하지 않은 경우

83

연료 차단밸브

연동장치 작동 전원차단 시 차단밸브 닫힘

By-pass valve는 항상 닫음

차단밸브를 타 용도 사용금지

차단밸브 전단에 안전밸브를 설치

차단 파일럿 밸브마다 안전밸브를 설치차단 파일럿 밸브마다 안전밸브를 설치

8 62bar초과 시 이중으로 설치862bar초과 시 이중으로 설치

84

Pilot Burner

각 버너 마다 설치

서로 근접설치 시 최소 1개 이상설치로 감지

4초 이하의 실화를 감지하여 연동4초 이하의 실화를 감지하여 연동

예외 사항

로(爐) 내의 온도가 760를 초과 시에만 By-pass 가능

760 이하로 운전시 By-pass 기능을 반드시 복원 760 이하로 운전시 By-pass 기능을 반드시 복원

방폭형 복사 튜브 한쪽이 열린 경우는 제외

760 이하로 운전이 안 되는 버너는 By-pass 가능

온도제어 감지와 병용 금지

85

고산소 분위기 건조설비

산소 공급배관은 CGA G-44에 따름산소 공급배관은 CGA G 44에 따름

산소 투입 전에 배관 청소

연료 차단밸브는 가능한 화실에서 먼 곳에 설치

방산구 퍼지 배출구는 안전한 곳으로 배출방산구 퍼지 배출구는 안전한 곳으로 배출

산소가 연료배관으로 유입 금지

유리 재질 산소 유량계 사용 억제

산소 감압기 2차 측에 안전밸브 설치산소 감압기 2차 측에 안전밸브 설치

86

소방설비

오븐에 자동 스프링클러 물 분무설비 설치

필요 시 덕트 내에도 설치

로(爐)내 온도가 330를 초과 플래시 화재 위험로(爐)내 온도가 330를 초과 플래시 화재 위험

시에는 일제개방형 스프링클러를 설치

CO2 분말 포 소화설비 설치

필요 시 수증기 소화설비 설치필요 시 수증기 소화설비 설치

지속적인 수증기가 공급 가능

물 1lb는 076 부피

연소물질의 소화는 부적합

87

연소물질의 소화는 부적합

건조설비 연동장치

파일럿 버너파일럿 버너

송풍기운전 유량

산소농도 LEL 측정산소농도 LEL 측정

건조실 운전 온도

연료 차단밸브연료 차단밸브

연료공급 압력유량

외부 가연성가스 농도외부 가연성가스 농도

피(彼)건조물의 유입차단

정전

기타(화재 비상정지 등)

88

안전장치 설치 목적

인명과 재산을 보호인명과 재산을 보호

평상시 철저한 유지middot보수로 성능 유지평상시 철저한 유지middot보수로 성능 유지

안전장치는 절대 안전을 보장하지 않음안전장치는 절대 안전을 보장하지 않음

자주 반복하여 사용하면 수명 단축자주 반복하여 사용하면 수명 단축

89

안전장치 설치 원칙

원하는 동작마다 안전장치를 설치원하는 동작마다 안전장치를 설치

안전관행과 제조자의 지침

연료공급장치의 안전밸브연료공급장치의 안전밸브

안전장치의 운전중지는 수동조작으로 재(再)작동

제조자는 안전운전지침서를 제공

시동 정지 비상사태 점검 유지 보수 등시동 정지 비상사태 점검 유지 보수 등

안전장치는 제조자의 지침에 따라 설치 및 유지

안전장치는 외부충격 등으로 보호 조치

90

안전장치 설치 원칙

안전장치를 제거 또는 고장방지

전기 기계적인 연동장치 무력화 방지

제어회로는 150(120)V 이하 사용제어회로는 150(120)V 이하 사용

제어회로는 한쪽만 접지

PLC Sequence

정전 시 안전상태로 자동 복귀되는 회로유지

PLC와 별도의 비상정지스위치 설치

Sequence 변경은 담당자 승인 통제 기록middot유지 Sequence 변경은 담당자 승인 통제 기록 유지

안전 및 재산상의 피해가 우려될 때는 원격제어 금지

91

PLC 안전회로

제조자의 지침에 따라 PLC 회로 구성

안전회로는 변경 금지

안전회로는 독립 필요 시 접점은 공유가능안전회로는 독립 필요 시 접점은 공유가능

다른 설비를 이용하여 치환 점화시도 금지

연동장치는 안전 차단밸브 전원을 직접 차단하도

록 연동시키고 안전상태로 복귀록 연동시키고 안전상태로 복귀

PLC 고장 시 감시되고 안전상태로 복귀

Program은 소멸되지 않도록 저장

92

근로자 교육훈련 사항

연료-공기 혼합물의 연소

폭발위험

자연발화를 포함한 점화원자연발화를 포함한 점화원

제어 및 안전장치의 기능

특수 운전조건

저산소 분위기 운전조건저산소 분위기 운전조건

위험물질의 취급 및 처리

제한장소의 출입절차제한장소의 출입절차

운전 지침

93

참고자료

산업안전보건법

KOSHA CODE D-4-2001 건조설비 설치 기술지침

NFPA 86 Standard for oven and furnaces

NFPA 61A Standard for the prevention of Fire and Dust Explosion in Facilities Manufacturing and Handling StarchHandling Starch

NFPA 61B Standard for the prevention of Fire and Explosion in Grain Elevators and Facilities H dli B lk R A i l l C di iHandling Bulk Raw Agricultural Commodities

NFPA 61C Standard for the prevention of Fire and Dust Explosion in Feed MillsDust Explosion in Feed Mills

NFPA 68 NFPA 69 NFPA 77 NFPA 91 NFPA 231

94

감 사 합 니 다감 사 합 니 다

95

집필 장희(한국산업안전공단)편집 및 제작 교재자료개발팀

공기수송장치 설치 예시

A

B

A

76

Rotary airlock valvey

77

화학적 폭연 차단

폭발감지기(압력스위치 또는 광학 감지기)가

폭연 압력 화염전선을 감지

고속 방출 소화기에서 소화약제가 신속히 방출고속 방출 소화기에서 소화약제가 신속히 방출

화염과 타고 있는 물질의 확산을 막음

점화원(스파크) 진압 설비

덕트 아래로 이송되는 타고 있는 입자를 감지있

아래쪽으로 물을 분사시켜 소화

일단 폭연이 시작되었을 경우일단 폭연이 시작되었을 경우

확산을 막는 데는 효과가 없음

78

VII 건조설비 부속장치 등VII 건조설비 부속장치 등

79

전체환기 및 배기시설덕트는 불연재 사용 표면온도는 70 이하(24m 이내)이내)

벽 건물 등을 통과시 불연재료로 차단덕트는 방화벽 다른 건물 통과 금지덕트는 방화벽 다른 건물 통과 금지

덕트에 청소구를 설치

건물 일부를 덕트로 사용금지건물 일부를 덕트로 사용금지

위험물질이 응축되지 않도록 설치(단열)

덕트에 고체가 퇴적되지 않도록 설치

배기구는 지붕보다 15m 이상 높게 설치

분진퇴적방지

80

연소장치

연료 먼저 투입되지 않도록 Sequence 구성

연료가스를 감소시켜 연소공기를 차단

2차 공기의 설정치는 급격한 변화가 없도록 잠금차 공기의 설정치 급격 화가 없 록장치 설치시건 암호설정시건 암호설정

연료배관은 수동차단밸브를 설치밸브가 개방된 상태에서 레버가 수직방향이 되지 않게밸브가 개방된 상태에서 레버가 수직방향이 되지 않게

14 회전상태가 권장

파일럿 버너의 불꽃은 주 버너마다 점화를 확실히파일럿 버너의 불꽃은 주 버너마다 점화를 확실히할 수 있게 설치

81

연소 퍼지 설비

예비 퍼지

운전 전middot후에 연료 유입을 차단설비 설치

예비점화 퍼지는 챔버 용적의 4배 실시(1 831)예비점화 퍼지는 챔버 용적의 4배 실시(1831)

예비점화에 필요한 최소 공기만 유입

최소유량 유지 실패 시는 퍼지 타이머 Auto-reset

안전 차단밸브는 닫음안전 차단밸브는 닫음

퍼지 시 화염감지기 신호는 감지되어서는 안 된다

LEL50 이상의 공기로 치환 금지

82

연소 퍼지 설비

예비 퍼지 예외 경우 760초과 또는 다음 3가지 동시

파일럿 불꽃 감시

안전 차단밸브 설치

가열 챔버 내의 가연성농도가 LEL25 이하

파일럿 점화 시운전 시간 15초 미만

예외 조건

공인기관의 승인을 받은 경우

연장시간 동안 LEL 25를 초과하지 않은 경우

83

연료 차단밸브

연동장치 작동 전원차단 시 차단밸브 닫힘

By-pass valve는 항상 닫음

차단밸브를 타 용도 사용금지

차단밸브 전단에 안전밸브를 설치

차단 파일럿 밸브마다 안전밸브를 설치차단 파일럿 밸브마다 안전밸브를 설치

8 62bar초과 시 이중으로 설치862bar초과 시 이중으로 설치

84

Pilot Burner

각 버너 마다 설치

서로 근접설치 시 최소 1개 이상설치로 감지

4초 이하의 실화를 감지하여 연동4초 이하의 실화를 감지하여 연동

예외 사항

로(爐) 내의 온도가 760를 초과 시에만 By-pass 가능

760 이하로 운전시 By-pass 기능을 반드시 복원 760 이하로 운전시 By-pass 기능을 반드시 복원

방폭형 복사 튜브 한쪽이 열린 경우는 제외

760 이하로 운전이 안 되는 버너는 By-pass 가능

온도제어 감지와 병용 금지

85

고산소 분위기 건조설비

산소 공급배관은 CGA G-44에 따름산소 공급배관은 CGA G 44에 따름

산소 투입 전에 배관 청소

연료 차단밸브는 가능한 화실에서 먼 곳에 설치

방산구 퍼지 배출구는 안전한 곳으로 배출방산구 퍼지 배출구는 안전한 곳으로 배출

산소가 연료배관으로 유입 금지

유리 재질 산소 유량계 사용 억제

산소 감압기 2차 측에 안전밸브 설치산소 감압기 2차 측에 안전밸브 설치

86

소방설비

오븐에 자동 스프링클러 물 분무설비 설치

필요 시 덕트 내에도 설치

로(爐)내 온도가 330를 초과 플래시 화재 위험로(爐)내 온도가 330를 초과 플래시 화재 위험

시에는 일제개방형 스프링클러를 설치

CO2 분말 포 소화설비 설치

필요 시 수증기 소화설비 설치필요 시 수증기 소화설비 설치

지속적인 수증기가 공급 가능

물 1lb는 076 부피

연소물질의 소화는 부적합

87

연소물질의 소화는 부적합

건조설비 연동장치

파일럿 버너파일럿 버너

송풍기운전 유량

산소농도 LEL 측정산소농도 LEL 측정

건조실 운전 온도

연료 차단밸브연료 차단밸브

연료공급 압력유량

외부 가연성가스 농도외부 가연성가스 농도

피(彼)건조물의 유입차단

정전

기타(화재 비상정지 등)

88

안전장치 설치 목적

인명과 재산을 보호인명과 재산을 보호

평상시 철저한 유지middot보수로 성능 유지평상시 철저한 유지middot보수로 성능 유지

안전장치는 절대 안전을 보장하지 않음안전장치는 절대 안전을 보장하지 않음

자주 반복하여 사용하면 수명 단축자주 반복하여 사용하면 수명 단축

89

안전장치 설치 원칙

원하는 동작마다 안전장치를 설치원하는 동작마다 안전장치를 설치

안전관행과 제조자의 지침

연료공급장치의 안전밸브연료공급장치의 안전밸브

안전장치의 운전중지는 수동조작으로 재(再)작동

제조자는 안전운전지침서를 제공

시동 정지 비상사태 점검 유지 보수 등시동 정지 비상사태 점검 유지 보수 등

안전장치는 제조자의 지침에 따라 설치 및 유지

안전장치는 외부충격 등으로 보호 조치

90

안전장치 설치 원칙

안전장치를 제거 또는 고장방지

전기 기계적인 연동장치 무력화 방지

제어회로는 150(120)V 이하 사용제어회로는 150(120)V 이하 사용

제어회로는 한쪽만 접지

PLC Sequence

정전 시 안전상태로 자동 복귀되는 회로유지

PLC와 별도의 비상정지스위치 설치

Sequence 변경은 담당자 승인 통제 기록middot유지 Sequence 변경은 담당자 승인 통제 기록 유지

안전 및 재산상의 피해가 우려될 때는 원격제어 금지

91

PLC 안전회로

제조자의 지침에 따라 PLC 회로 구성

안전회로는 변경 금지

안전회로는 독립 필요 시 접점은 공유가능안전회로는 독립 필요 시 접점은 공유가능

다른 설비를 이용하여 치환 점화시도 금지

연동장치는 안전 차단밸브 전원을 직접 차단하도

록 연동시키고 안전상태로 복귀록 연동시키고 안전상태로 복귀

PLC 고장 시 감시되고 안전상태로 복귀

Program은 소멸되지 않도록 저장

92

근로자 교육훈련 사항

연료-공기 혼합물의 연소

폭발위험

자연발화를 포함한 점화원자연발화를 포함한 점화원

제어 및 안전장치의 기능

특수 운전조건

저산소 분위기 운전조건저산소 분위기 운전조건

위험물질의 취급 및 처리

제한장소의 출입절차제한장소의 출입절차

운전 지침

93

참고자료

산업안전보건법

KOSHA CODE D-4-2001 건조설비 설치 기술지침

NFPA 86 Standard for oven and furnaces

NFPA 61A Standard for the prevention of Fire and Dust Explosion in Facilities Manufacturing and Handling StarchHandling Starch

NFPA 61B Standard for the prevention of Fire and Explosion in Grain Elevators and Facilities H dli B lk R A i l l C di iHandling Bulk Raw Agricultural Commodities

NFPA 61C Standard for the prevention of Fire and Dust Explosion in Feed MillsDust Explosion in Feed Mills

NFPA 68 NFPA 69 NFPA 77 NFPA 91 NFPA 231

94

감 사 합 니 다감 사 합 니 다

95

집필 장희(한국산업안전공단)편집 및 제작 교재자료개발팀

Rotary airlock valvey

77

화학적 폭연 차단

폭발감지기(압력스위치 또는 광학 감지기)가

폭연 압력 화염전선을 감지

고속 방출 소화기에서 소화약제가 신속히 방출고속 방출 소화기에서 소화약제가 신속히 방출

화염과 타고 있는 물질의 확산을 막음

점화원(스파크) 진압 설비

덕트 아래로 이송되는 타고 있는 입자를 감지있

아래쪽으로 물을 분사시켜 소화

일단 폭연이 시작되었을 경우일단 폭연이 시작되었을 경우

확산을 막는 데는 효과가 없음

78

VII 건조설비 부속장치 등VII 건조설비 부속장치 등

79

전체환기 및 배기시설덕트는 불연재 사용 표면온도는 70 이하(24m 이내)이내)

벽 건물 등을 통과시 불연재료로 차단덕트는 방화벽 다른 건물 통과 금지덕트는 방화벽 다른 건물 통과 금지

덕트에 청소구를 설치

건물 일부를 덕트로 사용금지건물 일부를 덕트로 사용금지

위험물질이 응축되지 않도록 설치(단열)

덕트에 고체가 퇴적되지 않도록 설치

배기구는 지붕보다 15m 이상 높게 설치

분진퇴적방지

80

연소장치

연료 먼저 투입되지 않도록 Sequence 구성

연료가스를 감소시켜 연소공기를 차단

2차 공기의 설정치는 급격한 변화가 없도록 잠금차 공기의 설정치 급격 화가 없 록장치 설치시건 암호설정시건 암호설정

연료배관은 수동차단밸브를 설치밸브가 개방된 상태에서 레버가 수직방향이 되지 않게밸브가 개방된 상태에서 레버가 수직방향이 되지 않게

14 회전상태가 권장

파일럿 버너의 불꽃은 주 버너마다 점화를 확실히파일럿 버너의 불꽃은 주 버너마다 점화를 확실히할 수 있게 설치

81

연소 퍼지 설비

예비 퍼지

운전 전middot후에 연료 유입을 차단설비 설치

예비점화 퍼지는 챔버 용적의 4배 실시(1 831)예비점화 퍼지는 챔버 용적의 4배 실시(1831)

예비점화에 필요한 최소 공기만 유입

최소유량 유지 실패 시는 퍼지 타이머 Auto-reset

안전 차단밸브는 닫음안전 차단밸브는 닫음

퍼지 시 화염감지기 신호는 감지되어서는 안 된다

LEL50 이상의 공기로 치환 금지

82

연소 퍼지 설비

예비 퍼지 예외 경우 760초과 또는 다음 3가지 동시

파일럿 불꽃 감시

안전 차단밸브 설치

가열 챔버 내의 가연성농도가 LEL25 이하

파일럿 점화 시운전 시간 15초 미만

예외 조건

공인기관의 승인을 받은 경우

연장시간 동안 LEL 25를 초과하지 않은 경우

83

연료 차단밸브

연동장치 작동 전원차단 시 차단밸브 닫힘

By-pass valve는 항상 닫음

차단밸브를 타 용도 사용금지

차단밸브 전단에 안전밸브를 설치

차단 파일럿 밸브마다 안전밸브를 설치차단 파일럿 밸브마다 안전밸브를 설치

8 62bar초과 시 이중으로 설치862bar초과 시 이중으로 설치

84

Pilot Burner

각 버너 마다 설치

서로 근접설치 시 최소 1개 이상설치로 감지

4초 이하의 실화를 감지하여 연동4초 이하의 실화를 감지하여 연동

예외 사항

로(爐) 내의 온도가 760를 초과 시에만 By-pass 가능

760 이하로 운전시 By-pass 기능을 반드시 복원 760 이하로 운전시 By-pass 기능을 반드시 복원

방폭형 복사 튜브 한쪽이 열린 경우는 제외

760 이하로 운전이 안 되는 버너는 By-pass 가능

온도제어 감지와 병용 금지

85

고산소 분위기 건조설비

산소 공급배관은 CGA G-44에 따름산소 공급배관은 CGA G 44에 따름

산소 투입 전에 배관 청소

연료 차단밸브는 가능한 화실에서 먼 곳에 설치

방산구 퍼지 배출구는 안전한 곳으로 배출방산구 퍼지 배출구는 안전한 곳으로 배출

산소가 연료배관으로 유입 금지

유리 재질 산소 유량계 사용 억제

산소 감압기 2차 측에 안전밸브 설치산소 감압기 2차 측에 안전밸브 설치

86

소방설비

오븐에 자동 스프링클러 물 분무설비 설치

필요 시 덕트 내에도 설치

로(爐)내 온도가 330를 초과 플래시 화재 위험로(爐)내 온도가 330를 초과 플래시 화재 위험

시에는 일제개방형 스프링클러를 설치

CO2 분말 포 소화설비 설치

필요 시 수증기 소화설비 설치필요 시 수증기 소화설비 설치

지속적인 수증기가 공급 가능

물 1lb는 076 부피

연소물질의 소화는 부적합

87

연소물질의 소화는 부적합

건조설비 연동장치

파일럿 버너파일럿 버너

송풍기운전 유량

산소농도 LEL 측정산소농도 LEL 측정

건조실 운전 온도

연료 차단밸브연료 차단밸브

연료공급 압력유량

외부 가연성가스 농도외부 가연성가스 농도

피(彼)건조물의 유입차단

정전

기타(화재 비상정지 등)

88

안전장치 설치 목적

인명과 재산을 보호인명과 재산을 보호

평상시 철저한 유지middot보수로 성능 유지평상시 철저한 유지middot보수로 성능 유지

안전장치는 절대 안전을 보장하지 않음안전장치는 절대 안전을 보장하지 않음

자주 반복하여 사용하면 수명 단축자주 반복하여 사용하면 수명 단축

89

안전장치 설치 원칙

원하는 동작마다 안전장치를 설치원하는 동작마다 안전장치를 설치

안전관행과 제조자의 지침

연료공급장치의 안전밸브연료공급장치의 안전밸브

안전장치의 운전중지는 수동조작으로 재(再)작동

제조자는 안전운전지침서를 제공

시동 정지 비상사태 점검 유지 보수 등시동 정지 비상사태 점검 유지 보수 등

안전장치는 제조자의 지침에 따라 설치 및 유지

안전장치는 외부충격 등으로 보호 조치

90

안전장치 설치 원칙

안전장치를 제거 또는 고장방지

전기 기계적인 연동장치 무력화 방지

제어회로는 150(120)V 이하 사용제어회로는 150(120)V 이하 사용

제어회로는 한쪽만 접지

PLC Sequence

정전 시 안전상태로 자동 복귀되는 회로유지

PLC와 별도의 비상정지스위치 설치

Sequence 변경은 담당자 승인 통제 기록middot유지 Sequence 변경은 담당자 승인 통제 기록 유지

안전 및 재산상의 피해가 우려될 때는 원격제어 금지

91

PLC 안전회로

제조자의 지침에 따라 PLC 회로 구성

안전회로는 변경 금지

안전회로는 독립 필요 시 접점은 공유가능안전회로는 독립 필요 시 접점은 공유가능

다른 설비를 이용하여 치환 점화시도 금지

연동장치는 안전 차단밸브 전원을 직접 차단하도

록 연동시키고 안전상태로 복귀록 연동시키고 안전상태로 복귀

PLC 고장 시 감시되고 안전상태로 복귀

Program은 소멸되지 않도록 저장

92

근로자 교육훈련 사항

연료-공기 혼합물의 연소

폭발위험

자연발화를 포함한 점화원자연발화를 포함한 점화원

제어 및 안전장치의 기능

특수 운전조건

저산소 분위기 운전조건저산소 분위기 운전조건

위험물질의 취급 및 처리

제한장소의 출입절차제한장소의 출입절차

운전 지침

93

참고자료

산업안전보건법

KOSHA CODE D-4-2001 건조설비 설치 기술지침

NFPA 86 Standard for oven and furnaces

NFPA 61A Standard for the prevention of Fire and Dust Explosion in Facilities Manufacturing and Handling StarchHandling Starch

NFPA 61B Standard for the prevention of Fire and Explosion in Grain Elevators and Facilities H dli B lk R A i l l C di iHandling Bulk Raw Agricultural Commodities

NFPA 61C Standard for the prevention of Fire and Dust Explosion in Feed MillsDust Explosion in Feed Mills

NFPA 68 NFPA 69 NFPA 77 NFPA 91 NFPA 231

94

감 사 합 니 다감 사 합 니 다

95

집필 장희(한국산업안전공단)편집 및 제작 교재자료개발팀

화학적 폭연 차단

폭발감지기(압력스위치 또는 광학 감지기)가

폭연 압력 화염전선을 감지

고속 방출 소화기에서 소화약제가 신속히 방출고속 방출 소화기에서 소화약제가 신속히 방출

화염과 타고 있는 물질의 확산을 막음

점화원(스파크) 진압 설비

덕트 아래로 이송되는 타고 있는 입자를 감지있

아래쪽으로 물을 분사시켜 소화

일단 폭연이 시작되었을 경우일단 폭연이 시작되었을 경우

확산을 막는 데는 효과가 없음

78

VII 건조설비 부속장치 등VII 건조설비 부속장치 등

79

전체환기 및 배기시설덕트는 불연재 사용 표면온도는 70 이하(24m 이내)이내)

벽 건물 등을 통과시 불연재료로 차단덕트는 방화벽 다른 건물 통과 금지덕트는 방화벽 다른 건물 통과 금지

덕트에 청소구를 설치

건물 일부를 덕트로 사용금지건물 일부를 덕트로 사용금지

위험물질이 응축되지 않도록 설치(단열)

덕트에 고체가 퇴적되지 않도록 설치

배기구는 지붕보다 15m 이상 높게 설치

분진퇴적방지

80

연소장치

연료 먼저 투입되지 않도록 Sequence 구성

연료가스를 감소시켜 연소공기를 차단

2차 공기의 설정치는 급격한 변화가 없도록 잠금차 공기의 설정치 급격 화가 없 록장치 설치시건 암호설정시건 암호설정

연료배관은 수동차단밸브를 설치밸브가 개방된 상태에서 레버가 수직방향이 되지 않게밸브가 개방된 상태에서 레버가 수직방향이 되지 않게

14 회전상태가 권장

파일럿 버너의 불꽃은 주 버너마다 점화를 확실히파일럿 버너의 불꽃은 주 버너마다 점화를 확실히할 수 있게 설치

81

연소 퍼지 설비

예비 퍼지

운전 전middot후에 연료 유입을 차단설비 설치

예비점화 퍼지는 챔버 용적의 4배 실시(1 831)예비점화 퍼지는 챔버 용적의 4배 실시(1831)

예비점화에 필요한 최소 공기만 유입

최소유량 유지 실패 시는 퍼지 타이머 Auto-reset

안전 차단밸브는 닫음안전 차단밸브는 닫음

퍼지 시 화염감지기 신호는 감지되어서는 안 된다

LEL50 이상의 공기로 치환 금지

82

연소 퍼지 설비

예비 퍼지 예외 경우 760초과 또는 다음 3가지 동시

파일럿 불꽃 감시

안전 차단밸브 설치

가열 챔버 내의 가연성농도가 LEL25 이하

파일럿 점화 시운전 시간 15초 미만

예외 조건

공인기관의 승인을 받은 경우

연장시간 동안 LEL 25를 초과하지 않은 경우

83

연료 차단밸브

연동장치 작동 전원차단 시 차단밸브 닫힘

By-pass valve는 항상 닫음

차단밸브를 타 용도 사용금지

차단밸브 전단에 안전밸브를 설치

차단 파일럿 밸브마다 안전밸브를 설치차단 파일럿 밸브마다 안전밸브를 설치

8 62bar초과 시 이중으로 설치862bar초과 시 이중으로 설치

84

Pilot Burner

각 버너 마다 설치

서로 근접설치 시 최소 1개 이상설치로 감지

4초 이하의 실화를 감지하여 연동4초 이하의 실화를 감지하여 연동

예외 사항

로(爐) 내의 온도가 760를 초과 시에만 By-pass 가능

760 이하로 운전시 By-pass 기능을 반드시 복원 760 이하로 운전시 By-pass 기능을 반드시 복원

방폭형 복사 튜브 한쪽이 열린 경우는 제외

760 이하로 운전이 안 되는 버너는 By-pass 가능

온도제어 감지와 병용 금지

85

고산소 분위기 건조설비

산소 공급배관은 CGA G-44에 따름산소 공급배관은 CGA G 44에 따름

산소 투입 전에 배관 청소

연료 차단밸브는 가능한 화실에서 먼 곳에 설치

방산구 퍼지 배출구는 안전한 곳으로 배출방산구 퍼지 배출구는 안전한 곳으로 배출

산소가 연료배관으로 유입 금지

유리 재질 산소 유량계 사용 억제

산소 감압기 2차 측에 안전밸브 설치산소 감압기 2차 측에 안전밸브 설치

86

소방설비

오븐에 자동 스프링클러 물 분무설비 설치

필요 시 덕트 내에도 설치

로(爐)내 온도가 330를 초과 플래시 화재 위험로(爐)내 온도가 330를 초과 플래시 화재 위험

시에는 일제개방형 스프링클러를 설치

CO2 분말 포 소화설비 설치

필요 시 수증기 소화설비 설치필요 시 수증기 소화설비 설치

지속적인 수증기가 공급 가능

물 1lb는 076 부피

연소물질의 소화는 부적합

87

연소물질의 소화는 부적합

건조설비 연동장치

파일럿 버너파일럿 버너

송풍기운전 유량

산소농도 LEL 측정산소농도 LEL 측정

건조실 운전 온도

연료 차단밸브연료 차단밸브

연료공급 압력유량

외부 가연성가스 농도외부 가연성가스 농도

피(彼)건조물의 유입차단

정전

기타(화재 비상정지 등)

88

안전장치 설치 목적

인명과 재산을 보호인명과 재산을 보호

평상시 철저한 유지middot보수로 성능 유지평상시 철저한 유지middot보수로 성능 유지

안전장치는 절대 안전을 보장하지 않음안전장치는 절대 안전을 보장하지 않음

자주 반복하여 사용하면 수명 단축자주 반복하여 사용하면 수명 단축

89

안전장치 설치 원칙

원하는 동작마다 안전장치를 설치원하는 동작마다 안전장치를 설치

안전관행과 제조자의 지침

연료공급장치의 안전밸브연료공급장치의 안전밸브

안전장치의 운전중지는 수동조작으로 재(再)작동

제조자는 안전운전지침서를 제공

시동 정지 비상사태 점검 유지 보수 등시동 정지 비상사태 점검 유지 보수 등

안전장치는 제조자의 지침에 따라 설치 및 유지

안전장치는 외부충격 등으로 보호 조치

90

안전장치 설치 원칙

안전장치를 제거 또는 고장방지

전기 기계적인 연동장치 무력화 방지

제어회로는 150(120)V 이하 사용제어회로는 150(120)V 이하 사용

제어회로는 한쪽만 접지

PLC Sequence

정전 시 안전상태로 자동 복귀되는 회로유지

PLC와 별도의 비상정지스위치 설치

Sequence 변경은 담당자 승인 통제 기록middot유지 Sequence 변경은 담당자 승인 통제 기록 유지

안전 및 재산상의 피해가 우려될 때는 원격제어 금지

91

PLC 안전회로

제조자의 지침에 따라 PLC 회로 구성

안전회로는 변경 금지

안전회로는 독립 필요 시 접점은 공유가능안전회로는 독립 필요 시 접점은 공유가능

다른 설비를 이용하여 치환 점화시도 금지

연동장치는 안전 차단밸브 전원을 직접 차단하도

록 연동시키고 안전상태로 복귀록 연동시키고 안전상태로 복귀

PLC 고장 시 감시되고 안전상태로 복귀

Program은 소멸되지 않도록 저장

92

근로자 교육훈련 사항

연료-공기 혼합물의 연소

폭발위험

자연발화를 포함한 점화원자연발화를 포함한 점화원

제어 및 안전장치의 기능

특수 운전조건

저산소 분위기 운전조건저산소 분위기 운전조건

위험물질의 취급 및 처리

제한장소의 출입절차제한장소의 출입절차

운전 지침

93

참고자료

산업안전보건법

KOSHA CODE D-4-2001 건조설비 설치 기술지침

NFPA 86 Standard for oven and furnaces

NFPA 61A Standard for the prevention of Fire and Dust Explosion in Facilities Manufacturing and Handling StarchHandling Starch

NFPA 61B Standard for the prevention of Fire and Explosion in Grain Elevators and Facilities H dli B lk R A i l l C di iHandling Bulk Raw Agricultural Commodities

NFPA 61C Standard for the prevention of Fire and Dust Explosion in Feed MillsDust Explosion in Feed Mills

NFPA 68 NFPA 69 NFPA 77 NFPA 91 NFPA 231

94

감 사 합 니 다감 사 합 니 다

95

집필 장희(한국산업안전공단)편집 및 제작 교재자료개발팀

VII 건조설비 부속장치 등VII 건조설비 부속장치 등

79

전체환기 및 배기시설덕트는 불연재 사용 표면온도는 70 이하(24m 이내)이내)

벽 건물 등을 통과시 불연재료로 차단덕트는 방화벽 다른 건물 통과 금지덕트는 방화벽 다른 건물 통과 금지

덕트에 청소구를 설치

건물 일부를 덕트로 사용금지건물 일부를 덕트로 사용금지

위험물질이 응축되지 않도록 설치(단열)

덕트에 고체가 퇴적되지 않도록 설치

배기구는 지붕보다 15m 이상 높게 설치

분진퇴적방지

80

연소장치

연료 먼저 투입되지 않도록 Sequence 구성

연료가스를 감소시켜 연소공기를 차단

2차 공기의 설정치는 급격한 변화가 없도록 잠금차 공기의 설정치 급격 화가 없 록장치 설치시건 암호설정시건 암호설정

연료배관은 수동차단밸브를 설치밸브가 개방된 상태에서 레버가 수직방향이 되지 않게밸브가 개방된 상태에서 레버가 수직방향이 되지 않게

14 회전상태가 권장

파일럿 버너의 불꽃은 주 버너마다 점화를 확실히파일럿 버너의 불꽃은 주 버너마다 점화를 확실히할 수 있게 설치

81

연소 퍼지 설비

예비 퍼지

운전 전middot후에 연료 유입을 차단설비 설치

예비점화 퍼지는 챔버 용적의 4배 실시(1 831)예비점화 퍼지는 챔버 용적의 4배 실시(1831)

예비점화에 필요한 최소 공기만 유입

최소유량 유지 실패 시는 퍼지 타이머 Auto-reset

안전 차단밸브는 닫음안전 차단밸브는 닫음

퍼지 시 화염감지기 신호는 감지되어서는 안 된다

LEL50 이상의 공기로 치환 금지

82

연소 퍼지 설비

예비 퍼지 예외 경우 760초과 또는 다음 3가지 동시

파일럿 불꽃 감시

안전 차단밸브 설치

가열 챔버 내의 가연성농도가 LEL25 이하

파일럿 점화 시운전 시간 15초 미만

예외 조건

공인기관의 승인을 받은 경우

연장시간 동안 LEL 25를 초과하지 않은 경우

83

연료 차단밸브

연동장치 작동 전원차단 시 차단밸브 닫힘

By-pass valve는 항상 닫음

차단밸브를 타 용도 사용금지

차단밸브 전단에 안전밸브를 설치

차단 파일럿 밸브마다 안전밸브를 설치차단 파일럿 밸브마다 안전밸브를 설치

8 62bar초과 시 이중으로 설치862bar초과 시 이중으로 설치

84

Pilot Burner

각 버너 마다 설치

서로 근접설치 시 최소 1개 이상설치로 감지

4초 이하의 실화를 감지하여 연동4초 이하의 실화를 감지하여 연동

예외 사항

로(爐) 내의 온도가 760를 초과 시에만 By-pass 가능

760 이하로 운전시 By-pass 기능을 반드시 복원 760 이하로 운전시 By-pass 기능을 반드시 복원

방폭형 복사 튜브 한쪽이 열린 경우는 제외

760 이하로 운전이 안 되는 버너는 By-pass 가능

온도제어 감지와 병용 금지

85

고산소 분위기 건조설비

산소 공급배관은 CGA G-44에 따름산소 공급배관은 CGA G 44에 따름

산소 투입 전에 배관 청소

연료 차단밸브는 가능한 화실에서 먼 곳에 설치

방산구 퍼지 배출구는 안전한 곳으로 배출방산구 퍼지 배출구는 안전한 곳으로 배출

산소가 연료배관으로 유입 금지

유리 재질 산소 유량계 사용 억제

산소 감압기 2차 측에 안전밸브 설치산소 감압기 2차 측에 안전밸브 설치

86

소방설비

오븐에 자동 스프링클러 물 분무설비 설치

필요 시 덕트 내에도 설치

로(爐)내 온도가 330를 초과 플래시 화재 위험로(爐)내 온도가 330를 초과 플래시 화재 위험

시에는 일제개방형 스프링클러를 설치

CO2 분말 포 소화설비 설치

필요 시 수증기 소화설비 설치필요 시 수증기 소화설비 설치

지속적인 수증기가 공급 가능

물 1lb는 076 부피

연소물질의 소화는 부적합

87

연소물질의 소화는 부적합

건조설비 연동장치

파일럿 버너파일럿 버너

송풍기운전 유량

산소농도 LEL 측정산소농도 LEL 측정

건조실 운전 온도

연료 차단밸브연료 차단밸브

연료공급 압력유량

외부 가연성가스 농도외부 가연성가스 농도

피(彼)건조물의 유입차단

정전

기타(화재 비상정지 등)

88

안전장치 설치 목적

인명과 재산을 보호인명과 재산을 보호

평상시 철저한 유지middot보수로 성능 유지평상시 철저한 유지middot보수로 성능 유지

안전장치는 절대 안전을 보장하지 않음안전장치는 절대 안전을 보장하지 않음

자주 반복하여 사용하면 수명 단축자주 반복하여 사용하면 수명 단축

89

안전장치 설치 원칙

원하는 동작마다 안전장치를 설치원하는 동작마다 안전장치를 설치

안전관행과 제조자의 지침

연료공급장치의 안전밸브연료공급장치의 안전밸브

안전장치의 운전중지는 수동조작으로 재(再)작동

제조자는 안전운전지침서를 제공

시동 정지 비상사태 점검 유지 보수 등시동 정지 비상사태 점검 유지 보수 등

안전장치는 제조자의 지침에 따라 설치 및 유지

안전장치는 외부충격 등으로 보호 조치

90

안전장치 설치 원칙

안전장치를 제거 또는 고장방지

전기 기계적인 연동장치 무력화 방지

제어회로는 150(120)V 이하 사용제어회로는 150(120)V 이하 사용

제어회로는 한쪽만 접지

PLC Sequence

정전 시 안전상태로 자동 복귀되는 회로유지

PLC와 별도의 비상정지스위치 설치

Sequence 변경은 담당자 승인 통제 기록middot유지 Sequence 변경은 담당자 승인 통제 기록 유지

안전 및 재산상의 피해가 우려될 때는 원격제어 금지

91

PLC 안전회로

제조자의 지침에 따라 PLC 회로 구성

안전회로는 변경 금지

안전회로는 독립 필요 시 접점은 공유가능안전회로는 독립 필요 시 접점은 공유가능

다른 설비를 이용하여 치환 점화시도 금지

연동장치는 안전 차단밸브 전원을 직접 차단하도

록 연동시키고 안전상태로 복귀록 연동시키고 안전상태로 복귀

PLC 고장 시 감시되고 안전상태로 복귀

Program은 소멸되지 않도록 저장

92

근로자 교육훈련 사항

연료-공기 혼합물의 연소

폭발위험

자연발화를 포함한 점화원자연발화를 포함한 점화원

제어 및 안전장치의 기능

특수 운전조건

저산소 분위기 운전조건저산소 분위기 운전조건

위험물질의 취급 및 처리

제한장소의 출입절차제한장소의 출입절차

운전 지침

93

참고자료

산업안전보건법

KOSHA CODE D-4-2001 건조설비 설치 기술지침

NFPA 86 Standard for oven and furnaces

NFPA 61A Standard for the prevention of Fire and Dust Explosion in Facilities Manufacturing and Handling StarchHandling Starch

NFPA 61B Standard for the prevention of Fire and Explosion in Grain Elevators and Facilities H dli B lk R A i l l C di iHandling Bulk Raw Agricultural Commodities

NFPA 61C Standard for the prevention of Fire and Dust Explosion in Feed MillsDust Explosion in Feed Mills

NFPA 68 NFPA 69 NFPA 77 NFPA 91 NFPA 231

94

감 사 합 니 다감 사 합 니 다

95

집필 장희(한국산업안전공단)편집 및 제작 교재자료개발팀

전체환기 및 배기시설덕트는 불연재 사용 표면온도는 70 이하(24m 이내)이내)

벽 건물 등을 통과시 불연재료로 차단덕트는 방화벽 다른 건물 통과 금지덕트는 방화벽 다른 건물 통과 금지

덕트에 청소구를 설치

건물 일부를 덕트로 사용금지건물 일부를 덕트로 사용금지

위험물질이 응축되지 않도록 설치(단열)

덕트에 고체가 퇴적되지 않도록 설치

배기구는 지붕보다 15m 이상 높게 설치

분진퇴적방지

80

연소장치

연료 먼저 투입되지 않도록 Sequence 구성

연료가스를 감소시켜 연소공기를 차단

2차 공기의 설정치는 급격한 변화가 없도록 잠금차 공기의 설정치 급격 화가 없 록장치 설치시건 암호설정시건 암호설정

연료배관은 수동차단밸브를 설치밸브가 개방된 상태에서 레버가 수직방향이 되지 않게밸브가 개방된 상태에서 레버가 수직방향이 되지 않게

14 회전상태가 권장

파일럿 버너의 불꽃은 주 버너마다 점화를 확실히파일럿 버너의 불꽃은 주 버너마다 점화를 확실히할 수 있게 설치

81

연소 퍼지 설비

예비 퍼지

운전 전middot후에 연료 유입을 차단설비 설치

예비점화 퍼지는 챔버 용적의 4배 실시(1 831)예비점화 퍼지는 챔버 용적의 4배 실시(1831)

예비점화에 필요한 최소 공기만 유입

최소유량 유지 실패 시는 퍼지 타이머 Auto-reset

안전 차단밸브는 닫음안전 차단밸브는 닫음

퍼지 시 화염감지기 신호는 감지되어서는 안 된다

LEL50 이상의 공기로 치환 금지

82

연소 퍼지 설비

예비 퍼지 예외 경우 760초과 또는 다음 3가지 동시

파일럿 불꽃 감시

안전 차단밸브 설치

가열 챔버 내의 가연성농도가 LEL25 이하

파일럿 점화 시운전 시간 15초 미만

예외 조건

공인기관의 승인을 받은 경우

연장시간 동안 LEL 25를 초과하지 않은 경우

83

연료 차단밸브

연동장치 작동 전원차단 시 차단밸브 닫힘

By-pass valve는 항상 닫음

차단밸브를 타 용도 사용금지

차단밸브 전단에 안전밸브를 설치

차단 파일럿 밸브마다 안전밸브를 설치차단 파일럿 밸브마다 안전밸브를 설치

8 62bar초과 시 이중으로 설치862bar초과 시 이중으로 설치

84

Pilot Burner

각 버너 마다 설치

서로 근접설치 시 최소 1개 이상설치로 감지

4초 이하의 실화를 감지하여 연동4초 이하의 실화를 감지하여 연동

예외 사항

로(爐) 내의 온도가 760를 초과 시에만 By-pass 가능

760 이하로 운전시 By-pass 기능을 반드시 복원 760 이하로 운전시 By-pass 기능을 반드시 복원

방폭형 복사 튜브 한쪽이 열린 경우는 제외

760 이하로 운전이 안 되는 버너는 By-pass 가능

온도제어 감지와 병용 금지

85

고산소 분위기 건조설비

산소 공급배관은 CGA G-44에 따름산소 공급배관은 CGA G 44에 따름

산소 투입 전에 배관 청소

연료 차단밸브는 가능한 화실에서 먼 곳에 설치

방산구 퍼지 배출구는 안전한 곳으로 배출방산구 퍼지 배출구는 안전한 곳으로 배출

산소가 연료배관으로 유입 금지

유리 재질 산소 유량계 사용 억제

산소 감압기 2차 측에 안전밸브 설치산소 감압기 2차 측에 안전밸브 설치

86

소방설비

오븐에 자동 스프링클러 물 분무설비 설치

필요 시 덕트 내에도 설치

로(爐)내 온도가 330를 초과 플래시 화재 위험로(爐)내 온도가 330를 초과 플래시 화재 위험

시에는 일제개방형 스프링클러를 설치

CO2 분말 포 소화설비 설치

필요 시 수증기 소화설비 설치필요 시 수증기 소화설비 설치

지속적인 수증기가 공급 가능

물 1lb는 076 부피

연소물질의 소화는 부적합

87

연소물질의 소화는 부적합

건조설비 연동장치

파일럿 버너파일럿 버너

송풍기운전 유량

산소농도 LEL 측정산소농도 LEL 측정

건조실 운전 온도

연료 차단밸브연료 차단밸브

연료공급 압력유량

외부 가연성가스 농도외부 가연성가스 농도

피(彼)건조물의 유입차단

정전

기타(화재 비상정지 등)

88

안전장치 설치 목적

인명과 재산을 보호인명과 재산을 보호

평상시 철저한 유지middot보수로 성능 유지평상시 철저한 유지middot보수로 성능 유지

안전장치는 절대 안전을 보장하지 않음안전장치는 절대 안전을 보장하지 않음

자주 반복하여 사용하면 수명 단축자주 반복하여 사용하면 수명 단축

89

안전장치 설치 원칙

원하는 동작마다 안전장치를 설치원하는 동작마다 안전장치를 설치

안전관행과 제조자의 지침

연료공급장치의 안전밸브연료공급장치의 안전밸브

안전장치의 운전중지는 수동조작으로 재(再)작동

제조자는 안전운전지침서를 제공

시동 정지 비상사태 점검 유지 보수 등시동 정지 비상사태 점검 유지 보수 등

안전장치는 제조자의 지침에 따라 설치 및 유지

안전장치는 외부충격 등으로 보호 조치

90

안전장치 설치 원칙

안전장치를 제거 또는 고장방지

전기 기계적인 연동장치 무력화 방지

제어회로는 150(120)V 이하 사용제어회로는 150(120)V 이하 사용

제어회로는 한쪽만 접지

PLC Sequence

정전 시 안전상태로 자동 복귀되는 회로유지

PLC와 별도의 비상정지스위치 설치

Sequence 변경은 담당자 승인 통제 기록middot유지 Sequence 변경은 담당자 승인 통제 기록 유지

안전 및 재산상의 피해가 우려될 때는 원격제어 금지

91

PLC 안전회로

제조자의 지침에 따라 PLC 회로 구성

안전회로는 변경 금지

안전회로는 독립 필요 시 접점은 공유가능안전회로는 독립 필요 시 접점은 공유가능

다른 설비를 이용하여 치환 점화시도 금지

연동장치는 안전 차단밸브 전원을 직접 차단하도

록 연동시키고 안전상태로 복귀록 연동시키고 안전상태로 복귀

PLC 고장 시 감시되고 안전상태로 복귀

Program은 소멸되지 않도록 저장

92

근로자 교육훈련 사항

연료-공기 혼합물의 연소

폭발위험

자연발화를 포함한 점화원자연발화를 포함한 점화원

제어 및 안전장치의 기능

특수 운전조건

저산소 분위기 운전조건저산소 분위기 운전조건

위험물질의 취급 및 처리

제한장소의 출입절차제한장소의 출입절차

운전 지침

93

참고자료

산업안전보건법

KOSHA CODE D-4-2001 건조설비 설치 기술지침

NFPA 86 Standard for oven and furnaces

NFPA 61A Standard for the prevention of Fire and Dust Explosion in Facilities Manufacturing and Handling StarchHandling Starch

NFPA 61B Standard for the prevention of Fire and Explosion in Grain Elevators and Facilities H dli B lk R A i l l C di iHandling Bulk Raw Agricultural Commodities

NFPA 61C Standard for the prevention of Fire and Dust Explosion in Feed MillsDust Explosion in Feed Mills

NFPA 68 NFPA 69 NFPA 77 NFPA 91 NFPA 231

94

감 사 합 니 다감 사 합 니 다

95

집필 장희(한국산업안전공단)편집 및 제작 교재자료개발팀

연소장치

연료 먼저 투입되지 않도록 Sequence 구성

연료가스를 감소시켜 연소공기를 차단

2차 공기의 설정치는 급격한 변화가 없도록 잠금차 공기의 설정치 급격 화가 없 록장치 설치시건 암호설정시건 암호설정

연료배관은 수동차단밸브를 설치밸브가 개방된 상태에서 레버가 수직방향이 되지 않게밸브가 개방된 상태에서 레버가 수직방향이 되지 않게

14 회전상태가 권장

파일럿 버너의 불꽃은 주 버너마다 점화를 확실히파일럿 버너의 불꽃은 주 버너마다 점화를 확실히할 수 있게 설치

81

연소 퍼지 설비

예비 퍼지

운전 전middot후에 연료 유입을 차단설비 설치

예비점화 퍼지는 챔버 용적의 4배 실시(1 831)예비점화 퍼지는 챔버 용적의 4배 실시(1831)

예비점화에 필요한 최소 공기만 유입

최소유량 유지 실패 시는 퍼지 타이머 Auto-reset

안전 차단밸브는 닫음안전 차단밸브는 닫음

퍼지 시 화염감지기 신호는 감지되어서는 안 된다

LEL50 이상의 공기로 치환 금지

82

연소 퍼지 설비

예비 퍼지 예외 경우 760초과 또는 다음 3가지 동시

파일럿 불꽃 감시

안전 차단밸브 설치

가열 챔버 내의 가연성농도가 LEL25 이하

파일럿 점화 시운전 시간 15초 미만

예외 조건

공인기관의 승인을 받은 경우

연장시간 동안 LEL 25를 초과하지 않은 경우

83

연료 차단밸브

연동장치 작동 전원차단 시 차단밸브 닫힘

By-pass valve는 항상 닫음

차단밸브를 타 용도 사용금지

차단밸브 전단에 안전밸브를 설치

차단 파일럿 밸브마다 안전밸브를 설치차단 파일럿 밸브마다 안전밸브를 설치

8 62bar초과 시 이중으로 설치862bar초과 시 이중으로 설치

84

Pilot Burner

각 버너 마다 설치

서로 근접설치 시 최소 1개 이상설치로 감지

4초 이하의 실화를 감지하여 연동4초 이하의 실화를 감지하여 연동

예외 사항

로(爐) 내의 온도가 760를 초과 시에만 By-pass 가능

760 이하로 운전시 By-pass 기능을 반드시 복원 760 이하로 운전시 By-pass 기능을 반드시 복원

방폭형 복사 튜브 한쪽이 열린 경우는 제외

760 이하로 운전이 안 되는 버너는 By-pass 가능

온도제어 감지와 병용 금지

85

고산소 분위기 건조설비

산소 공급배관은 CGA G-44에 따름산소 공급배관은 CGA G 44에 따름

산소 투입 전에 배관 청소

연료 차단밸브는 가능한 화실에서 먼 곳에 설치

방산구 퍼지 배출구는 안전한 곳으로 배출방산구 퍼지 배출구는 안전한 곳으로 배출

산소가 연료배관으로 유입 금지

유리 재질 산소 유량계 사용 억제

산소 감압기 2차 측에 안전밸브 설치산소 감압기 2차 측에 안전밸브 설치

86

소방설비

오븐에 자동 스프링클러 물 분무설비 설치

필요 시 덕트 내에도 설치

로(爐)내 온도가 330를 초과 플래시 화재 위험로(爐)내 온도가 330를 초과 플래시 화재 위험

시에는 일제개방형 스프링클러를 설치

CO2 분말 포 소화설비 설치

필요 시 수증기 소화설비 설치필요 시 수증기 소화설비 설치

지속적인 수증기가 공급 가능

물 1lb는 076 부피

연소물질의 소화는 부적합

87

연소물질의 소화는 부적합

건조설비 연동장치

파일럿 버너파일럿 버너

송풍기운전 유량

산소농도 LEL 측정산소농도 LEL 측정

건조실 운전 온도

연료 차단밸브연료 차단밸브

연료공급 압력유량

외부 가연성가스 농도외부 가연성가스 농도

피(彼)건조물의 유입차단

정전

기타(화재 비상정지 등)

88

안전장치 설치 목적

인명과 재산을 보호인명과 재산을 보호

평상시 철저한 유지middot보수로 성능 유지평상시 철저한 유지middot보수로 성능 유지

안전장치는 절대 안전을 보장하지 않음안전장치는 절대 안전을 보장하지 않음

자주 반복하여 사용하면 수명 단축자주 반복하여 사용하면 수명 단축

89

안전장치 설치 원칙

원하는 동작마다 안전장치를 설치원하는 동작마다 안전장치를 설치

안전관행과 제조자의 지침

연료공급장치의 안전밸브연료공급장치의 안전밸브

안전장치의 운전중지는 수동조작으로 재(再)작동

제조자는 안전운전지침서를 제공

시동 정지 비상사태 점검 유지 보수 등시동 정지 비상사태 점검 유지 보수 등

안전장치는 제조자의 지침에 따라 설치 및 유지

안전장치는 외부충격 등으로 보호 조치

90

안전장치 설치 원칙

안전장치를 제거 또는 고장방지

전기 기계적인 연동장치 무력화 방지

제어회로는 150(120)V 이하 사용제어회로는 150(120)V 이하 사용

제어회로는 한쪽만 접지

PLC Sequence

정전 시 안전상태로 자동 복귀되는 회로유지

PLC와 별도의 비상정지스위치 설치

Sequence 변경은 담당자 승인 통제 기록middot유지 Sequence 변경은 담당자 승인 통제 기록 유지

안전 및 재산상의 피해가 우려될 때는 원격제어 금지

91

PLC 안전회로

제조자의 지침에 따라 PLC 회로 구성

안전회로는 변경 금지

안전회로는 독립 필요 시 접점은 공유가능안전회로는 독립 필요 시 접점은 공유가능

다른 설비를 이용하여 치환 점화시도 금지

연동장치는 안전 차단밸브 전원을 직접 차단하도

록 연동시키고 안전상태로 복귀록 연동시키고 안전상태로 복귀

PLC 고장 시 감시되고 안전상태로 복귀

Program은 소멸되지 않도록 저장

92

근로자 교육훈련 사항

연료-공기 혼합물의 연소

폭발위험

자연발화를 포함한 점화원자연발화를 포함한 점화원

제어 및 안전장치의 기능

특수 운전조건

저산소 분위기 운전조건저산소 분위기 운전조건

위험물질의 취급 및 처리

제한장소의 출입절차제한장소의 출입절차

운전 지침

93

참고자료

산업안전보건법

KOSHA CODE D-4-2001 건조설비 설치 기술지침

NFPA 86 Standard for oven and furnaces

NFPA 61A Standard for the prevention of Fire and Dust Explosion in Facilities Manufacturing and Handling StarchHandling Starch

NFPA 61B Standard for the prevention of Fire and Explosion in Grain Elevators and Facilities H dli B lk R A i l l C di iHandling Bulk Raw Agricultural Commodities

NFPA 61C Standard for the prevention of Fire and Dust Explosion in Feed MillsDust Explosion in Feed Mills

NFPA 68 NFPA 69 NFPA 77 NFPA 91 NFPA 231

94

감 사 합 니 다감 사 합 니 다

95

집필 장희(한국산업안전공단)편집 및 제작 교재자료개발팀

연소 퍼지 설비

예비 퍼지

운전 전middot후에 연료 유입을 차단설비 설치

예비점화 퍼지는 챔버 용적의 4배 실시(1 831)예비점화 퍼지는 챔버 용적의 4배 실시(1831)

예비점화에 필요한 최소 공기만 유입

최소유량 유지 실패 시는 퍼지 타이머 Auto-reset

안전 차단밸브는 닫음안전 차단밸브는 닫음

퍼지 시 화염감지기 신호는 감지되어서는 안 된다

LEL50 이상의 공기로 치환 금지

82

연소 퍼지 설비

예비 퍼지 예외 경우 760초과 또는 다음 3가지 동시

파일럿 불꽃 감시

안전 차단밸브 설치

가열 챔버 내의 가연성농도가 LEL25 이하

파일럿 점화 시운전 시간 15초 미만

예외 조건

공인기관의 승인을 받은 경우

연장시간 동안 LEL 25를 초과하지 않은 경우

83

연료 차단밸브

연동장치 작동 전원차단 시 차단밸브 닫힘

By-pass valve는 항상 닫음

차단밸브를 타 용도 사용금지

차단밸브 전단에 안전밸브를 설치

차단 파일럿 밸브마다 안전밸브를 설치차단 파일럿 밸브마다 안전밸브를 설치

8 62bar초과 시 이중으로 설치862bar초과 시 이중으로 설치

84

Pilot Burner

각 버너 마다 설치

서로 근접설치 시 최소 1개 이상설치로 감지

4초 이하의 실화를 감지하여 연동4초 이하의 실화를 감지하여 연동

예외 사항

로(爐) 내의 온도가 760를 초과 시에만 By-pass 가능

760 이하로 운전시 By-pass 기능을 반드시 복원 760 이하로 운전시 By-pass 기능을 반드시 복원

방폭형 복사 튜브 한쪽이 열린 경우는 제외

760 이하로 운전이 안 되는 버너는 By-pass 가능

온도제어 감지와 병용 금지

85

고산소 분위기 건조설비

산소 공급배관은 CGA G-44에 따름산소 공급배관은 CGA G 44에 따름

산소 투입 전에 배관 청소

연료 차단밸브는 가능한 화실에서 먼 곳에 설치

방산구 퍼지 배출구는 안전한 곳으로 배출방산구 퍼지 배출구는 안전한 곳으로 배출

산소가 연료배관으로 유입 금지

유리 재질 산소 유량계 사용 억제

산소 감압기 2차 측에 안전밸브 설치산소 감압기 2차 측에 안전밸브 설치

86

소방설비

오븐에 자동 스프링클러 물 분무설비 설치

필요 시 덕트 내에도 설치

로(爐)내 온도가 330를 초과 플래시 화재 위험로(爐)내 온도가 330를 초과 플래시 화재 위험

시에는 일제개방형 스프링클러를 설치

CO2 분말 포 소화설비 설치

필요 시 수증기 소화설비 설치필요 시 수증기 소화설비 설치

지속적인 수증기가 공급 가능

물 1lb는 076 부피

연소물질의 소화는 부적합

87

연소물질의 소화는 부적합

건조설비 연동장치

파일럿 버너파일럿 버너

송풍기운전 유량

산소농도 LEL 측정산소농도 LEL 측정

건조실 운전 온도

연료 차단밸브연료 차단밸브

연료공급 압력유량

외부 가연성가스 농도외부 가연성가스 농도

피(彼)건조물의 유입차단

정전

기타(화재 비상정지 등)

88

안전장치 설치 목적

인명과 재산을 보호인명과 재산을 보호

평상시 철저한 유지middot보수로 성능 유지평상시 철저한 유지middot보수로 성능 유지

안전장치는 절대 안전을 보장하지 않음안전장치는 절대 안전을 보장하지 않음

자주 반복하여 사용하면 수명 단축자주 반복하여 사용하면 수명 단축

89

안전장치 설치 원칙

원하는 동작마다 안전장치를 설치원하는 동작마다 안전장치를 설치

안전관행과 제조자의 지침

연료공급장치의 안전밸브연료공급장치의 안전밸브

안전장치의 운전중지는 수동조작으로 재(再)작동

제조자는 안전운전지침서를 제공

시동 정지 비상사태 점검 유지 보수 등시동 정지 비상사태 점검 유지 보수 등

안전장치는 제조자의 지침에 따라 설치 및 유지

안전장치는 외부충격 등으로 보호 조치

90

안전장치 설치 원칙

안전장치를 제거 또는 고장방지

전기 기계적인 연동장치 무력화 방지

제어회로는 150(120)V 이하 사용제어회로는 150(120)V 이하 사용

제어회로는 한쪽만 접지

PLC Sequence

정전 시 안전상태로 자동 복귀되는 회로유지

PLC와 별도의 비상정지스위치 설치

Sequence 변경은 담당자 승인 통제 기록middot유지 Sequence 변경은 담당자 승인 통제 기록 유지

안전 및 재산상의 피해가 우려될 때는 원격제어 금지

91

PLC 안전회로

제조자의 지침에 따라 PLC 회로 구성

안전회로는 변경 금지

안전회로는 독립 필요 시 접점은 공유가능안전회로는 독립 필요 시 접점은 공유가능

다른 설비를 이용하여 치환 점화시도 금지

연동장치는 안전 차단밸브 전원을 직접 차단하도

록 연동시키고 안전상태로 복귀록 연동시키고 안전상태로 복귀

PLC 고장 시 감시되고 안전상태로 복귀

Program은 소멸되지 않도록 저장

92

근로자 교육훈련 사항

연료-공기 혼합물의 연소

폭발위험

자연발화를 포함한 점화원자연발화를 포함한 점화원

제어 및 안전장치의 기능

특수 운전조건

저산소 분위기 운전조건저산소 분위기 운전조건

위험물질의 취급 및 처리

제한장소의 출입절차제한장소의 출입절차

운전 지침

93

참고자료

산업안전보건법

KOSHA CODE D-4-2001 건조설비 설치 기술지침

NFPA 86 Standard for oven and furnaces

NFPA 61A Standard for the prevention of Fire and Dust Explosion in Facilities Manufacturing and Handling StarchHandling Starch

NFPA 61B Standard for the prevention of Fire and Explosion in Grain Elevators and Facilities H dli B lk R A i l l C di iHandling Bulk Raw Agricultural Commodities

NFPA 61C Standard for the prevention of Fire and Dust Explosion in Feed MillsDust Explosion in Feed Mills

NFPA 68 NFPA 69 NFPA 77 NFPA 91 NFPA 231

94

감 사 합 니 다감 사 합 니 다

95

집필 장희(한국산업안전공단)편집 및 제작 교재자료개발팀

연소 퍼지 설비

예비 퍼지 예외 경우 760초과 또는 다음 3가지 동시

파일럿 불꽃 감시

안전 차단밸브 설치

가열 챔버 내의 가연성농도가 LEL25 이하

파일럿 점화 시운전 시간 15초 미만

예외 조건

공인기관의 승인을 받은 경우

연장시간 동안 LEL 25를 초과하지 않은 경우

83

연료 차단밸브

연동장치 작동 전원차단 시 차단밸브 닫힘

By-pass valve는 항상 닫음

차단밸브를 타 용도 사용금지

차단밸브 전단에 안전밸브를 설치

차단 파일럿 밸브마다 안전밸브를 설치차단 파일럿 밸브마다 안전밸브를 설치

8 62bar초과 시 이중으로 설치862bar초과 시 이중으로 설치

84

Pilot Burner

각 버너 마다 설치

서로 근접설치 시 최소 1개 이상설치로 감지

4초 이하의 실화를 감지하여 연동4초 이하의 실화를 감지하여 연동

예외 사항

로(爐) 내의 온도가 760를 초과 시에만 By-pass 가능

760 이하로 운전시 By-pass 기능을 반드시 복원 760 이하로 운전시 By-pass 기능을 반드시 복원

방폭형 복사 튜브 한쪽이 열린 경우는 제외

760 이하로 운전이 안 되는 버너는 By-pass 가능

온도제어 감지와 병용 금지

85

고산소 분위기 건조설비

산소 공급배관은 CGA G-44에 따름산소 공급배관은 CGA G 44에 따름

산소 투입 전에 배관 청소

연료 차단밸브는 가능한 화실에서 먼 곳에 설치

방산구 퍼지 배출구는 안전한 곳으로 배출방산구 퍼지 배출구는 안전한 곳으로 배출

산소가 연료배관으로 유입 금지

유리 재질 산소 유량계 사용 억제

산소 감압기 2차 측에 안전밸브 설치산소 감압기 2차 측에 안전밸브 설치

86

소방설비

오븐에 자동 스프링클러 물 분무설비 설치

필요 시 덕트 내에도 설치

로(爐)내 온도가 330를 초과 플래시 화재 위험로(爐)내 온도가 330를 초과 플래시 화재 위험

시에는 일제개방형 스프링클러를 설치

CO2 분말 포 소화설비 설치

필요 시 수증기 소화설비 설치필요 시 수증기 소화설비 설치

지속적인 수증기가 공급 가능

물 1lb는 076 부피

연소물질의 소화는 부적합

87

연소물질의 소화는 부적합

건조설비 연동장치

파일럿 버너파일럿 버너

송풍기운전 유량

산소농도 LEL 측정산소농도 LEL 측정

건조실 운전 온도

연료 차단밸브연료 차단밸브

연료공급 압력유량

외부 가연성가스 농도외부 가연성가스 농도

피(彼)건조물의 유입차단

정전

기타(화재 비상정지 등)

88

안전장치 설치 목적

인명과 재산을 보호인명과 재산을 보호

평상시 철저한 유지middot보수로 성능 유지평상시 철저한 유지middot보수로 성능 유지

안전장치는 절대 안전을 보장하지 않음안전장치는 절대 안전을 보장하지 않음

자주 반복하여 사용하면 수명 단축자주 반복하여 사용하면 수명 단축

89

안전장치 설치 원칙

원하는 동작마다 안전장치를 설치원하는 동작마다 안전장치를 설치

안전관행과 제조자의 지침

연료공급장치의 안전밸브연료공급장치의 안전밸브

안전장치의 운전중지는 수동조작으로 재(再)작동

제조자는 안전운전지침서를 제공

시동 정지 비상사태 점검 유지 보수 등시동 정지 비상사태 점검 유지 보수 등

안전장치는 제조자의 지침에 따라 설치 및 유지

안전장치는 외부충격 등으로 보호 조치

90

안전장치 설치 원칙

안전장치를 제거 또는 고장방지

전기 기계적인 연동장치 무력화 방지

제어회로는 150(120)V 이하 사용제어회로는 150(120)V 이하 사용

제어회로는 한쪽만 접지

PLC Sequence

정전 시 안전상태로 자동 복귀되는 회로유지

PLC와 별도의 비상정지스위치 설치

Sequence 변경은 담당자 승인 통제 기록middot유지 Sequence 변경은 담당자 승인 통제 기록 유지

안전 및 재산상의 피해가 우려될 때는 원격제어 금지

91

PLC 안전회로

제조자의 지침에 따라 PLC 회로 구성

안전회로는 변경 금지

안전회로는 독립 필요 시 접점은 공유가능안전회로는 독립 필요 시 접점은 공유가능

다른 설비를 이용하여 치환 점화시도 금지

연동장치는 안전 차단밸브 전원을 직접 차단하도

록 연동시키고 안전상태로 복귀록 연동시키고 안전상태로 복귀

PLC 고장 시 감시되고 안전상태로 복귀

Program은 소멸되지 않도록 저장

92

근로자 교육훈련 사항

연료-공기 혼합물의 연소

폭발위험

자연발화를 포함한 점화원자연발화를 포함한 점화원

제어 및 안전장치의 기능

특수 운전조건

저산소 분위기 운전조건저산소 분위기 운전조건

위험물질의 취급 및 처리

제한장소의 출입절차제한장소의 출입절차

운전 지침

93

참고자료

산업안전보건법

KOSHA CODE D-4-2001 건조설비 설치 기술지침

NFPA 86 Standard for oven and furnaces

NFPA 61A Standard for the prevention of Fire and Dust Explosion in Facilities Manufacturing and Handling StarchHandling Starch

NFPA 61B Standard for the prevention of Fire and Explosion in Grain Elevators and Facilities H dli B lk R A i l l C di iHandling Bulk Raw Agricultural Commodities

NFPA 61C Standard for the prevention of Fire and Dust Explosion in Feed MillsDust Explosion in Feed Mills

NFPA 68 NFPA 69 NFPA 77 NFPA 91 NFPA 231

94

감 사 합 니 다감 사 합 니 다

95

집필 장희(한국산업안전공단)편집 및 제작 교재자료개발팀

연료 차단밸브

연동장치 작동 전원차단 시 차단밸브 닫힘

By-pass valve는 항상 닫음

차단밸브를 타 용도 사용금지

차단밸브 전단에 안전밸브를 설치

차단 파일럿 밸브마다 안전밸브를 설치차단 파일럿 밸브마다 안전밸브를 설치

8 62bar초과 시 이중으로 설치862bar초과 시 이중으로 설치

84

Pilot Burner

각 버너 마다 설치

서로 근접설치 시 최소 1개 이상설치로 감지

4초 이하의 실화를 감지하여 연동4초 이하의 실화를 감지하여 연동

예외 사항

로(爐) 내의 온도가 760를 초과 시에만 By-pass 가능

760 이하로 운전시 By-pass 기능을 반드시 복원 760 이하로 운전시 By-pass 기능을 반드시 복원

방폭형 복사 튜브 한쪽이 열린 경우는 제외

760 이하로 운전이 안 되는 버너는 By-pass 가능

온도제어 감지와 병용 금지

85

고산소 분위기 건조설비

산소 공급배관은 CGA G-44에 따름산소 공급배관은 CGA G 44에 따름

산소 투입 전에 배관 청소

연료 차단밸브는 가능한 화실에서 먼 곳에 설치

방산구 퍼지 배출구는 안전한 곳으로 배출방산구 퍼지 배출구는 안전한 곳으로 배출

산소가 연료배관으로 유입 금지

유리 재질 산소 유량계 사용 억제

산소 감압기 2차 측에 안전밸브 설치산소 감압기 2차 측에 안전밸브 설치

86

소방설비

오븐에 자동 스프링클러 물 분무설비 설치

필요 시 덕트 내에도 설치

로(爐)내 온도가 330를 초과 플래시 화재 위험로(爐)내 온도가 330를 초과 플래시 화재 위험

시에는 일제개방형 스프링클러를 설치

CO2 분말 포 소화설비 설치

필요 시 수증기 소화설비 설치필요 시 수증기 소화설비 설치

지속적인 수증기가 공급 가능

물 1lb는 076 부피

연소물질의 소화는 부적합

87

연소물질의 소화는 부적합

건조설비 연동장치

파일럿 버너파일럿 버너

송풍기운전 유량

산소농도 LEL 측정산소농도 LEL 측정

건조실 운전 온도

연료 차단밸브연료 차단밸브

연료공급 압력유량

외부 가연성가스 농도외부 가연성가스 농도

피(彼)건조물의 유입차단

정전

기타(화재 비상정지 등)

88

안전장치 설치 목적

인명과 재산을 보호인명과 재산을 보호

평상시 철저한 유지middot보수로 성능 유지평상시 철저한 유지middot보수로 성능 유지

안전장치는 절대 안전을 보장하지 않음안전장치는 절대 안전을 보장하지 않음

자주 반복하여 사용하면 수명 단축자주 반복하여 사용하면 수명 단축

89

안전장치 설치 원칙

원하는 동작마다 안전장치를 설치원하는 동작마다 안전장치를 설치

안전관행과 제조자의 지침

연료공급장치의 안전밸브연료공급장치의 안전밸브

안전장치의 운전중지는 수동조작으로 재(再)작동

제조자는 안전운전지침서를 제공

시동 정지 비상사태 점검 유지 보수 등시동 정지 비상사태 점검 유지 보수 등

안전장치는 제조자의 지침에 따라 설치 및 유지

안전장치는 외부충격 등으로 보호 조치

90

안전장치 설치 원칙

안전장치를 제거 또는 고장방지

전기 기계적인 연동장치 무력화 방지

제어회로는 150(120)V 이하 사용제어회로는 150(120)V 이하 사용

제어회로는 한쪽만 접지

PLC Sequence

정전 시 안전상태로 자동 복귀되는 회로유지

PLC와 별도의 비상정지스위치 설치

Sequence 변경은 담당자 승인 통제 기록middot유지 Sequence 변경은 담당자 승인 통제 기록 유지

안전 및 재산상의 피해가 우려될 때는 원격제어 금지

91

PLC 안전회로

제조자의 지침에 따라 PLC 회로 구성

안전회로는 변경 금지

안전회로는 독립 필요 시 접점은 공유가능안전회로는 독립 필요 시 접점은 공유가능

다른 설비를 이용하여 치환 점화시도 금지

연동장치는 안전 차단밸브 전원을 직접 차단하도

록 연동시키고 안전상태로 복귀록 연동시키고 안전상태로 복귀

PLC 고장 시 감시되고 안전상태로 복귀

Program은 소멸되지 않도록 저장

92

근로자 교육훈련 사항

연료-공기 혼합물의 연소

폭발위험

자연발화를 포함한 점화원자연발화를 포함한 점화원

제어 및 안전장치의 기능

특수 운전조건

저산소 분위기 운전조건저산소 분위기 운전조건

위험물질의 취급 및 처리

제한장소의 출입절차제한장소의 출입절차

운전 지침

93

참고자료

산업안전보건법

KOSHA CODE D-4-2001 건조설비 설치 기술지침

NFPA 86 Standard for oven and furnaces

NFPA 61A Standard for the prevention of Fire and Dust Explosion in Facilities Manufacturing and Handling StarchHandling Starch

NFPA 61B Standard for the prevention of Fire and Explosion in Grain Elevators and Facilities H dli B lk R A i l l C di iHandling Bulk Raw Agricultural Commodities

NFPA 61C Standard for the prevention of Fire and Dust Explosion in Feed MillsDust Explosion in Feed Mills

NFPA 68 NFPA 69 NFPA 77 NFPA 91 NFPA 231

94

감 사 합 니 다감 사 합 니 다

95

집필 장희(한국산업안전공단)편집 및 제작 교재자료개발팀

Pilot Burner

각 버너 마다 설치

서로 근접설치 시 최소 1개 이상설치로 감지

4초 이하의 실화를 감지하여 연동4초 이하의 실화를 감지하여 연동

예외 사항

로(爐) 내의 온도가 760를 초과 시에만 By-pass 가능

760 이하로 운전시 By-pass 기능을 반드시 복원 760 이하로 운전시 By-pass 기능을 반드시 복원

방폭형 복사 튜브 한쪽이 열린 경우는 제외

760 이하로 운전이 안 되는 버너는 By-pass 가능

온도제어 감지와 병용 금지

85

고산소 분위기 건조설비

산소 공급배관은 CGA G-44에 따름산소 공급배관은 CGA G 44에 따름

산소 투입 전에 배관 청소

연료 차단밸브는 가능한 화실에서 먼 곳에 설치

방산구 퍼지 배출구는 안전한 곳으로 배출방산구 퍼지 배출구는 안전한 곳으로 배출

산소가 연료배관으로 유입 금지

유리 재질 산소 유량계 사용 억제

산소 감압기 2차 측에 안전밸브 설치산소 감압기 2차 측에 안전밸브 설치

86

소방설비

오븐에 자동 스프링클러 물 분무설비 설치

필요 시 덕트 내에도 설치

로(爐)내 온도가 330를 초과 플래시 화재 위험로(爐)내 온도가 330를 초과 플래시 화재 위험

시에는 일제개방형 스프링클러를 설치

CO2 분말 포 소화설비 설치

필요 시 수증기 소화설비 설치필요 시 수증기 소화설비 설치

지속적인 수증기가 공급 가능

물 1lb는 076 부피

연소물질의 소화는 부적합

87

연소물질의 소화는 부적합

건조설비 연동장치

파일럿 버너파일럿 버너

송풍기운전 유량

산소농도 LEL 측정산소농도 LEL 측정

건조실 운전 온도

연료 차단밸브연료 차단밸브

연료공급 압력유량

외부 가연성가스 농도외부 가연성가스 농도

피(彼)건조물의 유입차단

정전

기타(화재 비상정지 등)

88

안전장치 설치 목적

인명과 재산을 보호인명과 재산을 보호

평상시 철저한 유지middot보수로 성능 유지평상시 철저한 유지middot보수로 성능 유지

안전장치는 절대 안전을 보장하지 않음안전장치는 절대 안전을 보장하지 않음

자주 반복하여 사용하면 수명 단축자주 반복하여 사용하면 수명 단축

89

안전장치 설치 원칙

원하는 동작마다 안전장치를 설치원하는 동작마다 안전장치를 설치

안전관행과 제조자의 지침

연료공급장치의 안전밸브연료공급장치의 안전밸브

안전장치의 운전중지는 수동조작으로 재(再)작동

제조자는 안전운전지침서를 제공

시동 정지 비상사태 점검 유지 보수 등시동 정지 비상사태 점검 유지 보수 등

안전장치는 제조자의 지침에 따라 설치 및 유지

안전장치는 외부충격 등으로 보호 조치

90

안전장치 설치 원칙

안전장치를 제거 또는 고장방지

전기 기계적인 연동장치 무력화 방지

제어회로는 150(120)V 이하 사용제어회로는 150(120)V 이하 사용

제어회로는 한쪽만 접지

PLC Sequence

정전 시 안전상태로 자동 복귀되는 회로유지

PLC와 별도의 비상정지스위치 설치

Sequence 변경은 담당자 승인 통제 기록middot유지 Sequence 변경은 담당자 승인 통제 기록 유지

안전 및 재산상의 피해가 우려될 때는 원격제어 금지

91

PLC 안전회로

제조자의 지침에 따라 PLC 회로 구성

안전회로는 변경 금지

안전회로는 독립 필요 시 접점은 공유가능안전회로는 독립 필요 시 접점은 공유가능

다른 설비를 이용하여 치환 점화시도 금지

연동장치는 안전 차단밸브 전원을 직접 차단하도

록 연동시키고 안전상태로 복귀록 연동시키고 안전상태로 복귀

PLC 고장 시 감시되고 안전상태로 복귀

Program은 소멸되지 않도록 저장

92

근로자 교육훈련 사항

연료-공기 혼합물의 연소

폭발위험

자연발화를 포함한 점화원자연발화를 포함한 점화원

제어 및 안전장치의 기능

특수 운전조건

저산소 분위기 운전조건저산소 분위기 운전조건

위험물질의 취급 및 처리

제한장소의 출입절차제한장소의 출입절차

운전 지침

93

참고자료

산업안전보건법

KOSHA CODE D-4-2001 건조설비 설치 기술지침

NFPA 86 Standard for oven and furnaces

NFPA 61A Standard for the prevention of Fire and Dust Explosion in Facilities Manufacturing and Handling StarchHandling Starch

NFPA 61B Standard for the prevention of Fire and Explosion in Grain Elevators and Facilities H dli B lk R A i l l C di iHandling Bulk Raw Agricultural Commodities

NFPA 61C Standard for the prevention of Fire and Dust Explosion in Feed MillsDust Explosion in Feed Mills

NFPA 68 NFPA 69 NFPA 77 NFPA 91 NFPA 231

94

감 사 합 니 다감 사 합 니 다

95

집필 장희(한국산업안전공단)편집 및 제작 교재자료개발팀

고산소 분위기 건조설비

산소 공급배관은 CGA G-44에 따름산소 공급배관은 CGA G 44에 따름

산소 투입 전에 배관 청소

연료 차단밸브는 가능한 화실에서 먼 곳에 설치

방산구 퍼지 배출구는 안전한 곳으로 배출방산구 퍼지 배출구는 안전한 곳으로 배출

산소가 연료배관으로 유입 금지

유리 재질 산소 유량계 사용 억제

산소 감압기 2차 측에 안전밸브 설치산소 감압기 2차 측에 안전밸브 설치

86

소방설비

오븐에 자동 스프링클러 물 분무설비 설치

필요 시 덕트 내에도 설치

로(爐)내 온도가 330를 초과 플래시 화재 위험로(爐)내 온도가 330를 초과 플래시 화재 위험

시에는 일제개방형 스프링클러를 설치

CO2 분말 포 소화설비 설치

필요 시 수증기 소화설비 설치필요 시 수증기 소화설비 설치

지속적인 수증기가 공급 가능

물 1lb는 076 부피

연소물질의 소화는 부적합

87

연소물질의 소화는 부적합

건조설비 연동장치

파일럿 버너파일럿 버너

송풍기운전 유량

산소농도 LEL 측정산소농도 LEL 측정

건조실 운전 온도

연료 차단밸브연료 차단밸브

연료공급 압력유량

외부 가연성가스 농도외부 가연성가스 농도

피(彼)건조물의 유입차단

정전

기타(화재 비상정지 등)

88

안전장치 설치 목적

인명과 재산을 보호인명과 재산을 보호

평상시 철저한 유지middot보수로 성능 유지평상시 철저한 유지middot보수로 성능 유지

안전장치는 절대 안전을 보장하지 않음안전장치는 절대 안전을 보장하지 않음

자주 반복하여 사용하면 수명 단축자주 반복하여 사용하면 수명 단축

89

안전장치 설치 원칙

원하는 동작마다 안전장치를 설치원하는 동작마다 안전장치를 설치

안전관행과 제조자의 지침

연료공급장치의 안전밸브연료공급장치의 안전밸브

안전장치의 운전중지는 수동조작으로 재(再)작동

제조자는 안전운전지침서를 제공

시동 정지 비상사태 점검 유지 보수 등시동 정지 비상사태 점검 유지 보수 등

안전장치는 제조자의 지침에 따라 설치 및 유지

안전장치는 외부충격 등으로 보호 조치

90

안전장치 설치 원칙

안전장치를 제거 또는 고장방지

전기 기계적인 연동장치 무력화 방지

제어회로는 150(120)V 이하 사용제어회로는 150(120)V 이하 사용

제어회로는 한쪽만 접지

PLC Sequence

정전 시 안전상태로 자동 복귀되는 회로유지

PLC와 별도의 비상정지스위치 설치

Sequence 변경은 담당자 승인 통제 기록middot유지 Sequence 변경은 담당자 승인 통제 기록 유지

안전 및 재산상의 피해가 우려될 때는 원격제어 금지

91

PLC 안전회로

제조자의 지침에 따라 PLC 회로 구성

안전회로는 변경 금지

안전회로는 독립 필요 시 접점은 공유가능안전회로는 독립 필요 시 접점은 공유가능

다른 설비를 이용하여 치환 점화시도 금지

연동장치는 안전 차단밸브 전원을 직접 차단하도

록 연동시키고 안전상태로 복귀록 연동시키고 안전상태로 복귀

PLC 고장 시 감시되고 안전상태로 복귀

Program은 소멸되지 않도록 저장

92

근로자 교육훈련 사항

연료-공기 혼합물의 연소

폭발위험

자연발화를 포함한 점화원자연발화를 포함한 점화원

제어 및 안전장치의 기능

특수 운전조건

저산소 분위기 운전조건저산소 분위기 운전조건

위험물질의 취급 및 처리

제한장소의 출입절차제한장소의 출입절차

운전 지침

93

참고자료

산업안전보건법

KOSHA CODE D-4-2001 건조설비 설치 기술지침

NFPA 86 Standard for oven and furnaces

NFPA 61A Standard for the prevention of Fire and Dust Explosion in Facilities Manufacturing and Handling StarchHandling Starch

NFPA 61B Standard for the prevention of Fire and Explosion in Grain Elevators and Facilities H dli B lk R A i l l C di iHandling Bulk Raw Agricultural Commodities

NFPA 61C Standard for the prevention of Fire and Dust Explosion in Feed MillsDust Explosion in Feed Mills

NFPA 68 NFPA 69 NFPA 77 NFPA 91 NFPA 231

94

감 사 합 니 다감 사 합 니 다

95

집필 장희(한국산업안전공단)편집 및 제작 교재자료개발팀

소방설비

오븐에 자동 스프링클러 물 분무설비 설치

필요 시 덕트 내에도 설치

로(爐)내 온도가 330를 초과 플래시 화재 위험로(爐)내 온도가 330를 초과 플래시 화재 위험

시에는 일제개방형 스프링클러를 설치

CO2 분말 포 소화설비 설치

필요 시 수증기 소화설비 설치필요 시 수증기 소화설비 설치

지속적인 수증기가 공급 가능

물 1lb는 076 부피

연소물질의 소화는 부적합

87

연소물질의 소화는 부적합

건조설비 연동장치

파일럿 버너파일럿 버너

송풍기운전 유량

산소농도 LEL 측정산소농도 LEL 측정

건조실 운전 온도

연료 차단밸브연료 차단밸브

연료공급 압력유량

외부 가연성가스 농도외부 가연성가스 농도

피(彼)건조물의 유입차단

정전

기타(화재 비상정지 등)

88

안전장치 설치 목적

인명과 재산을 보호인명과 재산을 보호

평상시 철저한 유지middot보수로 성능 유지평상시 철저한 유지middot보수로 성능 유지

안전장치는 절대 안전을 보장하지 않음안전장치는 절대 안전을 보장하지 않음

자주 반복하여 사용하면 수명 단축자주 반복하여 사용하면 수명 단축

89

안전장치 설치 원칙

원하는 동작마다 안전장치를 설치원하는 동작마다 안전장치를 설치

안전관행과 제조자의 지침

연료공급장치의 안전밸브연료공급장치의 안전밸브

안전장치의 운전중지는 수동조작으로 재(再)작동

제조자는 안전운전지침서를 제공

시동 정지 비상사태 점검 유지 보수 등시동 정지 비상사태 점검 유지 보수 등

안전장치는 제조자의 지침에 따라 설치 및 유지

안전장치는 외부충격 등으로 보호 조치

90

안전장치 설치 원칙

안전장치를 제거 또는 고장방지

전기 기계적인 연동장치 무력화 방지

제어회로는 150(120)V 이하 사용제어회로는 150(120)V 이하 사용

제어회로는 한쪽만 접지

PLC Sequence

정전 시 안전상태로 자동 복귀되는 회로유지

PLC와 별도의 비상정지스위치 설치

Sequence 변경은 담당자 승인 통제 기록middot유지 Sequence 변경은 담당자 승인 통제 기록 유지

안전 및 재산상의 피해가 우려될 때는 원격제어 금지

91

PLC 안전회로

제조자의 지침에 따라 PLC 회로 구성

안전회로는 변경 금지

안전회로는 독립 필요 시 접점은 공유가능안전회로는 독립 필요 시 접점은 공유가능

다른 설비를 이용하여 치환 점화시도 금지

연동장치는 안전 차단밸브 전원을 직접 차단하도

록 연동시키고 안전상태로 복귀록 연동시키고 안전상태로 복귀

PLC 고장 시 감시되고 안전상태로 복귀

Program은 소멸되지 않도록 저장

92

근로자 교육훈련 사항

연료-공기 혼합물의 연소

폭발위험

자연발화를 포함한 점화원자연발화를 포함한 점화원

제어 및 안전장치의 기능

특수 운전조건

저산소 분위기 운전조건저산소 분위기 운전조건

위험물질의 취급 및 처리

제한장소의 출입절차제한장소의 출입절차

운전 지침

93

참고자료

산업안전보건법

KOSHA CODE D-4-2001 건조설비 설치 기술지침

NFPA 86 Standard for oven and furnaces

NFPA 61A Standard for the prevention of Fire and Dust Explosion in Facilities Manufacturing and Handling StarchHandling Starch

NFPA 61B Standard for the prevention of Fire and Explosion in Grain Elevators and Facilities H dli B lk R A i l l C di iHandling Bulk Raw Agricultural Commodities

NFPA 61C Standard for the prevention of Fire and Dust Explosion in Feed MillsDust Explosion in Feed Mills

NFPA 68 NFPA 69 NFPA 77 NFPA 91 NFPA 231

94

감 사 합 니 다감 사 합 니 다

95

집필 장희(한국산업안전공단)편집 및 제작 교재자료개발팀

건조설비 연동장치

파일럿 버너파일럿 버너

송풍기운전 유량

산소농도 LEL 측정산소농도 LEL 측정

건조실 운전 온도

연료 차단밸브연료 차단밸브

연료공급 압력유량

외부 가연성가스 농도외부 가연성가스 농도

피(彼)건조물의 유입차단

정전

기타(화재 비상정지 등)

88

안전장치 설치 목적

인명과 재산을 보호인명과 재산을 보호

평상시 철저한 유지middot보수로 성능 유지평상시 철저한 유지middot보수로 성능 유지

안전장치는 절대 안전을 보장하지 않음안전장치는 절대 안전을 보장하지 않음

자주 반복하여 사용하면 수명 단축자주 반복하여 사용하면 수명 단축

89

안전장치 설치 원칙

원하는 동작마다 안전장치를 설치원하는 동작마다 안전장치를 설치

안전관행과 제조자의 지침

연료공급장치의 안전밸브연료공급장치의 안전밸브

안전장치의 운전중지는 수동조작으로 재(再)작동

제조자는 안전운전지침서를 제공

시동 정지 비상사태 점검 유지 보수 등시동 정지 비상사태 점검 유지 보수 등

안전장치는 제조자의 지침에 따라 설치 및 유지

안전장치는 외부충격 등으로 보호 조치

90

안전장치 설치 원칙

안전장치를 제거 또는 고장방지

전기 기계적인 연동장치 무력화 방지

제어회로는 150(120)V 이하 사용제어회로는 150(120)V 이하 사용

제어회로는 한쪽만 접지

PLC Sequence

정전 시 안전상태로 자동 복귀되는 회로유지

PLC와 별도의 비상정지스위치 설치

Sequence 변경은 담당자 승인 통제 기록middot유지 Sequence 변경은 담당자 승인 통제 기록 유지

안전 및 재산상의 피해가 우려될 때는 원격제어 금지

91

PLC 안전회로

제조자의 지침에 따라 PLC 회로 구성

안전회로는 변경 금지

안전회로는 독립 필요 시 접점은 공유가능안전회로는 독립 필요 시 접점은 공유가능

다른 설비를 이용하여 치환 점화시도 금지

연동장치는 안전 차단밸브 전원을 직접 차단하도

록 연동시키고 안전상태로 복귀록 연동시키고 안전상태로 복귀

PLC 고장 시 감시되고 안전상태로 복귀

Program은 소멸되지 않도록 저장

92

근로자 교육훈련 사항

연료-공기 혼합물의 연소

폭발위험

자연발화를 포함한 점화원자연발화를 포함한 점화원

제어 및 안전장치의 기능

특수 운전조건

저산소 분위기 운전조건저산소 분위기 운전조건

위험물질의 취급 및 처리

제한장소의 출입절차제한장소의 출입절차

운전 지침

93

참고자료

산업안전보건법

KOSHA CODE D-4-2001 건조설비 설치 기술지침

NFPA 86 Standard for oven and furnaces

NFPA 61A Standard for the prevention of Fire and Dust Explosion in Facilities Manufacturing and Handling StarchHandling Starch

NFPA 61B Standard for the prevention of Fire and Explosion in Grain Elevators and Facilities H dli B lk R A i l l C di iHandling Bulk Raw Agricultural Commodities

NFPA 61C Standard for the prevention of Fire and Dust Explosion in Feed MillsDust Explosion in Feed Mills

NFPA 68 NFPA 69 NFPA 77 NFPA 91 NFPA 231

94

감 사 합 니 다감 사 합 니 다

95

집필 장희(한국산업안전공단)편집 및 제작 교재자료개발팀

안전장치 설치 목적

인명과 재산을 보호인명과 재산을 보호

평상시 철저한 유지middot보수로 성능 유지평상시 철저한 유지middot보수로 성능 유지

안전장치는 절대 안전을 보장하지 않음안전장치는 절대 안전을 보장하지 않음

자주 반복하여 사용하면 수명 단축자주 반복하여 사용하면 수명 단축

89

안전장치 설치 원칙

원하는 동작마다 안전장치를 설치원하는 동작마다 안전장치를 설치

안전관행과 제조자의 지침

연료공급장치의 안전밸브연료공급장치의 안전밸브

안전장치의 운전중지는 수동조작으로 재(再)작동

제조자는 안전운전지침서를 제공

시동 정지 비상사태 점검 유지 보수 등시동 정지 비상사태 점검 유지 보수 등

안전장치는 제조자의 지침에 따라 설치 및 유지

안전장치는 외부충격 등으로 보호 조치

90

안전장치 설치 원칙

안전장치를 제거 또는 고장방지

전기 기계적인 연동장치 무력화 방지

제어회로는 150(120)V 이하 사용제어회로는 150(120)V 이하 사용

제어회로는 한쪽만 접지

PLC Sequence

정전 시 안전상태로 자동 복귀되는 회로유지

PLC와 별도의 비상정지스위치 설치

Sequence 변경은 담당자 승인 통제 기록middot유지 Sequence 변경은 담당자 승인 통제 기록 유지

안전 및 재산상의 피해가 우려될 때는 원격제어 금지

91

PLC 안전회로

제조자의 지침에 따라 PLC 회로 구성

안전회로는 변경 금지

안전회로는 독립 필요 시 접점은 공유가능안전회로는 독립 필요 시 접점은 공유가능

다른 설비를 이용하여 치환 점화시도 금지

연동장치는 안전 차단밸브 전원을 직접 차단하도

록 연동시키고 안전상태로 복귀록 연동시키고 안전상태로 복귀

PLC 고장 시 감시되고 안전상태로 복귀

Program은 소멸되지 않도록 저장

92

근로자 교육훈련 사항

연료-공기 혼합물의 연소

폭발위험

자연발화를 포함한 점화원자연발화를 포함한 점화원

제어 및 안전장치의 기능

특수 운전조건

저산소 분위기 운전조건저산소 분위기 운전조건

위험물질의 취급 및 처리

제한장소의 출입절차제한장소의 출입절차

운전 지침

93

참고자료

산업안전보건법

KOSHA CODE D-4-2001 건조설비 설치 기술지침

NFPA 86 Standard for oven and furnaces

NFPA 61A Standard for the prevention of Fire and Dust Explosion in Facilities Manufacturing and Handling StarchHandling Starch

NFPA 61B Standard for the prevention of Fire and Explosion in Grain Elevators and Facilities H dli B lk R A i l l C di iHandling Bulk Raw Agricultural Commodities

NFPA 61C Standard for the prevention of Fire and Dust Explosion in Feed MillsDust Explosion in Feed Mills

NFPA 68 NFPA 69 NFPA 77 NFPA 91 NFPA 231

94

감 사 합 니 다감 사 합 니 다

95

집필 장희(한국산업안전공단)편집 및 제작 교재자료개발팀

안전장치 설치 원칙

원하는 동작마다 안전장치를 설치원하는 동작마다 안전장치를 설치

안전관행과 제조자의 지침

연료공급장치의 안전밸브연료공급장치의 안전밸브

안전장치의 운전중지는 수동조작으로 재(再)작동

제조자는 안전운전지침서를 제공

시동 정지 비상사태 점검 유지 보수 등시동 정지 비상사태 점검 유지 보수 등

안전장치는 제조자의 지침에 따라 설치 및 유지

안전장치는 외부충격 등으로 보호 조치

90

안전장치 설치 원칙

안전장치를 제거 또는 고장방지

전기 기계적인 연동장치 무력화 방지

제어회로는 150(120)V 이하 사용제어회로는 150(120)V 이하 사용

제어회로는 한쪽만 접지

PLC Sequence

정전 시 안전상태로 자동 복귀되는 회로유지

PLC와 별도의 비상정지스위치 설치

Sequence 변경은 담당자 승인 통제 기록middot유지 Sequence 변경은 담당자 승인 통제 기록 유지

안전 및 재산상의 피해가 우려될 때는 원격제어 금지

91

PLC 안전회로

제조자의 지침에 따라 PLC 회로 구성

안전회로는 변경 금지

안전회로는 독립 필요 시 접점은 공유가능안전회로는 독립 필요 시 접점은 공유가능

다른 설비를 이용하여 치환 점화시도 금지

연동장치는 안전 차단밸브 전원을 직접 차단하도

록 연동시키고 안전상태로 복귀록 연동시키고 안전상태로 복귀

PLC 고장 시 감시되고 안전상태로 복귀

Program은 소멸되지 않도록 저장

92

근로자 교육훈련 사항

연료-공기 혼합물의 연소

폭발위험

자연발화를 포함한 점화원자연발화를 포함한 점화원

제어 및 안전장치의 기능

특수 운전조건

저산소 분위기 운전조건저산소 분위기 운전조건

위험물질의 취급 및 처리

제한장소의 출입절차제한장소의 출입절차

운전 지침

93

참고자료

산업안전보건법

KOSHA CODE D-4-2001 건조설비 설치 기술지침

NFPA 86 Standard for oven and furnaces

NFPA 61A Standard for the prevention of Fire and Dust Explosion in Facilities Manufacturing and Handling StarchHandling Starch

NFPA 61B Standard for the prevention of Fire and Explosion in Grain Elevators and Facilities H dli B lk R A i l l C di iHandling Bulk Raw Agricultural Commodities

NFPA 61C Standard for the prevention of Fire and Dust Explosion in Feed MillsDust Explosion in Feed Mills

NFPA 68 NFPA 69 NFPA 77 NFPA 91 NFPA 231

94

감 사 합 니 다감 사 합 니 다

95

집필 장희(한국산업안전공단)편집 및 제작 교재자료개발팀

안전장치 설치 원칙

안전장치를 제거 또는 고장방지

전기 기계적인 연동장치 무력화 방지

제어회로는 150(120)V 이하 사용제어회로는 150(120)V 이하 사용

제어회로는 한쪽만 접지

PLC Sequence

정전 시 안전상태로 자동 복귀되는 회로유지

PLC와 별도의 비상정지스위치 설치

Sequence 변경은 담당자 승인 통제 기록middot유지 Sequence 변경은 담당자 승인 통제 기록 유지

안전 및 재산상의 피해가 우려될 때는 원격제어 금지

91

PLC 안전회로

제조자의 지침에 따라 PLC 회로 구성

안전회로는 변경 금지

안전회로는 독립 필요 시 접점은 공유가능안전회로는 독립 필요 시 접점은 공유가능

다른 설비를 이용하여 치환 점화시도 금지

연동장치는 안전 차단밸브 전원을 직접 차단하도

록 연동시키고 안전상태로 복귀록 연동시키고 안전상태로 복귀

PLC 고장 시 감시되고 안전상태로 복귀

Program은 소멸되지 않도록 저장

92

근로자 교육훈련 사항

연료-공기 혼합물의 연소

폭발위험

자연발화를 포함한 점화원자연발화를 포함한 점화원

제어 및 안전장치의 기능

특수 운전조건

저산소 분위기 운전조건저산소 분위기 운전조건

위험물질의 취급 및 처리

제한장소의 출입절차제한장소의 출입절차

운전 지침

93

참고자료

산업안전보건법

KOSHA CODE D-4-2001 건조설비 설치 기술지침

NFPA 86 Standard for oven and furnaces

NFPA 61A Standard for the prevention of Fire and Dust Explosion in Facilities Manufacturing and Handling StarchHandling Starch

NFPA 61B Standard for the prevention of Fire and Explosion in Grain Elevators and Facilities H dli B lk R A i l l C di iHandling Bulk Raw Agricultural Commodities

NFPA 61C Standard for the prevention of Fire and Dust Explosion in Feed MillsDust Explosion in Feed Mills

NFPA 68 NFPA 69 NFPA 77 NFPA 91 NFPA 231

94

감 사 합 니 다감 사 합 니 다

95

집필 장희(한국산업안전공단)편집 및 제작 교재자료개발팀

PLC 안전회로

제조자의 지침에 따라 PLC 회로 구성

안전회로는 변경 금지

안전회로는 독립 필요 시 접점은 공유가능안전회로는 독립 필요 시 접점은 공유가능

다른 설비를 이용하여 치환 점화시도 금지

연동장치는 안전 차단밸브 전원을 직접 차단하도

록 연동시키고 안전상태로 복귀록 연동시키고 안전상태로 복귀

PLC 고장 시 감시되고 안전상태로 복귀

Program은 소멸되지 않도록 저장

92

근로자 교육훈련 사항

연료-공기 혼합물의 연소

폭발위험

자연발화를 포함한 점화원자연발화를 포함한 점화원

제어 및 안전장치의 기능

특수 운전조건

저산소 분위기 운전조건저산소 분위기 운전조건

위험물질의 취급 및 처리

제한장소의 출입절차제한장소의 출입절차

운전 지침

93

참고자료

산업안전보건법

KOSHA CODE D-4-2001 건조설비 설치 기술지침

NFPA 86 Standard for oven and furnaces

NFPA 61A Standard for the prevention of Fire and Dust Explosion in Facilities Manufacturing and Handling StarchHandling Starch

NFPA 61B Standard for the prevention of Fire and Explosion in Grain Elevators and Facilities H dli B lk R A i l l C di iHandling Bulk Raw Agricultural Commodities

NFPA 61C Standard for the prevention of Fire and Dust Explosion in Feed MillsDust Explosion in Feed Mills

NFPA 68 NFPA 69 NFPA 77 NFPA 91 NFPA 231

94

감 사 합 니 다감 사 합 니 다

95

집필 장희(한국산업안전공단)편집 및 제작 교재자료개발팀

근로자 교육훈련 사항

연료-공기 혼합물의 연소

폭발위험

자연발화를 포함한 점화원자연발화를 포함한 점화원

제어 및 안전장치의 기능

특수 운전조건

저산소 분위기 운전조건저산소 분위기 운전조건

위험물질의 취급 및 처리

제한장소의 출입절차제한장소의 출입절차

운전 지침

93

참고자료

산업안전보건법

KOSHA CODE D-4-2001 건조설비 설치 기술지침

NFPA 86 Standard for oven and furnaces

NFPA 61A Standard for the prevention of Fire and Dust Explosion in Facilities Manufacturing and Handling StarchHandling Starch

NFPA 61B Standard for the prevention of Fire and Explosion in Grain Elevators and Facilities H dli B lk R A i l l C di iHandling Bulk Raw Agricultural Commodities

NFPA 61C Standard for the prevention of Fire and Dust Explosion in Feed MillsDust Explosion in Feed Mills

NFPA 68 NFPA 69 NFPA 77 NFPA 91 NFPA 231

94

감 사 합 니 다감 사 합 니 다

95

집필 장희(한국산업안전공단)편집 및 제작 교재자료개발팀

참고자료

산업안전보건법

KOSHA CODE D-4-2001 건조설비 설치 기술지침

NFPA 86 Standard for oven and furnaces

NFPA 61A Standard for the prevention of Fire and Dust Explosion in Facilities Manufacturing and Handling StarchHandling Starch

NFPA 61B Standard for the prevention of Fire and Explosion in Grain Elevators and Facilities H dli B lk R A i l l C di iHandling Bulk Raw Agricultural Commodities

NFPA 61C Standard for the prevention of Fire and Dust Explosion in Feed MillsDust Explosion in Feed Mills

NFPA 68 NFPA 69 NFPA 77 NFPA 91 NFPA 231

94

감 사 합 니 다감 사 합 니 다

95

집필 장희(한국산업안전공단)편집 및 제작 교재자료개발팀

감 사 합 니 다감 사 합 니 다

95

집필 장희(한국산업안전공단)편집 및 제작 교재자료개발팀