[2교시 3번] 화공안전기술사 126회ㅣ2022년

Q. 정전기 예방을 위한 설계단계부터 고려되어야 할 안전기준

*기출 출처 : Q-Net

 

1. 개요

• 배경: 인화성 액체 및 가스, 가연성 분진 취급 공정에서 정전기 방전 점화원(최소점화에너지, MIE)에 의한 화재·폭발 사고 방지가 목적임.
• 기본 원칙: 정전기 발생 억제(전하 축적 방지), 전하 완화(방전 유도), 점화원 무력화(불활성화)를 엔지니어링 설계 초기 단계부터 반영해야 함.
• 관련 기준: 산안법 기준에 관한 규칙 제325조 및 KOSHA GUIDE P-114(정전기의 계측·제어), KOSHA GUIDE E-188(정전기 재해예방).

 

2. 설계단계별 정전기 예방 안전기준

가. 유체 유속 제어 및 투입 방식 설계 (발생 억제)

1. 유량 및 유속 제한:
   • 인화성 액체의 이송 유속은 정전기 발생을 최소화하기 위해 1m/s 이하로 최초 투입/배출 설계 (기입 배관이 유체에 잠길 때까지).
   • 정상 이송 시 유속은 V  X  d  ≤  0.5 ㎡/s (V : 유속 m/s, d: 배관 내경 m) 또는 최대 7m/s 이하로 설계. 낙하 높이 최소화 (Dip Pipe 설계):
     • 액체의 자유 낙하에 의한 수직 마찰·분무 발생을 방지하기 위해 공급 배관을 탱크 바닥 근접부(10~15 cm)까지 연장하는 Submerged Pipe(침적관) 설계.

 

나. 접지 및 본딩(Grounding & Bonding) 설계 (전하 완화)

1. 접지 및 본딩망 구축:
   • 모든 금속성 설비(반응기, 저장탱크, 배관, 플랜지, 수송용기) 간 연속적인 전도성을 확보하도록 본딩(Bonding) 및 접지(Grounding) 설계.
2. 접지저항 기준:
   • 설비 및 배관 접지저항: 100 Ω 이하 (KOSHA GUIDE P-114).
   • 정전기 제거용 보조 접지: 10^6 Ω (1M 이하) 이하로 설계하여 급격한 방전 전류 차단.
3. 배관 플랜지 부위: 금속 플랜지 간 절연 볼트 사용 시 본딩 용선(Bonding Jumper) 필수 반영.

 

다. 완화 시간(Relaxation Time) 확보 및 배관 설계

1. 완화조(Relaxation Tank) 및 완화 구간 설계:
   • 필터, 펌프 등 정전기 대량 발생 장치 후단에는 전하가 감쇄될 수 있도록 완화시간(최소 30초 이상)을 고려한 정류 구간 또는 완화조 배치.
2. 전도성 재질 선정:
   • 비전도성(플라스틱, FRP) 배관/용기 사용을 지양하고 전도성 재질(스틸, 전도성 고분자) 또는 내부 전도성 라이닝 채택.

 

라. 환경 제어 및 공정 불활성화 설계 (점화원 차단)

1. 상대습도 제어: 전하 누설 촉진을 위해 분위기 상대습도 65%이상 유지 가능한 가습 설비 반영.
2. 질소 퓨지(N₂ Inerting): MIE가 극히 낮은 물질(예: 수소, 아세틸렌, 분진) 취급 공간은 산소농도(LOC 이하)를 제어하는 질소 블랭킷팅(Nitrogen Blanketing) 시스템 기본 설계.

 

 

3. 법적 및 KOSHA GUIDE 준수 사항

• 산업안전보건기준에 관한 규칙 제325조(정전기로 인한 화재·폭발 방지): 접지, 전도성 재질 사용, 제전장치 설치, 가습, 불활성 가스 봉입 조치 의무화.
• 공정안전자료(PSI) 반영: 계장 P&ID 및 배치도에 접지·본딩 포인트, 침적관 설계, N₂ Inerting 인터록을 명시하여 설계 검토 수행.

 

 

4. 결론

정전기 위험은 설계 초기 단계(FEED/상세설계)에서 유속 제한, 침적관, 본딩·접지망, 질소 퓨지 시스템을 반영해야만 후단 운전 단계에서의 인적 오작동 위험을 근본적으로 차단할 수 있음. 해당 설계 스펙은 공정안전자료(PSI)에 명확히 명시 및 관리되어야 함.

 

[간소화]

1. 개요

• 목적: 인화성 액체·가스 및 가연성 분진 공정에서 정전기 방전 점화원에 의한 화재·폭발 예방.
• 기본 원칙: 정전기 발생 억제, 전하 완화(누설), 점화원 무력화(불활성화)를 설계 초기(FEED) 단계부터 반영.
• 관련 근거: 산안법 기준에 관한 규칙 제325조, KOSHA GUIDE P-114(정전기 계측·제어) 및 E-188 (정전기 재해예방).

 

2. 설계단계별 핵심 안전기준

가. 유체 이송 및 투입 방식 (발생 억제)

1. 유속 제한:
   • 초기 이송(침적 전): 1m/s 이하
   • 정상 이송: V X d ≤ 0.5 ㎡/s (V : 유속 m/s, d: 배관 내경 m) (최대 7m/s 이하)
2. 침적관(Dip Pipe) 설계: 바닥근접(10~15 cm) 연장 배관 적용으로 자유낙하/분무에 의한 정전기 방지.

 

나. 접지 및 본딩 (전하 완화)

1. 접지/본딩망: 모든 금속성 설비·배관·용기 간 연속 전도성 확보.
2. 접지저항 기준:
   • 설비·배관 접지: 100 Ω이하 
   • 정전기 제거용 보조 접지: 10^6 Ω (1M Ω )이하
3. 본딩 점퍼: 절연 플랜지 구간 Bonding Jumper 설치.

 

다. 완화시간 및 재질 선정

1. 정류조(Relaxation Tank): 필터·펌프 후단 완화시간(최소 30초 이상) 고려한 정류 구간 배치.
2. 전도성 재질: 비전도성(FRP, 플라스틱) 배관 지양 → 전도성 재질 또는 전도성 라이닝 적용.

 

라. 분위기 제어 및 불활성화 (점화원 차단)

1. 상대습도 제어: 공정 분위기 상대습도 65%이상 유지 가습 설비 반영.
2. 질소 퓨지(N₂ Blanketing): MIE가 낮은 물질 취급 시 산소농도(LOC 이하) 제어 시스템 기본 반영.

 

3. 법적 준수 및 PSI 반영

• 산안법 규칙 제325조: 접지, 전도성 재질, 제전장치, 가습, 불활성 가스 봉입 조치 의무화.
• 공정안전자료(PSI) 명시: P&ID 및 배치도에 접지·본딩 포인트, 침적관, N₂ Inerting 인터록 명기.

 

4. 결론

설계 초기 단계에서 유속 제한, 침적관, 본딩·접지, N₂ 퓨지를 반영하여 인적 오류를 차단하고, 해당 기준을 공정안전자료(PSI)에 반영해 지속 관리해야 함.

E-188-2021 정전기 재해예방에 관한 기술지침.pdf

1.24MB

P-114-2020 화학설비 및 부속설비에서 정전기의 계측제어에 관한 기술지침.pdf

0.27MB