NH3, H2S 누출사고 피해범위 및 대피거리 산정에 관한 연구
- 주제(키워드) ERPG-2 , EFFECT 9 , ALOHA , Hydrogen Sulfide , PHAST ver 6.7 , Ammonia
- 발행기관 아주대학교
- 지도교수 정승호
- 발행년도 2016
- 학위수여년월 2016. 8
- 학위명 석사
- 학과 및 전공 일반대학원 환경안전공학과
- 실제URI http://www.dcollection.net/handler/ajou/000000022997
- 본문언어 한국어
- 저작권 아주대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.
초록/요약
2012년 9월 경북 구미에게 발생한 불화수소 누출사고 이후 지속적인 화학물질 사고로 화학물질 안전에 대해 국민들의 불안이 증대 하고 있다. 구미 사고에서 보듯이 유관부서의 재난 현장을 신속하게 통재하고 대피 시키는 체계가 미흡하여 주변 주민들의 피해가 확대 되었다. 사고대비물질은 화학물질 중 급성독성, 폭발성이 강하여 화학사고의 발생 가능성이 높거나 화학사고가 발생할 경우 피해규모가 클 것으로 우려되는 화학물질로서 사고대비물질중 가연성 및 독성의 위험을 가지는 대표적인 물질인 암모니아, 황화수소를 선정하여 누출되었을 때 미치는 영향과 대피거리의 산정을 통해 화학물질 사고 발생 시 영향 범위를 예측, 대피거리를 제공함으로써 사업장 주변의 주민들의 피해를 사전에 예방 할 수 있다. 본 연구는 대용량 냉장, 냉동 창고에서 냉매로 많이 쓰이고 있는 암모니아가 사업장 외부로 누출되었을 경우와 산업전반에 걸쳐 폭 넓게 사용 되고 있는 황화수소가 누출될 경우 가연성 및 독성 특성에 따른 피해 범위 및 피해 영향을 시뮬레이션 프로그램들을 이용하여 암모니아, 황화수소 누출량에 따른 대피 거리와 화학물질의 농도, 화학적 특성과 관련된 인체 피해 영향 범위를 예측해 보았다. 이 연구에서 시나리오들은 저장용기 자체에 구멍이 발생 하거나 용기에 연결관 배관이 완전히 파열 되었을 때를 가정하여 시뮬레이션 하고 최악의 경우에는 최대 저장 용량의 방출 시간을 10분으로 고정하여 계산에 이용하였다. 누출량에 따른 ERPG-2 농도를 기준으로 대피 거리를 산정한 결과 가연성 증기로 인한 폭발 분위기의 형성 범위보다 독성 가스가 인체에 미치는 영향 범위가 훨씬 더 크다는 것을 알 수 있었고 암모니아, 황화수소가 누출될 경우 비상대응 및 대피계획 수립 시 독성이 미치는 거리를 기준으로 적용해야 한다는 것을 알 수 있다. 암모니아와 관련된 설비들의 저장온도와 압력, 황화수소의 사업장내 보관·저장 수량 기준을 근거로 계산된 누출 속도와 최종적으로 대피 거리의 계산 값들을 정리한 결과를 작성하여 누출 사고 발생 시 주변 지역의 피해 범위 및 영향을 예측하여 소방서, 경찰서, 보건소, 화학재난 방재센터 등 유관기관이 신속하게 대응 할 수 있는 안전대책 자료로 활용 할 수 있게 하였다.
more목차
제 1 장 서 론 1
제 1 절 연구의 배경 및 목적 1
제 2 절 연구 범위 및 방향 3
제 2 장 이론적 배경 3
제 1 절 암모니아 누출사고 이론 배경 3
1. 암모니아 누출관련 사고 및 피해 4
2. 암모니아 물질의 특성 4
3. 암모니아 저장에 따른 온도와 압력관계 5
4. 냉동·냉장 시스템 내 암모니아 사용 현황 5
제 2 절 황화수소 누출사고 이론 배경 6
1. 황화수소 누출관련 사고 형태 및 피해 7
2. 황화수소 물질의 특성 8
3. 황화수소 발생공정 : 정유공정에서의 황화수소 발생, 회수공정 중심 9
가. 탈황공정 (DESULFURIZATION UNIT) 10
나. 유황회수공정 (SULFUR PLANT) 11
다. 공정조건 11
제 3 절 사고 시나리오 분석 조건 12
1. 끝점 12
2. 풍속 및 대기 안정도 12
3. 대기 온도 및 대기 습도 13
4. 누출원의 높이 13
5. 지표면의 굴곡 상태 13
6. 누출물질의 온도 13
7. 최악의 시나리오 선정 14
가. 최악의 누출량 산정 14
나. 최악의 누출시나리오 분석 14
다. 최악의 사고시나리오의 선정 시 고려해야할 인자 16
8. 대안의 사고 시나리오 17
가. 대안의 시나리오 분석 17
9. 임의의 누출시나리오 17
가. 시나리오 분석대상 17
나. 시나리오 선정 시 고려사항 18
(1) 최악의 가상사고 시나리오보다 자주 일어날 수 있는 것 18
(2) 끝점이 사업장 외부에 도달하는 것 18
(3) 시나리오 사고 대상 18
(가) 이송 호스 사고 18
(나) 공정배관 사고 18
(다) 압력용기 및 펌프 사고 18
(라) 압력용기의 과충전 및 과압 18
(마) 이송 용기의 파손 또는 누출 18
(4) 다음의 사항들을 시나리오 선정 시에 반영한다 18
(가) 과거 5년간의 사고이력 18
(나) 위험성평가 시에 발견된 위험요인 18
(다) 설비별 누출공 크기 선정 19
제 4 절 대기 확산 모델링 20
1. Gaussian Dispersion : 가벼운 가스 21
2. Heavy Gas Dispersion : 무거운 가스 22
3. 연속누출 (Continuous emission) 23
4. 질량의 보존 (Conservation of mass) 24
5. 정상상태 조건 (Steady-state conditions) 24
6. 바람단면방향 및 수직방향의 농도 분포 24
7. 가스 상태의 누출속도 계산 24
8. 독성영향의 기준 25
9. 폭발 과압의 기준 26
제 5 절 Simulation Program 27
1. ALOHA(Areal Location of Hazardous Atmospheres) 28
2. PHAST(Process Hazards Analysis Software) 29
3. EFFECT 9 29
제 3 장 누출에 따른 영향범위 30
제 1 절 암모니아 누출에 따른 영향범위 산출 30
1. 암모니아 누출에 따른 영향 평가 31
2. 저장 압력과 누출공의 크기에 따른 누출속도 산정 34
3. TNO Safety software사의 EFFECT 9 이용 누출속도 38
제 2 절 황화수소 누출에 따른 영향범위 산출 42
1. 황화수소 누출에 따른 영향평가 43
2. 누출공 크기에 따른 누출속도 산정 46
제 4 장 결론 및 고찰 48
참고문헌 50
ABSTRACT 53
