공동구 내 가스 폭발의 영향성 평가 및 완화 방안
초록/요약
지하 공동구란 전력케이블, 난방 및 가스배관 등 매설물들을 공동으로 수용함으로서 미관의 개선, 도로 구조의 보전 및 교통의 원활한 소통을 위한 기반 시설물로 정의될 수 있다. 도시기반시설의 수요가 확대됨에 따라 공급처리시설의 중요성이 인식되고 공동구의 필요성이 증대되고 있다. 또한, 공동구는 자연재해로부터 능동적인 대체가 가능하고 장기적인 관점에서 볼 때 라이프 라인의 통합관리측면에 있어 효율성이 높다는 장점 때문에 매년 꾸준히 연장되고 있는 추세이다. 국내 공동구 시설물이 증가함에 따라 사고의 발생 가능성도 높아지며, 밀폐공간이라는 점에서 1차 피해는 더욱 심각한 2차 피해를 초래할 수 있기 때문에, 사고대비측면의 연구가 필요한 실정이다. 실제 지난 1994 년 12월에 서울 아현 1동에서 도시가스 공급을 위한 지하 저장소에서 가스가 누출되어서 대형 폭발사고가 발생했다. 이로 인하여 12명 사망, 101 여명이 부상을 당하는 인명피해가 발생했다. 또한, 지난 2000 년 2월 서울 영등포구 여의도에 위치한 아파트에서 전력케이블 과부하 및 과열로 인해 화재가 발생하여 막대한 재산 피해를 입혔다. 국외 사고사례로는 2014 년 8월 대만 가오슝시에서 지하 배관 가스폭발 사고가 발생했다. 이는 지하 배관의 노후화가 원인이었으며, 지하 배관의 점검 및 관리 한계점을 여실히 보여주는 사고이다. 이러한 사고들로 비추어 볼 때, 도시화에 따른 공동구의 설치는 필수적이며 사고의 영향성과 위험성에 대한 연구가 필요함을 재확인할 수 있다. 본 연구에서는 공동구 내 사고에 대한 영향성 분석을 위해 CFD Software FLACS(Flame ACCeleration Simulation)을 이용하였으며, 지하 공동구 내 수용된 가스 배관의 폭발 사고 시나리오를 가정하여 폭발 시 발생하는 압력을 통해 사고 영향성을 분석하였다. 또한, 가스 배관의 점화원의 위치와 가스 누출량에 따른 위험성 평가가 진행되었다. 폭발 과압을 통해 분석한 결과, 지상의 건물을 붕괴시킬 정도의 높은 사고의 영향성이 나타났다. 추가적으로 이러한 폭발 사고의 영향성을 완화하기 위한 방안의 일환으로 공동구 내 구조를 변경하고 장애물을 제거하는 보완 연구를 진행하였다. 그 결과, 공동구 내부의 구조물이 복잡할수록 사고의 위험성이 높아지는 것을 알 수 있었다. 이를 근거로 공동구 내 구조 설계 시 불필요한 장애물을 제거하고 복잡성을 낮추는 것을 사고 피해 완화를 위한 방안으로 제시하고자 한다.
more목차
Ⅰ. 서 론 1
1. 연구의 배경 및 필요성 1
2. 연구 목적 3
3. 연구 방법 4
3.1 사고영향 평가 5
3.2 Consequence Analysis 6
3.3 FLACS 6
Ⅱ. 본 론 8
1. 대상공정 8
1.1 공동구 개요 8
1.2 공동구 현황 및 전망 11
1.3 공동구 안전관리 12
1.4 공동구 사고사례 14
1.5 대상공정 선정 15
2. 대상물질 17
2.1 LNG (Liquefied Natural Gas) 19
2.2 Methane 21
3. 시나리오 22
3.1 폭발 모델링 22
3.2 시나리오 24
4. 시뮬레이션 26
4.1 Geometry & Modeling 26
4.2 Grid 28
4.3 Monitor Point 31
5. 결과 32
Ⅲ. 결 론 38
1. 결론 38
2. 향후연구 및 기대효과 40
2.1 향후연구 40
2.2 기대효과 42
참고 문헌 43
