CO, HCOOH, B2H6, SiH2Cl2 저장시설 누출 사고 시 영향범위 관계식 개발
Development of empirical equations estimating the effect distances of the hazards for CO, HCOOH, B2H6, SiH2Cl2 storages
- 주제(키워드) 장외영향평가 , CA
- 발행기관 아주대학교
- 지도교수 정승호
- 발행년도 2020
- 학위수여년월 2020. 2
- 학위명 석사
- 학과 및 전공 공학대학원 환경안전공학과
- 실제URI http://www.dcollection.net/handler/ajou/000000029627
- 본문언어 한국어
- 저작권 아주대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.
초록/요약
국내에는 4만 4천 종 이상의 화학물질이 유통 및 사용되고 있으며 사용량이 꾸준히 증가하고 있다. 늘어나는 화학물질의 종류와 사용으로 인하여 화학사고도 더 많이 증가하고 있으며, 이에 따른 피해도 심각해지고 있다. 국토가 좁고 산업단지 주변에 인구가 밀집되어있는 한국 산업단지 환경 하에서는 화학물질 사고 시 공장 주변의 인구와 환경에 회복하기 어려운 심각한 손실을 줄 수 있다. 한국의 대표적인 화학사고인 구미 불산 누출사고 이후 사업장 내부 안전관리에는 한계가 있음을 깨닫게 되었고 이에 환경부는 장외영향평가 및 위해관리계획제도를 2015년부터 시행중에 있다. 이 제도는 Off-site 영향까지 고려하여 취급시설을 설계 및 설치하고, 안전운전과 비상대응계획을 통해 화학사고를 이중․삼중으로 관리하는 제도이다. 화학물질을 취급하는 사업장에서는 장외영향에 대해 파악을 하기 위해서는 복잡한 수식 혹은 취급하기 어려운 프로그램 사용 등을 통해 영향범위를 예측하고 있다. 전문 인력이 아니라면 손쉽게 영향범위를 예측할 수 없으며, 특히 중소기업 및 영세사업장들은 어려움을 겪고 있다. 그로 인해 규제로부터 벗어나기 위해 신고누락 혹은 취급량 축소를 하는 사업자도 다수 있을 것으로 예상한다. 따라서 본 연구에서는 사고대비 물질 중 4종의 화학물질을 선정하여 독성가스 누출 및 인화성 가스의 화재 및 폭발 등 잠재적 영향에 대해 간단한 영향범위 관계식을 유도하여 전문 인력이 아니더라도 누구나 손쉽게 사용할 수 있도록 함에 목적이 있다. 본 연구와 같은 간단한 영향범위 관계식이 개발되어 배포된다면 화학물질을 취급하는 사업장은 손쉽게 이를 활용할 것이다. 이를 활용한 다양한 개선조치 마련으로 이어진다면 화학사고로 인한 피해 절감을 꾀할 수 있을 것이다.
more목차
1. 서 론 1
1.1. 연구 배경 1
1.2. 연구의 목적 3
1.3. 연구의 방법 4
1.4. 선행 연구 현황 6
2. 본 론 8
2.1. 이론적 배경 8
2.1.1. 사고대비물질 8
2.1.2. 누출모델 8
2.1.3. 분산모델 9
2.1.4. 화재모델 10
2.1.5. 폭발모델 11
2.1.6. 영향범위 산정 시 누출 시나리오 선정 12
2.1.6.1. 최악의 시나리오 12
2.1.6.2. 대안의 시나리오 12
2.1.7. 끝점 12
2.2. 연구 대상물질의 구분 14
2.2.1. 연구 대상물질의 구분 14
2.3. 가스 상 독성물질의 영향범위 관계식 개발 15
2.3.1. 누출률 산출 15
2.3.2. 영향범위 관계식 유도 17
2.3.3. 연구 대상물질에 대한 적용 18
2.3.3.1. CO 영향범위 관계식 산출 (가스 상 독성물질) 18
2.3.3.2. B2H6 영향범위 관계식 산출 (가스 상 독성물질) 19
2.3.3.3. SiH2Cl2 영향범위 관계식 산출 (가스 상 독성물질) 20
2.4. 액상 독성물질의 영향범위 관계식 개발 23
2.4.1. 누출률 산출 23
2.4.2. 연구 대상물질에 대한 적용 25
2.4.2.1. HCOOH 영향범위 관계식 산출 (액상 독성물질) 25
2.4.2.2. HCOOH 증기의 분산모델 적용 26
2.5. 인화성물질의 화재 시 영향범위 관계식 개발 29
2.5.1. 액면화재의 영향범위 29
2.5.1.1. 액면화재의 영향범위 관계식 산출 29
2.5.1.2. 연구 대상물질에 대한 적용 (HCOOH) 30
2.5.2. 증기운 폭발의 영향범위 31
2.5.2.1. 증기운 폭발의 영향범위 관계식 산출 31
2.5.2.2. 연구 대상물질에 대한 적용 34
2.5.2.2.1. CO 증기운 폭발의 영향범위 관계식 34
2.5.2.2.2. B2H6 증기운 폭발의 영향범위 관계식 34
2.5.2.2.3. SiH2Cl2 증기운 폭발의 영향범위 관계식 34
2.5.3. BLEVE 및 화구(Fire ball)의 영향범위 35
2.5.3.1. BLEVE 및 화구의 영향범위 관계식 산출 36
2.5.3.2. 연구 대상물질에 대한 적용 39
2.5.3.2.1. CO의 화구에 의한 영향범위 관계식 39
2.5.3.2.2. B2H6의 화구에 의한 영향범위 관계식 39
2.5.3.2.3. SiH2Cl2의 화구에 의한 영향범위 관계식 40
2.6. 피해범위 예측 ALOHA Program을 통한 영향범위 산정 41
2.6.1. ALOHA를 이용한 CO 누출 시 영향범위 계산 41
2.6.1.1. 배관 등의 파열로 인한 가스상 독성물질 노출 영향 41
2.6.1.1.1. 프로그램 입력값 41
2.6.1.1.2. 프로그램에서 도출된 누출된 물질의 독성 영향범위 43
2.6.1.2. CO 가스 누출 시 화재/폭발에 의한 영향 44
2.6.1.2.1. 프로그램 입력값 44
2.6.1.2.2. 프로그램에서 도출된 영향범위(증기운의 가연성 범위) 46
2.6.1.2.3. 프로그램에서 도출된 영향범위(증기운의 폭발 영향범위) 47
2.6.2. ALOHA를 이용한 B2H6 누출 시 영향범위 계산 49
2.6.2.1. 배관 등의 파열로 인한 가스상 독성물질 노출 영향 49
2.6.2.1.1. 프로그램 입력값 49
2.6.2.1.2. 프로그램에서 도출된 누출된 물질의 독성 영향범위 51
2.6.2.2. B2H6 가스 누출 시 화재/폭발에 의한 영향 52
2.6.2.2.1. 프로그램 입력값 52
2.6.2.2.2. 프로그램에서 도출된 영향범위 (화재․폭발 영향범위) 55
2.6.3. ALOHA를 이용한 SiH2Cl2 누출 시 영향범위 계산 56
2.6.3.1. 배관 등의 파열로 인한 가스상 독성물질 노출 영향 56
2.6.3.1.1. 프로그램 입력값 57
2.6.3.1.2. 프로그램에서 도출된 누출된 물질의 독성 영향범위 59
2.6.3.2. SiH2Cl2 가스 누출 시 화재/폭발에 의한 영향 60
2.6.3.2.1. 프로그램 입력값 60
2.6.3.2.2. 프로그램에서 도출된 영향범위 (증기운의 가연성 범위) 62
2.6.3.2.3. 프로그램에서 도출된 영향범위 (증기운의 폭발 영향범위) 63
2.6.3.2.4. 프로그램에서 도출된 영향범위 (BLEVE 및 화구의 폭발 영향범위) 64
2.6.4. ALOHA를 이용한 HCOOH 누출 시 영향범위 계산 67
2.6.4.1. HCOOH 저장탱크의 국소 파열 등으로 인한 액상 독성물질 노출 영향 67
2.6.4.1.1. 프로그램 입력값 67
2.6.4.1.2. 프로그램에서 도출된 누출된 물질의 독성 영향범위 69
2.6.4.2. HCOOH 누출 시 화재/폭발에 의한 영향 70
2.6.4.2.1. 프로그램 입력값 70
2.6.4.2.2. 프로그램에서 도출된 누출된 물질의 독성 영향범위 73
2.7. 영향범위 비교 (ALOHA Program과 영향범위 관계식) 74
2.7.1. CO 영향범위 비교 74
2.7.2. B2H6 영향범위 비교 75
2.7.3. SiH2Cl2 영향범위 비교 76
2.7.4. HCOOH 영향범위 비교 77
3. 결론 및 고찰 78
3.1. 결론 78
3.2. 고찰 80
4. 참고문헌 81
5. Abstract 84
