回分式 反應器 爆發事故 分析에 關한 硏究 :A Study on the Consequence Analysis for Explosion Accidents in a Batch Reactor

박현아

자료유형: 학위논문

저자정보: 박현아 (한국교통대학교, 한국교통대학교 글로벌융합대학원)

지도교수: 이성일

발행연도: 2023

저작권: 한국교통대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.

이용수3

초록· 키워드

본 연구에서는 2019년 충주시 소재의 ○○화장품원료 제조공장에서 발생한 화재폭발 사고를 사례연구로 선정하고 EPA의 ALOHA, DNV의 PHAST를 이용해 실제 사고의 폭압피해영향범위와 KOSHA Guide의 최악의 사고시나리오에 따른 폭압피해영향범위를 비교·분석하였다.
ALOHA, PHAST 두 개의 프로그램에 최악의 사고 시나리오에 따른 증발량을 적용하여 폭압피해영향범위를 산정한 결과, 주택의 일부가 파손(복구불가능)되는 정도의 과압인 1 psi 이 미치는 가장 먼 거리가 실제 사고 폭발영향범위 보다 8~10배 이상 적게 산출되었다. 사고 지점으로부터 800 m 떨어진 거리까지 1 psi 과압 영향이 미쳤던 실제 사고와 유사한 폭압피해영향범위가 산출되기 위해서는 실제 공정에 투입되는 인화성 액체 질량보다 최소 1.5배 이상의 양이 투입되어 모두 증발한 후, 100% 효율로 증기운 폭발에 참여하며 화염전파속도가 마하 수 5.2가 되어 폭굉으로 진행되어야하는 시나리오가 계산되었다.
그러나 개방된 넓은 공간에서는 가연성 증기와 공기가 폭발범위내로 혼합되기가 쉽지 않으며 착화한 경우에도 공간 내 장애물이 없으면 화염이 가속화되지 않고 폭굉으로 쉽게 전이되지 않는다는 점을 고려할 시 위와 같은 시나리오는 현실적으로 불가능하다고 볼 수 있어, 화염전파속도와 과압 상승속도를 증가시킨 원인으로서 산화성 액체에 의한 과산소 분위기 영향을 검토하였다. PHAST 프로그램은 혼합물에 대한 모사를 제공하고 있으나 인화성 액체와 산화성 액체의 혼합물에서 산화성 액체는 가연성 물질로 분류하고 있지 않고 과산소 분위기에 의한 폭압증가효과를 결과에 반영할 수 있는 선택항목이 없어 사고피해영향범위 프로그램에서는 과산소 분위기에 의한 폭압 증가를 고려하고 있지 않음을 알 수 있었다.
인화성 액체와 산화성 액체를 함께 취급하며 이상반응에 의한 반응폭주 우려가 있는 발열반응을 진행하는 회분식반응기에 대해 폭압피해영향범위를 산정할 때에는 안전보건공단 KOSHA Guide나 화학물질안전원지침 제2021-3호(사고시나리오 선정 및 위험도 분석에 관한 기술지침)에서 제안하는 최악의 사고 시나리오의 증발량보다 더 많은 증발량을 폭발에 기인하는 증발량으로 반영하고 산화성 액체 분해에 따른 과산소 분위기에서는 화염 연소속도가 빨라지고 과압 정도 및 과압 상승속도가 증가한다는 것을 고려해야 실제 폭발사고와
유사한 결과를 도출할 수 있음을 확인하였다.

In this study, a explosion accident that occurred at a cosmetics manufacturing plant in Chung-ju in 2019 was selected as a case study, and the damage range caused by overpressure was predicted using EPA''s ALOHA and DNV''s PHAST according to the worst accident scenario, and the results were compared and analyzed with the damage range of actual explosion accident.
As a result of calculating the range of impact from explosion by applying the amount of evaporation according to the worst-case accidental scenario to ALOHA and PHAST, the farthest distance reached by 1 psi, which is the level of overpressure that can damage (irrecoverable) parts of a house, was about 8 to 10 times different from the range of impact of the actual explosion accident.
In order to calculate the impact range of explosion damage similar to the actual impact range where 1 psi overpressure was affected up to a distance of 800 m from the accident site, 1.5 times more than the mass of flammable liquid input to the actual process was injected, and all of them were evaporated and participated in the vapor cloud explosion, and the flame propagation speed reached Mach number 5.2 equivalent to detonation.
However, in a wide open space, it is not easy for flammable vapor and air to mix within the explosive range. Even if ignited, the flame does not accelerate and does not easily transition to detonation if there are no obstructions. Considering these points, since the scenario mentioned above is practically impossible, the influence of the oxygen-enriched atmosphere by the oxidizing liquid as the cause of the additional increase in the flame propagation speed and the increase in the overpressure rise speed was considered.
The PHAST program provides a simulation of the mixture, but the oxidizing liquid is not classified as a combustible substance, and there is no option to reflect the effect of increasing the overpressure rise rate of flame due to the oxygen-enriched atmosphere to the consequence, It was found that the PHAST program dose not consider the oxygen-enriched atmosphere due to the decomposition of oxidizing liquid.
When estimating of consequence of fire and explosion in process of exothermic reactions that may cause adverse reactions and runaway reactions, the mass of fuel involved in the explosion should be reflected more than the mass in the worst case scenario mentioned in the guidelines of KOSHA(Korea occupational safety & Health agency) and NICE(National institute of chemical safety).
In addition, the flammable gases under oxygen-enriched atmosphere had significantly higher maximum rate of pressure rise values, maximum pressures, and burning velocity, so it was confirmed to overestimate the impact range than the result calculated by the impact assessment simulation program when estimating of consequence of fire and explosion in the process for the handling both flammable and oxidizing liquids.

#회분식 반응기 #폭발 사고 #증기운 폭발 #PHAST #ALOHA #영향 분석

I. 서 론 1
1. 연구 배경 1
2. 연구 동향 3
3. 연구 목적 6
Ⅱ. 관계 이론 7
1. 화장품 원료 1,2-Octanediol 제조 공정 7
1.1 1,2-Octanediol 용도 7
1.2 1,2-Octanediol 제조 방법 8
2. 사고 시나리오 9
2.1 최악의 사고 시나리오 10
2.2 최악의 사고 누출량 12
3. 증기운 폭발 모델링 15
3.1 TNT 당량 모델 15
3.2 TNO 상관관계 모델 18
3.3 TNO 다에너지 모델 18
3.4 BST 모델 20
4. 화염전파속도 22
4.1 폭연과 폭굉 22
4.2 마하 수(Mach number) 23
5. 사고영향 모델링 24
5.1 확산 24
5.2 화재(복사열) 25
5.3 폭발(과압) 26
6. 사고피해영향범위 산정 프로그램 28
6.1 ALOHA 28
6.2 PHAST 29
7. 과산소 분위기의 위험성 30
7.1 산화성 액체 30
7.2 과산소 분위기 31
Ⅲ. 연구 및 방법 32
1. 화장품원료 제조 공정 사고 분석 33
2. 최악의 사고 시나리오 분석 방법 35
3. 실제 사고 분석 방법 37
4. 과산소 분위기 반영 여부 확인 방법 38
Ⅳ. 결과 및 검토 39
1. 최악의 사고 시나리오 폭압피해영향 39
2. 실제 사고 폭압피해영향 42
2.1 마하 수 영향 42
2.2 요구 증발량 산출 44
3. 과산소 분위기 영향 46
Ⅴ. 결론 49
참고문헌 50
Abstract 53

최근 본 자료

전체보기

구분	그룹	데이터 항목
AI 학습용 데이터	원문	원문 PDF 파일
AI 학습용 데이터	원문 + 메타 (기본/상세)	원문 PDF 파일 및 서지정보 CSV
대량 구매용 데이터	B2B 구독 방식	특정 자료 한정으로 원문 접근 권한 부여
대량 구매용 데이터	URL 전달 방식	바로 PDF 뷰어를 열람할 수 있는 URL 제공

구분	그룹	데이터 항목
AI 학습용 데이터	기본 메타	발행기관명, 간행물명, 권호명, 권(vol), 호(issue), 통권, 발행연도, 발행월, 논문명, 저자명, 시작페이지, 종료페이지, 전체페이지, 상세페이지URL
상세 메타 데이터	발행기관 메타	발행기관 이명, 영문명, 창립연도, 홈페이지URL, 발행기관 소개
	간행물 메타	부제목, 간행물 유형, ISSN, ISBN, 최초발행연도, 폐간연도, 간행빈도, 발행주기, 등재사항, 이용수, 피인용수, 권호수, 논문수, 표지이미지
	논문 메타	작성 언어, 부제목, 대등제목, 목차, 키워드, 초록, 이미지, 참고문헌, 이용수, 피인용수, 논문활용도, DBpia통합주제분류, KDC분류, DDC분류, 한국연구재단분류, UCI, DOI
	저자 메타	소속기관, 소속부서, 직급, 연구분야, 연구키워드, 이용수, 피인용수, 저자 논문활용도

구분	그룹	데이터 항목
※ 결합형/맞춤형 메타 데이터는 신청 내용에 따라 다양하게 제공 가능
이용순위 정보	주제분야별 많이 이용된 논문	“인문학”에서 많이 이용된 논문 TOP100
	이용기관별 많이 이용된 논문	“중고등학교”에서 많이 이용된 논문 TOP100
	세부기관별 많이 이용된 논문	“서울대학교”에서 많이 이용된 논문 TOP100
	키워드별 많이 이용된 논문	“Chat GPT”에서 많이 이용된 논문 TOP100
키워드 정보	많이 이용된 키워드	특정기간/분야/저널 내 많이 이용된 키워드
	많이 발행된 키워드	특정기간/분야/저널 내 많이 발행된 키워드
	많이 검색된 키워드	특정기간/분야/저널 내 많이 검색된 키워드
	연구 트렌드 키워드	특정 키워드 연관 연구동향 분석 데이터 키워드

논문 기본 정보

초록· 키워드

목차

최근 본 자료

댓글(0)