폭발위험장소 구분

왜 배우는가: 폭발위험장소 구분은 방폭 전기기계·기구 선정의 출발점이다. 장소가 정해져야 어떤 방폭구조를 쓸지 정할 수 있고, 가스폭발과 분진폭발 문제에서 거의 매번 함께 묻는다.

출제 이력: 제128회 1교시 9번, 제104회 2교시 4번, 제98회 2교시 6번, 제92회 2교시 6번

1. 한 줄 정의와 핵심 키워드

폭발위험장소 구분은 가연성 가스·증기·분진이 공기와 섞여 폭발성 분위기를 이루는 빈도와 지속 시간에 따라 장소를 등급별로 나누는 작업이다.

핵심 키워드는 다음과 같다.

• 폭발위험장소
• 폭발성 분위기
• 0종 장소, 1종 장소, 2종 장소
• 20종·21종·22종 장소
• 구분도
• 방폭구조
• 가스 그룹
• 점화원

2. 개념 풀이

쉬운 말로 하면, 설비에서 가스나 먼지가 새어 나와 공기와 섞여 불이 붙을 만큼 모이는 곳을 찾아 위험 정도에 따라 등급을 매기는 일이다. 전기기기는 스위치 개폐, 접촉 불량, 아크, 고온 표면에서 불꽃이나 열을 만들므로 이런 곳에서 점화원이 된다. 따라서 장소를 먼저 나누고, 나뉜 장소에 맞는 방폭구조 기계·기구를 고른다.

정식 정의는 다음과 같다. 폭발성 가스·증기·분진 분위기가 존재하거나 존재할 우려가 있는 장소를, 그 분위기의 출현 빈도와 지속 시간을 기준으로 구분하여 설정하는 것이다. 설정한 결과는 구분도에 표시한다.

폭발이 일어나려면 가연성 물질, 산소(공기), 점화원이 동시에 있어야 한다. 장소 구분은 이 중 가연성 물질이 폭발 범위 안에서 존재할 확률을 다룬다. 점화원을 막는 일은 방폭구조가 맡는다. 두 역할이 나뉘어 있으므로 구분 결과와 기기 선정을 따로 점검해야 한다.

핵심 용어를 정리한다.

폭발성 분위기는 가연성 물질이 공기와 혼합되어 폭발 범위 안에 있는 상태를 말한다. 농도가 폭발 범위 밖이면 폭발성 분위기가 아니므로 농도 관리가 장소 구분의 출발점이 된다.

0종 장소(Zone 0)는 폭발성 가스 분위기가 정상 상태에서 연속적으로 또는 장시간 존재하거나 자주 생기는 장소다. 저장탱크 내부 공간이 대표적이다.

1종 장소(Zone 1)는 정상 운전 중에 폭발성 분위기가 생길 우려가 있는 장소다. 밸브 주변, 펌프 축 밀봉부, 샘플링 지점 주변이 여기에 든다.

2종 장소(Zone 2)는 정상 운전 중에는 생길 우려가 적고, 생기더라도 짧은 시간만 지속되는 장소다. 누출이 발생했을 때 잠시 가스가 퍼지는 주변부가 해당한다.

20종 장소(Zone 20), 21종 장소(Zone 21), 22종 장소(Zone 22)는 가연성 분진에 대해 같은 방식으로 나눈 것이다. 20종은 분진운이 연속하거나 장기간 존재하는 곳, 21종은 정상 운전 중 생길 우려가 있는 곳, 22종은 이상 상태에서 짧게 존재하는 곳이다.

구분도는 설정한 장소의 범위와 등급을 도면 위에 표시한 자료다. 누출원의 위치와 종류, 환기 상태를 함께 적는다.

가스 그룹은 방폭기기가 견딜 수 있는 가스의 종류를 나눈 기준이다. IIA, IIB, IIC 순으로 점화 위험이 높아지며, 뒤의 절에서 내압방폭 기기의 폭발등급과 연결하여 다룬다.

장소 등급은 누출원의 종류와 환기로 정한다. 누출원은 연속 누출, 1차 누출, 2차 누출로 나눈다. 환기가 나쁘면 등급을 한 단계 높게 잡는 것이 일반적이다. 등급이 낮은 장소일수록 폭발성 분위기가 생길 가능성이 줄어든다.

3. 등장 배경과 필요성

전기설비는 점화원을 만든다. 가연성 가스나 분진이 있는 공장에서 이 점화원이 폭발로 이어지면 인명과 설비 피해가 크다. 그래서 전기설비를 설치하기 전에 어느 장소가 위험한지 먼저 정하는 체계가 필요해졌다.