위험물 저장탱크의 안전을 위해 어떤 조치들이 있을까? 2

이전 글에서는 위험물 저장탱크의 안전을 위한 조치 1에서 위험물 탱크 자체 안전을 위한 조치와 누설을 방지하기 위한 조치에 대해 알아보았다. 이번 글에서는 위험물 저장탱크의 압력 제어, 스파크 방지, 화재 대응에 대한 조치를 알아보고자 한다.

압력 제어 및 압력 방출을 위한 장치

가. 이상내압방출 원리를 적용한 탱크 지붕

위험물을 제조 또는 저장하는 건축물의 경우 내부 압력이 발생하여 폭발하는 경우 그 폭발압력을 상부로 배출하기 위해 지붕을 가벼운 불연재로 사용한다. 위험물 저장탱크에서도 탱크 내부에 이상 내압이 걸리면 그 폭발 압력을 상부로 방출하기 위하여 탱크의 지붕을 가벼운 재료로 사용하고 측판과 지붕판과의 접합을 보강재를 사용하지 않고 접합하여 다른 부분보다 먼저 개방되게 설치한다. 정상적인 운전에서는 통기관에 의해 압력이 제어되고 폭발과 같은 비정상적인 압력 상승이 발생하면 탱크의 지붕이 먼저 개방되는 구조를 취한다. 이를 위험물 저장탱크 지붕의 이상내압방출구조라 한다.

 

탱크 지붕이 먼저 개방되게 하는 이상내압 방출구조

나. 공간용적 유지

위험물 저장 탱크에 위험물을 담을 수 있는 최대 용적을 내용적이라고 한다. 하지만 위험물 탱크에 위험물을 가득 충전하지 않는다. 그 이유는 유증기가 휘발되기 때문이다. 그래서 유증기가 체류할 수 있는 공간을 유지해 주어야 하는데 그 공간만큼을 공간용적이라고 한다. 실제 허가되는 허가용량은 내용적에서 공간용적을 제외하고 남은 용량을 허가용량으로 본다. 공간용적에 휘발되어 저장되는 유증기는 양이 많아져 내부의 압력이 높아지면 통기관을 통해 탱크 외부로 배출된다.

 

다. 통기관

압력탱크 외의 탱크에 있어서는 밸브없는 통기관 또는 대기밸브부착 통기관을 설치하고 압력탱크에는 안전장치를 설치한다. 통기관은 위험물 탱크가 숨을 쉬는 장치라고 생각하면 된다. 위험물은 온도에 따라 가연성 유증기가 발생되는데 공간용적에 해당하는 공간에 체류하게 된다. 외부 온도가 올라가면 증발하는 유증기의 양도 많아지는데 탱크가 압력을 받지 않도록 통기관을 통해서 배출시키는 역할을 한다. 휘발성이 강한 위험물은 통기관을 통해 증발되는 유증기를 회수하기 위해 별도의 장치를 설치한다.

 

라. 압력탱크에서의 압력 방출을 위한 장치

통기관은 압력탱크가 아닌 상압탱크에 적용한다. 압력탱크는 통기관을 설치하지 않고 안전밸브(PSV)를 또는 파열판을 설치한다. 설정된 압력 이상으로 내부 압력이 상승하는 경우 안전밸브가 열리거나, 그 이상인 경우 탱크를 보호하기 위하여 파열판이 터져 나가도록 설계한다. 위험물 옥외저장탱크의 경우에는 대부분 안전밸브가 사용된다.

 

 

불꽃과 스파크를 방지하기 위한 조치

가. 정전기 예방을 위한 방폭구조

가연성 증기나 미분이 체류할 우려가 있는 곳에 설치하는 전기설비는 방폭구조로 하여야 한다. 위험물 탱크 내부는 0종장소라 하여 상시 위험한 장소이고, 방유제 내부에는 1종 장소라 하여 주의 깊은 관리가 필요한 곳이며, 주입구나 펌프 설치 장소 등은 2종 장소라 하여 사용시에 안전을 확보해야 하는 곳이다. 해당 지역마다 그래서 방폭 구조가 더 안전하고 확실한 것으로 설치한다. 내압방폭구조, 유입방폭구조, 압력방폭구조, 안전증대방폭구조, 본질안전방폭구조, 특수방폭구조가 있다.

 

방폭설비를 해야 하는 위험장소별 구분

나. 피뢰설비

지정수량의 10배 이상인 옥외탱크저장소에는 피뢰침을 설치하여 낙뢰로부터 보호한다.

 

다. 화염전파 방지장치(Flame Arrester)

폭발성 혼합기가 가득 차 있는 용기나 배관 등의 내부에서 연소가 진행되는 경우에는 화염 전파의 속도가 빠르고 광범위하게 확산되는 특징을 갖는다. 그래서 인접 건축물, 다른 설비, 또는 연결된 배관으로 화염이 더 이상 전파되는 것을 방지하기 위해 화염방지기 또는 화염전파 방지장치를 설치한다. 석유류를 저장한 위험물 탱크의 밸브없는 통기관의 선단, 가연성 가스의 수송라인, 폐가스를 처리하는 Flare Stack, 용제 회수덕트 등에 설치한다.

 

라. 냉각 및 불활성화 조치

알킬알루미늄등, 아세트알데히드등 및 히드록실아민등을 저장 또는 취급하는 옥외탱크저장소는 냉각장치 및 불활성 기체를 봉입하는 장치를 설치한다. 탱크 외부의 온도가 올라가면 휘발적인 특성에 의해 가연성 유증기가 생성되고 인화점과 발화점이 낮아 폭발하는 특징을 가지고 있다. 그러므로 온도 상승을 막기 위하여 냉각장치를 설치하고, 폭발 방지를 위해 탱크 내부에 불활성 기체를 봉입하여 폭발 범위에 이르지 않도록 조치한다.

화재를 대비한 소화설비

가. 소화난이도에 따른 소화설비 적용

위험물 탱크에 소화설비를 적용하고자 하는 때에는 위험물 저장탱크의 규모, 위험물의 품명, 그리고 최대수량에 따라 소화난이도 등급을 결정한다. 그리고 소화설비의 적응성 여부를 확인하여 소화설비의 종류를 결정한다. 위험물 탱크의 경우에는 대부분 포소화설비를 사용한다고 보면 된다.

 

나. 탱크 내부 유류 표면의 진압을 위한 고정포 소화설비

위험물 탱크의 화재는 이상내압방출구조에 따라 지붕이 폭발하고 나면 Pool Fire 형태로 화재가 전개된다. 그러므로 포수용액을 배관을 통해 고정식 포방출구(Ⅰ형, Ⅱ형)에 이송하여 유면에 포를 방출하는 방식을 사용한다. 부상지붕구조에서는 특형 포방출구를 사용하고, 표면하 주입방식의 포방출구(Ⅲ형, Ⅳ형)를 사용하는 경우도 있으나 대부분 고정식 포방출구 방식을 사용한다.

 

다. 방유제 내 누출된 유류 진압을 위한 소화설비

방유제 외측 소화활동상 유효한 위치에 보조포소화전을 설치한다. 보조포소화전은 직접 탱크 내부에 포수용액을 방사하는 용도로 사용되기도 하지만, 탱크의 외벽면의 열기를 식혀주고 방유제에 누유된 유류에 의한 화염을 진화하는데 유용하게 사용된다.

 

탱크의 벽면 냉각을 위한 물분무설비

라. 탱크 벽면 냉각을 위한 물분무 설비

중질유룰 저장하고 있는 유류탱크 화재가 길어지면 유류 표면 아래로 열류층이 형성된다. 이 열류층이 바닥의 수분과 접촉했을 때 물을 급격하게 비등시키면서 Boil Over를 발생시킨다. 그리고 열류층이 형성된 표면에 소화수가 닿았을 때에는 급격하게 비등 팽창하면서 유류를 밀어내는 Slop Over 현상을 발생시킨다. 그러므로 열류층이 형성되지 않도록 탱크의 벽면을 물분무 설비로 냉각시켜 줄 필요가 있다. 또한, 유류탱크 벽면이 화염으로 인해 가열되면 탱크 벽면 주변에 형성되었던 포 거품에서 파포현상이 발생하면서 불길이 되살아나 Ring Fire를 형성한다. 그러므로 이러한 현상들을 예방하기 위하여 탱크 벽면을 냉각시켜 주어야 하는데 이때 필요한 것이 물분무 설비이다.

 

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