BLEVE(비등액체팽창 증기폭발) 현상에 대해 알아보자.

BLEVE 현상이란

가. 어떤 현상인지 알아보자.

BLEVE는 Boiling Liquid Expanding Vapor Explosion의 약자이다. 영문을 그대로 해석하면 비등액체팽창 증기폭발이라고 해석된다. 저장탱크 내에 저장되어 있던 가연성 액화 가스가 외부의 화재로 인해 온도가 상승하기 시작하면 탱크 내부에서 기화하기 시작한다. 이로 인해 저장탱크 내부 압력이 상승하게 되는데 이 압력을 더 이상 이겨내지 못하고 저장탱크의 일부가 터져 나가는 현상을 말한다. 즉, BLEVE란 저장탱크 내의 가연성 액체가 끓으면서 기화한 증기가 팽창한 압력에 의해 폭발하는 현상이라고 말할 수 있다.

 

BLEVE 현상

나. 읽을 때는 어떻게 읽나요?

영문 약자로 된 용어를 한글로 말할 때 어떻게 읽느냐 하는 것도 중요하다. 뭐 좀 아는 사람처럼 보여야 하니까.^^ BLEVE를 읽을 때 블레비, 빌레비, 블레베 등 다양하게 읽는 방법이 있다. 영문 약자로 된 것을 곧이 곧대로 읽으면 블레베가 맞다. 그런데 나는 블레비 현상이라고 읽는다.

 

 

BLEVE 발생 메커니즘을 살펴보자.

가. 1차 폭발

저장탱크의 근처에 화재가 발생하면 탱크의 외벽이 가열되기 시작한다. 이에 따라 저장탱크 내부의 온도가 상승하게 되는데 이로 인해 가연성 액체가 비등점 이상으로 온도가 올라가면서 기화되기 시작한다. 증발되는 양이 많아지면서 탱크 내부의 증기압이 상승하게 되는데 이때 안전밸브를 통해 이상 상승한 압력이 빠져나가게 된다.

그러나 강해진 외부 화열로 인해 내부 증기압이 지속적으로 상승하게 되면 안전밸브로 빠져나가는 압력보다 자체 기화한 증기압이 더 많아져 탱크의 설계압력을 초과하게 된다. 그러면 가장 약한 부위를 통해 탱크가 파열되면서 증기압이 외부로 방출된다. 이렇게 1차 폭발이 발생한다.

 

나. 2차 폭발

안전밸브를 통해 빠져나가는 압력 외에 탱크 외벽의 파열로 인해 압력이 빠져나가는 현상이 발생하게 되면 저장탱크 내부 압력이 급격하게 감소하게 된다. 갑작스러운 내부 압력 강하는 곧바로 과열되어 있는 액체가 폭발적으로 기화하게 하는 원인이 된다. 비등점 이상으로 가열되어 있던 액체가 내부 압력 때문에 더 이상 기화하지 못하고 임계압력을 유지하다가, 탱크의 일부 파열로 갑자기 내부 압력이 감소되었으니 이를 틈타 폭발적으로 기화하게 된다. 그러면서 이 폭발적인 기화 압력으로 인해 탱크가 폭발하게 되는 것이다. 이를 2차 폭발이라 하며 이 상황을 BLEVE 현상이라 한다.

 

가연성 가스 저장 탱크(출처 : 블로그 산업재해예방)

어디까지가 BLEVE인가?

가. 그게 그거 아닌가?

흔히 BLEVE 현상을 이야기 할 때 Fire Ball 까지를 이야기 한다. 왜냐하면 가연성 증기가 탱크 외부로 분출되어 나올 때 대기 중의 산소와 혼합되면서 폭발범위를 형성하게 된다. 그리고 외부에 존재하는 화재의 화염이 점화원 역할을 하여 폭발로 이어지기 때문에 블레비를 이야기 할 때에는 Fire Ball과 연관지어 이야기 하는 경향이 있다.

 

나. BLEVE와 Fire Ball의 구분

그러나 BLEVE와 Fire Ball은 구분해야 할 필요가 있다. BLEVE는 탱크 내부 압력에 의한 물리적 폭발 현상이다. 그리고 화염을 수반하지 않는다. 그러나 Fire Ball은 화염을 수반하는 화학적 폭발 현상이다. 순서상으로는 BLEVE가 먼저 발생하고 뒤따라 Fire Ball이 형성된다.

 

다. 그러므로 BLEVE는

저장탱크 내부 압력 상승으로 1차로 탱크의 외벽면이 파열되고, 순간적인 내부 압력 재상승으로 인해 탱크 폭발이 일어나는 2차 파열의 현상까지를 BLEVE로 본다. ①저장탱크의 온도상승으로 인해 ②내부 압력이 상승하고 ③탱크의 벽면의 연성파괴 이후 ④일시적인 압력감소 현상과 더불어 ⑤급격한 비등팽창으로 ⑥압력이 재상승하여 ⑦탱크 외벽의 취성이 파괴되는 현상까지이다.

 

BLEVE 발생 메커니즘

BLEVE 현상이 발생하지 않게 하려면

가. 탱크 내부의 온도가 상승하지 않도록 해야 한다.

① 가장 좋은 방법은 가연성 액화 가스가 들어있는 저장탱크는 보유공지를 기준보다 넓게 유지하는 것이다. 그래서 저장탱크 주변에 아무것도 없도록 하거나, 인접 탱크로부터의 화열에 의한 영향을 최소화 시킬 필요가 있다.

② 또한, 벽면이 가열되지 않도록 탱크 외벽에 물분무 장치를 설치하는 방법이 있다. 화재의 열기가 다가오더라도 물분무 장치를 통해 물을 방사함으로써 외벽을 식혀주는 방법이다. 다만, 물분무 장치의 수원이 고갈되면 소방차량의 급수를 통해 방사할 수 있지만, 효용성을 장담할 수 없으므로 보유공지를 넓게 유지하는 것이 더 효과가 좋다.

 

나. 내부에 상승된 압력을 빠르게 감소시켜 주어야 한다.

① 대부분의 가연성 가스 및 가연성 액체를 저장하는 탱크에는 안전밸브(Safety Valve)를 설치하고 있다. 안전밸브가 탱크 내압시험 압력의 0.8배 이상에서 작동한다는 것보다 더 중요한 것은 얼마만큼 많은 압력을 배출할 수 있느냐이다. 즉, 안전밸브가 작동한다고 해서 팽창된 바로 압력이 해소되는 것이 아니라면 큰 의미가 없다. 내부의 압력 상승률 대비 안전밸브를 통해 감압되는 압력 감압률이 동등 이상이 되도록 하여야 한다.

② 최후의 방법은 파열판 또는 폭발 방산공을 설치하는 것이다. 탱크 내부 압력 상승률이 비정상적으로 상승하는 경우 안전밸브의 감압만으로는 한계가 있을 때에 필요하다. 더 이상 내부 압력을 감당할 수 없을 때 가장 피해를 주지 않는 방향으로 압력이 분출되게 설계해 놓는 것을 말한다.

 

다. 탱크가 화염에 직접 가열되는 것을 피한다.

① 방유제 내부에 경사도를 유지하여 누출된 유류가 가급적 탱크 벽면으로부터 먼 방향으로 흘러가게 만든다. 집적된 유류에서 화재가 발생하더라도 화염으로부터 일정 거리를 유지할 수 있도록 하여 탱크 벽면이 직접 가열되는 것을 피한다. 보유공지의 유지와는 또 다른 개념이다.

② 저장 탱크를 지면 아래로 매설하는 방법을 이용하거나, 지상에 설치하는 경우 주요 시설물 등과의 사이에 콘크리트 차단벽을 설치한다. 그래서 저장탱크가 화염과 복사열에 직접 노출되지 않도록 하는 방법을 사용한다. 물분무 장치를 설치하는 것보다 더 효과적인 방법이다.

 

---------------------------------------------------------------------------------------------------------

끝까지 읽어 주셔서 감사 드립니다.

글 내용 중에 제가 잘못 생각하고 있는 부분이 있거나,

더 좋은 의견이 있으시면, 댓글로 저를 일깨워 주시면 감사하겠습니다.