NEC 코드 위험지역의 두번째 분류, Division

앞서 살펴본 Class가 물질(Type)에 따른 위험지역의 구분이라면, Division은 상태(type of conditions)에 따른 위험지역의 분류입니다. 여기서의 상태란 정상적인 상태(normal conditions)이냐 비정상적인 상태(abnormal conditions)냐를 말합니다. 가령 날마다 하는 작업(day-to-day production)이나 자주 반복되는 유지 관리 작업중에도 위험물질이 있다면 정상적인 상태에서의 위험이고, 사고나 흔치않은 작동불량 상태에서만 위험이 생긴다면 비정상적인 작동상태에서의 위험입니다.
NEC 코드에서는 이렇게 2가지로 위험상태로 분류하고 첫번째를 Division 1, 두 번째를 Division 2로 정의합니다. 물질에 따른 위험지역 구분인 Class I II, III 지역에, 상태에 따라 각각 Division 1과 Division 2의 위험지역을 추가로 표시합니다. 왼쪽의 첫번째 그림에서 Division은 줄임말인 Div.으로 표시되었고, 빨간색 박스내의 표시로 보면 Class별로 해당 장비가 사용가능한 위험지역인 Div.이 표시되어 있습니다.

Division 1 지역의 기본 정의는 정상적인 상태(normal condition)에서도 위험물질이 지속적, 정기적으로(periodically)으로 또는 때때로(intermittently) 존재하는 지역입니다. 제품의 보관 또는 장비 수리와 유지보수 등의 정상적인 운영상태에서도 위험 수준의 농도로 가스나 증기가 존재할 가능성이 있는 지역이라면 Class I, Division 1 지역으로 표시됩니다. 인화성 분진(combustible dust)이 공기중에 상시 떠다니고 그 양도 발화성 혼합물이 만들어지기 충분해서 만일 장비에 결함이 있거나 기계의 오작동 등으로 발화가 있을때엔 폭발할 위험이 있는 지역이라면 Class II, Division 1 지역이 됩니다. Class III, Division 1 지역은 섬유질(fiber)나 부유물(flying)을 계속해서 발생시키는 장비의 주변 또는 계속해서 취급하는 지역을 말합니다. 직물공장의 직물기계 주변이나 직물 포장작업처럼 직물들을 계속해서 다루는 곳이 이런 곳입니다. Division 1 지역은 이처럼 모두 그리 특별하지 않은 정상적인 상태에서도 위험물질이 존재하는 곳을 말합니다.
Division 2 지역은 비정상적인 상태(abnormal conditions)에서 위험 물질이 있는 경우를 말합니다. 가연성 가스나 증기가 평상시에는 용기(container)에 밀폐 보관되어 있고 장비나 시스템에 의해 적절 수준으로 사용되지만, 우연한 사고로 용기가 깨지거나 비정상적인 장비운영이나 시스템 오류 등으로 내용물이 유출(escape)될 수 있다면 Class I, Division 2 지역입니다. 만일 인화성 분진이 항상 있는 곳은 아니고 먼지가 계속 쌓이는 일도 없지만, 환기장치(ventilating opening)에 고장이 생기거나 분진 처리장치가 오작동할 경우 폭발에 충분한 발화성 분진혼합물이 만들어지는 곳이라면 바로 Class II, Division 2 지역입니다. Class III, Division 2 지역은 쉽게 인화할 수 있는 fiber나 flying이 취급되고 저장되는 곳이지만 이를 생산하는 장비는 없는 곳을 말합니다.
물리적 위치로 보자면 Division 2지역은 Division 1지역의 외곽지역으로, Division 1 지역과 비위험지역을 분리시키는 장벽이나 파티션 등이 없을 경우라면 그 중간지대입니다. 기능적으로 보자면, 환기시스템 등 안전장치 등이 작동하지 않는 경우 위험 물질이 정상상태에도 존재할 수 있는 지역으로 정의할 수 있습니다.

Class/Division 시스템 및 Class/Zone 시스템과의 차이

한편, 유럽의 IEC 코드는 Zone 시스템을 이용하며 위험지역을 정의하고 있습니다. 이 Zone 시스템이 NEC 코드에서도 (상세 내용은 조금 다르지만) 차용되어, Class/Division 시스템과 Class/Zone 시스템이 함께 사용되고 있습니다. Class/Zone 시스템의 관련규정 Article 번호는 가스가 Article 505, 분진이 Article 506입니다.
Zone 시스템은 가스의 경우에는 Zone 0, Zone 1, Zone 2로, 분진의 경우에는 Zone 20, Zone 21, Zone 22로 각각 3단계로 구분됩니다. Zone 시스템은 위험물질이 존재하는 시간에 따라 분류합니다.(이와 관련된 자세한 사항은 앞의 글에서 확인하시면 됩니다) Zone 시스템이 3단계로 구분되는 것에 비해 Division 시스템은 Division 1 지역과 Division 2 지역으로 2단계 분류됩니다. 두 분류 시스템의 정의에 따르면 Zone 0 지역과 Zone 1지역은 Division 1지역에 해당하여 두개의 코드간의 위험지역 구분에 첫번째 차이가 있습니다. 비정상적인 상태에서 폭발위험이 생기거나 또는 상대적으로 덜 위험한 지역이라는 점에서 Division 2지역과 Zone 2 지역은 기본적으로 차이가 없습니다.
이렇게 되면 옆의 두번째 그림에서도 확인되듯이 Division 시스템에서의 위험지역 정의가 더 넓은 셈입니다. 이는 장비의 범용성 측면에서는 좋지만 Zone 0 지역의 까다로운 조건까지도 만족시켜야 하기 때문에 장비 제작시 비용 측면에서는 불리해집니다. 아무래도 Zone 0 지역보다는 덜 위험한 Zone 1지역용 장비의 제작비용이 저렴하기 때문입니다. 해서 북미지역의 위험지역용 장비 대부분은 Division 2 용이고 유럽지역은 Zone 1용 장비가 대다수를 차지합니다.
또 다른 차이는 Class/Zone 시스템은 Class II와 Class III를 Dust 하나로 정의한다는 점입니다. 이는 NEC코드가 위험지역의 정의나 위험물질의 정의에서 IEC 코드에 비해 좀더 세분화되어 있다는 것을 알 수 있습니다. 하지만, 이걸로 NEC 코드가 IEC 코드보다 우세하다거나 또는 그 역의 개념이 성립하는 것은 아닙니다. 어느 방식이나 그 나름의 장단점이 있으며, 2가지 모두 위험지역에서 전기장비의 안전한 사용을 위한 효과적인 솔루션을 제공한다 하겠습니다.

가정집 부엌에서 음식을 조리할때 가스레인지를 사용하거나 LPG 기구 등을 사용합니다. 가스가 새어 실내가 위험지역이 되고 발화원과 반응하여 폭발로 이어질 가능성은 전혀 없을까요? 물론 그렇지는 않습니다. 하지만 환풍기나 가스경보기 같은 안전장치가 있고, 이런 사고의 가능성은 희박하기 때문에 위험지역으로 분류하지 않습니다. 위험지역의 분류는 가연성 물질이 얼마나 존재할 가능성이 있는지, 얼마만큼의 시간동안 존재하는지, 환기(ventilation) 조건은 어떤지 등 여러 요소를 종합적으로 고려하기 때문입니다.
위험지역의 정의를 각 코드별로 살펴보면, 먼저 NEC 코드(Division)는 위험지역의 종류(type)인 Class의 다음 순서에 Division 과 Zone을 표시합니다. ATEX 마킹에서는 사용환경(장비그룹)을 가장 먼저 표시하고 그 다음이 위험지역인 Zone을 카테고리(0, 1, 2)로 표시합니다. 반면, IEC의 마킹은 EPL을 통해 위험물질(첫번째 문자)을 먼저 표시하고 그 다음으로 위험지역(EPL의 두번째문자)를 문자(a, b, c)로 표시합니다. 세번째 그림은 각 코드별로 위험지역을 나타내는 부분을 비교하여 표시한 것입니다.

자료출처: HAZARDOUS LOCATION DATA(Killark), The IEC and NEC Certification system (Cortem), Basics of Explosion Protection (R.STAHL)