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가스그룹의 분류와 분진그룹

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작성자 관리자 작성일17-02-19 20:56 조회20,707회 댓글0건

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regul_mat1.jpg가스그룹(Gas Group)의 분류

왼쪽 첫번째 그림에는 빨간 박스로 IIC와 IIIC가 표시되어 있습니다. 두개의 차이는 장비가 설치되는 위험지역내에 존재하는 물질의 표시 차이로, IIC는 가스(증기)관련 표시이고, IIIC는 분진관련 표시입니다. 먼저, 가스 관련 표시인 IIC부터 살펴보겠습니다.
방폭장비를 선택할때는 장비가 설치될 곳에 있을 것으로 예상되는 기체의 특성들을 모두 고려해야 합니다. 하지만 모든 기체와 증기는 개별 특성이 있습니다. 그렇다면 모든 기체별 특성을 하나하나 따져 각각에 적합한 장비를 선정하고 적용해야 할까요? 비용을 고려한다면 사실상 불가능한 일입니다.
이에 각 기체의 특징을 고려해서 비슷한 특성을 가진 기체끼리 묶어서 가스그룹(Gas Group)을 만들었습니다. IEC 분류기준에 따르면 각 가스의 특징에 따라 IIA그룹에서 시작해서 IIC그룹로 갈수록 위험수준이 커지게 됩니다. 수소와 같이 쉽게 발화될 수 있는 위험한 가스는 IIC 그룹이고, 발화성이 낮은 가스는 IIA그룹에 속해있습니다. 발화성이 큰 기체가 있는 곳에서도 사용할 수 있는 장비는 발화성이 상대적으로 낮은 기체가 있는 곳에서도 사용할 수 있습니다. 가령, IIC그룹에서 사용하는 장비는 IIB와 IIA그룹에도 적용할 수 있고, IIB그룹의 장비는 IIA그룹에도 적용할 수 있습니다. IIA그룹용 장비는 IIA그룹에서만 사용할 수 있습니다. II라고만 표시된 장비는 IIA, IIB, IIC 모두를 포괄하는 의미입니다. IEC 분류기준에 의한 각 가스별 그룹은 이 글의 가장 아래의 표에 정리해놨습니다.

 

가스그룹 분류는 어떻게 할까?

가스를 분류하는 그룹핑의 기준은 두가지입니다. 하나는 최대안전틈새(MESG : Maximum Experimental Safe Gap)라는 내압방폭(flameproof)박스 관련 기준이고, 다른 하나는 최소발화전류(MIC: Minimum Ignition Current)로 본질안전방폭(intrinsic safety)과 관련이 있습니다.
먼저, 최대안전틈새는 내압방폭박스의 커버와 본체(chamber)사이의 있는 미세한 틈의 거리를 말합니다. 내압방폭(flameproof)박스는 내부에서 폭발이 일어났을 때, 폭발한 뜨거운 기체가 박스내부에 머물지 않고 화염통로(flamepath)를 통해 박스 외부로 배출되도록 설계되어 있습니다. 뜨거운 기체는 화염통로를 통과하는 동안 온도가 급격히 떨어지게 되는데, 박스외부에 있는 주변 혼합증기와의 연쇄반응을 일으키지 않을 정도로 충분히 식혀서 내보내야 합니다. 최대안전틈새는 20cm³의 내부부피를 가진 내압방폭 박스에 폭 25mm의 화염통로를 통하여 폭발가스가 외부로 누출될 때 허용되는 최대틈간격을 실험환경에서 측정한 값으로, 위험도가 높은 가스일수록 그 틈새가 작아집니다. 위험도가 높은 가스일수록 박스의 본체와 커버간의 틈새를 작게 만들어 작은 양의 가스로 조금씩 내보내면서 충분히 식혀주어야 합니다. IIA등급은 최대안전틈새가 0.9mm 이상을 허용하는 가스들이고, IIC는 최대안전틈새가 0.5mm 이하인 가스, IIB등급의 가스는 그 중간입니다.
한편, 최소발화전류(MIC: Minimum Ignition Current)도 실험적으로 측정되어 가스 그룹핑에 사용되는 기준인데, 스파크가 발생하기 위해서는 일정 수준의 에너지가 필요하고, 각 가스별로 어떤 수준인지를 메탄가스(기준값1)와 비교한 값으로 나타낸 것입니다. 위험등급이 높은 가스일수록 더 낮은 전류에서도 발화가 되므로, 가스등급별로 허용가능한 최대전류값을 나타낸 것입니다. 즉 본질안전 방폭의 원리입니다.
하지만 두개의 값 모두 실험측정치입니다. 현장에서 각 기체의 MESG와 MIC의 값을 확인하고 기체등급를 분류 적용하지는 않을 것입니다. 그저 위험지역에 있는 기체가 어느 등급인지 확인하면 되기 때문입니다. 확인 방법은 왼쪽 두번째 그림을 클릭하시면 됩니다. 기체별로 가스그룹이 나와있는 Classification of Chemicals이라는 PDF자료가 다운로드될 겁니다.

 

분진그룹 III의 추가

IEC 60079-0 5번째 edition(2007)에서는 종전의 Group I, II에 Group III를 추가하였습니다. 북미지역에서 널리 사용되고 있는 NEC코드에서는 이미 Class 라는 개념을 통해 가스(Class I)와 분진(Class II) 및 부유물(Class III) 등을 세분화하고 있었는데, IEC 쪽에서도 이에 따라가는 모양새입니다. 다만, NEC에서는 분리되어 있는 분진과 부유물을, IEC에서는 Group III 하나로 묶어 가스는 그룹II, 분진과 부유물을 그룹III로 분류하였습니다.
분진을 나타내는 그룹III도 가스를 나타내는 그룹II와 마찬가지로 발화가능성이 얼마나 큰지에 따라 세분되고, IIIA, IIIB, IIIC그룹으로 나뉘게 됩니다. IIIB그룹에 사용될 수 있는 장비는 IIIA그룹에서도 사용될 수 있고, IIIC그룹용으로 분류된 장비는 IIIB와 IIIA그룹에서 사용될 수 있다는 점도 같습니다. 단 가스그룹과 달리 모든 분진그룹용이라는 의미로 III라고만 표시할 수는 없습니다.
각 그룹을 나누는 기준은 세번째 그림에서 확인할 수 있듯이 역시 분진의 성질입니다. IIIA는 가연성 부유물(combustible flyings), IIIB는 비전도성 분진(Non-conductive dusts), IIIC는 전도성 분진(conductive dusts)을 나타냅니다. IIIB와 IIIC도 물론 가연성(combustible)입니다. 먼저 가연성 부유물은 보통 500μm 이하의 크기를 가진 분진으로 공기속에 떠돌아다니다가 결국 자신의 무게로 표면에 가라앉는 부유물들을 말합니다. 비전도성 분진은 가연성 부유물 중에서도 전기적 저항값이 1000Ωm보다 큰 값을 지닌 분진이고 전도성 분진은 1000Ωm보다 작은 저항값은 가진 분진입니다. 전기적 저항값이 작을수록 전기적 충격(스파크) 등에 더 빠른 반응을 보일테니 IIIC그룹이 더 위험합니다.

 

가스그룹의 분류표

가스그룹

가스종류

MESG

MIC

IIA

Acetone, Ammonia, Amyl acetate, Aniline, Benzene, n-Butanol, n-Butyl acetate, Carbon monoxide, Cumene, Cyclohexane, Cyclohexanol, Cyclohexanone, p-Cymene, o-Dichlorobenzene, 1,2-Dichloroethylene, Diethylamine, Diethylaminoethanol, Dimethylamine, Ethane, Ethanol, Ethyl Acrylate, Ethyl Formate, n-Heptane, n-Hexane, Hexanol, Kerosene, Methane, Methanol, Methyl Merthacrylate, Methylamine, Monoethanolamine, Naphtha, Nitroethane, Nitromethane, n-Nonane, Nonyl Alcohol, n-Octyl Alcohol, 1-Pentanol, Propane, 1-Propanol, Pyridine, Styrene, Toluene, Triethylamine, Vinyl Acetate, Xylene

0,9mm 이상
0,8A 이상

IIB

Acrolein, Acrylonitrile, 1,3-Butadiene, Crotonaldehyde, Cyclopropane, Diethyl ether, 1,4-Dioxane, Ethylene, Ethylene oxide, Hydrogen Cyanide, Methyle Acetate, Tetrahydrofuran, Town gas, Coke-oven gas

0.5 ~0.9mm
0.45~0.8A

IIC

Acetylene(아세틸렌), Carbon Disulfide(이황화탄소), Hydrogen(수소)

0.5mm 이하
0.45A 이하

 

자료출처 : Eaton사의 Ex Digest; ESSENTIAL EXPLOSION PROTECTION (STAHL)

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