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위험지역의 분류와 표시 : Zone 시스템, 카테고리(Category), EPL(Equipment Protection Lev…

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작성자 관리자 작성일16-10-31 08:08 조회27,525회 댓글0건

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regul_zone2.jpg위험지역에도 등급이 있다?
이번 글에서는 위험지역에 관련된 용어를 모두 정리해보겠습니다. 먼저, 위험지역이란 어떤 곳일까요? 아주 높은 곳에 작업을 해야 해서 추락위험이 있는 곳? 거대한 중장비들이 이리저리 움직이는 공장이라 자칫하면 다치기 쉬운 곳? 일반적인 의미에서는 그런 곳이 위험지역이겠지만, 방폭이야기에서는 폭발이 일어나기 쉬운 지역을 말합니다.
폭발이 일어나기 쉬운 지역은 따로 정해져 있을까요? 아닙니다. 폭발은 폭발에 필요한 3가지 요소, 1)산소, 2)가연성물질(연료), 3)발화원이 있으면 언제 어디서든 일어날 수 있습니다.
산소는 어느 곳에나 있으니, 연료와 발화원만 있으면 어느 곳이나 폭발이 일어날 수 있습니다. 집에서 전등을 켤 때 사용하는 전기스위치에서는 스파크(spark)가 발생합니다. 스파크는 발화원입니다. 이제 폭발에 필요한 3가지중 2가지인 산소와 발화원이 있는 셈입니다. 하지만, 우리는 일반 가정집을 위험지역으로 분류하지는 않습니다. 연료가 없기 때문입니다.
하지만 주변에 폭발성 가스나 증기가 있는 곳이라면 문제가 달라집니다. 화학공장이나 정유시설내에서 사용하는 전기스위치 주변에는 가스증기 같은 연료가 충분할 수 있으니 상시 폭발위험에 노출되어 있습니다. 이런 곳에서는 조금만 방심하면 바로 폭발사고로 이어질 수 있습니다. 이런 곳을 위험지역(Hazardous Area)이라고 합니다 . 연료는 가스와 증기 뿐만이 아닙니다. 분진도 연료가 될 수 있습니다. 석탄 광산도 사고가 빈번한 곳이고 제빵공장, 맥주공장, 증류주공장, 플라스틱 공장도 모두 분진에 의한 폭발위험이 상존하는 곳입니다. 가연성 연료가 있는 곳(누출원,Source of Release)이고 전기를 사용하는 곳이라면 사실상 대부분이 위험지역입니다.

 

이런 위험지역에는 등급이 있습니다. 위험한 정도에 따라 위험지역을 등급으로 구분합니다. 첫번째 그림처럼 우리에게 가장 익숙한 위험지역인 주유소를 예로 들어보겠습니다. 먼저, 가스를 저장하고 있는 유류탱크나 주유기 연료탱크(가장 색상이 진한 곳)가 가장 위험합니다. 항상 연료가 있어 언제든 폭발이 가능합니다. 그 다음이 유류탱크 또는 주유기의 바로 근처. 탱크 주변에는 눈에 보이지않는 유증기가 수시로 떠다니기 때문입니다. 그 다음이 주유소 주변입니다. 앞의 장소들보다는 덜 위험하지만, 위험지역으로 분류됩니다. 이렇게 같은 장소인 주유소라도 단순히 연료와의 거리만을 고려하지 않고 누출된 연료가 얼마만큼의 양과 시간으로 존재할 수 있느냐에 따라 위험한 정도가 다릅니다.

 

이런 위험한 정도를 ATEX 규정에서는 ZONE으로 구분하여 표시합니다. 위험등급이 가장 높은 지역이 Zone 0 지역, Zone 1 지역은 Zone 0 지역보다는 상대적으로 덜 위험하지만 여전히 위험한 지역, Zone 2 지역은 그보다는 덜 위험한 지역을 의미합니다. 왼쪽 첫번쨰 그림에서 색상이 가장 진할수록 위험한 곳이고, Zone 지역의 숫자도 낮아집니다. 지역의 크기(범위)로는 가장 작은 원이 Zone 0, 그다음부터 차례로 Zone 1, Zone 2 입니다..
IEC 규정(60079-10)도 위험물질(연료)이 얼마동안 존재하는지에 따라 Zone 지역 등급을 나누고 있습니다. Zone 0 지역은 폭발위험성 물질이 항상 또는 긴시간동안 존재하는 곳(continuously present, for long periods or frequently), Zone 1 지역은 정상적인 작동상태에서도 존재할 수 있는 곳(likely to occur in normal operation occasionally). Zone 2 지역은 정상상태에서는 존재하지 않지만 짧은 시간동안이나마 발생할 가능성이 있는 곳(not likely to occur in normal operation but, if it does occur, will persist for a short period only)으로 정의하고 있습니다. 통상 Zone 0 지역은 년간 1,000시간 이상, Zone 1지역은 10~1,000시간, Zone 2 지역은 연간 10시간 미만으로 위험물질이 존재하는 것을 기준으로 분류하기도 합니다.

 

regul_zone3.jpg

카테고리(Category)의 표시

Zone으로 분류된 위험지역에 장비를 설치할때는, 해당 지역에 맞게 설계된 장비를 설치해야 합니다. 가령 Zone 1지역에는 Zone 0, Zone 1 지역용 장비를 설치되어야 합니다. Zone 2 지역용으로 설계된 장비를 더 위험한 상위등급인 Zone 1 지역에 설치 사용해서는 안됩니다. 때문에 각각의 장비마다 Zone 지역중 어떤 위험지역용 장비인지 단박에 알 수 있도록 표시할 필요가 있습니다. 그래야 장비의 유지와 관리도 정확하고 또 쉬워질 것테니까요.
이에 ATEX 지침(94/9/EC)에서는 카테고리(Category)라는 개념이 도입하여 각 장비마다 설치 사용할 수 있는 위험지역의 등급을 표시하도록 했습니다. 두번째 그림의 빨간색 표시부분에서 보이듯 카테고리 1,2,3중 한 숫자를 장비마다 표시하여 해당 장비를 설치할 수 있는 지역을 바로 알 수 있게 했습니다. Category 1은 Zone 0 지역부터, Category 2는 Zone 1 지역부터, Category 3은 Zone 2 지역에 설치할 수 있습니다. 한마디로 가장 상위수준인 Category 1에 해당하는 장비는 Zone 0부터 Zone 1지역, Zone 2 지역까지 모두 설치 가능합니다. 하지만 이왕 표시할 거 Category 0, 1, 2로 정의해서 Zone 0, 1, 2지역과 숫자를 일치시키면 더 좋았을 것을, 누가 정했는지 참 헷갈리게도 해놨습니다.

 

regul_zone4.jpg

EPL(Equipment Protective Level)의 표시

앞서 살펴본 카테고리 개념은 ATEX 지침에 의한 것입니다. 반면 IEC Ex 규정은 IEC 60079-0 / 2007을 통해 EPL(Equipment Protection Level) 개념을 도입하여 장비가 설치될 위험지역의 등급과 위험물질을 표시하도록 했습니다. 2008년 이후에 인증받은 장비라면 EPL표시를 확인할 수 있습니다. (ATEX에서도 2010년 3월 EN 60079-14 standard를 통해 기존 카테고리 외에 추가로 EPL 표시 시스템을 도입하였습니다)
EPL(축구 England Premier League가 아닙니다.^^) 은 2개의 글자로 구성됩니다. 첫번째 글자는 폭발분위기(Explosive atmosphere)의 종류인 G, D로 각각 Gas와 Dust를 표시합니다. 두번째 글자는 a, b, c로 위험지역 등급을 나타내는데, 최소요구보호등급(Minimum Protection Level Required)이라 하여 아주높음(Very High), 높음(high), 주의(enhanced)로 분류합니다. 즉, a는 Zone 0 지역, b는 Zone 1 지역, c는 Zone 2 지역을 의미합니다. 두번째 사진의 파란색 표시에서는 Gb와 Db를 확인할 수 있는데, Gb는 가스등급의 Zone 1 지역, Db는 분진등급의 Zone 21 지역에 사용할 수 있다는 뜻입니다.
EPL은 Alternative 표시를 허용하는데, 이를 나타낸 것이 세번째 그림입니다. 다시말해 두번째 줄의 Gb중 첫번째 글자인 G는 Group II와 중복으로 가스그룹을 표시하니 생략하고, 두번째 글자인 b는 각각의 방폭구조인 d e 표시 뒤에 붙여서 쓸 수 있도록 한 것입니다. db와 eb는 모두 Zone 1지역에서 사용할 수 있다는 뜻입니다.

 

Zone 지역의 정의

이로써 위험지역의 등급과 관련된 3가지 개념, Zone 지역, 카테고리. EPL을 모두 알아봤습니다. 아래 표는 이 내용을 앞선 글에서 알아본 장비그룹에 더해 카테고리까지를 함께 표시한 표입니다.

지역구분

Zone

위험지역의 세분화 조건

최소요구 보호레벨

카테고리 그룹

EPL

화염물질

I

광산업

 

M1

 

메탄먼지

I

광산업

 

M1, M2

 

II

Zone 0

폭발위험 물질이 항상 그리고 긴시간동안 존재하는 곳(continuously present, for long periods or frequently)

Very High

1G

Ga

가스, 증기

II

Zone 1

폭발위험 물질이 정상적인 작동상태에서도 존재할 수 있는 곳(likely to occur in normal operation occasionally)

High

1G, 2G

Gb

II

Zone 2

폭발위험 물질이 정상상태에서는 존재하지 않지만 짧은 시간동안이나마 발생할 가능성이 있는 곳(not likely to occur in normal operation but, if it does occur, will persist for a short period only)

Enhanced

1G, 2G, 3G

Gc

III

Zone 20

폭발위험 물질이 항상 그리고 긴시간동안 존재하는 곳(continuously present, for long periods or frequently)

Very High

1D

Da

분진

III

Zone 21

폭발위험 물질이 정상적인 작동상태에서도 존재할 수 있는 곳(likely to occur in normal operation occasionally)

High

1D, 2D

Db

III

Zone 22

폭발위험 물질이 정상상태에서는 존재하지 않지만 짧은 시간동안이나마 발생할 가능성이 있는 곳(not likely to occur in normal operation but, if it does occur, will persist for a short period only)

Enhanced

1D, 2D, 3D

Dc

 

참고자료: Marking of explosion-protected equipment. Classification of Hazardous Areas (R.STAHL, 2010), Ex Digest (2004), EPL: Equipment protection level - Cortem Group, WiKi Pedia, Chalmit사 Technical Instruction

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