증기운 폭발이 인체에 미치는 영향에 대한 확률론적 평가

Probabilistic Assesment of the Effects of Vapor Cloud Explosion on a Human Body

본 연구에서는 멕시코시티 외곽에 있는 프로판 저장기지인 PEMIX 터미널에서 발생한 프로판 누출에 따른 증기운 폭발을 분석하였다. 누출된 4750 kg의 프로판에 대한 TNT 등가량은 9398 kg으로 평가되었다. 폭원으로부터 40~400 (m) 떨어진 지점에서의 최대과압, 양의 압력 지속시간, 충격량과 같은 폭발변수를 TNT 등가법과 다중에너지법을 적용하여 구하였다. 폭발 변수들을 이용하여 구한 프로빗 함수를 적용하여 폐 손상, 고막 파열, 머리 충격, 전신 전위 충격으로 인한 손상 확률을 평가하였다. 고려한 모든 거리에서 다중에너지법을 이용하여 구한 최대과압이 TNT 등가법을 적용하여 구한 최대과압보다 큰 것으로 나타났으나, 200 m 이후 지점부터는 큰 차이가 없는 것으로 평가되었다. 다중에너지법에 의해 구해진 최대과압을 적용하여 구조물 손상 범위를 평가한 결과 폭원으로부터 100 m 이내에 있는 구조물의 경우 완전히 붕괴될 것으로 예측되고, 400 m 떨어진 구조물의 유리창도 거의 파손될 것으로 추정되었다. 폐 손상에 의한 사망 확률은 충격파 진행방향으로 위치하고 있는 인체의 자세에 따라 달라지는 것으로 나타났으며, 인체 주변에 반사면이 있는 경우 사망 확률이 가장 큰 것으로 평가되었다. 충격파가 폐 손상, 고막 파열, 머리 충격, 전신 전위 충격에 미치는 영향을 평가한 결과 전신 전위 충격 < 폐 손상 < 고막파열 < 머리 충격 순으로 영향을 미치는 것으로 나타났다.

In this study, authors analyzed the vapor cloud explosion induced by propane leak at the PEMIX Terminal, which is the propane storage facility outside of Mexico City. TNT equivalence mass for the leaked 4750 kg propane was estimated to be 9398 kg. Blast parameters such as peak overpressure, positive phase duration, and impact at 40-400 (m) away from the center of the explosion were calculated by applying TNT Equivalency Method and Multi-Energy Method. The probability of damage due to lung damage, eardrum rupture, head impact, and whole-body displacement impact by applying the probit function obtained using blast parameters was evaluated. The peak overpressure obtained using Multi-Energy Method was found to be greater than the peak overpressure obtained by applying the TNT Equivalency Method at all distances considered, but it was evaluated that there was no significant difference from the points above 200 m. The peak overpressure obtained by Multi-Energy Method was computed to assess the extent of damage to the structure, and it was shown that structures within 100 m of the explosion center would collapse completely, and that the glasses of the structures 400 m away would be almost broken. The probability of death due to lung damage was shown to vary depending on a human body's position located in the propagating direction of shock wave, and if there is a reflecting surface in the immediate surroundings of a human body, the probability of death was estimated to be the greatest. The impact of shock wave on lung damage, eardrum rupture, head impact, and whole-body displacement impact was evaluated and found to affect whole-body impact < lung damage < eardrum rupture