현재 가정이나 산업용으로 사용하는 가스 화기나 보일러 등에서 가스 누출에 의한 화재사고나 폭발사고가 빈번하게 발생하고 있다. 가스 누출에 의한 사고는 오랜 시간 가스 누출 후 점화원에 의한 폭발이나 화재사고가 대다수를 차지한다. 일반적으로 천연가스를 사용하는 경우 상단부에 가스누출검지기를 설치하고 있다. 하지만 이러한 설치 위치는 대략적인 가스의 특성을 고려한 것이다. 본 연구에서는 가스 누출이 발생할 수 있는 누출위치를 가정의 가스레인지 화구와 밸브 연결부로 선정하고, 전산유체역학(CFD)을 이용하여 가스누출검지기의 시간에 따른 응답특성을 파악하여, 빠른 가스 검지를 위해 가스누출검지기 설치 위치를 최적화하였다. 본 연구의 결과를 기초로 가정이나 건물의 가스누출검지기출 설치할 경우, 가스가 누출되었을 때 신속한 검지를 통하여 위험을 알림으로서 가스폭발이나 사고를 미연에 방지할 수 있을 것이다.
본 연구는 가스사고의 전형적이고 대표적인 폭발사고와 관련하여 LP가스용기밸브 압력정기, 중간밸브(볼밸브) 및 염화비닐호스로부터의 가스누출량이 어느 정도 되는지에 대하여 이론적으로 계산한 가스누출량과 실제 가스누출량에 대하여 실험을 통하여 연구함으로서 체적공간에서의 폭발과정과 점화원 및 사고경위를 조사하는데 중요한 자료로 활용하고 의도적이거나 취급 또 시공상의 부주의에 의한 가스누출 발생시 사고당시 가스누출량을 확인하는데 활용하고자 연구하게 되었다.
지난 2013년 7월 25일 도시가스사업법 시행규칙 개정에 따라 도시가스 은폐배관 설치 시 천정에 가스누출점검을 위한 점검구를 뚫거나 값비싼 다기능가스안전계량기를 설치해야 한다. 이에따라 수많은 민원이 발생하여 대한설비건설협회(이하 협회)는 실내 미관을 위해 점검구의 크기를 축소하고, 가스누출 점검을 위한 대체방법으로 다기능가스안전계량기 뿐만 아니라 가정에서 저렴하게 설치할 수 있는 가스누출확인배관용밸브 설치도 허용해 줄 것을 건의해 왔다. 협회 건의에 대해 가스기술기준위원회는 지난 1월 27일 질의회신을 통해 가스누출확인배관용밸브 설치 시 은폐배관의 가스누출이 탐지 가능하므로 가정 내에서 이 밸브를 설치할 경우 점검구를 뚫지 않아도 된다고 회신했다.
도시가스 사용시설 중 은폐배관에 점검구를 대신하여 누출점검용 가스계량기를 사용하는 사례가 증가하고 있다. 이 계량기가 설치되어 있는 일부 세대 중 실제 가스누출이 없는 환경에서 보일러의 특수한 사용 패턴에 따라 누출 알람 경보가 지속적으로 발생되었다. 실제 가스 누출을 감지하는 본연의 기능을 발휘하지 못하는 실정이다. 이러한 문제점에 착안하여 본 연구에서는 보일러의 특수한 가스 사용 패턴에 따라 누출점검용 가스 계량기가 누출 알람을 발생시키는 조건을 분석하고, 실제 가스 누출이 있는 경우에만 계량기에서 알람을 발생 할 수 있는 설정값을 모색해 보았다. 이를 통해 알람의 오작동으로 인한 시민의 가스 사용에 대한 불안감을 해소함과 동시에 누출되고 있는 가스를 포착할 수 있는 계량기 본연의 기능을 수행할 수 있도록 하고자 한다.
가스사고 중 단순 누설, 누설에 의한 폭발 및 화재사고가 ‘77년부터 ‘95년까지 전체사고의 97,2%를 차지하고 있고, ‘95년 한해동안에는 90%를 초과하여 발생하였으나, 사고의 원인은 명백하게 규명하면서도 폭발 또는 화재발생에 따른 가스의 누출량을 입증하기 위한 자료나 실험자료가 없어 사고조사에 곤란을 격고 있었으며, 이에 따라 가스의 누출량을 추정할 때 조정기의 용량이나 일반적인 누출량 계산식에 근거하여 가스의 누출량을 추산하여 폭발 및 화재발생의 원인을 추정하고 있는 등 사고발생과정을 설명하는데 미진한 부분이 많아 실제로 LPG의 누출량을 측정하여 그 기록을 사고조사시 활용하고 사고 발생과정을 과학적으로 입증하는데 다소 보탬이 되도록 하기 위하여 이번 실험을 실시하게 되었고 본 실험의 통계적인 수치를 전적으로 실제 사고에 적용하기란 아직까지 미흡한 점이 많다고 생각되나 정확한 사고원인조사가 가스안전관리 정책수립의 기본 바탕이 되어야 함으로 이러한 실험이 계속 발전적으로 실시되어 자료로 활용될 수 있기를 바라며, 다소 아쉽고 미흡한 점도 많은 실험이었으나 가스의 누출량에 대한 첫 실험이었다는 점에 의의를 두고, 앞으로 이와 같은 실험이 지속되어 가스안전에 관한 시험 및 자료수집이 활발해 질수 있기를 바란다. (중략)
용기누출로 인한 가스 폭발사고의 영향을 분석하기 위해 API-581 절차에서 제시된 누출 시나리오를 사용하여 누출물질, 온도, 압력 및 용기의 종류 등을 변화시키면서 누출속도, 장치피해영역 및 상해영역을 산출하였다. 그 결과, 용기누출에서 누출속도, 장치피해영역 및 상해영역은 배관누출에서보다 상당히 큰 값을 가지며, 그 크기는 탱크>반응기>드럼>탑의 순서로 나타났다.
반도체 제조에 사용하는 특수가스를 공급하는 설비는 인화성·독성·부식성을 지닌 유해·위험물질을 주로 취급하는데, 이러한 공급설비로는 주로 가스캐비닛이 사용되고 있다. 가스캐비닛 내 파열판을 통한 누출, 누출 개구부의 확대가 가능한 누출, 누출 개구부가 확대되지 않는 누출의 케이스별로 공급장치 내부 상태 및 외부로의 확산 영향을 누출 원인별로 분석하였다. 이 경우 누출 단면적에 따라 공급장치 외부로 가스가 누출되는 경우가 발생함을 확인하였다. 외부로 누출되는 가스의 농도에 따라 폭발분위기 형성 등 위험성이 존재하는 요인으로 작용하며, 위험에 따라 공급설비의 안전운전절차 등 제반 조치사항을 다시 검토할 필요가 있음을 확인하였다.
액화석유가스는 배관을 통해 공급되는 도시가스와 달리 용기 또는 소형저장탱크와 같이 독립된 저장방식이 사용되며 이러한 사용특성에 의해 사고 발생률이 높다. LP가스 사고가 주로 발생하는 주택 및 업소는 인구밀집도가 높기 때문에 사고 발생 시 대규모 인명피해로 이어질 수 있는 우려가 있다. 이로 인해 액화석유가스는 타 가스에 비해 인명피해율이 높아 안전관리 강화에 대한 필요성이 꾸준히 제기되어왔다. 이에 따라 1996년 한국가스안전공사에서는 LP가스 누출시험을 진행한 바 있다. 본 연구는 1996년 실험을 바탕으로 외기온도, 배관 상태 등의 추가 조건을 설정하여 LP가스 용기의 가스 누출량 측정실험을 진행하였다. 이를 통해 LP가스 누출의 여러 시나리오에 대한 누출경향을 확인하였다. 가스누출에 있어서 조정기 등 감압에 영향을 줄 수 있는 용품이 연결되지 않은 누출의 경우 외기 온도에 의해 누출량의 변화가 크게 나타나고, 조정기와 같은 용품이 체결될 경우 출구압에 의한 영향이 큰 것으로 나타났다. 본 실험의 결과를 통해 추후 발생할 수 있는 LP가스 누출 사고에 대한 누출량 판단에 기초자료로 활용되어 가스안전관리 방안에 효과가 있기를 기대한다.
가스계량기의 검침방식이 발전하면서 원격검침이 가능한 스마트 가스 계량기(누출점검용 계량기 및 다기능 안전 계량기)가 사용되고 있다. 이러한 계량기는 부가기능으로 수집하는 유량 및 압력 데이터를 활용하여 누출 판단을 하는 기능이 있다. 유량 데이터를 이용한 누출판단 기능은 실제 현장에서 유효한 사례가 있지만 압력 데이터 기반 누출 판단 기준은 누출로 인한 압력 값 변화뿐만 아니라 여러 요인(정압기 압력 크기, 인접 계량기 연계, 인접 주택 사용량, 계량기 위치 등)으로 압력 크기 변화(레벨)가 있는 문제점이 있다. 본 논문에서는 스마트 가스계량기에서 수집되는 압력데이터를 활용하여 누출여부를 판단 할 수 있는 기법으로 압력 데이터 전처리 방법과 누출 여부 관련 압력 값 범위 기준, 누출판단 기법 및 적용 사례 검증을 통해 개발하였다.
연료로 사용하는 가연성 가스의 양이 증가함에 따라 가스 사고 건수도 증가하고 있으며 가스사고 중 약 35% 정도가 가스의 누설사고였다. 이러한 가스의 누설사고는 일정시간 경과 후 적절하게 배출되지 못할 경우 화재나 폭발사고로 이어질 위험성이 매우 크다. 즉 가스의 누출은 폭발이나 연소의 3요소 중에서 가연물이 제공되는 과정으로 가스폭발사고나 화재를 예방하기 위해서는 근본적으로 가스의 누출을 방지해야 한다. (중략)
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[게시일 2004년 10월 1일]
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