본 논문은 휴대폰 배터리의 폭발 및 화재 위험성을 분석하기 위한 실험적 연구로서, 실험은 스마트폰 배터리로 사용되고 있는 리튬-이온 배터리를 대상으로 하여 사용상 부주의 또는 이상상태 등에서 폭발 및 화재가 발생될 가능성이 있는 과충전, 내부단락 및 외부단락 그리고 열충격에 의한 실험을 진행하였다. 리튬-이온 배터리는 과충전 및 외부단락 실험의 경우 보호회로가 정상적으로 작동될 때는 폭발 및 화재 위험성이 없었으나, 보호회로가 고장상태를 가정하였을 때 폭발 및 화재 위험성이 크게 나타났다. 내부단락 및 열충격 실험의 경우 충전상태에 따라 위험성에 차이가 나타났다. 즉, 완방전 상태에서는 폭발 및 화재 위험성이 낮았으나, 완충전 상태에서는 폭발 및 화재 위험성이 높게 나타나는 것을 확인할 수 있었다. 실험결과 휴대폰 배터리의 폭발 및 화재 위험성을 최소화하기 위해서는 보호회로 고장시 알람장치 및 배터리 케이스 강화 그리고 고온방지를 위한 냉각장치 등의 안전장치의 강화가 필요할 것으로 생각된다.
The number of fire and explosion accidents caused by pyrolysis oil and gas at waste plastic pyrolysis plants is increasing, but accident status and safety conditions have not been clearly identified. Therefore, the aim of the study was to identify the risks of the waste plastic pyrolysis process and suggest appropriate safety management measures. We collected information on 19 cases of fire and explosion accidents that occurred between 2010 and 2021 at 26 waste plastic pyrolysis plants using the Korea Occupational Safety and Health Agency (KOSHA) database and media reports. The mechanical, managerial, personnel-related, and environmental problems within a plant and problems related to government agencies and the design, manufacturing, and installation companies involved with pyrolysis equipment were analyzed using the 4Ms of Machines, Management, Man, and Media, as well as the System-Theoretic Accident Model and Processes (STAMP) methodology for seven accident cases with accident investigation reports. Study findings indicate the need for establishing legal and institutional support measures for waste plastic pyrolysis plants in order to prevent fire and explosion accidents in the pyrolysis process. In addition, ensuring safety from the design and manufacturing stages of facilities is essential, as are measures that ensure systematic operations after the installation of safety devices.
폭발한계는 가연성물질의 화재 및 폭발위험성을 결정하는데 주요한 특성치 가운데 하나이다. 많은 유기산류는 연소열과 폭발한계, 화학양론계수와 폭발한계가 상관관계가 있음을 보여주고 있다. 본 연구에서, 유기산류의 폭발하한계와 상한계에 대해 연소열과 화학양론계수를 이용하여 예측하였다. 제시된 예측식에 의한 예측값은 문헌값과 적은 오차범위에서 일치하였다. 제시된 방법론을 사용하여 다른 유기산류의 폭발한계 예측이 가능해졌다.
폭발한계와 인화점은 가연성물질의 화재 및 폭발의 위험성을 결정하는데 중요한 연소특성치이다. 본 연구에서는 산류와 케톤류의 폭발상한계를 예측하기 위해서, 평형상태에서 인화점을 측정하는 Setaflash 밀폐식 장치(ASTM D3278)를 사용하여 이들의 상부인화점을 측정하였다. 측정된 상부인화점을 이용하여 Antoine 식에 의한 계산된 폭발상한계는 기존의 문헌값들보다 약간 낮게 나타났다. 본 연구에서 제시한 실험 및 예측 방법을 이용하여 다른 가연성물질의 폭발상한계 예측이 가능해 졌다.
연소열은 인화성 물질의 화재$.$폭발 위험성을 결정하는 주요한 물성치이다. 할로겐화 유기화합물의 순연소열을 예측하기 위해서, 원자기여법에 기반을 둔 경험식들이 개발되어 왔다. 본 연구에 개발된 경험식을 Cardozo와 Hanley의 경험식들과 비교해 보았다. A.A.D.를 보면 알 수 있듯이 본 연구에서 제안된 경험식으로 계산된 값이 실험값에 가장 근접해 있음을 확인하였다. 따라서, 본 연구에서 제안된 경험식은 여타 할로겐화 유기화합물의 연소열을 예측하는데 도움을 줄 것으로 사료된다.
폭발한계는 가연성물질의 화재 및 폭발위험성을 결정하는데 주요한 특성치 가운데 하나이다. 본 연구에서, 에테르류의 폭발하한계와 상한계에 대해 연소열과 화학양론계수를 이용하여 예측하였다. 제시된 예측식에 의한 예측값은 문헌값과 적은 오차범위에서 일치하였다. 제시된 방법론을 사용하여 다른 에테르류의 폭발한계 예측이 가능해졌다.
Explosion limit and flash point are the major combustion properties used to determine the fire and explosion hazards of the flammable substances. In this study, in order to predict upper explosion limits(UELs), the upper flash point of n-alkanes and aromatic compounds were measured under the VLE(vapor-liquid equilibrium) state by using Setaflash closed cup tester(ASTM D3278). The UELs calculated by Antoine equation and chemical stoichiometric coefficient tusing the experimental upper flash point were compared with the several reported UELs. From the given results, using the proposed experimental and predicted method, it is possible to research the upper explosion limits of the other flammable substances.
Explosion limit and flash point are the major combustion properties used to determine the fire and explosion hazards of the flammable substances. In this study, in order to predict upper explosion limits(UEL), the upper flash point of n-alcohols were measured under the VLE(vapor-liquid equilibrium) state by using Setaflash closed cup tester(ASTM D3278). The UELs calculated by Antoine equation using the experimental upper flash point are usually lower than the several reported UELs. From the given results, using the proposed experimental and predicted method, it is possible to research the upper explosion limits of the other flammable substances.
In general, the industrial complex is a place where factories of various industries are concentrated. It is only as efficient as it is designed. However, the risks vary as there are various industries. These features are also associated with various types of disasters. The dangers of natural disasters such as a typhoon, flood, and earthquake, as well as fire and explosions, are also latent. Many of these risks can make stable production and business activities difficult, resulting in massive direct and indirect damage. In particular, decades after its establishment, the vulnerabilities increase even more as aging and small businesses are considered. In this sense, it is significant to assess the vulnerability of the industrial complex. Thus analysing fire and explosion hazards as stage 1 of the vulnerability evaluation for the major potential disasters for the industrial complex. First, fire vulnerabilities were analyzed quantitatively. It is displayed in blocks for each company. The assessment block status and the fire vulnerability rating status were conducted by applying the five-step criteria. Level A is the highest potential risk step and E is the lowest step. Level A was 11.8% in 20 blocks, level B was 22.5% in 38 blocks, level C was 25.4% in 43 blocks, level D was 26.0% in 44 blocks, and level E was 14.2% in 24 blocks. Levels A and B with high fire vulnerabilities were analyzed at 34.3%. Secondly, the vulnerability for an explosion was quantitatively analyzed. Explosive vulnerabilities were analyzed at 4.7% for level A with 8 blocks, 3.0% for level B with 5, 1.8% for level C with 3, 4.7% for level D with 8, and 85.8% for level E with 145. Levels A and B, which are highly vulnerable to explosions, were 7.7 %. Thirdly, the overall vulnerability can be assessed by adding disaster vulnerabilities to make future assessments. Moreover, it can also assist in efficient safety and disaster management by visually mapping quantified data. This will also be used for the integrated control center of the N-Industrial Complex, which is currently being installed.
This study aims to find the safe vent area to prevent a destruction of building by gas explosion in a building. Explosion vessel which used in this experiment is 1/5 scale down model of simple livingroom and its dimension is 100cm in length 60cm in width and 45cm in height. Liquified petroleum gas(LPG) was injected to the vessel to the concentration of 4.5vol%, and injection rate were varied in 1L/min or 4L/min. Gas mixture was ignited by the 10kV electric spark. For analysis the characteristics of vented explosion pressure according to the vent size and vent shape, its size and shape were varied. From the experiment, it was found that explosion pressure in the vented explosion :in affected by the gas injection rate, vent area and vent shape. And the vent area to volume ratio(S/V) to prevent the building destruction by explosion pressure, it is recommended that the design of vent area happened by the explosion should be above 1/500cm in S/V. And if the vent area has complicate structure in same area, vented explosion pressure will be higher than a single vent, and possibility of building destruction will increase. Therefore to effectively vent the explosion pressure for protect a building and residents from the gas explosion hazards, the same vent area should have a singular and constant shape in the cross-sectional area of the vessel.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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