연소의 3요소 (Fire Triangle)
위험 지역(Hazardous Area)은 예방 조치가 취해지지 않을 경우, 가연성 가스로 인해 화재나 폭발의 위험이 높은 장소를 말합니다. 화재나 폭발은 세 가지 조건, 즉 '화재 또는 점화 삼각형(Fire or Ignition Triangle)'이라 불리는 조건들이 동시에 같은 장소에서 존재할 때만 발생할 수 있습니다.
- 연료(Fuel): 연소하거나 때때로 폭발하는 물질입니다. 석유 및 가스 산업에서는 주로 액체(oil), 미스트(vaporised liquid), 또는 가스 형태의 탄화수소(hydrocarbon)가 잠재적 연료로 간주됩니다.
- 산소(Oxygen): 모든 연소 또는 연소 과정을 지원하는 데 필수적인 요소입니다. 공기 중에 약 21%의 부피로 존재합니다. 공기가 화재로부터 차단되면 화재는 스스로 꺼집니다. 이 원리는 대부분의 소화기에서 활용됩니다.
- 점화(Ignition): 연소 또는 연소 과정을 시작하는 데 필요한 에너지입니다. 이 에너지는 아크(arc), 스파크(spark), 노출된 불꽃(naked flame), 또는 뜨거운 표면(hot surface)에서 비롯될 수 있습니다. 일단 시작되면, 화재는 계속해서 연료의 공급이 이어지는 한 추가적인 점화 없이도 연소를 지속합니다.
석유 및 가스 산업에서는 탄화수소의 존재와 대기로부터의 산소 공급이 피할 수 없으므로, 점화는 인증된 장비를 통해 통제되어 연소 가능성을 낮춥니다.
가능한 점화원(Ignition Source) [EN 1127-1 (Sec 5)]에는
자가 점화(self-ignition), 비정상적인 표면 온도(extraordinary surface temperatures), 기계적 원인으로 인한 스파크(sparks) 등이 자주 사고의 원인이 되지만, 기계적 및/또는 전기적 장비로 인해 발생하는 다양한 다른 점화원도 있습니다. 전기적 관점에서는 의도적이거나 우발적인, 뜨거운 표면이나 스파크에 의한 점화가 다수 존재합니다.
점화원은 다음과 같은 과정에서 발생할 수 있습니다:
- 공정 작업에서 발생하는 뜨거운 표면(hot surfaces): 라디에이터(radiators), 건조 캐비닛(drying cabinets), 가열 코일(heating coils), 다양한 마찰 클러치(friction clutches) 및 기계적 작동 브레이크(mechanically operating brakes), 모든 이동 부품이 있는 베어링(bearings), 샤프트 통과구(shaft passages), 글랜드(glands)
- 화염(flames)과 뜨거운 가스(hot gases): 뜨거운 입자들(hot particles) 포함
- 기계적으로 생성된 스파크(mechanically generated sparks): 연삭(grinding), 외부 물질의 침입(ingress of foreign materials), 마찰 마모(rubbing friction), 녹과 경량 금속을 포함하는 충격(impacts)
이러한 점화원은 신중한 공장 관리, 안전 허가, 작업 절차,
그리고 공장의 배치, 조직, 청결에 지속적인 주의를 기울임으로써 통제될 수 있고 통제되어야 합니다.
- 전기 장치(Electrical apparatus): 전기 회로가 열리고 닫힐 때, 느슨한 연결(loose connections), 누전(stray currents)에 의한 전기 스파크(electric sparks) 및 뜨거운 표면(hot surfaces)
- 누전 전류(Stray electric currents), 음극 방식 방식(cathodic corrosion protection): 전력 발생 시스템의 반환 전류, 단락(short-circuit) 또는 지락(short-circuit to earth), 자기 유도(magnetic induction), 번개(lightning)의 결과
- 정전기(Static electricity): 스파크(sparks), 전파하는 브러시 방전(propagating brush discharges), 콘 방전(cone discharges), 클라우드 방전(cloud discharges)
- 번개(Lightning): 번개 타격(lightning strikes), 뇌우(thunderstorms)는 높은 유도 전압을 일으킬 수 있음
- 라디오 주파수(Radio frequency, RF) 전자파(104 Hz에서 3 x 10^11 Hz): 라디오 송신기나 산업용 또는 의료용 RF 생성기로부터 발생, 이는 가열, 건조, 경화, 용접, 절단에 사용됨
- 전자파(Electromagnetic waves) (3 x 10^11 Hz에서 3 x 10^15 Hz): 렌즈 역할을 하는 병, 집중 반사기
- 이온화 방사선(Ionizing radiation): X-레이 튜브와 방사성 물질
- 초음파(Ultrasonics): 초음파 음파
- 단열 압축(Adiabatic compression) 및 충격파(shock waves): 고압 가스가 파이프라인으로 갑자기 배출될 때
- 발열 반응(Exothermic reactions), 먼지의 자가 점화(self-ignition) 포함: 열 발생 속도가 주변으로의 열 손실 속도를 초과할 때
위와 같은 점화원은 가능한 한 위험 지역에서 전기 장치를 제거함으로써, 그리고 특히 그러한 장치가 인접한 비위험 지역(non-hazardous area)에 똑같이 효과적으로 배치될 수 있거나, 더 이상 필요하지 않아 해체 및 전체적으로 제거될 수 있을 때, 제거될 수 있습니다.
위험 지역은 위험 유형과 위험이 존재할 가능성에 따라 분류됩니다. 위험 지역이 아닌 경우, 비위험 지역(non-hazardous area) 또는 안전 지역(safe area)으로 알려져 있습니다.
