증기운 폭발 예측 모델의 적용성 평가

윤용균 대한화약발파공학회 2022 화약발파 Vol.40 No.3

본 연구에서는 증기운 폭발 시 발생하는 폭풍파의 과압을 결정하는데 사용되는 폭발 예측 모델인 TNT등가법, 다중에너지법, Baker-Strehlow-Tang(BST)법의 적용성을 평가하였다. 원룸 주택과 상가가 밀집한 지역 내에설치된 2000 kg 용량의 프로판 저장 용기에서 누출된 프로판이 증기운 폭발을 일으키는 것을 가정하였다. TNT등가법을 적용하여 계산한 2000 kg의 프로판과 등가인 TNT의 질량은 4061 kg인 것으로 나타났다. TNT등가법, 다중에너지법, BST법으로 구한 거리에 따른 과압의 변화 양상에 따르면 폭원으로부터 100 m 이내 지점에서는 과압의 감소가 급격하고, 대체적으로 TNT등가법과 BST법으로 구한 과압의 크기가 유사한 것으로 나타났다. 실제 증기운 폭발 사례에서 관찰된 과압과 TNT등가법, 다중에너지법, BST법을 적용하여 구한 과압을 비교한 결과 BST법이 가장 잘 맞는 것으로 나타났다. 각 폭발 예측 모델로 구한 거리에 따른 과압을 구조물 손상 기준과 비교한 결과 폭원으로부터 90 m 이내에 위치하는 구조물은 반파 이상의 피해를 볼 것으로 평가되었고, 600 m 이격된 구조물도 유리창이 파손되는 피해가 있을 것으로 예측되었다

폭발이 구조물에 미치는 영향

윤용균 대한화약발파공학회 2019 화약발파 Vol.37 No.4

충격파나 압력파가 구조물에 미치는 영향을 평가하기 위해서는 과압, 양의 압력 지속시간, 충격량에 대한정보가 필요하다. 본 연구에서는 증기운 폭발 해석에 효과적인 다중에너지법을 적용하여 과압 및 양의 압력 지속시간을 결정하였다. 영국 Nypro 화학회사에서 발생한 싸이클로헥산 증기운 폭발 사고에서 추정된 총 폭발열을기반으로 폭발원으로부터 40, 80, 120, 160, 200, 240, 280, 320, 360(m) 이격된 지점에서의 과압, 양의 압력 지속시간을 평가하였다. 거리에 따라 과압은 지수적으로 감소하는 것으로 나타났고, 양의 압력 지속시간은 거의 선형적으로 증가하는 것으로 나타났다. 상기의 각 거리에서 구한 과압 및 충격량을 이용하여 각 거리에서의 구조물의손상 확률을 평가하기 위해서 프로빗 함수를 사용하였다. 손상 확률을 평가한 결과 120m 이내 지점에서는 붕괴의 가능성이 크고, 240m 이내에서는 심각한 구조물의 손상이, 구조물의 가벼운 손상과 유리창 파손은 전 범위에걸쳐서 발생하는 것으로 나타났다. Information on overpressure, positive phase duration, and impulse are required to assess the effects of shock waves or pressure waves on the structure. In this study, the overpressure and positive phase duration were determined by applying the Multi-Energy Method, which is found to be effective in analyzing the explosion of vapor clouds. Based on the total heat of combustion estimated in the cyclohexane vapor cloud explosion in the Nypro Ltd(UK), overpressure and positive phase duration at the distance of 40, 80, 120, 160, 200, 240, 280, 320, 360(m) from the source of explosion were evaluated. Overpressure was shown to decrease exponentially and positive phase duration increased almost linearly with distance. A probit function was used to assess the probability of damages for the structures at each distance using the overpressure and impact obtained at the above mentioned distances. The Analyses of probability of damages have shown that there is a high probability of collapse at distances within 120m, major damage to structures within 240m, and minor damage and breakage of window panes of structures occur over the entire distances

수중발파로 인한 과압 및 진동 전파에서 메쉬크기의 영향에 대한 수치해석 연구

정호영(Hoyoung Jeong),손한암(Hanam Son),김수한(Suhan Kim),김열우(Yeolwoo Kim) 한국암반공학회 2021 터널과지하공간 Vol.31 No.6

본 연구에서는 수중발파에서 발생하는 과압, 충격량, 진동의 전파 특성을 평가하기 위하여 수행되었다. 육상에서의 발파와 비교하여 수중발파에서의 소음 및 진동의 전파 특성은 주로 물을 매개체로 하여 전파되는 차이를 가지고 있으며, 경우에 따라 다양한 매질(암반, 물, 공기 등)을 통과하면서 전파양상이 변화하는 특성도 지니고 있다. 본 연구에서는 AUTODYN을 이용하여 수중에서의 발파과정을 모사하고 발파로부터 생성된 과압, 충격량, 발파진동의 전파 특성에 대하여 분석하였다. 특히 메쉬크기가 수중발파해석으로부터 획득되는 과압, 충격량, 최대입자속도에 미치는 영향을 중점적으로 평가하였다. 전체적으로 과압과 최대입자속도는 메쉬의 크기가 증가함에 따라 감소하는 경향성을 나타내었고, 충격량은 메쉬의 크기와 함께 증가하는 경향을 보였다. 또한 본 연구의 결과로부터 메쉬 크기에 대한 의존성은 장약량과 환산거리에 따라서도 다르게 나타날 수 있다는 것을 확인하였다. This study performed to investigate the propagation characteristics of overpressure, impulse, vibration in underwater blasting. The difference between air blasting and underwater blasting is that noise and vibration propagate through water as a medium. In some cases, the noise and vibration propagates through various media (rock, water, air, etc.). In this study, the underwater blasting was simulated using AUTODYN, and the propagation characteristics of overpressure, impulse and vibration induced by blasting were analyzed. We mainly focused on the effect of mesh size on the overpressure, impulse and peak particle velocity from the underwater blasting simulation. The numerical results indicated that the overpressure and peak particle velocity tended to decrease as the mesh size increased, while the impulse increased with the mesh size. The results also indicated that the mesh dependence varied depending on the explosive charge and scaled distance.

스티렌 모노머 화재폭발사고 피해예측 분석에 관한 연구

최형수,최민제,조규선 산업진흥원 2024 산업진흥연구 Vol.9 No.2

본 연구는 석유 화학사 생산공장에 설치된 스티렌 모노머 저장 탱크의 화구(fireball)와 증기운 폭발(VCE)에 대한 최악의 시나리오를 선정하고 피해 예측 및 사고영향을 분석하였다. 혼합잔사유 저장 탱크의 주성분인 스티렌 모노머 이상중합반응 시 화구(fireball)와 증기운 폭발(VCE)로 인한 복사열과 과압의 영향 범위는 e-CA 사고 피해 예측 프로그램을 적용하여 정량 분석하였다. 복사열과 폭발 과압의 피해 영향 범위는 각 최대 반경 1,150m와 626m로 분석된다. 복사열 4kW/m2이 미치는 1,150m 이내 사람은 20초 동안 노출 시 피부가 부풀어 오를 수 있다. 폭발 과압 21kPa이 미치는 626m 이내 건축물은 철 구조물의 손상과 기초에서 이탈될 수 있고, 사람은 신체 부상할 수 있다. 화재, 폭발 또는 누출 사고 발생 시 복사열, 과압에 의한 사업장 내 근로자, 인근 주민 또는 주변 시설물 등의 위험 정도와 수용 여부 위험 기준을 판단하고, 취급 물질 유해⋅위험성 파악, 비상대응체계 구축, 개선 및 투자 활동 등을 통해 사업장 피해 최소화 대책을 수립하는 데 도움이 될 것으로 기대한다. This study selected the worst-case scenario for fireball and vapor cloud explosion (VCE) of a styrene monomer storage tank installed in a petrochemical production plant and performed damage prediction and accident impact analysis. The range of influence of radiant heat and overpressure due to fireball and vapor VCE during the abnormal polymerization reaction of styrene monomer, the main component of the mixed residue oil storage tank, was quantitatively analyzed by applying the e-CA accident damage prediction program. The damage impact areas of radiant heat and explosion overpressure are analyzed to have a maximum radius of 1,150m and 626m, respectively. People within 1,150m of radiant heat of 4kW/m2 may have their skin swell when exposed to it for 20 seconds. In buildings within 626m, where an explosion overpressure of 21kPa is applied, steel structures may be damaged and separated from the foundation, and people may suffer physical injuries. In the event of a fire, explosion or leak, determine the risk standards such as the degree of risk and acceptability to workers in the workplace, nearby residents, or surrounding facilities due to radiant heat or overpressure, identify the hazards and risks of the materials handled, and establish an emergency response system. It is expected that it will be helpful in establishing measures to minimize damage to workplaces through improvement and investment activities.

고등학교 급식소 소형 LPG 저장탱크의 비등액체팽창증기 폭발과 증기운 폭발에 따른 피해 예측 분석

이순범(Soon Beom Lee),공하성(Ha-Sung Kong) 국립소방연구원 2022 소방안전연구 Vol.3 No.1

이 연구의 목적은 고등학교 급식소에 설치된 소형 LPG 저장탱크의 비등액체팽창증기 폭발(BLEVE)과 증기운 폭발(VCE)에 따른 위험성을 분석하는데 있다. 이를 위해 급식소에 설치된 1000 kg 소형 LPG 저장탱크의 BLEVE와 VCE로 인한 복사열과 과압의 영향범위를 ALOHA(Areal Location of Hazardous Atmospheres)프로그램을 적용하여 정량적으로 평가하였다. 도출된 복사열과 폭발 과압의 영향범위는 각각 최대 반경 267 m와 184 m로 나타났다. 122 m 이내의 사람들은 10 kW/m2의 복사열로 사망할 수 있고, 141 m 이내의 사람들은 3.5 psi의 과압으로 중상을 입을 수 있는 것으로 예측되었다. LPG 저장 탱크와 일부 주변 시설과의 이격거리가 적합기준에 다소 미흡해 사고 발생 시 심각한 피해를 초래할 수 있다. 학교 급식소 가스 누출지역의 특성과 피해 영향범위를 고려한 LPG 저장 탱크의 안전관리 방안에 대해 논의하였다. 이러한 연구 결과는 학교 급식소 LPG 저장 탱크 위험성 평가의 첫 연구로서 의의가 있을 뿐만 아니라 학교 급식소에 소형 LPG 저장탱크 설치 시 사전에 피해 영향 범위를 파악하여 비상 대응계획을 수립하고 화재 및 폭발 사고를 예방할 수 있는 기초자료로 활용될 수 있을 것이다. This study analyzes the risks of boiling liquid expansion vapor explosions (BLEVEs) and vapor cloud explosions (VCEs) of small LPG storage tanks installed in high school cafeterias. For this purpose, the ranges of effect of thermal radiation and overpressure caused by the BLEVE and VCE of a 1000-kg small LPG storage tank installed in a cafeteria were quantitatively evaluated by applying the Areal Location of Hazardous Atmospheres program. The ranges of influence of the derived thermal radiation and explosion overpressure were found to have maximum radii of 267 m and 184 m, respectively. The study determined that fatalities from thermal radiation of 10 kW/m2 could occur within 122 m of the exploded storage tank, and those within 141 m could be severely injured by a explosion overpressure of 3.5 psi. The separation distance between the LPG storage tank and surrounding facilities was found to be somewhat insufficient to meet the acceptable standard separation distance and thus could cause severe damage in the event of an explosion. The safety management plan for the LPG storage tank was discussed while considering the characteristics of the gas leakage area at the school cafeteria and the extent of the damage. These research results are meaningful as a first study to evaluate the risk of LPG storage tanks used in school cafeterias. In addition, they can be used as basic data for predicting possible damage and its extent when installing small LPG storage tanks in school cafeterias, while also helping to establish emergency response plans and prevent fires and explosions.

학교 급식실 소형 LPG 저장탱크 폭발에 따른 위험성 분석

전승덕(Seungdeok Jeon),이재영(Jaiyoung Lee),공하성(Hasung Kong) 한국방재학회 2024 한국방재학회논문집 Vol.24 No.4

이 연구는 국내 학교의 급식실 LPG 저장탱크에서 가스 누출 및 화재, 폭발이 발생하였을 경우 독성, 과압, 복사열의 영향 범위를 분석하여 학교의 인적⋅물적 피해 등을 파악하여 최선의 안전 대책을 마련하는 데 목적이 있다. ALOHA 프로그램을 활용하여 급식실에 설치된 1,000 kg 용량의 소형 LPG 저장탱크로에서 가스 누출, VCE, BLEVE로 인한 독성(Toxic), 과압 (Overpressure), 복사열(Blast)의 영향 범위를 분석하였다. 기상조건에 따라 최악 시나리오와 대안(현지 기상) 시나리오로 구분하고, 저장량의 차이에 따라 50%와 100%의 저장량으로 구분하여 분석하였다. 독성으로 인한 위험성은 학교 전체 지역이 사망이나 장애의 위험에 처하게 되는 결과로 나타났다. 과압으로 인한 위험성는, 학교 전체 지역의 건물들이 피괴되거나 손상을 입을 위험에 처하게 돠고, 아울러 학교 주변지역까지 건물에 손상을 줄 수 있다는 결과로 나타났다. 복사열(blast)로 인한 위험성은 최대 135 m 이내 지역까지 사망에 처할 위험에 있고, 이 밖에 지역도 2도 화상을 입을 위험에 처하게 된다는 결과로 나타났다. 또한, 독성과 과압으로 인한 위험성은 기상 상황과 LPG 저장량의 영향을 받으며, 복사열은 LPG 저장량의 영향을 받지만 기상 상황의 영향은 미미하였다. This study aimed to determine the best safety measures in case of accidental gas leakage, fire, or explosion in the LPG storage tank of a domestic school kitchen by analyzing the ranges potentially affected by toxicity, overpressure, and radiant heat. Using the Areal Locations of Hazardous Atmospheres (ALOHA) program, the range of damage impact of gas leakage, toxicity owing to VCE and boiling liquid expanding vapor explosion (BLEVE), overpressure, and radiant heat were analyzed for a 1,000 kg-capacity small LPG storage tank installed in the kitchen. It was classified into worst-case and alternative (local weather) scenarios, depending upon the weather conditions, and analyzed by dividing into 50% and 100% storage, as per the difference in storage. The observed risk of toxicity placed the entire school area at risk of death or disability. The risk of overpressure posed a threat to buildings in the entire school area and around the school. The risk of blasts revealed a risk of death up to a distance of 135 m, and the farther regions were at risk of second-degree burns. Additionally, the risks of toxicity and overpressure are affected by weather conditions and LPG storage, whereas blasts are primarily affected by LPG storage with minimal impact from weather conditions.

해외 추진시험설비의 폭발과압을 고려한 배치 분석

김승한,한영민 한국항공우주학회 2011 한국항공우주학회 학술발표회 논문집 Vol.2011 No.11

본 논문은 해외 추진시험설비 복합단지에서의 시험설비 배치 사례를 분석하였다. 해외 추진시험설비 복합단지에서의 추진 시험설비의 실제 배치 사례와 비교하기 위해 각 시험설비의 추진제 용량에 기반한 폭발 과압을 고려한 안전거리를 분석하였다. This paper includes case study on the allocation of the propulsion test facilities in the propulsion test complex. Considering explosion blast overpressure based on the data of propellant capacity of test facilities, safety distance between propulsion test facilities are analysed to compare with actual allocation of propulsion test facilities in abroad propulsion test complex.

원자력발전소 과압보호 및 안전감압밸브 디스크 하드페이싱 접촉응력 평가 방법

정재윤(Jae-Yoon Jeong) 대한기계학회 2024 대한기계학회 춘추학술대회 Vol.2024 No.3

오리피스를 적용한 스프링클러 배관의 감압비교 연구

김재동(Kim,Jaedong),이석재(Lee,Seokjae),양준서(Yang,Joonseo) 한국방재학회 2021 한국방재학회논문집 Vol.21 No.6

최근 고층건축물의 증가로 스프링클러 시스템의 배관에 필요이상의 많은 압력이 가해져 시공되고 있다. 이런 과압은 건물의 노후화;헤드의 오작동;화재시 작은 수량의 헤드개방시 다량의 급수가 이루어져 수손피해가 발생하고 그에 따라 전기;설비의 시설물 복구가 오래 걸리거나 복구비용이 증가하는 문제가 발생한다. 따라서 본 연구는 스프링클러 배관에 오리피스를 적용하여 헤드개방시 감압을 시킴으로서 수손피해를 줄이고자 하였다. 각 타입별 배관에 오리피스 규격을 변화해 가며 압력을 증가시켜 시험하여 여러 종류의 데이터 값을 산출하였다. 현재 이런 종류의 시험데이터가 없는 관계로 스프링클러 설계 및 시공에서 배관감압을 하고자 하는 경우 참조할 수 있는 자료가 될 것이다. The recent increase in the number of high-rise buildings has led to increased pressure on sprinkler piping systems. This overpressure results in the supply of large quantities of water to a small number of open sprinkler heads due to the aging of buildings or malfunctioning of sprinkler heads. This induces significant water damage during incidents such as fires;resulting in long-term restoration needs of electrical and infrastructure facilities. Therefore;this study intends to mitigate this damage by introducing an orifice in sprinkler piping systems to reduce the water pressure at sprinkler head openings. Various types of data values were calculated by increasing the pressure and simultaneously varying the orifice specifications for each type of pipe. Currently;there are no test data of this kind;rendering the obtained data useful in the design and construction of orifices for pressure reduction in sprinkler piping systems.

75톤급 엔진연소시험설비 케로신 드레인탱크 과압방지를 위한 안전밸브 배출용량 분석

박재영(Jae-Young Park),김승한(Seung-Han Kim),한영민(Yeoung-Min Han) 한국항공우주학회 2019 한국항공우주학회 학술발표회 논문집 Vol.2019 No.11