개념 한 쪽
폭발방지대책 문제는 압력 상승 속도에 맞춰 파열판과 안전밸브를 고르는 문제와 안전장치에서 방화벽·격리밸브를 가려내는 문제, 폭발억제장치의 감지 조건을 확인하는 문제로 나온다.
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출제기준 단원 「폭발방지대책」의 공개 문제 3개를 묻는 꼴별로 나누면 이렇습니다.
| 묻는 꼴 | 문제 수 | 무엇을 묻나 |
|---|---|---|
| 방출 장치 선택 | 1 | 압력 상승이 급격한 경우 쓸 방호장치 고르기 |
| 안전장치 판별 | 1 | 폭발방지 안전장치에 해당하지 않는 것 고르기 |
| 분해폭발 확인 | 1 | 폭발 상한계 100퍼센트 가스 설명 중 틀린 것 고르기 |
압력 방출 장치는 압력이 오르는 속도로 고른다. 파열판은 구조가 간단하고 시간지연이 없으며 저항이 적어, 압력이 급격히 상승하는 경우나 순간적인 대량 방출이 필요한 경우에 쓴다. 안전밸브는 스프링 같은 기계부품의 동작을 거치므로 반응에 미세한 지연이 따르는 대신 다시 닫히면서 압력을 계속 조절할 수 있어, 열팽창처럼 서서히 오르는 압력에 적합하다. 파열판을 비상구, 안전밸브를 정상적인 압력 조절용으로 비유하면 용도가 쉽게 갈린다.
방출 장치의 범위도 경계가 분명하다. 안전밸브, 파열판, 폭압방산구는 모두 과압을 장치 밖으로 내보내는 방출 장치이다. 격리밸브는 유체의 흐름을 차단하거나 연결하는 밸브이고, 스톱밸브도 단순 개폐용이라 방출 기능이 없어 방출 장치에서 빠진다. 스톱밸브는 폭발 방지 안전장치 목록에서도 제외되며, 과압 방출인 안전밸브와 블로우밸브, 위험 시 차단하는 긴급차단장치가 안전장치로 분류된다.
과압 방호설비의 제외 항목은 기능으로 가른다. 블로우다운 시스템은 설비의 정상 정지나 비상 정지 때 내부 가스를 서서히 배출하는 방식이라 과압으로 인한 순간 파손을 막는 방호설비가 아니다. 방화벽은 화재 확산을 막는 건축적 차단 시설로, 폭발 원인을 제거하거나 폭발 압력을 완화하는 장치가 아니므로 폭발방지 안전장치에서 제외된다. 설비의 안전장치와 건축 방재 시설을 기능으로 구별하는 것이 이 유형의 핵심이다.
폭발억제장치는 감지 신호로 성패가 갈린다. 감지부에서 폭발의 압력이나 화염 신호를 받으면 즉시 억제제를 분사해 폭발 확산을 차단하는 시스템인데, 온도 상승을 감지한다는 방식은 폭발이 이미 촉발된 뒤에 나타나는 현상을 잡는 것이라 억제장치의 목적과 맞지 않아 부적절하다.
폭발 위험성은 농도로 정리한다. 가연성 가스의 폭발 위험성은 공기와의 혼합 비율이 화학량론적 비율인 완전연소 조성농도에 가까울 때 폭발 압력과 위력이 최대가 되므로 가장 위험하다. 폭발 상한과 하한은 연소가 가능한 범위를 알려줄 뿐 최대 위력을 보장하는 지점이 아니다. 폭발 상한계가 100퍼센트인 가스는 공기 유무와 무관하게 자체 분해로 폭발하므로, 연소한계 개념을 적용해 안전하다고 판단하는 것은 위험하다.
화재 대책의 분류도 함께 묻는다. 화기 관리는 화재가 발생하기 전에 위험 요소를 다루는 예방대책이고, 소화, 국한, 비상은 화재가 발생한 뒤의 사후 조치로 분류된다.
파열판과 안전밸브의 선택 기준을 표로 외운다. 압력 상승이 급격한 경우와 순간 대량 방출이 필요한 경우는 파열판, 열팽창처럼 서서히 오르는 압력은 안전밸브이다. 제외 항목은 셋으로 모은다. 유체 차단용인 격리밸브와 스톱밸브는 방출 장치가 아니고, 블로우다운은 정지 방식이라 과압 방호설비가 아니며, 방화벽은 건축 차단 시설이라 폭발방지 안전장치가 아니다. 폭발 위험성이 가장 큰 농도는 완전연소 조성농도로, 이 지점에서 폭발 압력과 위력이 최대가 된다.
폭발 상한계가 100%인 가스를 설명한 것 중 올바르지 못한 것은?
정답 ③ · 폭발상한계가 100%인 분해폭발성 가스의 특성에 대한 설명 중 잘못된 것을 찾는 문제이다. 아세틸렌이나 산화에틸렌은 산소나 공기가 없는 순수가스 상태에서도 압력이나 충격을 받으면 스스로 분해되면서 폭발을 일으킨다.
폭발상한계 100% 가스는 공기 유무와 무관하게 분해폭발하므로 ③이 틀린 설명이다.
압력방출장치가 간단하여 시간지연이 없고 저항이 적어 압력상승이 급격한 경우에 많이 사용하는 방호장치는?
정답 ① · 반응기나 압력용기에서 급격한 압력 상승 시 즉각 방출하기 위해 사용하는 방호장치를 묻는 문제이다. 파열판은 얇은 금속판 등의 박판이 설정 압력에서 순간적으로 파열되어 개방되는 구조로, 기계적 가동 부품이 없어 작동 지연이 없고 유로 저항이 매우 작다.
압력 상승이 급격하고 저항이 적어야 하므로, 구조가 단순하고 시간지연이 없는 파열판이 적합하다.
폭발방지를 위한 안전장치 종류에 해당되지 않는 것은?
정답 ③ · 이 문제는 설비의 과압이나 위험물 누출에 따른 폭발을 직접 방지하기 위한 안전장치의 종류를 구분할 수 있는지 묻고 있다. 폭발방지 안전장치는 과압을 방출하는 안전밸브나 파열판, 위험물의 과도한 흐름을 차단하는 과류방지장치, 이상 상태를 감지하여 유체를 차단하는 경보 및 긴급 차단장치 등이 있다.
방화벽은 화재 확산을 막는 차단 시설로, 폭발 자체를 방지하거나 폭발 압력을 완화하는 안전장치는 아니므로 해당되지 않는다.
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