쉬운 방폭개념 - 연소의 3요소를 알아보자.
Q : 방폭을 알기 전에 꼭! 알아야 할 연소의 3요소(가산점으로 외우자)
연소는 3요소인 가연물, 산소, 점화원이 충족될 때 발생합니다.
방폭(防爆)은 폭발 위험이 있는 환경에서 작동하는 기기나 장비가 폭발을 일으키지 않도록 설계하는 기술입니다.
우리 주변에 흔히 볼 수 있는 주유소의 경우 폭발에 취약하고 쉽게 노출되었다고 볼 수 있죠.
가연물에 해당하는 석유류가 지하 탱크에 저장되어 있고 주유건 노즐을 통해 주유 시 유증기가 발생하여 기화된 상태로 스파크만 있으면 화재가 발생됩니다.
정전기 방지패드에 터치 후 주유 하는 이유도 에너지원이 될 수 있는 정전기를 제거하기 위함입니다. 차량 시동도 끄고 주유해야 하는 이유도 마찬가지입니다.
그래서 연소의 3요소는 방폭 기술에서 중요한 역할을 합니다.
폭발 위험이 있는 환경에서 작동하는 기기나 장비는 폭발이 일어날 수 있는 연료와 산소가 접근하지 못하도록 차단하거나, 충분한 온도가 유지되지 않도록 설계됩니다.
예를 들어, Ex d 방폭 설계는 기계나 장비를 폭발 위험이 있는 환경에서 사용할 수 있도록 설계된 방법 중 하나입니다.
이 설계는 강화된 외관, 잠금장치, 밀봉 처리 등을 통해 연료와 산소가 기계 내부로 침투하지 못하도록 차단합니다.
또한, 적정한 온도를 유지하기 위해 열 방출구가 설계되어 내부 압력이 외부로 노출되지 않습니다.
어려운 설명 다 빼고 아래 내압방폭과, 본질안전의 핵심 의미만 짧게 확인해 보시죠.
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내압방폭(Ex d):
만약에 외함의 결함이나 기타 사항의 발생으로 폭발 분위기가 조성되어 연소의 3 요소가 충족되어 폭발이 발생한다??
그렇더라도 폭발 충격에 견디도록 +9강 한 거라고 생각하자.
폭발이 발생하더라도 외함이 파괴되어 누출되지 않는 걸 시험으로 확인 한 구조 (온도와 압력)
예를 들어 밤에 공장 설비를 환하게 밝혀주는 가로등을 생각해 보시면 일반 제품과는 다르게 외함이 무식하게 크고 강화유리가 적용되고 고무패킹으로 밀폐돼 있는 걸 보셨을 겁니다.
일반적인 계기들도 내압방폭 사양이 굉장히 많지만 이는 소형이기에 적용이 가능한 것이고 사이즈가 소형차만 하다고 가정한다면 방폭타입으로 적용가능할까요?
주변이 언제든 조건만 주어지면 폭발할 수 있는 환경에서 한정된 공간에 모든 설비를 방폭으로 설계할 수 있을까요?
공간, 비용, 효율, 관리 측면에서 굉장히 비효율 적입니다.
이럴 땐 다른 폭발방지 대안을 찾아야겠죠?
본질 안전(Ex i):
본질적으로 안전하게 어쩌고 저쩌고... 생략
그냥 연소의 3요소 중 가연물과, 산소가 있더라도 점화원이 될 수 있는 에너지원을 낮게 해서 폭발이 발생할 수 없도록 설계하고 시험을 통해 확인한 구조
점화에너지원을 제한하여 폭발이 발생할 수 없도록 만들었기 때문에 폭발 분위기가 존재하는 구역에서 사용가능
연소 3요소 중 1개라도 없으면 폭발(화재)이 발생하지 않음
그 외에 여러 방폭설계가 있는데 연소의 3요소를 생각하시고 방폭에 대한 설명을 보신다면 아래처럼 쉽게 이해가 되실 겁니다.
점화원이 되는 부분을 기름이나 물에 넣거나 코팅제, 콤파운드 등으로 밀봉, 또는 불활성 가스를 충전하여 외부보다 높은 압력을 유지하여 가연물인 가스가 침입하지 못하게 한다.
[첨부 파일에 상세 설명]
Q : 본질 안전은 위험하지 않나요?
일반적으로 산업현장 계기의 전원은 통상 30 VDC 미만이며, 50mA이하를 사용합니다.
"본질 안전"이란 장치가 잠재적으로 폭발성 대기를 발화시킬 수 있는 전기 에너지의 방출을 방지하도록 설계되었음을 의미합니다.
최대 전압 및 정격 전류는 일반적으로 장치가 위험한 환경에서 허용되는 최대 에너지 제한을 초과하지 않도록 지정됩니다.
"30 VDC, 50mA" 사양은 장치를 통해 허용되는 최대 전압 및 전류를 나타냅니다.
이러한 값은 기기에서 방출되는 전기 에너지가 주변 대기의 최소 발화 에너지 미만으로 유지되도록 하기 때문에 본질적으로 안전한 기기의 안전 한계 내에 있습니다.
너무 어렵죠? 불꽃이 발생하여 폭발이 발생할 수 있는 조건은 계기에서 발생한 스파크가 될 수 도 있고, 사용 시 발생하는 열= 온도(고온)에 의한 폭발이 있을 수 있는데 이러한 에너지의 세기를 낮춰 말 그대로 본질적으로 안전한 장치를 의미합니다.
HART프로토콜을 사용하는 계기를 비롯하여, 대표적인 포지셔너의 경우 4~20mA를 사용하고, 최대 30 VDC Power를 사용하기에 본질안전에 적합할 수 있습니다.
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