아시아ž태평양 지역의 석유 제품 수요가 증가함에 따라, 해상에서 화학물질을 운반하는 탱커선의 운항이 늘어나면서 누출 사고 에 대한 우려도 증가하고 있다. 특히, 탱커선에 적재되는 화학물질 중 하나인 LPG는 비수용성이고, 폭발 하한계가 낮아 쉽게 폭발할 수 있기 때문에 해상에서 LPG 가스가 누출될 경우, 선박에서의 1차 사고뿐 아니라 인근 연안 지역으로 확산되어 2차 사고로 이어질 가능성 이 높다. 이에 본 연구에서는 한국해양대학교가 위치한 연안 지역 인근 해상을 운항 중인 화학물질 운반선에서 LPG 가스가 누출되는 상 황을 가정하고, CFD 시뮬레이션을 통해 학교까지 누출된 가스의 확산 범위를 예측하고자 한다. 연구 결과, 선박 위치에 따라 북쪽, 동쪽, 남동쪽 해상을 운항 중인 화학물질 운반선에서 누출된 가스는 각각 8초, 15초, 12초 만에 연안 지역에 도달하여, 전체 면적의 1/4, 1/6, 1/5 만큼 확산되었다. 또한, 선박에 적재된 가스가 모두 누출된 이후에도 연안지역 내 가스 농도는 각각 15초, 33초, 36초 동안 인화성 범위를 유지하였다. 가스 확산에 영향을 미치는 조건을 분석한 결과, 누출구 크기가 풍속보다 더 큰 영향을 미치는 것으로 확인하였다. 본 사례 연구의 해석기법을 활용해, 연안 항로를 운항 중인 선박에서 누출된 유해 가스가 인근 연안 지역에 확산되는 범위를 예측하고, 이를 기반 으로 기존 대응 지침을 보완하는 기초자료로서 활용되기를 기대한다.

This study aims to estimate the scope of damage impact with a real-life explosion case and a damage prediction program (ALOHA) and suggest measures to reduce risk by comparing and analyzing the results using a Probit model. After applying it to the ALOHA program, the toxicity, overpressure, and radiant heat damage of 5 tons of storage scopes between 66 to 413 meters, and the real-life case also demonstrated that most of the damage took place within 300 meters of the LPG gas station. In the Probit analysis, the damages due to radiant heat were estimated as first-degree burns (13-50%), while structural damage (0-75%) and glass window breakage (94-100%) were expected from overpressure, depending on the storage volume. After comparing the real-life case and the damage prediction program, this study concluded that the ALOHA program could be used as the scope of damage impacts is nearly the same as the actual case; it also concluded that the analysis using the Probit model could reduce risks by applying calculated results and predicting the probability of human casualties and structural damages.

수소는 기후변화 위기에 대응하기 위한 에너지원 중 하나로 주목받고 있다. 그러나, 수소는 밀폐된 공간에 누출되면 천장으로 상승하여 축적되고, 점화원과 만나면 화재나 폭발의 위험이 있다. 특히, 수소를 운송하거나 연료로 사용하는 선박은 여러 밀폐된 공간으 로 구성되어 있기 때문에 수소를 안전하게 사용하기 위해서는 공간 내에서의 확산 특성을 파악해야 한다. 본 연구는 선박 내 밀폐된 공간 에서 수소와 유사한 특성을 가진 헬륨의 누출방향에 따른 확산 특성을 실험적으로 파악하고, CFD 시뮬레이션을 통해 환기횟수가 25, 30, 35, 40, 45ACH로 증가함에 따라 누출방향에 따른 산소농도 변화를 파악하는 것이 목적이다. 연구 결과, 산소농도감소율은 -z 방향의 누출 이 2%, +x와 +z 방향의 누출이 1%였으며, 환기소요시간은 -z 방향 누출이 15분 30초, +x 방향 누출이 7분, +z 방향 누출이 9분으로 누출방 향에 따라 산소농도와 환기소요시간에 차이가 있음을 보여준다. 또한, 실험공간에서 환기횟수 35ACH 이상부터는 모든 누출 방향에서의 산소농도감소율과 환기소요시간에 유의미한 차이가 없었다. 따라서, 환기횟수를 증가하여도 산소농도와 환기소요시간이 개선되지 않았기 때문에 본 실험환경에서의 적정 환기횟수는 35ACH임을 알 수 있었다.

본 연구에서는 LNG 추진선에서 배관의 파손으로 천연가스가 누출되었을 때 누출공의 크기별 플래시 화재, 과압, 복사열에 따 른 피해범위를 ALOHA(Areal Location of Hazardous Atmospheres)를 이용하여 산출했다. 그리고 민감도 분석을 위해 환경 변수(풍속, 대기온 도, 대기 안정도)와 공정 변수(배관 압력, 배관 길이)로 구분하여 다양한 시나리오별 피해영향범위를 분석했다. 그 결과 환경 변수에 따른 피해범위는 플래시 화재에 의한 피해범위가 가장 컸으며 다음으로 과압, 복사열 순서로 큰 피해범위를 나타냈다. 그리고 공정 변수에 따른 피해범위를 산출한 결과 배관의 압력과 길이, 누출공의 크기와 관계없이 플래시 화재에 의한 피해범위가 가장 컸으며, 환경 변수와 동일하게 과압, 복사열 순서로 높은 피해범위를 보였다. 또한 누출공의 크기가 클수록 환경 변수와 공정 변수가 피해범위에 큰 영향을 주었으며 제트 환재에 의한 피해범위는 환경 변수에 비해 공정 변수에 의한 피해범위가 더 큰 것을 알 수 있었다.

화학물질 취급공정에서 발생하는 화학사고를 예방하기 위해 기본적으로 요구되는 위험성 분석 (Risk Analysis)시 공정의 특성을 잘 반영하는 것이 매우 중요하다. 본 연구에서는 CFD (computational fluid dynamics) 언어를 활용하여 화학공장의 고위험 공정을 대상으로 신뢰성 있는 사고 피해 결과를 분석하고 안전확보 방안을 제시하였다. 이를 위한 방법론적 사례로 화학공장의 RHDS (잔사유수첨탈황공정) 공정을 대상으로 실제공정의 운전조건, 설비 및 장치의 형태와 밀집도, 대기상태, 바람의 영향 등 여러 복합적 변수를 고려하여 FEA (Finite Element Analysis)와 CFD 시뮬레이션을 수행 하여 확산, 폭발 시뮬레이션을 수행하였으며, 3D Scanning 기술, 누출공 크기 산정, 누출량 산정을 위한 CFD 적용 가능성을 검토하였다.

This study provides a comparison and analysis of the predicted damages related to hazardous chemical substances used in “A” solar cell manufacturing process. In order to predict potential damages, different accident scenarios were established using the ALOHA model and the KOSHA guideline. This study evaluates chemical spills and leaks from cylinder and pipeline. Maximum distance of chemical movement, based on an initial concentration of 150 ppm, was estimated as up to 258 m in summer and 251 m in winter. The impacts of the leakage of chemicals such as ammonia, were dependent on the initial concentration of the chemical leaked, the atmospheric stability and temperature, and the wind speed. All of those however, were affected by air humidity.

For the hydrogen economy system being tried starting with the 21st century, the fields that was not dealt with so far, such as the safety measure for large leakage accidents, the safety problem at infrastructures like a hydrogen station, the safety problem in terms of automobiles depending on introduction of hydrogen cars, the safety problem in a supply for homes like fuel cells, etc., are being deeply reviewed. In order to establish a safety control system, an essential prerequisite in using and commercializing hydrogen gas as an efficient energy source, it is necessary to conduct an analysis, such as analysis of hydrogen accident examples, clarification of physical mechanisms, qualitative and quantitative evaluation of safety, development of accident interception technologies, etc. This study prepared scenarios of hydrogen gas leakage that can happen at hydrogen stations, and predicted damage when hydrogen leaks by using PHAST for this.

This paper analyses the effect of parameters on the consequences of the unconfined vapor cloud explosion accident (UVCE) by the release of heavy gas (xylene vapor). Simulation results showed that the overpresure was increased with the increase of the release hole diameter and with the decrease of the interested distance and the wind speed. While, the overpresure was not nearly affected by the release height, weather and environmental conditions. From the results of the consequence analysis and analysis of affecting the consequences of UVCE, the emergency plan should be established taking into account these parameters.

The effect of parameters on the consequence of the flash fire accident by the release of heavy gas(in this study, xylene vapor) was analyzed. Simulation results showed that the distance with the lower flammable limit(XLFL) was increased with the increase of the release hole diameter. For the case of the elevated release, XLFL was increased with the increase of the wind speed and the release height, but XLFL was not affected by the wind speed for the release on the ground level. Therefore, the accident in the elevated release was more dangerous than the release on the ground level. In this condition, the release height had more effect on XLFL at the night time than the daytime and in the urban area than the rural area.