This study focuses on analyzing the impact range of toxicity, overpressure and radiant heat (pool fire and boiling liquid expanding vapor explosion, BLEVE) resulting from a propylene oxide leakage accident and proposes mitigation strategies to minimize damage. A risk assessment was conducted by designing accident scenarios based on variables such as substance quantity and wind speed. The results indicated that toxicity and BLEVE were the primary risk factors, and the risk level increased as the substance quantity increased and wind speed decreased. For future mitigation strategies, it is suggested that a quantitative analysis of vapor dispersion rates and dilution and effects under various environmental conditions be conducted, along with preliminary research on optimizing absorbents and catalytic materials.

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.

PURPOSES : Recently, interest in radioactive accidents has increased due to domestic and international nuclear power plant accidents. In particular, local residents' concerns are increasing due to safety issues such as radioactive leaks at the Hanbit Nuclear Power Plant in South Korea. As Gwangju Metropolitan City is not included in the emergency planning area set by the Nuclear Safety and Security Commission, there are significant limitations to establishing disaster prevention measures for nuclear power plant accidents. Considering the Fukushima and Hanbit nuclear power plant accidents, the improvement of Gwangju Metropolitan City's radioactive leak accident response manual is urgently required. This study aimed to establish disaster prevention measures to respond to nuclear power plant accidents in Gwangju Metropolitan City in the event of a Hanbit Nuclear Power Plant accident and to improve resident protection measures by estimating the arrival time of radioactive materials and radiation dosage through a nuclear power plant accident simulation. Additionally, we aimed to supplement the on-site action manual for radioactive leaks at the Hanbit Nuclear Power Plant. METHODS : This study focused on establishing disaster prevention measures centered on Gwangju Metropolitan City in the event of a major accident such as a radioactive leak at the Hanbit Nuclear Power Plant. Simulations were conducted assuming a major accident such as a radioactive leak, measures to improve resident protection were established by calculating the arrival time of radioactive materials and radiation dosage in the Gwangju area in the event of a nuclear power plant accident, and on-site response action manuals were supplemented in response to a radioactive leak. RESULTS : This study considered the concerns of local residents due to the Fukushima nuclear power plant accident and the Hanbit nuclear power plant failure, conducted a simulation to derive the impact on Gwangju Metropolitan City, and examined the effectiveness of an on-site response manual for radioactive leaks to derive improvement measures. CONCLUSIONS : In the event of an accident at the Hanbit Nuclear Power Plant in Gwangju Metropolitan City, insufficient portions of the on-site response action manual should be supplemented, and close cooperation with local governments within the emergency planning area should be ensured to respond to radioactive disasters. Therefore, based on the revised on-site response action manual for radioactive leaks, close cooperation and a clear division of roles among local governments will enable effective resident protection measures to be implemented in the event of a radioactive disaster.

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.

The purpose of this study is to compare and analyze the impact range of explosion damage due to gas leaks at LPG filling stations, focusing on propane and butane, which are components of vehicle LPG. The scenarios were designed based on the explosion incident at an LPG filling station in Gangwon-do, where an actual gas leak accident occurred, resulting in Scenario I and Scenario II. The ALOHA program, developed by the U.S. National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA), was used as the tool to analyze the impact range of the explosion damage for both substances. The results of the study indicated that, under identical conditions, propane had a wider impact range of damage than butane. This is presumed to be due to the greater explosion energy of propane, attributable to its physicochemical properties. Therefore, when preparing for LPG leak accidents, measures for propane need to be prioritized. As safety measures for propane, two suggestions were made to minimize human casualties. First, from a preventive perspective, it is suggested to educate workers about propane. Second, from the perspective of response measures and damage minimization, it is suggested to thoroughly prepare emergency evacuation and rescue plans, evacuation routes, designated shelters, and emergency response teams. This study compares and analyzes the impact range of radiative heat damage based on LPG components. However, hazardous accidents are critically influenced by the type of leaking substance, the form of the leak, and meteorological factors affecting the diffusion pattern of the substance. Therefore, for future research, it is proposed to model various leakage scenarios for the same substance to conduct a comprehensive risk assessment.

This study aims to propose an improvement of fire safety management plans for buildings, such as apartment complexes and schools, within a 10 km radius of industrial complexes. It utilizes an off-site consequence analysis program to reflect the toxic impact on national industrial complexes and surrounding areas. The ALOHA program was utilized to analyze the impact of toxicity due to a hydrogen chloride leak, a hazardous material. The results showed that the area with AEGL-2 and above ranged from 3.1 km to 10 km, the AEGL-3 area ranged from 1.9 km to 7.3 km. The ASET was measured to be between 3 and 24 minutes. Due to the impact of toxicity, it is necessary to prepare fire safety management plans for buildings, such as apartment complexes and schools that are within a 10 km radius from industrial complexes. These safety plans incorporate the hydrogen chloride risk assessment results, ASET, weather conditions, and coordination with the local community.

암모니아는 지구 온난화의 주범인 이산화탄소 배출이 없는 선박용 친환경 연료이다. 그러나 암모니아는 독성가스이면서 동시에 폭발성 및 부식성 가스로서, 선박용으로 사용되려면 누출에 대비한 안전성이 충분히 확보되어야 한다. 본 연구에서는 선박 연 료 준비실에서 암모니아 누출이 발생한 경우, 급․배기구의 위치 변화에 따른 누출 특성에 대하여 해석을 수행하고 환기 거동을 분석 하였다. 누출량은 0.1kg/s로 하고 통풍량은 30 ACH로 하였다. 급기구가 Aft-Top-Stbd, 배기구가 Fwd-Top-Stbd 에 위치 할 경우(Case 1) 가 100 초뒤 평균 암모니아 농도가 가장 높았고 급기구가 Aft-Bottom-Stbd, 배기구가 Fwd-Bottom-Port에 위치하는 경우(Case 14)가 가 장 낮았다. 50초 이후 Case 1은 약 1500ppm 이상의 암모니아 가스가 Aft 쪽으로, Case 14는 Fwd 벽면으로 정체부가 일정하게 나타났 다. 급·배기구 위치와 장비의 배치와 크기에 따라 높이별 암모니아 농도 및 속도가 다르게 분포되고 속도가 상대적으로 느린 부분에 서 정체부가 발생되고 암모니아 농도가 높아졌다. 소량의 암모니아가 10초 동안 0.1kg/s로 누출할 경우 폭발가스의 범위가 높이 1m 정도로 누출 지점 근처에서 형성되어 소량의 암모니아 누출 시 폭발성은 매우 낮았다. 본 연구에서 최적의 급·배기구 위치 조합을 통 해 암모니아 농도를 효과적으로 제어할 수 있음을 확인하였다. 이는 암모니아를 선박 연료로 사용할 때 안전성을 확보하기 위한 설계 기준 마련에 기여할 것으로 기대된다.

본 연구에서는 ALOHA와 Bow-tie를 활용하여 메탄올 추진 선박의 저장 탱크가 울산항에서의 누출 시나리오를 가정하여 위험도 평가하였다. ALOHA를 이용하여 대안 및 최악의 시나리오를 산정하여 피해 범위를 예측하였다. 독성 영향 범위의 결과(ERPG-2 기준)로는 대안(629m), 최악(817m)로 육상 탱크 터미널의 부두 시설 및 거주 지역까지 포함되는 것으로 확인되었다. 인화성 영향 범위(LEL 10% 기준) 는 대안(126m), 최악(218m) 선박에서만 발생하였으며, 열복사 영향 범위(5.0kW/m2 기준)는 대안(56m), 최악(56m)로 선박에서만 영향을 미쳤 다. 또한, 전문가 집단을 구성하여 Bow-tie 기법을 통하여 예방 대책과 완화 대책을 평가하였다. 대책 유형 분류에서는 Hardware와 Human 으로 구분되었으며, 안전 유효성과 위험 심각성의 결과에서는 “Gas Freeing System”, “Ventilation System”, “Fire-Fighting System이 가장 높은 평가를 받았다. 위의 평가를 토대로 위험도 평가를 도식화하였다.

This study aims to present a performance based design for apartments through evacuation safety assessment and damage impact assessment due to acrylonitrile leakage. In the evacuation safety evaluation, ASET was analyzed as 25 min or more and 60 min or less when the ventilation rate was once per hour, and RSET was 22.6 min. Evacuation safety is satisfied when the number of ventilation per hour is less than 1, so it is necessary to design the number of ventilation to be 1 or less. In the damage impact assessment, the 0% structural collapse rate due to overpressure was measured to be between 71m and 90m, and the 0% fatality rate due to radiant heat was measured to be between 136m and 353m. Therefore, maintain a safe distance of 353m or more.

This study aims to present safety distances by the damage impact assessment of the leakage of propylene oxide. As a result of the experiment, the pressure 1psi range was 52m to 169m, the radiant heat 18kW/㎡ range was 63m to 163m, the AEGL-2 range was analyzed as 224m to 414m, and the fire ball diameter was analyzed to be 45m to 121m. Additionally, the extent of damages was proportional to the amount of propylene oxide stored or handled. The safe distance for a 10% lethality due to overpressure and radiant heat was calculated to be 134m, and the safe distance for a 0% lethality was 169m. Toxicity was measured at 134m with a lethality 0%. Therefore, the safety distance due to leakage of propylene oxide is calculated to be between 134m and 169m.

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.

국제해사기구의 온실가스 감축 노력으로, 해운 산업에서는 저탄소 연료로서 액화천연가스와 메탄올, 그리고 무탄소 연료로서 수소와 암모니아가 대두되고 있으며, 환경 친화적인 연료로 평가되고 있다. 특히 암모니아의 경우 화물로써 운반선을 통한 상당 기간의 운항 경험을 보유하고 있으며, 24년 하반기에는 암모니아 선박 엔진이 공급 예정으로, 상용화가 상대적으로 용이한 연료 중 하나로 간주 되고 있다. 그러나 암모니아를 연료로 사용하기 위해서는 독성의 문제점을 극복해야할 필요가 있다. 5ppm 수준의 농도에서 후각으로 판 단이 가능하며, 300ppm 이상을 30분 이상 흡입할 경우 회복이 불가능한 상태에 이를 수 있는 독성물질이다. 화학물질안전원에서 제공하는 KORA 프로그램을 사용하여 암모니아 벙커링시 누설시 발생할 수 있는 위험성에 대하여 평가하였으며, 1분간의 누설로 인해서 반경 약 7.5km에서 5ppm의 영향이 있을 수 있으며 이는 부산시 주요지역에 해당하며, 인체에 치명적일 수 있는 300ppm의 경우 벙커링 인근 인구 밀집지역 및 학교등에 심각한 영향을 미칠 수 있음을 확인할 수 있었다. 따라서 암모니아 벙커링 관련 법제도가 부재한 상태로 작은 누설 에도 광범위한 지역에 독성의 영향이 미칠 수 있기 때문에 지자체, 소방, 환경관서 등과의 유기적인 체계 구축이 마련될 수 있도록 법제 도 개발이 필요하다.

This study tested the effect on the toxicity of formaldehyde to select a shelter site due to formaldehyde leakage. As a result of the experiment, the range of ERPG-2 and 3 is between 2.2km and 9.6km, ASET is 6 minutes at 1km, 15 minutes at 3km, 22 minutes at 5km, and the lethality rate is 99.9% at 1km and 9% at 3km. In areas where refuge time is less than 15 minutes or the lethality rate is more than 2%, a shelter is installed. This is because if there are only a few evacuees, the evacuation time may take longer than the pre-movement time of 15 minutes or less specified in PD 7974-6:2004, and the lethality rate with the lowest number of deaths was calculated to be 2%. The shelter must be equipped with a hepa-filter, positive pressure equipment, air purifier, air respirator, goggles, chemical protective clothing type 4 and sufficient parking space must be secured to ensure the safety of evacuees.

수소는 산소와 반응하여 전기에너지를 만들고 부산물로 물을 생성하므로 친환경 선박의 대체 연료로 대두되고 있다. 그러나 수소는 일반 화석연료와는 달리 낮은 점화 에너지와 높은 가연성 범위로 인하여 폭발의 위험성이 높은 물질이다. 그래서 선박에서 사용 되는 수소의 안전성을 확보하기 위해서 수소의 누출․확산에 관한 유동 특성을 연구하는 것은 매우 중요하다. 본 연구에서는 선박 내부 와 같은 밀폐공간에서 수소가 누출되었을 때 누출량, 통풍량, 환기 방식 등이 환기 성능에 어떤 영향을 미치는지에 대하여 수치적 해석을 수행하였다. 수치해석에는 CFD 상용 소프트웨어인 ANSYS CFX ver 18.1을 이용하였다. 누출량은 1  = 1 g/s로 하여 1 , 2 , 3 로 변경하 였고, 통풍량은 1 Q = 0.91 m/s로 하여 1 Q, 2 Q, 3 Q로 변경하였으며 환기 방식은 typeⅠ, typeⅡ, typeⅢ로 변경하면서 환기 성능을 분석하였 다. 누출량이 1 에서 3 로 증가할수록 저장실 내의 수소 몰분율(HMF)는 약 2.4 ~ 3.0배 높게 나타났으며 통풍량 증가는 누출량에 대비하 여 약 62.0 ~ 64.8 % 정도 환기 성능이 개선에 효과가 있었다. 그리고 폭발의 위험성을 낮추기 위한 통풍량은 최소 2 Q 이상 되어야 하며, 수 소탱크 저장실 내부의 부압 형성을 위해서는 type Ⅲ가 가장 적합한 방식이라고 판단하였다.