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논문 기본 정보
- 자료유형
- 학위논문
- 저자정보
- 지도교수
- 황용우
- 발행연도
- 2018
- 저작권
- 인하대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.
이용수6
이 논문의 연구 히스토리 (3)
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화학 산업이 고도화 될수록 화학 사고에 대한 경각심은 높아지고 있다. 이에 따라 화학물질 안전관리에 대한 법적 제도들이 강화되고, 국가 차원의 안전 시스템이 개선되고 있다.
본 연구에서는 액체 염소 누출에 대해 정량적 위험성 평가(QRA, Quantitative Risk Assessment)를 실시하였다. 이를 위해 위험성 평가 프로그램인 Safeti를 활용하였으며, 사고발생 빈도 계산, 사고피해 영향 분석, 위험도 도출 순으로 진행하였다. 이후, 위험 허용 여부를 판단하여 위험경감조치를 선정하였고, 선정된 조치에 대해 비용편익 분석을 실시하여 조치 이행의 타당성을 검증하였다.
사고발생 빈도는 누출이 일어날 수 있는 장치의 고유 고장 빈도 값과 Event tree를 이용하여 계산하였다. 사고피해 영향 분석 단계에서는 누출원 모델링을 통해 초기 누출 후 액체염소가 물방울로서 떨어지는(Rain-out) 비율을 산정하였고, 독성구름 확산 종료 시점을 30 ppm으로 선정하여 최대 확산 거리를 산정하였다. 이때, 정확한 확산 모델링을 위해 확산 전 과정을 시간에 따라 몇 개의 Segment로 구분하여 해석하였다. 또한, 독성 피해를 예측하고자 프로빗(Probit) 분석을 활용하여 사망 가능성이 0이 되는 지점을 계산하였다.
위험도 도출을 위해 주변 지역의 인구 유형을 정의하였고, 개인적 위험도(Individual risk)를 계산하여 등고선(Individual risk contour)의 형태로 나타내었으며, 사회적 위험도(Societal risk)는 F-N curve로 나타내었다. 이후, 위험의 3가지 수준에 근거하여 위험의 허용 가능 여부를 판단하였는데, 낮과 밤 모두 수용이 불가한 지역에 있어서 반드시 위험경감조치가 필요하였다.
따라서 액면을 형성하는 액체 염소의 특성을 반영하여, 형성된 액면을 가둘 수 있는(Trapped) 설비의 실내화(In-building)를 위험경감조치로 선정하였다. 경감조치 이후, 개인적 위험도 등고선의 크기가 감소함을 확인하였고, 낮과 밤의 F-N curve가 모두 ALARP(As Low As Reasonable Practicable) 영역에 들어온 것을 확인하였다. 또한, 위험경감조치 전후의 잠재적 사망자 수의 차를 통해 위험 감소 효과를 계산하였더니 낮에는 54.2%, 밤에는 80.0%로 확인되었다.
위험성 평가 이후, 선정된 위험경감조치의 합리성을 파악하기 위해 비용을 산정하였고, VPF(Value of Preventing a Fatality)를 편익으로 채택하였다. 비용편익 분석 결과 본 조치는 합리적으로 이행되어야 한다고 판단되었다.
본 연구의 결과를 통해 액체염소와 같이 2상으로 누출되어 액면을 형성하는 물질의 확산 과정을 해석하고, 위험의 수준에 따라서 합리적인 위험경감조치를 마련할 수 있을 것으로 판단된다.
본 연구에서는 액체 염소 누출에 대해 정량적 위험성 평가(QRA, Quantitative Risk Assessment)를 실시하였다. 이를 위해 위험성 평가 프로그램인 Safeti를 활용하였으며, 사고발생 빈도 계산, 사고피해 영향 분석, 위험도 도출 순으로 진행하였다. 이후, 위험 허용 여부를 판단하여 위험경감조치를 선정하였고, 선정된 조치에 대해 비용편익 분석을 실시하여 조치 이행의 타당성을 검증하였다.
사고발생 빈도는 누출이 일어날 수 있는 장치의 고유 고장 빈도 값과 Event tree를 이용하여 계산하였다. 사고피해 영향 분석 단계에서는 누출원 모델링을 통해 초기 누출 후 액체염소가 물방울로서 떨어지는(Rain-out) 비율을 산정하였고, 독성구름 확산 종료 시점을 30 ppm으로 선정하여 최대 확산 거리를 산정하였다. 이때, 정확한 확산 모델링을 위해 확산 전 과정을 시간에 따라 몇 개의 Segment로 구분하여 해석하였다. 또한, 독성 피해를 예측하고자 프로빗(Probit) 분석을 활용하여 사망 가능성이 0이 되는 지점을 계산하였다.
위험도 도출을 위해 주변 지역의 인구 유형을 정의하였고, 개인적 위험도(Individual risk)를 계산하여 등고선(Individual risk contour)의 형태로 나타내었으며, 사회적 위험도(Societal risk)는 F-N curve로 나타내었다. 이후, 위험의 3가지 수준에 근거하여 위험의 허용 가능 여부를 판단하였는데, 낮과 밤 모두 수용이 불가한 지역에 있어서 반드시 위험경감조치가 필요하였다.
따라서 액면을 형성하는 액체 염소의 특성을 반영하여, 형성된 액면을 가둘 수 있는(Trapped) 설비의 실내화(In-building)를 위험경감조치로 선정하였다. 경감조치 이후, 개인적 위험도 등고선의 크기가 감소함을 확인하였고, 낮과 밤의 F-N curve가 모두 ALARP(As Low As Reasonable Practicable) 영역에 들어온 것을 확인하였다. 또한, 위험경감조치 전후의 잠재적 사망자 수의 차를 통해 위험 감소 효과를 계산하였더니 낮에는 54.2%, 밤에는 80.0%로 확인되었다.
위험성 평가 이후, 선정된 위험경감조치의 합리성을 파악하기 위해 비용을 산정하였고, VPF(Value of Preventing a Fatality)를 편익으로 채택하였다. 비용편익 분석 결과 본 조치는 합리적으로 이행되어야 한다고 판단되었다.
본 연구의 결과를 통해 액체염소와 같이 2상으로 누출되어 액면을 형성하는 물질의 확산 과정을 해석하고, 위험의 수준에 따라서 합리적인 위험경감조치를 마련할 수 있을 것으로 판단된다.
목차
요약문 ⅰABSTRACT ⅲ목차 ⅴList of Tables ⅷList of Figures ⅹ1장 서론 11.1 연구의 배경 및 목적 11.2 연구의 동향 21.3 연구의 내용 32장 문헌연구 52.1 염소의 특성 52.1.1 물리화학적 특성 52.1.2 인체에 대한 독성 62.1.3 국내 법규 정보 72.2 정량적 위험성 평가 82.2.1 위험요인 인지 82.2.2 사고발생 빈도 계산 92.2.3 사고피해 영향 분석 102.2.4 위험도 해석 142.2.5 위험의 판단 152.3 비용편익 분석 162.3.1 비용편익 분석의 정의 및 도입 배경 162.3.2 비용편익 분석 방법 162.3.3 위험성 평가에 따른 비용편익 분석 183장 연구방법 193.1 정량적 위험성 평가 수행 절차 193.2 대상 공정 203.2.1 공정 특성 203.2.2 공정 조건 203.3 사고 시나리오 223.3.1 위험요인 인지 223.3.2 누출 상황 설정 233.4 비용편익 분석 절차 264장 연구결과 274.1 사고발생 빈도 계산 274.1.1 누출 발생 빈도 274.1.2 Event Tree 284.2 사고피해 영향 분석 304.2.1 누출원 모델링 304.2.2 Pool vaporization 324.2.3 확산 모델링 344.2.4 피해 영향 평가 434.3 위험도 484.3.1 인구 데이터 484.3.2 개인적 위험도 494.3.3 사회적 위험도 514.3.4 잠재적 사망자 수 524.4 위험경감조치 도출 및 효과 544.4.1 위험경감조치 도출 544.4.2 위험경감조치의 효과 594.5 비용편익 분석 634.5.1 PF 및 VPF 634.5.2 위험경감조치에 대한 비용 산정 654.5.3 위험경감조치에 대한 비용편익 분석 655장 결론 67참고문헌 69
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