폭발성

"폭발성"이란 특정 조건 하에서 물질 또는 물질 혼합물이 갑작스럽게 에너지를 방출하는 특성을 의미한다. 이러한 에너지 변환은 매우 빠르게 진행되며, 강한 압력 상승, 열 발생 및 종종 화염 형성과 동반된다. 전형적인 유발 요인은 스파크, 화염, 고온 표면, 충격, 마찰 또는 정전기 방전에 의한 점화이다.

공정 기술적 맥락에서 가연성 가스, 증기 또는 분진이 공기와 점화 가능한 혼합물을 형성할 때 폭발성 대기로 지칭한다. 많은 유기 분진(예: 밀가루, 설탕, 전분, 플라스틱 또는 의약품 원료)의 경우, 소량의 층상 또는 부유 분진이 점화원과 결합하면 분진 폭발을 일으킬 수 있습니다. 이때 최소 점화 에너지, 하한 및 상한 폭발 한계, 최대 폭발 압력 및 압력 상승 속도와 같은 특성 값이 결정적입니다.

믹서 및 이송·충전 설비 내부와 주변에서는 폭발 위험 평가가 특히 중요합니다. 이곳에서는 분진 형태의 제품, 공기 및 가능한 점화원(기계적 스파크, 고온 베어링, 전기 부품, 정전기 방전)이 근접한 공간에서 함께 존재할 수 있습니다. 그러나 폭발성 대기 상태는 농도, 산소 함량 및 온도가 임계 범위에 있을 때만 존재합니다.

폭발 위험을 기술적으로 통제하는 방법에는 예를 들어 가연성 대기 환경을 방지하는 것(예: 불활성화), 먼지 방출 제한, 정전기 스파크 방지를 위한 효과적인 접지 및 전위 평형, 적절한 전기 장비 사용, 구조적 폭발 방지(예: 압력 해제 및 폭발 억제) 및 조직적 조치 등이 포함됩니다. 따라서 혼합 공정 설계 및 계획 시 해당 제품 또는 제품-공기 혼합물이 폭발성으로 분류되는지 여부와 필요한 보호 조치를 검토해야 합니다.

폭발성 가스, 증기 또는 분진-공기 혼합물을 설명할 때 농도 한계가 자주 사용됩니다. 간단한 표기법은 다음과 같습니다:

c_untere_EG ≤ c_Stoff ≤ c_obere_EG

• c_물질: 공기 중 가연성 물질의 농도
• c_하한폭발한계: 하한폭발한계(UEG)
• c_상부_폭발한계: 상부 폭발 한계 (OEG)

안전성 평가에서는 종종 안전 기술적 지표인 K_ST(분진) 또는 K_G(가스)가 사용됩니다. 분진의 경우 자주 언급되는 관계식은 다음과 같습니다:

K_ST = (dp/dt)_max · V^(1/3)

• K_ST: 분진 폭발 상수 [bar·m/s]
• (dp/dt)_max: 용기 내 최대 시간당 압력 상승률 [bar/s]
• V: 시험 용기의 부피 [m³]