가연성 분체를 다루는 혼합 공정에는 유럽연합에서 특히 운영자를 위한 ATEX 운영지침 1999/92/EC와 기기 및 보호 시스템을 위한 ATEX 제품지침 2014/34/EU가 적용됩니다. 실무적 이행은 위험성 평가와 방폭 문서 작성에서 시작됩니다. 이 문서에는 분진 특성, 가능한 방출 지점, 구역 구분, 점화원, 그리고 혼합기뿐 아니라 계량기, 사일로, 필터, 이송기, 배관, 배출부, 충전 설비를 포함한 전체 설비에 대한 보호 조치가 규정됩니다.

ATEX에 적합한 설계는 분체의 명칭만으로 도출할 수 없습니다. 분체가 유기물이거나 매우 미세하다고 해서 자동으로 분진폭발성이 있는 것은 아니며, 반대로 무기물이나 물질 혼합물도 그에 상응하는 위험성을 지닐 수 있습니다. 기준이 되는 것은 입도, 수분, 용제 함량, 레시피의 가능한 변동을 포함한 구체적인 제품에 대한 대표성 있는 안전기술적 조사입니다.

구역과 기기 선정

가연성 분진의 경우 구역은 위험한 폭발성 분진 분위기가 발생하는 빈도와 지속 시간에 따라 구분됩니다. 존 20은 폭발성 분진 구름이 지속적으로, 장시간 동안 또는 자주 존재하는 구역을 말합니다. 혼합 공정에서는 대개 밀폐된 용기, 배관, 필터 또는 사일로의 내부가 이에 해당합니다. 존 21은 정상 운전 중 위험한 분진 분위기가 이따금 발생할 수 있는 구역을 말하며, 예를 들어 특정 장치의 내부나 인출·충전·배출 지점의 인접 구역이 이에 해당합니다. 존 22는 정상 운전 중 위험한 분진 분위기가 발생하지 않거나 단시간만 발생하는 경우로, 드물게 분진이 배출되는 더 먼 구역 등이 해당합니다. 정확한 구역 경계는 실제 분진 방출, 흡입, 세척, 공간 상황에서 도출되며, 일률적인 거리값에서 나오지 않습니다.

존 20에는 대개 카테고리 1D 기기가 필요합니다. 존 21에는 카테고리 1D 또는 2D 기기를 사용할 수 있으며, 존 22에는 카테고리 1D, 2D 또는 3D 기기가 허용됩니다. 표시는 분진 분위기, 온도 등급 또는 허용 표면 온도, 기기 그룹, 구역에 맞아야 합니다. 이때 전기 부품만 관련이 있는 것은 아닙니다. 혼합기 샤프트, 베어링, 실(seal), 플랩, 이송기, 커플링, 브레이크, 도구와 같은 비전기적 장치도 가능한 기계적 점화원 측면에서 평가해야 합니다.

물질 데이터와 점화원

실제로 가공되는 분체의 안전기술적 특성값이 설계의 기준이 됩니다. 여기에는 특히 KSt, 최대 폭발압력 pmax, 최소점화에너지, 분진 구름의 최소점화온도, 분진층의 최소점화온도, 입도 분포, 수분, 전기전도도, 그리고 용제를 함유한 레시피의 경우 가능한 증기-분진 하이브리드 혼합물의 특성이 포함됩니다. 폭발하한계도 보조적으로 관련이 있을 수 있지만, 분진의 경우 실무에서는 다른 특성값에 비해 신뢰할 수 있는 제어 변수로 활용하기가 흔히 더 어렵습니다.

가장 중요한 보호 단계는 위험한 폭발성 분위기와 유효한 점화원을 방지하는 것입니다. 혼합기에서는 특히 고온 표면, 베어링이나 실(seal)의 마찰 및 과열, 이물질에 의한 기계적 충격 스파크, 걸림이 발생하는 도구, 전기 설비, 정전기 방전을 평가해야 합니다. 존 20에서는 드문 운전 이상 상황에서도 유효한 점화원으로 이어질 수 있는 마찰, 충격 또는 마모 현상이 발생해서는 안 됩니다. 또한 TRGS 723은 위험성 평가에서 다른 규정을 두지 않는 한, 분진층에 대해 원칙적으로 분진층의 최소점화온도와 표면 온도 사이에 75 °C의 안전 간격을 두도록 규정합니다.

실무적 조치로는 온도 감시가 이루어지는 베어링과 실(seal), 회전수 및 토크 감시, 걸림 방지, 적합한 이물질 분리, 예방적 유지보수, 그리고 안전한 접지와 전면적인 등전위 결합이 있습니다. 도전성 또는 대전방지성 설비 부품, 가요성 연결부, 필터 매체, 용기, 작업자는 정전기 보호 콘셉트에 포함되어야 합니다. 다만 106 Ω과 같은 단일 저항 한계값이 모든 부품과 모든 접지 기능에 제한 없이 적용될 수 있는 것은 아니며, 요구사항은 소재, 부품 기능, 구체적인 방폭 콘셉트에서 도출됩니다.

특히 민감한 물질의 경우나 점화원을 충분히 안전하게 방지할 수 없는 경우, 혼합실의 불활성화가 적합한 조치가 될 수 있습니다. 이때 산소 비율은 질소나 그 밖의 적합한 불활성가스를 사용하여 물질 및 공정별로 정해진 산소농도한계 아래로 유지됩니다. 10 mJ 미만의 최소점화에너지는 불활성화가 반드시 필요해지는 일반적인 기준값이 아닙니다. 불활성화의 필요 여부는 위험성 평가, 물질 데이터, 기술적 실현 가능성에서 도출됩니다.

구조적 보호

폭발을 충분히 안전하게 방지할 수 없는 경우에는 그 영향을 제한해야 합니다. 가능한 조치로는 내폭성 또는 내폭압충격 장치, 폭발압력방출, 무화염 압력방출, 폭발억제, 방폭 기술적 분리가 있습니다. 보호 방식은 폭발 강도, 용기 용적, 실내 또는 실외 설치, 설치 장소, 연결된 설비 기술에 맞아야 합니다.

파열판이나 폭발플랩은 압력을 안전한 구역으로 배출할 수 있습니다. 이를 위해서는 올바르게 산정된 방출 면적과 안전한 방출 구역이 필요합니다. 실내에 설치된 설비의 경우 옥외로의 직접적인 압력방출, 또는 이것이 불가능한 경우 적합한 무화염 방출 시스템이 필요할 수 있습니다. 방출 시스템은 공인된 규칙에 따라 설계해야 합니다. EN 14491은 분진 폭발 시 폭발압력방출용 보호 시스템의 선정과 설계에 대한 기본 요구사항을 규정합니다.

폭발이 배관을 통해 필터, 사일로, 이송 구간 또는 다른 장치로 번질 수 있는 경우 분리가 필요합니다. 예를 들어 방폭 기술적으로 검증된 로터리 밸브, 체크 플랩, 방폭 밸브, 급속 차단 게이트 또는 소화제 배리어를 고려할 수 있습니다. 로터리 밸브는 이 기능에 명시적으로 적합하고 올바르게 산정, 설치, 감시, 운전되는 경우에만 화염이나 압력 전파를 막을 수 있습니다. 임의의 로터리 밸브를 단순히 사용하는 것만으로는 충분한 분리 조치가 되지 않습니다.

운전과 문서화

방폭 문서는 작업을 시작하기 전에 작성해야 하며 변경 사항이 있을 때마다 갱신해야 합니다. 이 문서에는 위험성 평가, 구역 구분, 물질 데이터, 선정된 기기와 보호 시스템, 점화원 평가, 조직적 조치, 점검, 유지보수 요구사항 등이 기록됩니다. 레시피 변경, 새로운 원료 공급원, 입도 차이, 수분 변화, 새로운 용제 또는 개조는 폭발 특성과 그에 따른 보호 전략을 바꿀 수 있습니다.

실무에 적합한 콘셉트에는 밀폐되고 방진성 있는 이송, 효과적인 흡입, ATEX에 적합하게 설계된 필터, 정기적인 분진 퇴적물 제거, 문서화된 점검이 포함됩니다. 분진층은 '1 mm'와 같은 일률적인 한계값으로 평가해서는 안 됩니다. 면적, 분진 특성, 비산 가능성에 따라서는 얇은 퇴적물만으로도 2차 폭발을 조장할 수 있습니다. 따라서 세척 주기와 허용 퇴적량은 위험도를 기준으로 정해야 합니다.

이 밖에도 교육, 화기 작업에 대한 승인 절차, 이동식 기기에 대한 규칙, 접지 연결부 점검, 통제된 변경 관리가 필요합니다. 압력방출 장치, 억제 및 분리 시스템, 온도·압력·회전수 감시 장치는 정해진 점검 주기에 따라 자격을 갖춘 인력이나 전문 기관을 통해 점검하고 정상 작동 상태로 유지해야 합니다.