An Evaluation of the Fire and Explosion Effect by BTX released in a Chemical Plant

화학공장에서의 BTX누출에 의한 화재$\cdot$폭발 영향 평가

Accident analysis are useful in the design stage of chemical plants and their surrounding structures. Also, analysis results are required for safety management of existing plants. In this paper, the fire and explosion effect by BTX released was evaluated. The computer program was prepared for accident analysis and adopted for evaluating the magnitude of fire (pool fire) and explosion (UVCE) effect. The thermal radiation was used as a measure of fire magnitude and the overpressure as a measure of explosion magnitude. And probit analysis was made for each case. As a case study, benzene tank model was used. The simulation results of explosion of benzene showed that the damage within 20 meters from the accident spot was severe and the damage beyond 60 meters was negligible. The simulation results of fire of benzene showed that the damage in summer is bigger than that in winter. And the damage of city located inland seems to be bigger than that of city in seaside. And thermal radiation effects was negligible beyond 40 meters-distance from the accident spot.

화학공장에서 발생가능한 사고 피해범위의 예측은 주변 건축물이나 공장간 위치설정 및 배치(layout) 또는 안전장치의 배치 등에 기본자료로 활용될 수 있다. 또한, 사고 후의 결과를 예측할 수 있기 때문에 사고발생에 대한 최적의 비상조치계획을 수립할 수 있어 매우 중요하다. 따라서 본 연구에서는 BTX(Benzene, Toluene, Xylene) 누출에 의한 화재 및 폭발의 영향을 평가하고자 하였다. 영향평가의 모사를 위해 Visual basic 언어를 사용한 프로그램을 개발하였다. 기상조건을 고려하여 실제 사고사례에 적용성을 높였다. 화재의 경우에는 Pool fire로 인한 피해를 예측할 수 있도록 하였고, 폭발의 경우에는 UVCE(Unconfined Vapor Cloud Explosion)로 인한 손실을 예측할 수 있도록 하였다. 화재는 화염에서 나오는 복사열을 피해 정도를 예측하는 기준으로 사용하였고, 폭발은 과압을 기준으로 하였다. 각각의 결과를 이용해 probit 분석을 할 수 있도록 하였다. 폭발모델의 경우, 누출된 벤젠에 대하여 사고점으로부터 20 m이내 지점은 심각한 구조적 손상을 보였으며, 60 m이상의 지점에서는 경미한 피해가 추정됨을 알 수 있었다. 화재모델의 경우, 누출되어 방유제에 고여있는 벤젠에 대하여 복사열로 인한 직접적인 피해는 여름보다는 겨울에 크며, 내륙에 위치한 도시일수록 큰 경향을 보이는 것으로 추정할 수 있었다. 복사열로 인한 피해가 $90\%$일 때 40m 이상에서는 직접적인 영향이 없는 것으로 추정할 수 있었다.