증기운 폭발 예측 모델의 적용성 평가

Assessment of the Applicability of Vapor Cloud Explosion Prediction Models

본 연구에서는 증기운 폭발 시 발생하는 폭풍파의 과압을 결정하는데 사용되는 폭발 예측 모델인 TNT등가법, 다중에너지법, Baker-Strehlow-Tang(BST)법의 적용성을 평가하였다. 원룸 주택과 상가가 밀집한 지역 내에 설치된 2000 kg 용량의 프로판 저장 용기에서 누출된 프로판이 증기운 폭발을 일으키는 것을 가정하였다. TNT등 가법을 적용하여 계산한 2000 kg의 프로판과 등가인 TNT의 질량은 4061 kg인 것으로 나타났다. TNT등가법, 다중에너지법, BST법으로 구한 거리에 따른 과압의 변화 양상에 따르면 폭원으로부터 100 m 이내 지점에서는 과압의 감소가 급격하고, 대체적으로 TNT등가법과 BST법으로 구한 과압의 크기가 유사한 것으로 나타났다. 실제 증기운 폭발 사례에서 관찰된 과압과 TNT등가법, 다중에너지법, BST법을 적용하여 구한 과압을 비교한 결과 BST법이 가장 잘 맞는 것으로 나타났다. 각 폭발 예측 모델로 구한 거리에 따른 과압을 구조물 손상 기준과 비교한 결과 폭원으로부터 90 m 이내에 위치하는 구조물은 반파 이상의 피해를 볼 것으로 평가되었고, 600 m 이격된 구조물도 유리창이 파손되는 피해가 있을 것으로 예측되었다.

This study evaluates the applicability of the TNT Equivalency Method, Multi-Energy Method, and Baker-Strehlow-Tang (BST) Method, which are blast prediction models used to determine the overpressure of blast wave generated from vapor cloud explosion. It is assumed that the propane leaked from a propane storage container with a capacity of 2000 kg installed in an area where studio houses and shopping centers are concentrated causes a vapor cloud explosion. The equivalent mass of TNT calculated by applying the TNT Equivalency Method is found to be 4061 kg. Change of overpressure with the distance obtained by the TNT Equivalency Method, Multi-Energy Method, and BST Method is rapid and the magnitude of overpressure obtained by the TNT Equivalency Method and BST method is generally similar within 100 m from explosion center. As a result of comparing the overpressure observed in the actual vapor cloud explosion case with the overpressure obtained by applying the TNT Equivalent Method, Multi-Energy Method, and BST Method, the BST Method is found to be the best fit. As a result of comparing the overpressure with the distance obtained by each explosion prediction model with the damage criteria for structure, it is estimated that the structure located within 90 m from explosion center would suffer a damage more than partial destruction, and glass panes of the structure separated by 600 m would be fractured.