• 화약ㆍ발파
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• 제34권4호
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• pp.28-34
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• 2016

화약류, 인화성 액체와 가스 또는 먼지 등의 폭발에 의해 유발된 폭발효과를 평가하는데 경험적모델, 현상학적모델 및 전산유체역학모델이 사용된다. 경험적모델의 한 종류인 TNT등가법은 사용이 매우 단순하기 때문에 현재까지도 널리 사용되고 있다. 본 연구에서는 TNT 폭발 실험으로부터 얻어진 최대과압-환산거리 곡선과 환산충격량-환산거리 곡선을 피팅하여 새로운 회귀식을 유도하였다. 폭발성 물질의 TNT 등가질량만 알면 본 연구에서 유도한 회귀식을 이용하여 거리에 따른 최대과압과 충격량을 평가하는 것이 가능하다. TNT등가법의 한 성분인 수율계수의 크기를 달리하여 최대과압을 구한 결과 압력의 증가가 급격히 나타나는 폭원으로부터 근접한 거리에서는 수율계수에 따라 최대과압의 차가 크게 발생하는 반면에 거리가 증가함에 따라 그 차이는 감소하는 것으로 나타났다.

• 에너지공학
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• 제23권4호
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• pp.223-229
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• 2014

본 연구는 시뮬레이션 툴을 이용해 HCNG 연료의 폭발 특성에 대하여 고찰하였다. 충전소의 대량 가스누출로 인한 증기운 폭발과 저장용기 폭발에 의한 피해 범위를 예측하였다. HCNG 충전소에서 증기운 폭발이 발생할 경우 충전소 내부에 50~200kPa의 폭발압력이 형성되었다. 저장용기가 폭발할 경우 수소의 경우 과압이 미치는 거리는 59m, 복사열이 미치는 거리는 75m로 측정되었다. CNG의 경우 과압이 미치는 거리는 89m, 복사열이 미치는 거리는 144m로 예측되었다. 수소와 CNG를 혼합한 30%HCNG의 경우 과압이 미치는 거리는 81m, 복사열이 미치는 거리는 130m로 예측되었다. 폭발과압 및 복사열이 미치는 피해거리는 CNG가 가장 높게 나타났으며 HCNG는 CNG와 수소의 사이에 위치하였다.

• 화약ㆍ발파
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• 제37권4호
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• pp.10-16
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• 2019

충격파나 압력파가 구조물에 미치는 영향을 평가하기 위해서는 과압, 양의 압력 지속시간, 충격량에 대한 정보가 필요하다. 본 연구에서는 증기운 폭발 해석에 효과적인 다중에너지법을 적용하여 과압 및 양의 압력 지속 시간을 결정하였다. 영국 Nypro 화학회사에서 발생한 싸이클로헥산 증기운 폭발 사고에서 추정된 총 폭발열을 기반으로 폭발원으로부터 40, 80, 120, 160, 200, 240, 280, 320, 360(m) 이격된 지점에서의 과압, 양의 압력 지속시간을 평가하였다. 거리에 따라 과압은 지수적으로 감소하는 것으로 나타났고, 양의 압력 지속시간은 거의 선형적으로 증가하는 것으로 나타났다. 상기의 각 거리에서 구한 과압 및 충격량을 이용하여 각 거리에서의 구조물의 손상 확률을 평가하기 위해서 프로빗 함수를 사용하였다. 손상 확률을 평가한 결과 120m 이내 지점에서는 붕괴의 가능성이 크고, 240m 이내에서는 심각한 구조물의 손상이, 구조물의 가벼운 손상과 유리창 파손은 전 범위에 걸쳐서 발생하는 것으로 나타났다.

• 화약ㆍ발파
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• 제40권3호
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• pp.44-53
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• 2022

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.

• LP가스
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• 통권67호
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• pp.26-32
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• 2000

도심지내에 위치한 부천 LPG충전소 사고 조사를 통하여 가장 피해효과가 큰 탱크로리 폭발에 따른 결과를 분석하였다. 분석범위는 BLEVE 현상에 의한 방출열과 과압이 충전소 주변에 위치한 구조물이나 인체에 미치는 영향을 대상으로 실제 현장조사를 통하여 수집된 피해결과와 이론적인 모델(PHAST-Process Hazad Analysis Software Tools) 분석 결과를 비교하였다. 부천 LPG 충전소 폭발 사고의 피해효과는 방출열의 경우 두 가지 모두 큰 차이를 보이지 않았으나 과압의 경우, 실제 피해는 이론적 모델 분석결과의 약 15%정도에 해당하는 축소된 거리에서 나타났다. 또한 충전소 인근에 위치한 구조물에 대한 피해효과는 부분적으로 과압에 의한 균열 및 붕괴 현상보다는 열 효과에 의한 콘크리트 강도 저하와 성상변화가 크게 나타났다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제52권6호
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• pp.706-712
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• 2014

폭약은 높은 에너지를 포함하는 반응성 물질이며 폭발이 발생할 경우 강한 빛, 높은 열, 소음 및 고압을 발생시킨다. 폭발 지점 주변의 손상은 대부분 높은 과압과 폭풍파에 영향을 받는다. 따라서 폭발에 의한 압력 및 폭풍파의 분석이 매우 중요하다. 본 연구에서는 HMX와 같은 고폭화약의 최대 과압 및 폭풍파 속도를 분석하였다. 먼저 HMX 폭발에 관하여 4가지 경우를 선정하고 폭발현상을 모델링하였으며 HMX의 양에 따른 폭발시뮬레이션을 통하여 최대 과압 및 폭풍파 속도를 도출하였다. 또한, 폭발이 Geometry 중심에서 일어난다고 가정하고 계산된 과압과 폭풍파 속도로부터 폭심에서 인접해 있는 위치의 영향을 분석하였다. 대조군으로 이용된 TNT도 함께 시뮬레이션 및 분석하였으며 HMX 시뮬레이션 결과와 비교함으로써 HMX의 상대적인 과압 및 폭풍파속도를 확인하였다. 본 연구는 HMX가 포함된 복합화약이 폭발하였을 경우 최대 과압 및 폭풍파속도 산정 시 기초데이터로 활용할 수 있다.

• 화약ㆍ발파
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• 제41권4호
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• pp.1-8
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• 2023

2020년 8월 4일에 베이루트항 저장 창고에 저장되었던 2750 ton의 질산암모늄이 폭발하였다. 이 폭발은 지금까지의 질산암모늄 폭발 중 가장 규모가 큰 것으로 알려졌다. TNT 등가법을 적용하여 2750 ton의 질산암모늄의 폭발 에너지에 상응하는 TNT 등가량을 구한 결과 856 ton으로 나타났다. Kingery-Bulmash 폭발 특성 계산기 툴을 활용하여 폭원으로부터 3600 m 까지의 범위에서 과압과 충격량을 산정하였다. 폭원으로부터 멀어짐에 따라 과압과 충격량은 지수적으로 감소하지만 과압이 더 크게 감소하여 과압이 충격량보다 거리에 따른 영향을 더 크게 받는 것으로 나타났다. 과압과 충격량이 구조물에 미치는 영향을 평가하기 위해서 구조물의 손상 기준을 적용한 결과 구조물의 부분적 붕괴, 심각한 손상, 가벼운 손상이 발생하는 임계거리는 폭원으로부터 각기 약 500, 800, 2200 m로 나타났다. 구조물과 인체의 손상 확률을 평가하기 위해서 프로빗 함수를 적용하였다. 구조물의 붕괴, 구조물의 심각한 손상, 구조물의 가벼운 손상, 창유리의 파손 가능성이 50% 이상이 되는 지점은 각기 약 500, 810, 2200, 3200 m가 되는 것으로 나타났다. 폭원으로부터 200 m 이내 지점에 있는 사람의 경우 폐 손상으로 인해 사망할 확률이 99% 이상인 것으로, 고막 파열이 발생할 확률이 50%인 지점은 약 300 m인 것으로 나타났다. 전신 이동에 따른 두개골 파열과 전신 충격에 의해 사망할 확률이 100%인 지점은 각기 300, 100 m인 것으로 평가되었다.

• 산업진흥연구
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• 제9권2호
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• pp.37-44
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• 2024

본 연구는 석유 화학사 생산공장에 설치된 스티렌 모노머 저장 탱크의 화구(fireball)와 증기운 폭발(VCE)에 대한 최악의 시나리오를 선정하고 피해 예측 및 사고영향을 분석하였다. 혼합잔사유 저장 탱크의 주성분인 스티렌 모노머 이상중합반응 시 화구(fireball)와 증기운 폭발(VCE)로 인한 복사열과 과압의 영향 범위는 e-CA 사고 피해 예측 프로그램을 적용하여 정량 분석하였다. 복사열과 폭발 과압의 피해 영향 범위는 각 최대 반경 1,150m와 626m로 분석된다. 복사열 4kW/m²이 미치는 1,150m 이내 사람은 20초 동안 노출 시 피부가 부풀어 오를 수 있다. 폭발 과압 21kPa이 미치는 626m 이내 건축물은 철 구조물의 손상과 기초에서 이탈될 수 있고, 사람은 신체 부상할 수 있다. 화재, 폭발 또는 누출 사고 발생 시 복사열, 과압에 의한 사업장 내 근로자, 인근 주민 또는 주변 시설물 등의 위험 정도와 수용 여부 위험 기준을 판단하고, 취급 물질 유해·위험성 파악, 비상대응체계 구축, 개선 및 투자 활동 등을 통해 사업장 피해 최소화 대책을 수립하는 데 도움이 될 것으로 기대한다.

• 문화기술의 융합
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• 제9권6호
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• pp.319-327
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• 2023

이 연구의 목적은 고속도로 휴게소에 설치된 소형 LPG 저장탱크의 폭발에 따른 영향범위를 분석하는데 있다. 이를 위해 휴게소에 설치된 2,900 kg 소형 LPG 저장탱크의 증기운 폭발(VCE)과 비등액체팽창증기 폭발(BLEVE)로 인한 과압과 복사열의 영향범위를 ALOHA(Areal Location of Hazardous Atmospheres)프로그램을 적용하여 정량적으로 평가하였다. 도출된 폭발 과압과 복사열의 영향범위는 각각 최대 반경 336 m와 423 m로 나타났다. 269 m 이내의 사람들은 3.5 psi이상의 과압으로 중상을 입을 수 있고, 192 m 이내의 사람들은 10 kw/m²이상의 복사열로 사망할 수 있는 것으로 예측되었다. 나아가 고속도로 휴게소 부대시설과 피해 영향범위를 고려한 LPG 저장 탱크의 안전관리 방안에 대해 논의하였다. 이러한 연구 결과는 고속도로 휴게소에 설치된 소형 LPG 저장탱크의 안전관리뿐만 아니라 휴게소 환경 및 시설을 고려한 안전사고 예방 규정 개선에 도움을 줄 수 있을 것이다.

• 화약ㆍ발파
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• 제41권3호
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• pp.73-92
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• 2023

가스 폭발의 위험성의 증대와 함께 가스 폭발의 규모와 영향을 예측하는데 필요한 폭발 인자들을 간접적으로 추정하는 방법들이 사용되고 있다. 본 연구에서는 주로 사용되고 있는 TNT 등가량 산정법, TNO 다중에너지 방법, BST 방법의 특성과 폭발 인자를 결정하는 과정을 비교하였다. TNT 등가량 산정법의 경우, 증기운 폭발의 형태와 폭발 물질 등 다양한 조건에 따라 적합한 efficiency factor를 선택하는 것이 필요하였다. TNO 다중에너지 방법은 클래스 번호를 결정하기 위한 객관적 기준이 부족하였으며 음의 과압을 추정하지는 못하였다. 기 보고된 인자값에 오기재로 보이는 부분을 확인하였으며 수정된 인자값을 제시하였다. BST 방법은 음의 과압을 포함한 보다 상세한 폭발 인자 추정이 가능하지만 사용하는 그래프가 가시적이지 않은 문제점이 있었다. 이를 보완하기 위해 그래프를 재작성하였으며 향후 그래프의 수식화를 통한 편리한 폭발 인자 추정이 가능할 것으로 기대된다.