• 화약ㆍ발파
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• 제34권1호
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• pp.1-10
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• 2016

2015년 8월 12일 중국 텐진항에서는 두 번의 대규모 폭발이 발생하였다. 두 번의 폭발은 TNT 3톤, TNT 21톤 규모로 추정되었다. 현재까지 폭발의 정확한 원인은 공표되지 않고 있으며 원인에 대한 몇 가지 추정이 제시되고 있다. 그중 하나는 화재진압을 위해 뿌려진 물과 탄산칼슘의 화학반응에 의해 폭발성 아세틸렌 가스가 발생하고 이 가스의 폭발이 800톤의 질산암모늄의 폭발을 야기했을 것이라는 것이다. 본 연구에서는 이러한 폭발 시나리오에 대한 폭발에너지 분석을 통해 화학적 반응에 의해 텐진항 폭발 사고와 같은 대규모 폭발이 발생 가능한지를 평가하였다.

• 한국지구과학회지
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• 제41권5호
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• pp.478-489
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• 2020

대기 압력 변동을 측정하는 인프라사운드 관측 기술을 통하여 원거리 지표폭발 사고를 분석하였다. 2019년 12월 24일 전남 광양시에서 발생한 2차례 폭발 사고에서 발생한 인프라사운드 신호가 151-435 km 거리에 위치하는 12개 음파 관측소에 기록되었다. 당시 인프라사운드는 북북서 방향의 성층권 바람에 의해 약 40 km 고도에서 굴절되어 같은 방향에 분포하는 관측소에 도달하였다. 반면, 약 10 km 고도에서는 강한 서풍의 영향으로 대류권 굴절 신호가 북동 및 동쪽 방향에 위치하는 관측소에 도달하는 등 방향에 따라 상이한 전파 경로를 보였다. 대기 유효음파속도구조와 포물선 방정식 모델링을 통해 전파 경로상의 투과손실을 계산하고 폭발 지점으로부터 기준거리에서의 초과압력을 추정하였다. 추정된 초과압력은 초과압력-폭발량 관계식에 적용함으로써, 두 차례의 폭발은 각각 14, 65 kg TNT 폭발 에너지에 상응하는 것으로 계산되었다. 1차 폭발 당시에 폭발 충격으로 부속물이 대기 중으로 비산하는 현상이 관측되었고, 폭발충격에 의한 파편 운동과 초과압력 간의 관계식으로 1차 폭발의 에너지는 약 49 kg 이하 TNT 폭발에 상응하는 것으로 계산되었다. 본 연구에서 제안한 폭발 에너지 추정 방법은 향후 다양한 원거리 폭발 에너지 계산에 활용이 가능하리라 본다. 향후 계산 결과의 신뢰도를 높이기 위해서는 대기 속도구조 불확실성에 대한 연구와 다양한 발파 자료를 통한 검증 연구가 필요하다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제34권6호
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• pp.355-362
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• 2021

증기운 폭발의 폭압을 예측하거나 위험성 분석을 위하여 다양한 폭압 산정법이 존재하지만 대표적으로 경험적 방법인 TNT 등가량 환산법과 멀티에너지법을 주로 사용한다. 멀티에너지법은 환경적 요인을 고려한 폭발강도계수를 사용한다. 본 연구에서는 문헌 분석을 통하여 점화원 강도를 세분하고 강도분류를 확장하여 개선한 폭발강도계수 가이드라인을 제안하였다. 개선한 폭발강도계수 가이드라인의 합리성 검증과 기존 Kinsella 가이드라인과의 비교를 위하여 실제 추정 폭압과 대조가 가능한 4가지의 증기운 폭발 사례를 적용하였다. 결과적으로 기존 Kinsella 가이드라인은 실제 추정 폭압에 비하여 광범위하거나 부정확한 폭압 산정 결과를 나타내는 것으로 확인하였다. 반면, 개선한 폭발강도계수 가이드라인은 명확한 점화원의 강도 선정이 가능하고 분류의 확장을 통하여 더욱 세분화된 계수 값의 선정이 가능함에 따라 실제 사례와 비교적 유사한 폭압 산정이 가능하다.

• 분석과학
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• 제30권6호
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• pp.405-410
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• 2017

고 에너지 물질은 폭약이나 로켓의 추진체와 같은 군사적 목적뿐만 아니라 연료, 토목 및 건축 등의 민간 분야에도 사용되고 있다. 새로운 고에너지 물질의 개발을 위해 필수적인 단계는 물질의 폭발성능을 정확하게 계산하는 것이다. 여러 수식들 중에서 폭발 성능을 계산하는데 가장 대표적인 수식은 Kamlet-Jacobs (K-J) 식 이다. K-J 식에서는 폭발 시 기체 생성물의 몰수와 이들 기체의 평균 분자량, 그리고 폭발열 과 같은 인자가 폭발 성능에 크게 영향을 미치고, 이것들은 폭발반응에서 생성된 생성물 조성에 좌우되게 된다. 본 연구에서는 4가지 화학 양론적 규칙(Kamlet-Jacobs, Kistiakowsky-Wilson, modified Kistiakowsky-Wilson, Springall-Roberts 규칙)을 통해 65종 고에너지물질의 폭발 생성물 조성을 계산하였고, 이를 K-J, Rothstein, Xiong, Stine, Keshavarz등이 제안한 폭발속도식에 적용하였다. 각 계산된 방법별로 실험값에 대한 평균절대오차와 평균제곱근오차를 얻었다. 다소 복잡한 K-J와 Xiong식은 간단한 Keshavarz 식과 Rothstein식보다 더 낮은 평균절대오차를 나타내었다. 또한 mod-KW규칙으로 생성물을 계산하여 Xiong의 식에 적용하였을 때, 폭발속도들이 가장 정확했다. 이 연구는 고에너지물질의 정확한 성능을 얻기 위하여 폭발속도를 계산하는 다양한 방법을 비교하였다.

• 한국산업안전학회:학술대회논문집
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• 한국안전학회 2000년도 추계 학술논문발표회 논문집
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• pp.124-128
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• 2000

가연성분진을 생산, 가공, 수송하는 과정에서 분진폭발의 위험성은 항상 존재하고 있으며, 일단 분진폭발이 발생하면 인명과 재산상의 피해가 큰 대형사고의 경향을 띄게 되므로, 무엇보다 중요한 과제는 폭발예방대책을 강구하는 것이라 할 수 있다. 분진폭발을 예방하기 위해서는 폭발하한계, 최대폭발압력, 폭발압력상승속도, 최소착화에너지, 최저발화온도 등이 있으며, 이들 특성치는 실험을 통하여 파악하여야 한다.(중략)

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제57권6호
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• pp.790-803
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• 2019

디옥틸테레프탈산(DOTP) 제조공정은 분말형태의 테레프탈산(PTA) 주원료와 옥탄올(Octanol)의 에스테르화 반응을 통해 플라스틱 가소제를 생산하는 공정이다. 본 연구에서는 이 공정의 반응기 내에 가연성 용제나 유증기가 존재하고 있는 상태에서 분말형태로 맨홀에 직접 투입하는 테레프탈산의 분진폭발 특성에 관하여 고찰하였다. 분진의 입경과 입도분포 분진특성 실험을 하였고, 화재 폭발특성과 발화온도를 추정하기 위한 분진의 열분해 특성을 조사하였다. 또한 폭발민감도를 평가하기 위한 최소점화에너지 실험을 실시하였다. 실험결과 테레프탈산의 분체 특성은 평균입경이 $143.433{\mu}m$으로 나타났다. 이러한 입경과 입도분포 조건에서 실시한 열분석으로부터 분진의 발화온도는 약 $253^{\circ}C$로 나타났다. 테레프탈산의 폭발민감도를 알기 위해 조사한 폭발하한 농도(LEL)는 $50g/m^3$으로 측정되었다. 폭발민감도를 나타내는 최소점화에너지(MIE)는 (10 < MIE < 300) mJ로 나타났으며, 점화 확률에 기반하여 추산한 최소점화에너지 추정값(Es)은 210 mJ로서 충분한 점화원이 있는 경우 폭발할 수 있음을 알 수 있었다. 또한 폭발피해 예측에 필요한 폭발강도 특성을 조사한 결과, 테레프탈산 분진의 최대폭발압력($P_{max}$), 최대폭발압력상승속도[$({\frac{dP}{dt}})_{max}$]는 각각 7.1 bar, 511 bar/s로 나타났다. 분진폭발지수(Kst)는 139 mbar/s로 분진폭발등급 St 1에 해당되는 것으로 나타났다.

• 한국가스학회지
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• 제15권1호
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• pp.60-67
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• 2011

화석연료의 고갈과 대기오염 문제의 부담을 덜어줄 수 있는 신에너지 및 재생에너지에 대한 관심이 증가하면서 현재 사용 중인 LPG 및 LNG 가스의 대체 (혼합)연료로, DME (dimethyl ether)와 수소를 혼합 (HCNG)하여 사용하는 방안이 추진되고 있다. 이와 같은 에너지원은 인화성 가스 폭발의 위험을 가지고 있기 때문에, 본 연구에서는 기존의 시설에서 이 혼합연료를 사용할 경우에 대비한 안전관리의 일환으로, 3가지 폭발피해 예측방법 (TNT 당량모델, PHAST 및 CFD기반의 FLACS)을 이용하여 정량적 위험성 평가를 실시하였다. 그리고 각 폭발모델에 의해 산출된 사고결과인 과압의 차이를 비교하였고, 폭발모델의 사용방안을 제시하였다. 그 결과, 기존의 2가지 충전소에서 신에너지 혼합연료를 사용할 경우에는 폭발에 의한 추가 피해는 없을 것으로 예상되었다.

• 대한화학회지
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• 제60권1호
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• pp.9-15
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• 2016

폭발성능이 높은 HMX와 폭발성능은 떨어지지만 안정성이 높은 LLM-116의 분자복합체인 HMX/LLM-116 공결정(cocrystal)의 폭발 속도, 폭발 압력 그리고 열역학적 안정성에 대하여 이론적으로 연구하였다. 각 분자 구조는 B3LYP/cc-pVTZ 수준까지 최적화 하였으며 가장 약한 방아쇠 결합(trigger bond)과 클러스터에 대한 결합에너지를 계산 하여 열역학적 안정성을 확인하였다. 보다 정확한 에너지를 계산하기 위해 MP2 이론 수준에서 한 점(single point) 에너지를 계산하였으며, monte carlo integration 계산을 통해 밀도를 계산 하였다. 엔탈피는 CBS-Q 이론 수준에서 계산하였으며, 폭발 속도와 폭발 압력은 Kamlet-Jacobs 방정식을 이용하여 계산하였다.

• 한국산업안전학회:학술대회논문집
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• 한국안전학회 2000년도 춘계 학술논문발표회 논문집
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• pp.136-139
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• 2000

현대산업사회의 급속한 발전으로 사용이 편리하고, 깨끗한 연료인 도시가스의 사용량은 점점 더 증대될 뿐만 아니라 사용형태 또한 다양화되고 있어, 이에 따른 사고도 증가하고 있으며 사고의 규모도 대형화 되어가고 있다. 일반적으로 가스폭발의 경우 개방된 영역에서 보다 밀폐된 영역에서 발생할 경우 폭발압력에 의한 파괴효과는 더욱 증가한다. 이러한 부분에 대해 많은 학자들은 단일가스와 산화제를 혼합시킨 형태의 가스 폭발에 대한 특성을 연구하여 왔다. 그러나 산소농도의 변화에 따른 가연성가스의 폭발범위, 폭발시 초기압력의 변화, 최소점화에너지에 관한 연구는 거의 없는 실정이다. (중략)

• 한국산업안전학회:학술대회논문집
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• 한국안전학회 1998년도 추계 학술논문발표회 논문집
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• pp.105-108
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• 1998

Dust explosion은 combustible solid의 미세한 입자가 공기 혹은 산소중에서 폭발범위의 농도에서 부유할 때 화염 혹은 spark 등의 에너지 공급에 의해 폭발하는 현상이며 plastic 공업, 금속분말, 유기약품, 무기약품, 안료, 농수산건조물 등에서 분체취급 분야의 확대 및 취급량의 증가에 따라 분진폭발의 잠재 위험성이 급증하고 있어 화학적 성질, 농도, 입경, 폭발 압력 등의 분진특성과 함께 분진폭발의 착화온도와 상한 및 하한 농도에 대해 이론 및 실험적으로 광범위하게 연구가 진행되어져 왔다. (중략)