오늘은 위험물을 다루는 부분중에 시험에 단골로 출제되는 것들중의 하나인 중질유 탱크화재의 현상으로 Boil-Over, Slop-Over, Froth-Over들이 있는데, 이러한 부분들에 대한 발생메카니즘 및 방지대책등을 거론해보겠다. 한번 공부할때 잘 정리해놓으면 잘 잊어버리지 않을 것이다. 오늘도 열공 하시기를~
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[중질유 탱크화재의 현상]
1. 개요
⑴ 원유나 중유와 같은 중질유 화재는 상당히 넓은 비점을 가지고 있기 때문에 이런 탱크가 화재를 일으키면 고온의 열유층(고온층)을 유면 아래쪽으로 형성하고 그 층의 두께는 연소시간의 경과와 더불어 증대한다.
⑵ 즉, 저장된 기름표면부가 그 경질성분의 연소에 의해 중질화되어서 아래부분의 연소가 안된 기름보다 비중이 커지면 표면아래로 가라앉아서 고온층을 형성한다. 이때 유면에서 아래쪽으로 전파되는 고온층을 열파(Heat Wave)라고 부르며 그 온도는 대략 원유에서 150～200℃, 중유에서 250℃ 정도이고, 전파속도는 시간 당 15～50in이다.
⑶ 중질유의 화재특성
① 중질유는 비점이 높으며, 증기압이 100℉에서 2psi 미만이 되는 원유나 중 유와 같은 가연성액체를 말한다.
② 중질유 저장탱크의 증기공간이 상온에서는 일반적으로 연소범위 이하가 되어 농도가 희박하다. 그러나 정유과정중의 비정상적인 가열에 의하거나 화재노 출로 인해 저장탱크의 전체 액체가 인화점까지 가열될 때 증기공간이 연소 범위내로 된다.
⑷ 적용탱크 및 방지대책
① 따라서, Cone Roof Tank에 저장이 가능하며
② 화재노출방호를 위한 물분무설비가 필요하며 Vent와 Flame Arrester가 구비 되어 있어야 한다.
2. 중질유 탱크화재의 현상
⑴ Slop Over
① 고온층의 표면에서부터 형성된 유류화재를 소화하기 위해 물, 포말을 주입 하면 수분의 급격한 증발에 의해 유면에 거품이 일거나 열류의 교란으로 고 온층 아래 찬 기름이 급격히 열팽창하여 유면을 밀어 올려 유류가 불 붙은 채로 탱크벽을 넘어 일출하는 현상으로
② 이것은 유류의 점도가 높고 유온이 물의 비등점보다 높아지려는 온도에서 잘 일어난다. 중질유탱크 화재에서 항상 주의를 요한다.
⑵ Froth Over
이것은 화재이외의 경우에도 물이 고점도의 유류 아래서 비등할 때 탱크 밖으로 물과 기름이 거품과 같은 상태로 넘치는 현상으로
① 뜨거운 아스팔트가 물이 약간 채워진 탱크차에 옮겨질 때
처음에는 아스팔트와 탱크 측판이 물에 접촉되어 조금 냉각되다 시간 경과후 탱크속의 물이 가열되어 끓기 시작하면 아스팔트가 상당량 주입될 때 급격한 비등으로 인한 증발현상이 발생하여 아스팔트가 탱크차 밖으로 넘친다.
② 유류탱크 아래 물이나 물․기름 혼합물이 존재할 때
폐유, 잔유 등이 95～150℃ 정도로 주입되면 뜨거운 기름이 수층에 도달하여 장시간 경과하고 물이 비등하는 시간이 오래되면 그 축적된 에너지로 탱크의 지붕을 날려 버리고 넓은 범위로 물과 기름을 Froth-over 시킨다.
⑶ Boil-Over
① 탱크의 지붕이 폭발 등으로 인해 날아가 버린 원유탱크 등에서 화재 도중 일어나는 현상으로 탱크화재시 가장 위험하고 경계해야 할 현상이다.
② 유류탱크 화재시 유면에서부터 열파(Heat Wave)가 서서히 아래쪽으로 전파 하여 탱크저부에 고여 있는 물에 도달했을 때, 이 물이 급격히 증발하여 대 량의 수증기가 되어 상층의 유류를 밀어 올려 거대한 화염을 불러 일으키는 동시에 다량의 기름을 탱크 밖으로 불이 붙은 채 방출시키는 현상
③ 석유류 탱크의 저부에는 물이나 물과 기름의 혼합물이 항상 존재하기 마련 이며, 원유를 정제한 석유 정제품도 수분을 완전히 제거하기란 불가능하다.
④ 고온층의 연소속도(하강속도)(Heat wave settling ratio)
원유 등 폭넓은 비점을 가진 유류 화재시 비점이 낮은 성분은 먼저 비등하고 150℃이상 온도에 도달한 고비점의 유분은 직하층 저비점 성분보다 비중이 커서 하방으로 내려가 이 층은 점차 두꺼워진다. 이 고온층이 하강하는 속 도를 고온층 연소속도(24 in/hr)라 한다.
⑤ Boil over 방지대책
㈎ 탱크 내용물의 기계적 교반
수분을 유류와 Emulsion상태로 머무르게 하여 수층의 형성을 방지
㈏ 물의 배출
탱크의 저면이나 측면 하단에 배수관을 설치하여 탱크 하부의 물을 배출 시킨다. 화재시에는 밸브의 조작하기 어려우므로 평소에 정기적으로 물을 배출한다.
㈐ 물의 과열방지
탱크 저부의 수분이 과열되어 급격히 비등하는 것을 방지하기 위하여 화 재시 적당한 시기에 모래나 비등석 등을 탱크내에 던져 넣어준다.
※ Oil Over
저장탱크내에 위험물이 50%이하로 저장되어 있는 탱크에 화재로 고온의 열이 전달되면 탱크내 온도상승으로 공기가 팽창하여 폭발하는 현상
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(주)여울 종합건축사사무소와 컨소시엄 작업수행중
건축 & 문화 프로젝트팀 STORY ONE에서 활동중, 26년차 건축가 주원태
홍익대학원 도시계획과 석사과정
저서로는 [수인의 건축] [집과 연필, 비례이거나 반비례거나]등이 있다
스토리원 홈페이지 http://www.story-one.co.kr
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