독성가스 누출사고 영향의 완화에 대한 연구

Abstract

산업이 발달함에 따라 독성가스의 수요가 늘고 이에 따라서 누출 사고 역시 증가하였다. 그 대표적인 물질로는 불화수소와 염소 가스를 들 수 있고, 불화수소(HF)는 침투성이 강하여 신체, 호흡기, 피부 등에 저농도에서도 자극을 주지만 현재 전자제품의 광택, 살균제, 소독제 등으로 광범위하게 사용되고 있다. 또한 2012년 구미 불화수소 누출 사고로 독성가스에 대한 관심과 위험성이 증대되었다. 따라서 독성가스에 대한 각별한 주의 및 관리의 필요성이 강조되고 있다. 본 연구에서는 산업시설에서 독성가스(불화수소, 염소)가 누출되었을 시 완화(mitigation) 시설의 일종인 물리적 장벽(physical barrier)의 효과에 대해 전산유체역학(Computational Fluid Dynamics)을 통하여 시뮬레이션 하였으며 시뮬레이션은 Gambit 2.4.6과 ANSYS 사의 FLUENT 13.0을 사용하였다. 일반적인 산업시설에서는 물질에 따른 특별한 장벽보다는 장내, 외를 구분하는 장벽만을 설치하는데 이는 보통 3m 정도의 높이 수준이며, 시뮬레이션은 물리적 장벽 높이(3 m, 6 m, 9 m)에 따른 영향을 비교하여 분석하였다. 실제로 불화수소는 1986년 Goldfish 실험의 데이터 그리고 염소는 2010년 Jack rabbit 실험의 데이터를 이용하여 결과를 검증해보았으며 실험 시나리오를 완화효과에 대한 연구에도 사용하였다. 시뮬레이션을 통해 누출된 불화수소의 농도가 장벽의 영향으로 인해 장외에서 줄어듦을 확인하였고, 불화수소는 3 m, 6 m, 9 m에서 약 41%, 63%, 79%의 완화 효과를 보였고, 염소는 3 m, 6 m, 9 m에서 약 8%, 22%, 30%의 완화 효과를 보였다. 본 결과를 통해 우리는 불화수소의 장외 유출량과 가능성을 낮출 수 있고, 결과적으로 이 완화 시설을 통해 산업시설 외부 환경의 안전 증대를 기대할 수 있다.