암모니아 저장탱크 사고 완화 시스템의 수학적 해석에 관한 연구

Abstract

대표적인 유해화학물질인 암모니아의 경우 냉동 제조 시설에서 다른 냉매보다 냉동 능력이 커서 냉매로서 흔히 사용되고 있다. 그러나 암모니아는 인체에 영향을 끼치는 독성과 화재· 폭발을 일으킬 수 있는 인화성 등이 강하여 저장·취급 시에 주의가 요구된다. 이러한 암모니아 가스의 유해·위험성 때문에 암모니아 저장·취급 시설에 대해서 더 강화되고 전문화 되어진 누출 예방 대책과 피해 영향 범위에 대한 연구가 이루어지고 있으나 대부분의 연구는 사고 발생 시 조기 발견과 대피, 방제 등의 정성적인 대책 부분에 초점이 맞추어져 있다. 이 때문에 암모니아 누출사고가 발생하기 전에 정량적으로 누출량 계산 및 그 피해를 경감시킬 수 있는 정확한 대책 수립과 검증이 이루어지기 위해서는 다양한 사고 시뮬레이션과 안전장치 모델링을 통한 연구가 이루어져야 한다. 본 연구에서는 냉동 제조 시설에서 냉매로 사용되는 암모니아의 저장탱크에서 누출사고 발생시의 누출량 및 피해범위와 예비용 reserve탱크를 안전장치로서 설치 및 연결한 경우의 누출량 및 피해범위를 검증하기 위한 모델링을 수행하였다. 연구방법은 암모니아 저장탱크나 연결 배관에서 누출사고 발생시 암모니아 저장탱크로부터 연결된 배관과 펌프를 통해서 예비용 reserve탱크로 암모니아를 이송시킴으로서 누출되는 암모니아의 양을 MATLAB 프로그램을 통해서 산출하였으며 산출된 누출량을 근거로 ALOHA프로그램을 이용하여 피해범위에 대한 정량적 평가를 수행하였다.

Ammonia, a typical harmful chemical, is often used as a refrigerant because its freezing capacity is higher than other refrigerants in a refrigeration manufacturing facility. However, ammonia has a strong toxicity that affects the human body and flammability which can cause fire and explosion, so care is needed when storing and handling. Due to the hazards and dangers of the ammonia gas, further strengthened and specialized leakage prevention measures and extent of damage have been studied for ammonia storage and handling facilities. However, most studies focus on qualitative measures such as early detection, evacuation, and control in the event of an accident in times of accident. For this reason, in order to quantitatively calculate the leak amount before the ammonia leakage accident occurs, and to establish and verify correct measures to reduce the damage, a variety of accident simulations and safety device modeling should be done. In this study, to verify the amount of leakage and extent of damage at the time of leakage accident in the storage tank of ammonia used as refrigerant in the refrigeration manufacturing facility and after a reserve tank was installed and connected as a safety device. modeling was carried out to verify the amount of leakage and extent of damage. The study method transported ammonia from an ammonia storage tank to a reserve tank through a connected piping and pump when an accident occurred in an ammonia storage tank or connection pipe and the leaked amount of ammonia was calculated using the MATLAB program. And based on the calculated leakage, a quantitative evaluation of the extent of damage was carried out using the ALOHA program.