산업안전 지도사 2차 기출문제 풀이 (2014, 화공안전)

기출문제는 아래에서 다운로드하시면 됩니다.

kwkarchive-w.tistory.com/57

산업안전지도사 화공안전 2차 기출정리

 

1. 화학공장시설에 방폭설비 표시로 d2G4가 사용되었을 때 d, 2, 및 G4의 의미를 쓰시오

 

참고자료: https://blog.naver.com/intenpos/50187232364

d: 내압방폭구조

2: 폭발등급 2 : 0.4mm~0.6mm

G4 :발화도 G4에 해당함 (135 ~200도)

출처: https://blog.naver.com/intenpos/50187232364

 

2. 화학공장의 화학반응 중에 반응 폭주(reaction runaway)의 발생원인 5가지를 쓰시오

1. 냉각장치 고장 혹은 냉각능력 상실
2. 동력원 부조화
3. 계장 시스템 고장
4. 공기 유입-> 산화반응
5. 조작자 실수
6. 원재료 배합 혹은 배율 이상
7. 혼합 위험

 

참고) 조작 실수 예시

1. 정 촉매 공급량 과잉
2. 원재료 종류 혹은 계량 잘못
3. 희석제 부적정
4. 밸브 개폐 오조작
5. 반응속도 지식 부족

 

3. 산업안전보건법상 가스폭발 위험장소 3가지를 열거하고, 각각의 내용을 쓰시오

E-180-2020 가스폭발 위험장소의 설정에 관한 기술지침 참조

폭발 위험장소: 전기설비를 제조, 설치, 사용함에 있어 특별한 주의를 요구하는 정도의 폭발성 가스 분위기가 조성되거나 조성될 우려가 있는 장소를 말한다

0종 장소	폭발성 가스 분위기가 연속적으로 장기간 또는 빈번하게 존재할 수 있는 장소를 말한다
1종 장소	폭발성가스 분위기가 정상작동 중 주기적 또는 빈번하게 생성되는 장소를 말한다
2종 장소	폭발성 가스 분위기가 정상작동 중 조성되지 않거나 조성되더라도 짧은 시간에만 지속될 수 있는 장소를 말한다

 

4. 다음 1)~4)를 HAZOP 기법에 사용되는 가이드 워드에 따른 영문표기와 각각의 내용을 쓰시오

한글로 보니깐 혼선이 생기는듯하다. (특히 1 완전한 대체)

P-82-2012 연속공정의 위험과 위험분석 기법에 관한 기술지침을 참조하여 최대한 써봤음

 

1) 완전한 대체

Parts of 

• 설계의도대로 완전히 이루어지지 않는 상태
• 조성 비율이 잘못된 것과 같이 설계의도대로 되지 않은 상태

 

2) 성질상 증가 

As well as

• 설계의도 외에 다른 변수가 부가되는 상태
• 오염 등과 같이 설계의도 외에 부가로 이루어지는 상태를 뜻함

3) 설계의도의 완전한 부정 

Other than

• 설계의도대로 설치되지 않거나 운전 유지되지 않는 상태
• 밸브가 잘못 설치되거나 다른 원료가 공급되는 상태

4) 설계의도와 정반대

Reverse

• 설계의도와 정반대로 나타나는 상태
• 유량이나 반응 등에 흔히 적용

 

5. 폭발 억제장치의 설계 시 고려사항 5가지를 쓰시오

• 폭발 위험물질의 폭발 특성 : 가연성 가스의 종류, 폭굉 유도 거리
• 폭발 억제장치 구성요소 : 폭발 검출기/전원장치/전기 기동장치/감시회로/고속 방출 소화용기/억제제
• 폭발 감도에 영향요소: 가연물의 형태/가연물과 산화제의 비율/ 방호대상의 용적/운전조건
• 타 시스템과 연동 설치: 고속 차단밸브, 폭발 방산구 등과 같은 설비와 연동 설치
• 사전 위험분석- 위험성 분석 결과

 

6. 사고 피해 예측기법으로 가우시안 플룸 모델과 가우시안 퍼프 모델에 대해서 각각의 적용대상, 전제조건(3가지) 및 농도 예측 순서를 쓰시오

2014년 화공안전기술사 : 4교시 문제 2번 동일 문제 및 기존 티스토리 글 참조

https://kwkarchive-w.tistory.com/69 

가우시안모델(Gaussian Model) (feat Pasquill-Gifford 분산모델)

	플룸	퍼프
1. 적용대상	가벼운 가스의 연속 누출	가벼운 가스의 순간 누출
2. 전제조건	누출 속도 일정
	장애물 없고 평평한 곳	장애물 없고 평평한 곳
	화학반응 및 열역학적 반응 없음	화학반응 및 열역학적 반응 없음
	누출 시간> 일정 지점 도달시간	누출 시간 < 도달시간
	누출물질은 공기 중에 머물 수 있는 안정된 가스	누출물질은 공기 중에 머물 수 있는 안정된 가스
	누출은 한지점에서 일어남	누출은 한지점에서 일어남
	지표면 및 혼합되는 높이에서 완전 반사
3. 농도 예측 순서	1) 확산 계수 산출 2) 유효 누출 높이 부력플렉스 대기안정도변수 downwash높이 조정계수 ⊿T 임계온도차 부력영향높이 조정계수 Momentum 조정계수 3) 일정 지점에서 농도 산출	1) 확산 계수 산출 2) 유효 누출 높이 3) 일정 지점에서 농도 산출

 

 

7. 화학공정에서 음극 방식 법(Cathodic protection method) 중 희생 양극식 (Sacrificial anode)와 외부 전원식 (Impressed Current)에 대하여 용어의 정의와 장단점을 쓰시오

희생 양극법

1] 정의: 

보호대상의 금속보다 활성이 큰 희생양 극제 사용

(혹은 전해질 중에 피방 식체(예: 철) 보다 더 낮은 전위의 금속을 전기적 접속하여 방식 하는 방법)

2] 장점

• 외부 전원이 없어서 유지관리가 용이하다
• 시공성이 간단하고 편리하다
• 전식 우려가 없으며 타 시설물에 영향이 없다
• 과방 식이 없다
• 전원 공급이 필요가 없다

 

3] 단점

• 전류 조절이 불가능하다
• 토양의 비저항이 높은 환경에서는 비경제적이다
• 효과범위가 좁다

 

외부 전원식

1] 정의: 음극 양극부 끝단, 반대 전원인가 -> 전위차 제거

(혹은 전해질 역할을 하는 해수 토양 중에 내구성이 강한 양극을 설치하고 이전극을 직류 전원장치 +극에 , 피방 식체를 -극에 연결, 방식 전류를 공급하여 부식방지)

2] 장점

• 전류 조절이 가능하다
• 토양의 비저항이 높은 환경에서 적용 가능하다
• 효과범위가 넓다
• 독립적 작업이 가능하다

 

3] 단점

• 정류기 및 배관, 배선의 유지관리가 필요하다
• 과방 식이 될 수 있으며, 전식 우려가 있다
• 전원 공급이 필요하다

	희생 양극법(유전 양극법=자가전원 법)	외부 전원 법
1. 정의	보호대상의 금속보다 활성이 큰 희생양 극제 사용	전해질 역할을 하는 해수 토양 중에 내구성이 강한 양극을 설치하고 이전극을 직류 전원장치 +극에 , 피방 식체를 -극에 연결, 방식 전류를 공급하여 부식방지
2. 재료	희생 양극 (Mg, Al, Zn)	불용성 양극 (Pt-Tt, Pb-Ag)
3. 방식 전류	0~10 v 작다	220 v 크다
4. 전류 조절	불가능	정류기를 사용-> 가능
5. 비저항	토양 비저항이 높은 환경은 비경제적	토양 비저항이 높은 환경 사용 가능
6. 효과범위	좁다	넓다
7. 용도	소전류: 소규모 저장탱크 전원공급이 불가능한지역 단거리 배관	반대
8. 시공성	시공이 간단 편리	시공 어렵다
9. 전식	전식 우려 없으며, 타 시설물에 영향 없다	있다
10. 과방식	과방식 없다	있다

 

8. 분진 원료를 제조 사용하는 사업장의 화학공정에서 분진폭발 한계를 정의하고, 화학공정별(분쇄공정, 건조공정, 집진 공정) 분진폭발 안전대책을 쓰시오

P-131-2013 화학공정에서의 분진폭발 방지에 관한 기술지침 

1] 분진폭발 한계

분진폭발 한계 (Explosion limit of dust)라 함은 분진폭발의 발생을 결정하는 조건으로서 분진의 폭발 상한계는 실험적으로 측정이 어렵기 때문에 일반적으로 분진-공기 혼합물 중의 분진 농도가 폭발을 일으키는 최소한의 양으로서 폭발 하한 농도를 말한다

• 분진의 연소 하한계는 분진의 크기 및 분포에 따라 다르나 대략 20~60 g/m3 정도이다.

2] 화학공정별 분진폭발 안전대책

1) 분쇄공정

1. 공기 분위기에서 분쇄하는 경우에는 발열량이 큰 물질이나 마찰, 충격을 발생할 수 있기 때문에 충분한 내압력을 가지도록 설계해야 하며, 내압력 확보가 불가능한 경우에는 폭발 방산구나 폭발 억제장치 설치
2. 금속 파편 혼입시 마찰 및 충격 불꽃으로 인한 착화 위험성이 있으므로, 금속 검지기나 공기압력을 사용하여 이물질을 제거하는 분리 장치를 설치하고, 이물질 혼입 방지하기 위해 금속망이나 필터 설치
3. 원료 공급 속도 조절, 가동용 모터에 과전류 차단장치 설치
4. 분쇄 능력 이상의 미세분진의 분급 조건 설정 금지(해머 밀이나 로터식 분급 기를 내장한 회전 충격식 분쇄기 등 사용 시)
5. 플라스틱 수지, 고무, 목재 등 분쇄가 쉽지 않은 재료 시 주의 요망
6. 분쇄기 배기 온도와 분쇄물의 온도를 측정
7. 회전 충격식 분쇄기에서는 모터의 동력으로 배기 온도를 추정할 수 있으므로, 모터의 동력이 일정한 값을 초과하지 않도록 관리
8. 불활성 가스 분위기에서 작업 실시
9. 분쇄물 배출 시 설비 내의 미량 공기 혼입으로 산소농도 증가할 수 있으므로, 점화원 관리 필요(정전기 등)
10. 비전도성 및 접지가 불안전한 부분이 없도록 조치
11. 고속 회전 로터가 포함된 분쇄기는 기계 부분 접촉 및 마찰로 발열이 일어날 수 있으므로, 구동축 진동과 온도의 점검, 정기적인 관리 실시

2) 건조공정

1. 건조 기내 자연발화나 정전기 방전에 의한 분진폭발이 주요 위험요인이므로 예방대책 강구
2. 온도관리에 주의할 것
3. 건조한 분진 재료가 격렬하게 움직이면, 분진 상호 간 및 벽과의 마찰력에 의해 정전기 발생할 수 있으므로 주의
4. 건조 효율을 높이기 위해 배기가스를 순환하는 경우, 배기가스 중의 분진 관리 (분진이 직화로에 의해 연소 혹은 열교환기에 분진이 부착되어 산화 열분해 하는 경우 주의)
5. 유동층 건조기는 분진을 열풍으로 부유시켜 건조하는 가장 일반적인 건조기로서, 건조능력이 큼지만 설비 제어 미스 등으로 화재 폭발 사고 빈도가 높기 때문에 안전관리 대책 필요 - 모든 장치 연결부 접지 본딩, 장치 전체에 접지 실시 및 폭발 방산 장치 설치
6. 유동층 건조기 예방대책은 입구온도, 분진 온도, 배출가스 온도 모니터링하여 열원 차단과 송풍기를 정지할 것
7. 백필터 내장형은 도전성 필터 사용, 건조 기내 폭발 방산 장치 설치
8. 회전 드럼식 건조기는 분진 재료를 투입하고 배출하는 동안에 열풍에 접촉시켜 건조하는 방식으로 대량처리에 적합하지만 열풍과 분진 재료 사이의 열전달 ㅛ율이 낮아서 열풍 온도를 높게 하여 배기가스 순환 능력과 건조 효율을 높이기 때문에 이 부분 주의
9. 회전 드럼식 건조기 사고 원인은 공급불량에 의한 분진 재료의 이상과열이 대부분
10. 회전 드럼식 건조기는 직접가 열 방식이기 때문에, 연소장치에 설치된 화염 검출 장치에 의한 연소불량 감지와 탈수 슬러지 호퍼에 설치한 레벨 감시용 센서를 활용하여 재료 공급의 불량을 감지하여 연료 차단이나 워터 스프레이 등 사용할 것
11. 원통 교반형 건조기는 증기를 열원으로 사용하지만, 분진 재료가 가열면과 직접 접촉하고 있으므로 축열 현상으로 인하여 분진의 발화 온도까지 상승할 수 있으므로 주의할 것
12. 원통 교반형 건조기 주로 공급불량에 의한 이상과열, 작업 시작 및 중지 공정에서 이상과열, 정지후 산화 축열에 의한 과열 등이 주원인이므로 사고예방대책으로 배기가스온도, 분진 재료 온도를 상시 감시하여야 한다
13. 물분무 소화장치를 사용하여 장치를 보호하고 산화성이 높은 분진 재료를 사용하는 경우에는 질소 치환의 방법 등을 사용한다.

3) 집진 공정

1. 주로 정전기와 자연발화의 경우가 많고, 불씨 등이 외부로부터 흘러들어오는 경우도 있으므로 착화원 관리가 중요함, 즉 착화원이 되는 요인을 완전히 제거하는 것이 중요 (불꼬, 화염, 자연발화 등)
2. 국소배기 집진장치에서는 가스용접 불꽃이나 용단 불꽃 및 가연성 가스가 집진장치에 흡입되지 않도록 하는 운전관리가 필요하다
3. 집진 및 분리공정에서는 전 단계 공정에서 착화원이 되는 요인이 집진 공정에 운반되어 분진폭발에 이르는 경우가 많으므로 착화원 제거가 중요하나, 곤란한 경우에는 폭발 억제대책을 실시해야 한다 (폭발을 견딜 수 있는 내압 설계 및 폭발 방산구 설치 검토)
4. 폭발 억제장치 설치: 압력 검출기로 측정하고 소화제로 살포함
5. 정전기 방지용 필터를 사용하고, 집진기 내부면을 도장하는 경우에는 도전성 도료를 사용해야 한다
6. 집진기의 분진폭발사고를 방지하기 위한 운전조건으로서 분진 농도와 배출량, 처리 가스의 종류, 가스양과 차압, 온도 및 습도 등을 일상 점검해야 하며, 운전관리 목푯값의 변화를 모니터링하고 이상 발생 시의 대책을 철저히 해야 한다 

 

참고) 혼합 및 반응 공정

1. 분진 폭발 발생 위험요인을 제거하고 투입 작업을 실시한다
2. 분진 원료가 수분에 의한 영향이 적은 경우에는 워터 미스트 등의 불활성 액체를 사용한 다음에 분진을 투입하거나 분진 투입 속도를 조절한다
3. 혼합기 및 반응기는 사용 중에 정전기 발생이 일어나기 쉬우므로 정전기 불꽃에 의한 착화 위험 예방대책을 세워야 한다
4. 투입구에는 도전성 재료를 사용하여 접지하고, 작업자는 대전방지복과 정전화를 착용한다
5. 혼합기 및 반응기 내부를 불활성 가스로 치환한다 (분진 투입 작업자의 산소결핍에 대한 방지대책도 세울 것)
6. 혼합기의 투입 및 배출공정은 개방상태에서의 조작을 피하고 분진 원료의 폭발 한계에 대한 안전정보를 사전에 측정하거나 조사하고 분진 원료가 주위 환경에 누출되지 않도록 하는 설비를 사용해야 한다

9. 철구조물에 적용되는 KS F-2257(일반건축물) 및 UL-1709(화학공장)의 내화 온도 정의, 기준, 가열 속도 및 강재의 온도특성에 대하여 각각 쓰시오

 

1] 내화 온도 정의

• 내화구조가 화재 시 일정 시간 동안 강도와 성능을 유지할 수 있게 하는 온도 값

2] 내화 온도 기준

• KS F-2257 가열 시험방법에는 구조적 안전에 큰 문제가 없는 수준인 평균온도 538°C, 최고온도 649°C 를 넘지 않는 온도를 말한다
• Underwriters Laboratories (UL1709)는 5분 내에 1,093°C (2,000°F)을 발생하는 열 속에 내화 철골기둥을 노출시키는 시험을 채택하였다. 5분 후, 나머지 시험 동안 도의 온도를 일정하게 유지시킨다. 철재 모재의 평균온도가 538°C (1,000°F)에 도달하면 시험을 종료한다. 

3] 가열 속도

• 일반적인 물질의 가열 속도는 KS F-2257의 가열 시험방법 수준이다
• 탄화수소가 상대적으로 가열 속도가 높다 따라서, 정유 및 석유화학공장 등 탄화수소 물질을 다량 보유하거나 취급함으로써 화재 시 건축구조물 등이 빠른 시간 내에 높은 온도에 노출될 수 있는 경우에는 내화 재료에 대한 내화성능 시험방법으로 UL 1709(철골에 대한 내화물 질의 급속한 화 재에 의한 시험방법) 또는 동등 이상의 시험방법을 적용하는 것을 고려하여야 한다.
  
  

4] 강재의 온도특성

섭씨 538도에서 강재의  강도의 50%까지 약화될 수 있으며, 섭씨 649도에서는 강재의 강도의 25%까지도 약화될 수 있다.