1. 개요
저탄소 청정에너지인 액화천연가스(LNG)는 환경 보호와 경제성이라는 두 가지 특징을 가지고 있습니다. LNG는 현재 파이프라인 천연가스를 이용할 수 없는 도시의 주요 가스 공급원 또는 과도기적 가스 공급원으로, 또한 파이프라인 천연가스를 이용하는 많은 도시의 보조 가스 공급원 또는 피크 부하 조절 가스 공급원으로 활용되고 있습니다. LNG 가스화 시설은 LNG를 수송, 저장 및 분배하는 위성 시설이며, 도시 또는 가스 회사가 생산자로부터 사용자에게 LNG를 이송하는 중간 조정 장소이기도 합니다. 짧은 건설 기간과 가스 시장의 수요를 신속하게 충족할 수 있는 능력이라는 장점을 바탕으로, LNG 가스화 시설 우리나라 남동부 해안의 경제가 발달했지만 에너지 부족에 시달리는 많은 중소 도시에 이러한 가스 공급 시설이 점차 건설되어 왔으며, 이는 파이프라인 천연가스 공급 시설이 도착하기 전의 임시 공급 시설 또는 영구적인 가스 공급 시설이 되었습니다.
LNG 가스화 스테이션의 공정 설계 범위에는 LNG 하역, 저장 가압, 가스화 가열, BOG 처리, 안전 배출이 포함됩니다. 압력 조절 및 계량냄새 첨가 등. 즉, LNG 하역 링크는 액화 천연가스 LNG는 탱크 컨테이너에 저장되어 도로 탱크로리를 통해 가스화 시설로 운송된 후, 하역 플랫폼에서 하역용 슈퍼차저에 의해 가압되어 압력 차이를 이용해 저온 LNG 저장 탱크로 이송됩니다. LNG 하역 작업은 일정 시간 동안 지속적으로 이루어지며, 운전자, 승객, 시설 관리 직원 등이 관련되어 있어 가스화 시설의 안전 운영과 밀접한 관련이 있습니다. 따라서 LNG 탱크로리 하역 지점 설계 시 안전 고려 사항은 대다수 설계자의 충분한 관심을 필요로 합니다.
2. LNG 위험성 분석
2.1 LNG의 물리적 및 화학적 특성
LNG의 저장 온도는 일반적으로 166°C에서 157°C 사이이며, 밀도는 430kg/m³에서 470kg/m³ 사이입니다. LNG는 액체 상태의 경질 탄화수소이기 때문에 누출이나 넘침이 발생하는 곳에서는 공기 중의 수증기가 방출되어 응축되면서 흰색 수증기 구름을 생성합니다. LNG 저장 및 이송 과정에서 열 손실로 인해 BOG(Boil-off Gas, 증발가스)가 발생하는데, 그 조성은 액상 LNG의 조성에 따라 달라집니다. 일반적으로 증발가스는 질소 20%, 메탄 80%, 그리고 미량의 에탄으로 구성됩니다. 질소 함량은 액상 LNG의 질소 함량보다 최대 20배까지 높을 수 있습니다.
LNG는 가연성 및 폭발성을 가지고 있습니다. 162°C의 저온에서 연소 범위는 부피 기준으로 6%~13%입니다. LNG의 발화 온도는 구성 성분에 따라 달라지며, 중질 탄화수소 함량이 증가할수록 발화 가능성이 높아집니다. 온도가 낮아짐에 따라 대기압 조건에서 순수 메탄의 발화 온도는 650℃입니다.
상온 및 상압 조건에서 LNG는 기화되어 천연가스라는 기체 형태로 변합니다. 천연가스는 여러 성분이 혼합된 기체로, 주성분은 알칸이며 소량의 이산화탄소, 질소, 수증기, 그리고 미량의 헬륨, 아르곤 등의 희귀 가스를 포함합니다. "석유 및 천연가스 설비설계 화재방호 기준"의 화재위험 분류에 따르면, 천연가스의 화재위험 등급은 A급 또는 B급입니다.
2.2 LNG의 위험성
LNG 운반선의 하역 과정에서 사고가 발생하면 LNG가 누출되어 상온·상압 환경으로 확산되면서 기체 상태로 변합니다. 따라서 천연가스와 LNG의 위험성을 엔지니어링 설계에 반드시 고려해야 합니다.
(1) 가연성 및 폭발성. 천연가스는 가연성 및 폭발성 가스로, 공기 중으로 누출될 경우 폭발성 혼합물을 형성할 수 있으며, 온도가 550°C에 도달하면 연소됩니다. 고온일 경우 용기 내부 압력이 증가하여 균열 및 폭발의 위험이 있습니다. 천연가스의 폭발 한계는 5%~15%입니다. 용기 및 파이프라인에서 누출된 천연가스는 농도가 폭발 한계에 도달하면 화원에 닿을 때 연소되거나 폭발합니다. 천연가스 농도가 하한치보다 낮으면 화원에 닿아도 폭발하거나 연소되지 않습니다. 천연가스 농도가 상한치에 도달하면 화원에 닿아도 폭발하지는 않지만 연소될 수 있습니다.
(2) 쉬운 확산. 천연가스는 휘발성이 강하고 공기보다 밀도가 낮아 누출 후 낮은 곳에 머무르기 어렵고 확산성이 강합니다.
(3) 독성. 천연가스는 무색, 무취, 무독성인 탄화수소 혼합물이지만 장기간 노출되면 신경쇠약증후군을 유발할 수 있습니다. 메탄은 "단성 질식성" 가스입니다. 농도가 너무 높으면 공기 중 산소 함량이 크게 감소하여 질식을 유발할 수 있습니다. 공기 중 메탄 농도가 25~30%에 도달하면 두통, 현기증, 피로, 집중력 저하 등을 유발할 수 있습니다.
(4) 열팽창. 천연가스는 온도가 상승함에 따라 부피가 팽창합니다. 파이프라인이 햇빛에 노출되거나 고온 열원 근처에 있을 경우, 천연가스는 열팽창으로 인해 팽창하여 파이프라인 내부 압력이 증가하고 팽창하여 용기가 손상되고 천연가스가 누출됩니다.
(5) LNG의 저온 및 과냉각. LNG의 저장 온도는 -162℃이다. 누출이 발생한 후, 제트 또는 냉증기운은 접촉하는 물질을 취성, 취약성 또는 냉수축으로 만들어 파이프, 용접부, 파이프 부속품의 손상 및 누출을 초래할 수 있다. 과냉각된 액체 또는 기체는 인체에 저온 화상, 동상 등의 위험을 초래할 수 있다.
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게시 시간: 2022년 9월 10일