창고를 위한 지뢰밭 지도를 그리는 일이라고 생각해 보자.
방폭 전기의 위험장소 분류란 바로 그런 것이다. "이곳 공기 중에 발화 가능한 농도가 생길 가능성이 얼마나 되는가"에 따라 건물 전체를 잘라내고, 가능성이 높은 곳에는 묵직한 방폭 장비를, 그렇지 않은 곳에는 일반 장비를 배치한다. 지도를 정확히 그리면 모든 비용이 필요한 곳에 들어간다. 잘못 그리면 돈을 태우거나 지뢰를 묻는 셈이다. 전체 논리를 한 번에 짚어보자.
원칙: NEC 분류 언어가 실제로 의미하는 것
미국에서는 NEC (NFPA 70) Article 500과 OSHA 29 CFR 1910.307이 이를 규정한다. 위험장소를 두 축으로 등급을 매긴다.
축 하나: Class — 물질이 어떤 형태를 취하는가. Class I은 기체와 증기(용제, 알코올, 연료). Class II는 가연성 분진(특정 화학 분말, 금속 분진). Class III는 섬유와 비산물. 이 단계는 기계적이다. 보관하는 모든 화학물질의 SDS(물질안전보건자료)를 꺼내 인화점과 연소하한계를 확인하면 Class가 저절로 나온다. 예를 들어 NFPA 30과 OSHA 1910.106에서는 인화점이 100°F (37.8°C) 미만인 액체를 인화성 액체로 분류한다. 정확한 임계값은 현행 공식판을 확인할 것. 다만 "SDS를 보고 Class를 정한다"는 협상 불가능하다.
축 둘: Division — 발화 가능한 농도가 나타날 가능성. Division 1: 정상 운전에서 나타날 수 있음 — 충전 노즐, 분배 스테이션, 물질이 일상적으로 새어 나오는 곳. Division 2: 정상 운전에서는 나타나지 않고 장비 고장이나 밸브 누출 같은 비정상 상황에서만 나타남. IEC Zone 0/1/2 체계에 대충 매핑할 수 있다. Zone 0은 "항상 존재", Zone 1은 Div 1, Zone 2는 Div 2에 해당한다. 대략일 뿐이니 맹신하지 말고, 프로젝트 설계 기준이 된 체계의 버전을 따를 것.
즉 구역 등급은 사실 세 변수의 식이다. 물질 특성 (SDS) × 누출원(어디서 새어 나올 수 있는가) × 환기(누출이 희석될 수 있는가) = 해당 위치의 Division 등급. 그리고 환기는 이 식에서 가장 과소평가되는 변수다. 답을 통째로 바꿀 수 있다. 아래에서 보자.
선정 경계선: Div 1과 Div 2 사이에 얼마의 돈이 걸려 있는가
Div 1 장비와 Div 2 장비는 가격대가 전혀 다르다. Div 1 조명기구 — 주조 알루미늄 하우징, 화염경로 접합부, 강화 유리 — 는 일반 산업용 조명의 몇 배가 든다. 방폭 정션박스, 스위치, 전선관 밀봉 피팅. 하나의 작업 스테이션을 배선하는 것만으로 전기 비용이 자릿수 단위로 차이 난다. 그래서 "Div 1이 어디서 끝나고 Div 2가 어디서 시작하는가"가 프로젝트 예산을 정하는 선이 된다.
경계선은 네 단계로 정한다. 하나도 생략 불가다.
- SDS를 읽고 Class를 정한다. 건물 내 모든 화학물질의 인화점과 연소한계를 목록화한다. 이것이 토대다. 물질이 바뀌면 이 단계는 다시 한다. 다시 하지 않으면 어떻게 되는지 아래 사례 2가 보여준다.
- 누출원을 찾는다. 충전 노즐, 밸브, 샘플링 포인트, 펌프 실 — 물질이 새어 나올 수 있는 곳은 전부 Div 1 후보다. 구역은 각 누출원을 중심으로 한 반경으로 그려진다. 실제 반경은 자격 있는 엔지니어가 표준에 따라 산정한다. 감이 아니다.
- 환기 계산을 한다. 여기가 가장 중요한 경계선이다. 자연환기인가 기계환기인가. 누출을 연소하한계 이하로 유지할 만큼의 환기 횟수가 되는가. NFPA 30은 명시적인 환기 요구사항을 정하고 있다. 환기를 제대로 맞추면 넓은 면적이 Div 1에서 Div 2로, 혹은 분류 대상 구역 밖으로 떨어진다. 환기는 등급을 낮추는 정당한 코드 준수 수단이지, 편법이 아니다.
- 위험장소 분류도를 그리고 서명한다. 자격 있는 엔지니어의 것이어야 한다. AHJ(관할 당국)가 인정하는 것은 도면이지 구두 설명이 아니다.
이제 의사 니즈에 한 방을 쏴야겠다. 창고 전체를 Div 1으로 지정하는 것은 내가 본 가장 비싼 "안심 코스프레"다. 책임 리스크를 두려워해 과하게 스펙을 올리는 설계사도 있고, 이의를 제기하지 않는 통합업체도 있다. Div 1 조명기구 한 대 추가가 마진이니까. 소유주는 몇 배의 돈을 내고 "안전 제일"을 느끼며 돌아간다. 안전 제일은 맞다. 하지만 안전 제일은 모든 곳에 최대 스펙을 의미하지 않는다. 몇 년 전, Houston 인근 유통 창고는 드럼통 IPA (이소프로필알코올)를 보관하면서 건물 전체를 Div 1으로 배선했다. 소유주는 나중에 정식 위험장소 분류 조사를 발주하고 기계환기를 추가했다. 결과: Div 1에 남은 것은 충전·분배 구역뿐. 보관 구역은 전부 Div 2로 떨어졌다. 아낀 돈이면 전임 안전 담당자를 두 해 동안 고용할 수 있었다. 그 돈이 낭비 아니라고 할 수 있겠는가.
유지보수의 함정: 방폭에는 유통기한이 있다
방폭 장비는 설치하고 잊으면 된다고 생각하는 사람이 대부분이다. 틀렸다. 방폭의 "방"은 화염경로 — 함체 부품 사이의 정밀 가공된 금속 접합부 — 에 있다. 내부에서 스파크가 가스에 불을 붙여도 화염이 그 접합부를 지나며 냉각·소멸되어 밖으로 번지지 않는다. 볼트 하나 빠짐, 부식된 면, 찌그러진 접합부가 있으면 보호는 끝이다. 설치 당일은 방폭이었다. 다섯 년 후는? 장담할 수 없다.
자주 보는 함정 세 가지.
함정 하나: 대충 램프 교체. 방폭 조명기구의 램프가 나가자 전기기사가 손에 잡히는 전구를 끼운다. 커버를 닫으면 겉으로는 모른다. 하지만 일반 전구의 표면 온도나 소켓 구조는 그 등급용으로 인증된 적이 없다. 방폭 조명기구에 채광창을 낸 셈이다.
함정 둘: 밀봉되지 않은 밀봉. 전선관이 방폭 박스에 들어가는 곳에는 밀봉 컴파운드를 채운 밀봉 피팅을 설치해 전선로와 함체를 격리해야 한다. 서두르는 현장에서는 컴파운드가 반만 채워지거나 피팅 자체가 생략된다. 그건 폭발의 고속도로다. 화염이 전선관을 타고 다음 방으로 번진다.
함정 셋: 다섯 년간, 검사 제로. 부식된 화염경로, 녹슬어 굳은 볼트, 금이 가고 노화된 밀봉 컴파운드 — 이건 정기 검사로만 잡힌다. 내 규칙: Div 1 구역은 일 년에 한 번 이상 육안 검사 + 샘플 점검. 체크리스트는 장비 점검 루틴에 문서로 넣는다. "누군가 기억나면"이 아니다.
집에 가져갈 직관에 반하는 규칙 하나. 등급이 높을수록 좋은 게 아니다. Div 2 구역에 Div 1 장비는 돈 낭비. Div 1 구역에 Div 2 장비는 불장난이다. 제대로 된 분류 조사 엔지니어링 비용은 비싸게 느껴진다. 하지만 건물 전체의 다운그레이드된 장비 청구서와 상계하면, 그 조사가 프로젝트에서 ROI가 가장 높은 항목일 때가 많다. 그 계산을 해보자.
돈이 가치에 맞는지 여부는 하나의 숫자로 귀결된다. 바닥 면적 중 Div 1 등급 비율이다. 삼할을 초과하면 장비를 사기 전에 분류 조사부터 다시 해라. 열 번 중 아홉 번은 지도가 보수적으로 그려졌거나 환기가 반영되지 않았다. 지뢰밭 지도를 정확히 그리면 나머지는 실행의 문제다.
Da Liu, 자동화 엔지니어 지음
영어판 번역본입니다. 내용이 다를 경우 영어판을 우선합니다.
