방폭 설비 설계 기준 및 적용: 위험지역 구분부터 인증 적용까지 완벽 가이드

1. 방폭 설비란 무엇인가?

‘방폭(防爆)’ 설비는 폭발이 발생할 수 있는 환경에서 전기 또는 기계 장치로 인한 점화원을 차단하거나 무해화하여 폭발을 방지하는 시스템을 말합니다. 산업 현장에서 폭발이 발생하려면 기본적으로 세 가지 요소가 필요합니다:

• 연료(가연성 물질: 가스, 증기, 분진 등)
• 산소(대기 중의 공기)
• 점화원(스파크, 고온의 표면, 정전기 등)

방폭

설비는 이 중 점화원을 제어하여 폭발을 원천적으로 차단하는 역할을 합니다. 이러한 설비는 석유화학 공장, 가스 저장소, 곡물 취급 공장, 분진 발생 시설 등에서 필수적으로 사용됩니다.

2. 방폭 설비 적용 대상 지역: 위험지역 구분

방폭 설계를 위해 가장 먼저 수행해야 할 작업은 위험지역의 구분입니다. 폭발성 물질이 존재하는 빈도와 지속 시간에 따라 다음과 같이 분류합니다.

🔸 가스 위험지역

• Zone 0: 장시간 또는 지속적으로 가연성 가스가 존재하는 장소 (예: 탱크 내부)
• Zone 1: 정기적으로 가연성 가스가 존재할 수 있는 장소 (예: 배관 연결부 인근)
• Zone 2: 비정상적인 상황에서만 가연성 가스가 존재할 수 있는 장소

🔸 분진 위험지역

• Zone 20: 분진이 항상 또는 장기간 존재하는 장소
• Zone 21: 작업 중 분진이 자주 발생할 수 있는 장소
• Zone 22: 비정상 상황에서만 분진이 발생할 수 있는 장소

3. 방폭 설비 설계의 기본 원칙

설계자는 해당 구역에 따라 적합한 방폭 구조를 선택해야 하며, 주요 방폭 방식은 다음과 같습니다.

① 내압 방폭 (Explosion-proof, Ex d)

• 장치 내부에서 폭발이 일어나더라도 외부로 폭발이 전파되지 않도록 강한 외함으로 밀폐함.

② 본질안전 방폭 (Intrinsic Safety, Ex i)

• 회로 내의 전기 에너지를 낮추어 폭발이 발생할 수 없도록 설계함.

③ 유입 방폭 (Oil Immersion, Ex o)

• 장비를 절연유에 담가 점화원을 차단함.

④ 몰드 방폭 (Moulding, Ex m)

• 회로를 수지나 고체 물질로 감싸 외부와 격리함.

⑤ 압력 방폭 (Pressurization, Ex p)

• 내부 압력을 외부보다 높게 유지해 폭발성 물질이 내부에 침투하지 않도록 함.

 

4. 국제 방폭 규격 및 인증 체계

국가마다 방폭 관련 인증 체계가 다르므로, 글로벌 설계 시 아래 기준을 숙지해야 합니다.

             인증 체계                  지역                                                                          특징

ATEX	유럽	2014/34/EU 지침을 따름, CE 마크 필요
IECEx	국제	IEC 표준 기반, 글로벌 인증 프로그램
UL, CSA	북미	NEC 500/505에 따라 Zone/Class 체계 적용
KCs	한국	산업안전보건법 및 전기용품 안전관리법 기반

이 외에도 일본의 TIIS, 중국의 CCC 인증 등이 존재하며, 수출입 시 반드시 해당 국가 기준을 확인해야 합니다.

5. 국내 방폭 설비 관련 법규 및 설계 기준

한국에서는 다음 법령과 기준이 방폭 설비에 적용됩니다:

• 산업안전보건기준에 관한 규칙 (제217조, 제218조 등)
• 전기설비 기술기준의 판단기준 (제102조 방폭구조 적용)
• 고압가스 안전관리법 (위험물 저장시설 포함)
• KOSHA Guide: KOSHA-T-832, KOSHA-G-101 등

설계자는 반드시 방폭 인증 제품을 사용하고, 설치 장소에 따라 적절한 Ex 마크 제품을 선택해야 합니다.

 

6. 방폭 전기기기의 종류 및 설계 시 고려사항

방폭 설비는 조명, 콘센트, 제어기, 케이블, 박스 등 다양한 구성요소로 나뉘며, 각기 다른 인증 조건과 설계 기준이 있습니다.

주요 고려 요소:

• Ex 마크: Ex d, Ex e, Ex i 등 구조별 마크 확인
• 온도 등급(T등급): 폭발성 물질의 인화온도 이하로 유지 필요
• IP 등급: 방진방수 성능 (최소 IP54 이상 권장)
• 재질: 스테인리스, 알루미늄 등 내식성 강한 재질 사용

 

7. 설계 적용 사례

✅ 석유화학 공장 방폭 설계 예시

• 원유 분리 및 정제 공정에 Zone 0/1 다수 존재
• 내압 방폭형 조명, 제어함, 센서 적용
• 케이블은 금속관 배관 시스템 사용

✅ 곡물 저장소 및 분진 설비

• 벨트컨베이어와 싸이로 내부는 Zone 21~22
• 분진 방폭형 모터 및 집진기 시스템 사용

 

8. 유지보수 및 점검 시 주의사항

방폭 설비는 설치 이후에도 정기적인 점검과 유지보수가 매우 중요합니다.

• 밀폐 상태 확인: 내압 구조 손상 여부 확인
• 인증 무효화 여부: 부품 교체 또는 임의 개조 시 인증 상실 가능
• 도체 접속 상태 확인: 접지 및 누설전류 점검
• 안전작업 절차: 방폭지역 내 작업 시 핫워크 허가서 및 가스농도 측정 필요

 

9. 최신 기술 동향 및 스마트 방폭 시스템

최근에는 IoT 및 스마트 센서 기반의 방폭 시스템이 각광받고 있습니다.

• 무선 방폭 센서: 온도, 가스농도 실시간 감지
• 스마트 방폭 CCTV: 영상 기반 위험 감지 및 알림
• AI 분석 시스템: 정밀 이상 감지 및 조기 대응

향후에는 방폭 설비도 더 이상 단순한 구조가 아닌, 데이터 기반의 지능형 안전설비로 진화할 전망입니다.

10. 자주 묻는 질문 (FAQ)

Q1. 일반 전기기기를 방폭 지역에 설치해도 되나요? A1. 원칙적으로는 불가합니다. 단, Zone 2 지역에서 ‘n형 방폭’ 구조의 인증 제품은 일부 허용됩니다.

Q2. 방폭 제품은 설치만 하면 자동으로 안전한가요? A2. 설치 후에도 설계 조건과 일치하는지 확인하고, 주기적으로 점검해야 인증이 유지됩니다.

Q3. 방폭지역 경계는 누가 판단하나요? A3. 전기설계사, 산업안전관리자, 가스기사 등 전문 기술자가 위험물질의 사용 빈도와 환경을 종합적으로 분석해 정합니다.

 

마무리

방폭 설비의 설계와 적용은 단순한 제품 선정이 아니라, 위험물 특성, 사용 환경, 국제 인증 기준, 안전 규정을 종합적으로 고려한 통합 기술입니다. 정기적인 교육과 업데이트된 기술 트렌드 반영이 필수이며, 실무자는 반드시 최신 법규와 기술자료를 지속적으로 확인해야 합니다.

방폭 설비는 생명을 지키는 최후의 방어선입니다. 안전한 산업 환경을 위해, 올바른 설계와 꾸준한 점검이 무엇보다 중요합니다.