PSM에서 분진 폭발위험장소를 구분할 때는 가스의 Zone 0·1·2와 별도로 Dust Zone 20, Zone 21, Zone 22를 사용합니다.

기본 원리는 가스 위험장소와 비슷합니다.

가연성 분진이 공기 중에 떠서 **폭발성 분진 분위기(Explosive Dust Atmosphere)**를 얼마나 자주, 얼마나 오래 형성할 수 있는지를 기준으로 구분합니다.

쉽게 정리하면 다음과 같습니다.

구분	폭발성 분진 분위기 존재 가능성
Zone 20	연속적·장시간 또는 빈번하게 존재
Zone 21	정상운전 중 때때로 발생 가능
Zone 22	정상운전에서는 발생 가능성이 낮고 발생해도 짧은 시간

하지만 실제 구분에서는 단순히 “분진이 있다”는 사실만으로 Zone을 결정하지 않습니다.

가연성 분진 확인 → 분진 누출원 확인 → 방출빈도 평가 → 분진운 형성 가능성 → 퇴적분진 확인 → 환기·청소상태 평가 → Zone과 위험범위 결정

순서로 접근하는 것이 좋습니다.

---

1. 분진 폭발위험장소란?

분진 폭발위험장소는 가연성 분진이 공기 중에 충분한 농도로 분산되어 점화되면 폭발할 수 있는 분위기가 형성될 가능성이 있는 장소를 의미합니다.

대표적인 가연성 분진에는 다음이 있습니다.

• 곡물분진
• 밀가루
• 설탕
• 전분
• 목분
• 석탄분진
• 합성수지 분말
• 일부 의약품 분말
• 알루미늄·마그네슘 등의 금속분진

분진의 종류만 보고 폭발성을 판단하기보다 실제 분진의 입도, 수분, 폭발특성 시험자료를 확인하는 것이 중요합니다.

---

2. 분진폭발이 발생하려면 어떤 조건이 필요한가?

분진폭발에는 일반적인 연소조건 외에도 분진이 공기 중에 분산되어야 합니다.

흔히 다음 요소로 설명할 수 있습니다.

요소	내용
가연성 분진	연소 가능한 분말
산소	일반적으로 공기
점화원	스파크·고온표면 등
분산	분진이 공기 중 부유
밀폐 또는 구속	폭발압력 형성 가능

특히 분진은 바닥에 쌓여 있을 때보다 공기 중으로 재비산될 때 폭발위험이 크게 증가할 수 있습니다.

---

3. 가연성 분진이 있다고 모두 Zone은 아니다

공정에서 분말을 취급한다고 해서 해당 건물 전체를 Dust Zone으로 지정하는 것은 적절하지 않습니다.

먼저 실제로 분진이 외부로 방출될 수 있는 위치를 찾아야 합니다.

대표적인 분진 누출원은 다음과 같습니다.

설비	분진 방출 가능위치
Bag Filter	배출·연결부
Hopper	투입구·배출구
Silo	Vent·투입부
Conveyor	Transfer Point
Bucket Elevator	투입·배출부
Mixer	Charging Point
Crusher	투입·배출부
포장설비	충전·포장부
Screw Conveyor	연결부

즉, Dust Zone 구분 역시 **누출원(Source of Release)**을 찾는 것에서 시작합니다.

---

4. Zone 20의 구분 기준

Zone 20은 폭발성 분진 분위기가 공기 중에 연속적으로, 장시간 또는 빈번하게 존재하는 장소입니다.

일반적으로 설비 내부에서 많이 나타납니다.

대표적인 예는 다음과 같습니다.

위치	Zone 20 검토 이유
집진기 내부	분진운이 반복·지속 형성
Silo 내부	분체 저장·투입 시 분진 발생
Hopper 내부	분말 이동 과정에서 분진운 형성
Mixer 내부	분말 혼합
분체 이송설비 내부	지속적인 분진 존재

따라서 Zone 20은 가스의 Zone 0과 유사하게 공정설비 내부 공간에서 주로 검토됩니다.

---

5. Zone 20 실제 적용 사례 – 집진기 내부

Bag Filter 또는 Dust Collector 내부를 생각해 보겠습니다.

집진기의 기능 자체가 공기 중의 분진을 포집하는 것이므로 내부에는 정상운전 중 상당한 양의 분진이 존재할 수 있습니다.

특히 필터 주변에서는 분진운이 반복적으로 형성됩니다.

따라서 이러한 공간은 Zone 20으로 검토될 수 있습니다.

다만 집진기 외부 전체가 Zone 20이 되는 것은 아닙니다.

외부는 실제 누출 가능성과 분진 확산조건을 별도로 평가해야 합니다.

---

6. Zone 21의 구분 기준

Zone 21은 정상운전 중 폭발성 분진 분위기가 때때로 형성될 가능성이 있는 장소입니다.

대표적인 위치는 다음과 같습니다.

• 분말 투입구 주변
• Bag Dump Station
• Hopper Charging Point
• 포장기 충전부
• Conveyor Transfer Point
• Silo 배출부 주변

정상적인 작업 자체가 일정량의 분진을 발생시키는 위치가 대표적입니다.

---

7. Zone 21 실제 적용 사례 – Bag Dump Station

작업자가 포대를 개봉하여 분말을 Hopper에 투입하는 공정을 생각해 보겠습니다.

포대를 뜯고 내용물을 쏟는 과정에서 정상작업 중 분진이 공기 중으로 방출될 수 있습니다.

상태	분진 발생 가능성
설비 정지	거의 없음
포대 투입	정상적으로 발생 가능
작업 완료 후	환기·집진에 의해 감소
집진 이상	주변 분진농도 증가 가능

따라서 실제 환기와 집진조건을 포함하여 투입구 주변을 Zone 21로 검토할 수 있습니다.

---

8. Zone 22의 구분 기준

Zone 22는 정상운전 중 폭발성 분진 분위기가 발생할 가능성이 낮고, 발생하더라도 짧은 시간만 지속되는 장소입니다.

대표적인 검토대상은 다음과 같습니다.

• 밀폐형 Conveyor 주변
• Flange·Connection 주변
• 정상적으로 밀폐된 분체배관 주변
• 집진설비 외부
• 분말설비 주변의 간헐 누출 가능구간

정상운전에서는 분진이 외부로 나오지 않아야 하지만 Seal 또는 연결부 이상으로 분진이 방출될 수 있는 위치입니다.

---

9. Zone 20·21·22는 단순한 거리등급이 아니다

다음과 같이 이해하면 안 됩니다.

분진원 바로 옆 = Zone 20

조금 떨어지면 = Zone 21

더 멀리 떨어지면 = Zone 22

Zone은 거리 자체를 나타내는 것이 아니라 폭발성 분진 분위기의 존재 빈도와 지속시간을 나타냅니다.

따라서 Zone을 먼저 결정하고, 그다음 실제 분진 확산조건을 이용하여 **위험범위(Extent)**를 설정해야 합니다.

---

10. 분진의 누출빈도를 평가

Dust Zone을 구분할 때는 분진이 외부로 얼마나 자주 방출되는지를 확인해야 합니다.

방출특성	Zone 판단 방향
지속적인 분진운	Zone 20 가능
정상작업 중 반복 방출	Zone 21 가능
정상적으로는 밀폐, 이상 시만 방출	Zone 22 가능

예를 들어 밀폐된 Screw Conveyor는 정상적으로 분진이 누출되지 않는다면 외부를 Zone 21로 자동 지정할 이유는 없습니다.

반대로 개방형 투입구는 정상작업 중 분진이 발생하므로 더 높은 위험구분이 필요할 수 있습니다.

---

11. 퇴적분진(Dust Layer)을 별도로 확인

분진 위험장소에서 특히 중요한 부분이 바닥이나 설비 위에 쌓인 분진층입니다.

분진층은 두 가지 위험을 가집니다.

첫째, 고온표면과 접촉하여 화재가 발생할 수 있습니다.

둘째, 압축공기, 진동 또는 1차 폭발로 다시 공기 중에 떠오르면 2차 분진폭발을 일으킬 수 있습니다.

퇴적 위치	주요 위험
Cable Tray	재비산
Beam 상부	장기간 축적
Motor 상부	고온표면 영향
바닥	작업·차량으로 재비산
Duct 외부	청소 누락
설비 상부	발견 어려움

따라서 Dust Zone 평가에서는 공기 중 분진뿐 아니라 퇴적분진 관리상태도 중요합니다.

---

12. 퇴적분진이 많다고 무조건 Zone 21은 아니다

Dust Zone은 기본적으로 폭발성 분진운이 공기 중에 형성될 가능성을 기준으로 합니다.

따라서 바닥에 분진이 쌓여 있다는 사실만으로 자동으로 Zone 21이 되는 것은 아닙니다.

하지만 퇴적분진이 쉽게 재비산될 수 있는 환경이라면 위험도는 크게 증가합니다.

예를 들어,

• 압축공기 청소
• 강한 환기
• 차량 이동
• 설비 진동
• 1차 폭발

등이 있다면 퇴적분진이 다시 폭발성 분위기를 형성할 수 있습니다.

---

13. 집진설비(Local Exhaust Ventilation)의 영향

분진 공정에서는 국소배기 및 집진설비가 Zone 범위에 큰 영향을 줄 수 있습니다.

집진상태	영향
정상 집진	분진농도와 범위 감소
풍량 부족	주변 분진 증가
Filter 막힘	집진성능 저하
Duct 누설	신규 분진 방출원
Fan 정지	분진 확산 증가

따라서 설계 시 Fan이 있다고 해서 자동으로 위험범위를 줄이기보다 실제 포집성능과 환기 신뢰성을 확인해야 합니다.

---

14. 분진의 폭발특성 확인

모든 분진은 동일한 폭발특성을 가지지 않습니다.

대표적으로 다음 특성을 확인할 수 있습니다.

특성	의미
Kst	분진폭발의 압력상승 특성
Pmax	최대폭발압력
MEC	최소폭발농도
MIE	최소점화에너지
MIT	최소점화온도
입도	미세할수록 폭발성이 커질 수 있음

Zone을 정하는 과정과 방폭설계를 완전히 동일한 문제로 보면 안 되지만, 이러한 물성은 점화원 관리와 방폭기기 선정, 폭발방호설계에 매우 중요합니다.

---

15. 분진그룹 IIIA·IIIB·IIIC

가스 방폭에서 IIA·IIB·IIC를 사용하는 것처럼 분진은 IEC 계열에서 Group III로 구분합니다.

분진그룹	개념
IIIA	가연성 비산물(Flyings)
IIIB	비전도성 분진
IIIC	전도성 분진

특히 금속분진처럼 전기전도성을 가진 분진은 IIIC로 분류될 수 있으며 더 엄격한 기기선정이 필요할 수 있습니다.

따라서 Zone 21용 기기라는 이유만으로 모든 분진에 사용할 수 있는 것은 아닙니다.

---

16. 방폭기기의 표면온도도 중요

분진은 공기 중 분진운뿐 아니라 기기 표면에 쌓인 분진층에 의해서도 점화될 수 있습니다.

따라서 방폭기기의 최대 표면온도를 평가해야 합니다.

예를 들어 모터 표면에 분진이 계속 쌓이면 단열효과 때문에 기기온도가 상승할 수 있습니다.

확인사항	검토내용
분진운 점화온도	공기 중 분진의 점화 가능성
분진층 점화온도	퇴적층 발화 가능성
분진층 두께	열 축적 영향
기기 표면온도	점화원이 될 수 있는지

즉, 분진 방폭에서는 가스의 T1~T6만 그대로 적용하는 방식보다 해당 분진의 점화온도와 기기 표면온도를 직접 확인하는 것이 중요합니다.

---

17. 실제 적용 사례 – Silo와 Conveyor

분말을 저장하고 Belt Conveyor로 이송하는 공정을 예로 들어보겠습니다.

개념적인 구분은 다음과 같이 검토할 수 있습니다.

위치	Zone 검토 방향
Silo 내부	Zone 20 가능
Silo 투입·배출구 주변	Zone 21 가능
밀폐 Conveyor 내부	Zone 20 가능
Transfer Point 주변	Zone 21 가능
정상 밀폐 Conveyor 외부	Zone 22 또는 비위험장소 검토
충분히 떨어진 청결지역	비위험장소 가능

단, 실제 Zone과 거리는 설비의 밀폐도, 분진량, 집진성능 및 적용 기준을 이용하여 결정해야 합니다.

---

18. 실제 적용 사례 – 포장설비

분말제품을 포대에 충전하는 공정에서는 충전 과정에서 정상적으로 분진이 발생할 수 있습니다.

따라서 다음과 같이 검토할 수 있습니다.

구간	검토 방향
Product Hopper 내부	Zone 20 가능
Filling Spout 근접부	Zone 21 가능
포장기 주변	집진조건에 따라 Zone 21·22 검토
외곽 청결지역	비위험장소 가능

특히 실제 작업자가 포대를 흔들거나 분말을 쏟는 과정에서 예상보다 많은 분진이 발생하는지 현장 작업방식을 함께 확인해야 합니다.

---

19. MOC와 Dust Zone 재평가

Dust Zone도 공정변경이 발생하면 다시 검토해야 합니다.

변경내용	Zone에 미치는 영향
분진 종류 변경	폭발특성 변화
입도 감소	분진폭발성 증가 가능
생산량 증가	분진 방출량 증가
투입방식 변경	신규 누출원 발생
집진 Fan 변경	환기조건 변화
Conveyor 밀폐화	분진방출 감소 가능
설비배치 변경	분진 확산범위 변화
건물 밀폐화	분진체류 가능
청소방식 변경	재비산 가능성 변화

특히 원료는 동일하더라도 분쇄공정을 추가하여 입자가 더 미세해졌다면 분진폭발 특성이 달라질 수 있으므로 MOC에서 재평가하는 것이 좋습니다.

---

20. 정리

Dust Zone 20·21·22는 분진이 얼마나 위험한가를 세 단계로 단순 분류한 것이 아니라, 폭발성 분진 분위기가 얼마나 자주·오래 존재하는지를 기준으로 공간을 구분한 것입니다.

Zone	기본 구분기준	대표적인 적용 위치
Zone 20	연속적·장시간·빈번하게 존재	Silo·Collector 내부
Zone 21	정상운전 중 때때로 발생	투입·배출·포장부
Zone 22	정상운전에서는 발생 가능성 낮고 단시간	밀폐설비 주변

실무적인 구분절차는 다음과 같이 정리할 수 있습니다.

단계	검토내용
①	취급분진의 가연성 확인
②	Kst·MIE·MIT 등 자료 확인
③	공정 내 분진 누출원 확인
④	정상·비정상 방출빈도 평가
⑤	분진운 형성 가능성 평가
⑥	집진·환기조건 확인
⑦	퇴적분진 상태 확인
⑧	Zone 20·21·22 결정
⑨	위험범위 설정
⑩	IIIA·IIIB·IIIC 분진그룹 확인
⑪	기기 표면온도 적합성 확인
⑫	방폭기기 선정
⑬	방폭구역도 작성
⑭	현장과 도면 비교
⑮	MOC 발생 시 재평가

특히 분진 위험장소에서 주의해야 하는 부분은 “공기 중 분진이 지금 보이지 않는다 = 폭발위험이 없다”라고 판단하지 않는 것입니다.

설비 Beam, Cable Tray, 바닥 등에 쌓인 분진이 1차 폭발이나 진동에 의해 순간적으로 재비산되면 매우 넓은 공간에 폭발성 분진 분위기가 형성될 수 있습니다. 이 때문에 분진공정에서는 Zone 구분뿐 아니라 **퇴적분진 제거와 청소관리(Housekeeping)**도 중요한 폭발예방 대책입니다.

결국 PSM에서 Dust Zone 구분은 단순히 Zone 20·21·22를 도면에 표시하는 작업이 아니라,

분진의 폭발특성 → 분진 발생원 → 정상운전 중 방출 → 집진·환기 → 퇴적분진 → 방폭기기 → 현장 청소상태

까지 연결하여 관리하는 공정안전 업무로 이해하는 것이 적절합니다.