Hazardous Area에서 Non-Sparking Equipment를 선정하는 기준
석유화학공장이나 가스 취급시설의 위험장소(Hazardous Area)에서는 전기기기가 점화원이 되지 않도록 적절한 방폭기기를 선정해야 합니다.
이때 Zone 2 지역에서 자주 접하는 개념이 비점화형 기기(Non-Sparking Equipment)입니다.
Non-Sparking Equipment는 단순히 외함이 방폭형이거나 운전 중 눈에 보이는 불꽃이 발생하지 않는 장비를 의미하지 않습니다.
정상적인 운전조건에서 폭발성 가스 분위기를 점화할 수 있는 아크(Arc), 스파크(Spark), 고온표면(Hot Surface)이 발생하지 않도록 설계된 기기라는 점이 중요합니다.
따라서 Hazardous Area에서 Non-Sparking Equipment를 선정할 때는 다음과 같은 흐름으로 접근하는 것이 좋습니다.
Hazardous Area Zone 확인 → EPL 확인 → 정상운전 중 스파크 발생 여부 → Gas Group → Temperature Class → Ambient Temperature → 방폭인증 및 설치조건 확인
1. Non-Sparking Equipment의 기본 개념
비점화형(Non-Sparking) 기기는 정상적인 운전상태에서 위험한 스파크나 아크를 발생시키지 않는 전기기기를 의미합니다.
대표적으로 일반적인 유도전동기(Induction Motor), 단순 단자부(Terminal), 특정 조명기기 등 정상운전 중 전기접점의 개폐가 없는 장비에서 적용할 수 있습니다.
| 구분 | Non-Sparking Equipment의 기본 조건 |
|---|---|
| 스파크 | 정상운전 중 발생하지 않아야 함 |
| 아크 | 정상운전 중 발생하지 않아야 함 |
| 표면온도 | Temperature Class 기준 이내 |
| 단자부 | 접촉불량에 의한 점화위험 방지 |
| 절연 | 정상적인 운전에서 절연파괴 위험 억제 |
| 기계적 구조 | 운전 중 마찰 등에 의한 점화위험 방지 |
즉, 정상적인 운전 자체가 점화원을 발생시키는 장비에는 단순 Non-Sparking 개념을 적용하기 어렵습니다.
2. 기존 Ex nA와 현재 사용하는 표시의 차이
오래된 설비의 명판이나 도면에서는 다음과 같은 표시를 볼 수 있습니다.
Ex nA
Ex nA는 기존에 Non-Sparking Equipment를 나타내는 대표적인 방폭표시로 사용됐습니다.
최근 방폭기기에서는 기존 Non-Sparking 개념이 Ex ec와 같은 표시로 나타나는 경우가 있으므로 신규 기기 선정 시 과거 명칭만 기준으로 판단해서는 안 됩니다.
| 구분 | 현장에서 볼 수 있는 형태 |
|---|---|
| 기존 설비 | Ex nA |
| 최근 기기 | Ex ec 등 현행 인증표시 |
| 확인기준 | 실제 제품의 인증서와 적용 표준 |
| 주의사항 | Ex nA와 Ex ec를 명칭만 보고 임의로 동일 판단하지 않음 |
따라서 기존 P&ID, Hazardous Area Classification Drawing, Equipment List에 Ex nA가 표시되어 있더라도 신규 구매 시에는 현행 인증기준과 실제 명판을 다시 확인하는 것이 필요합니다.
3. Non-Sparking Equipment는 주로 Zone 2에서 검토
Non-Sparking Equipment 선정에서 가장 먼저 확인할 것은 위험장소의 Zone 구분입니다.
가스 위험장소는 일반적으로 Zone 0, Zone 1, Zone 2로 구분합니다.
| Hazardous Area | 폭발성 가스 분위기 존재 가능성 | 일반적인 보호수준 검토 |
|---|---|---|
| Zone 0 | 지속적·장시간 또는 빈번하게 존재 | 매우 높은 보호수준 |
| Zone 1 | 정상운전 중 존재할 가능성 있음 | 높은 보호수준 |
| Zone 2 | 정상운전 중 존재 가능성이 낮고 존재해도 단시간 | Zone 2에 적합한 보호수준 |
Non-Sparking 개념의 기기는 일반적으로 Zone 2 적용을 중심으로 검토합니다.
따라서 Zone 1 설비를 단순히
“평소에는 Spark가 발생하지 않으니까 Non-Sparking 제품이면 된다.”
라고 판단해서는 안 됩니다.
4. Zone과 EPL을 함께 확인
위험장소에서는 Zone만 확인하는 것보다 기기보호수준(EPL, Equipment Protection Level)까지 함께 보는 것이 좋습니다.
가스 분위기에서는 일반적으로 다음과 같이 구분합니다.
| EPL | 보호수준 | 일반적인 적용 검토 |
|---|---|---|
| Ga | 매우 높은 보호수준 | Zone 0 |
| Gb | 높은 보호수준 | Zone 1 |
| Gc | 강화된 보호수준 | Zone 2 |
따라서 Non-Sparking Equipment를 선정할 때는 기기의 인증표시에 Gc 등 해당 위험장소에 적합한 EPL이 포함되어 있는지 확인해야 합니다.
단순히 기기 외함에 Ex 표시가 있다는 이유만으로 모든 Hazardous Area에 적용할 수 있는 것은 아닙니다.
5. 정상운전 중 Spark 발생 여부가 첫 번째 판단기준
Non-Sparking Equipment를 선정할 때 가장 중요한 질문은 다음과 같습니다.
“이 기기는 정상운전 중 전기적인 Spark 또는 Arc를 발생시키는가?”
대표적인 기기를 비교하면 다음과 같습니다.
| 기기 또는 부품 | 정상운전 중 Spark/Arc 가능성 | Non-Sparking 검토 |
|---|---|---|
| 단순 Terminal | 낮음 | 가능 |
| 일반 Induction Motor | 정상적인 구조에서는 낮음 | 가능 |
| 단순 Junction Box | 낮음 | 가능 |
| Switch | 개폐 시 발생 가능 | 단순 적용 곤란 |
| Contactor | 접점 개폐 시 발생 | 단순 적용 곤란 |
| Relay Contact | 접점 동작 시 발생 | 단순 적용 곤란 |
| Circuit Breaker | 차단 시 Arc 발생 가능 | 단순 적용 곤란 |
| Brush Motor | Brush에서 Spark 가능 | 단순 적용 곤란 |
따라서 정상운전 중 접점을 개폐하는 전기부품이 포함되어 있는지 확인하는 과정이 필요합니다.
6. Normal Operation의 의미
Non-Sparking Equipment에서 중요한 조건이 정상운전(Normal Operation)입니다.
여기서 정상운전은 단순히 설비가 평상시 돌아가는 상태만 의미하지 않습니다.
설계된 운전조건 내에서 예상되는 상태를 기준으로 기기가 점화원이 되지 않아야 합니다.
| 상태 | 검토 필요 여부 |
|---|---|
| 정상 정격 운전 | 필요 |
| 정상적인 Start/Stop | 필요 |
| 설계범위 내 부하변화 | 필요 |
| 정상적인 온도상승 | 필요 |
| 단순 예상 가능한 운전상태 | 필요 |
| 심각한 내부 단락 | 별도 보호개념 검토 |
| 임의 개조·오사용 | 정상조건으로 보지 않음 |
따라서 Motor의 경우 정상적인 기동과 운전 과정에서 발생하는 전기적·열적 상태까지 함께 검토해야 합니다.
7. Temperature Class 확인
Non-Sparking Equipment라고 해도 표면이 뜨거워지면 점화원이 될 수 있습니다.
따라서 Temperature Class를 반드시 확인해야 합니다.
| Temperature Class | 기기 최대표면온도 |
|---|---|
| T1 | 450℃ |
| T2 | 300℃ |
| T3 | 200℃ |
| T4 | 135℃ |
| T5 | 100℃ |
| T6 | 85℃ |
기본 선정관계는 다음과 같습니다.
기기의 최대표면온도 < 취급물질의 자연발화온도
예를 들어 취급가스에 T4가 요구된다면 T1, T2, T3 기기를 단순 적용해서는 안 됩니다.
T4, T5, T6 범위에서 다른 방폭조건까지 만족하는 기기를 검토해야 합니다.
8. Gas Group 확인
Non-Sparking 여부만 맞으면 모든 가스에 사용할 수 있는 것은 아닙니다.
기기 명판의 가스그룹(Gas Group)도 확인해야 합니다.
| Gas Group | 일반적인 적용범위 관계 |
|---|---|
| IIA | IIA |
| IIB | IIB 및 IIA |
| IIC | IIC, IIB 및 IIA |
일반적으로 IIC 방향으로 갈수록 보다 까다로운 가스 특성을 고려합니다.
예를 들어 해당 장소가 IIC 조건인데 기기 인증이 IIB까지만 허용된다면 Non-Sparking 조건을 만족하더라도 사용할 수 없습니다.
9. Non-Sparking Motor 선정 시 확인사항
Non-Sparking 개념은 전동기(Motor)에서 자주 접합니다.
Motor는 정상운전 중 Brush나 접점이 없는 구조라 하더라도 회전자, 고정자, 베어링, 단자부, 표면온도 등 여러 점화위험을 함께 검토해야 합니다.
| 확인항목 | 주요 확인내용 |
|---|---|
| 방폭인증 | 설치 Zone에 적합한 인증 |
| EPL | 요구되는 Equipment Protection Level |
| Gas Group | IIA, IIB, IIC 적용범위 |
| Temperature Class | 요구 T-Class 충족 |
| 정격출력 | 실제 부하조건과 적합 |
| 회전속도 | 인증 및 설계조건 이내 |
| Bearing | 과열 및 마찰 가능성 |
| Terminal | 접촉불량 및 과열 방지 |
| Cooling | 정상적인 냉각 유지 |
| Ambient Temperature | 인증된 주변온도 범위 |
| Starting Condition | 기동시간 및 빈도 적합 |
따라서 Motor 명판에 단순히 Non-Sparking이라는 문구가 있다는 이유만으로 선정이 끝나는 것은 아닙니다.
10. Inverter 운전 Motor는 별도 검토
현장에서 놓치기 쉬운 부분이 인버터(VFD, Variable Frequency Drive) 운전 Motor입니다.
Motor가 방폭인증 제품이라도 정속 운전을 기준으로 인증됐다면 VFD 운전 시 온도조건이 달라질 수 있습니다.
저속에서는 Motor 자체 냉각팬의 냉각능력이 감소할 수 있고, 전기적 손실에 의해 추가 발열이 발생할 수 있습니다.
| VFD 운전 영향 | 검토내용 |
|---|---|
| 저속운전 | 냉각성능 감소 |
| Harmonic | 추가 발열 가능 |
| 빈번한 가감속 | 열부하 증가 |
| 낮은 주파수 | Motor Cooling 저하 가능 |
| 높은 부하 | 권선 및 표면온도 상승 |
| Motor–VFD 조합 | 인증조건 확인 |
따라서 Non-Sparking Motor를 VFD로 운전할 경우 Motor 단독 방폭인증뿐 아니라 VFD 운전조건이 인증범위에 포함되는지 확인해야 합니다.
11. Terminal과 접속부 관리
정상운전 중 Spark를 발생시키지 않는 기기라도 접속부가 느슨해지면 새로운 점화원이 만들어질 수 있습니다.
대표적인 것이 Terminal 풀림입니다.
Terminal 풀림 → 접촉저항 증가 → 국부 발열 → 절연 열화 → Arc 또는 Spark 발생 가능
| 점검항목 | 부적합 상태 | 예상되는 위험 |
|---|---|---|
| Terminal Bolt | 풀림 | 발열 및 Arc |
| Cable Lug | 압착불량 | 접촉저항 증가 |
| 전선 | 규격 부적합 | 과열 |
| 절연피복 | 손상 | 단락 가능 |
| Cable Gland | 풀림 | 케이블 이동 및 외함 성능 저하 |
| 내부 배선 | 느슨함 | 진동에 의한 접촉불량 |
| 접지 | 불량 | 정전기 및 고장전류 위험 |
따라서 Non-Sparking Equipment는 설치 당시 인증뿐 아니라 유지관리 상태가 계속 유지되는지 확인하는 것이 중요합니다.
12. 기계적 Spark도 고려
Non-Sparking Equipment라고 하면 전기적 Spark만 생각하기 쉽습니다.
하지만 회전체가 있는 장비에서는 기계적 접촉과 마찰에 의한 Spark 또는 고온 발생 가능성도 확인할 필요가 있습니다.
예를 들어 Motor에서는 다음과 같은 상황을 고려할 수 있습니다.
| 이상상태 | 잠재적인 문제 |
|---|---|
| Bearing 손상 | 과도한 온도상승 |
| Rotor와 Stator 접촉 | 마찰 및 열 발생 |
| Fan 파손 | 내부 접촉 가능 |
| Shaft 정렬불량 | Bearing 과열 |
| 이물질 유입 | 회전체 마찰 가능 |
| 심한 진동 | 기계적 접촉 가능 |
따라서 회전기기의 방폭관리는 전기점검과 기계점검을 분리해서 볼 수 없습니다.
13. Ambient Temperature 확인
방폭기기는 정해진 주변온도(Ambient Temperature) 조건에서 인증됩니다.
예를 들어 다음과 같은 조건이 표시될 수 있습니다.
Tamb = -20℃ ~ +50℃
이 제품을 여름철 주변온도가 55℃ 이상까지 상승하는 장소에 설치한다면 인증조건을 벗어날 가능성이 있습니다.
| 확인항목 | 주요 내용 |
|---|---|
| 명판 Tamb | 인증된 주변온도 |
| 실제 최고온도 | 여름철 주변온도 |
| 일사 | 직사광선 영향 |
| 주변 Steam Line | 복사열 영향 |
| Furnace 주변 | 고온환경 영향 |
| 밀폐공간 | 열 축적 가능성 |
따라서 Temperature Class와 Ambient Temperature를 별개의 항목으로 함께 확인해야 합니다.
14. IP 등급과 방폭인증은 같은 개념이 아님
현장에서 IP65, IP66 등의 외함 보호등급을 보고 방폭제품으로 오해하는 경우가 있습니다.
하지만 IP와 방폭인증은 목적이 다릅니다.
| 구분 | IP Rating | Explosion Protection |
|---|---|---|
| 주요 목적 | 물·먼지 침투 방지 | 폭발성 분위기의 점화 방지 |
| 대표 표시 | IP54, IP65, IP66 | Ex ec, Ex db 등 |
| Spark 방지 보증 | 아님 | 방폭구조에 따라 검토 |
| Hazardous Area 적용 판단 | 단독으로 불가 | 필요 |
즉,
IP66 = Non-Sparking Equipment
라는 의미가 아닙니다.
위험장소에서는 반드시 해당 장소에 적합한 방폭인증 표시를 별도로 확인해야 합니다.
15. 일반 산업용 Motor를 Zone 2에 설치하면 안 되는 이유
일반 Motor가 운전 중 Spark를 거의 발생시키지 않는다고 해서 자동으로 Non-Sparking 방폭기기가 되는 것은 아닙니다.
| 일반 Motor | 인증된 Non-Sparking Equipment |
|---|---|
| 일반 산업환경 기준 설계 | Hazardous Area 조건 고려 |
| 방폭인증 없음 | 방폭인증 존재 |
| 표면온도 제한 검증 불명확 | Temperature Class 확인 |
| Gas Group 적용성 없음 | Gas Group 확인 |
| EPL 없음 | EPL 표시 |
| Hazardous Area 사용조건 없음 | 사용조건 명시 |
따라서
“Induction Motor는 Brush가 없으니 Zone 2에서 일반 Motor를 써도 된다.”
라는 판단은 적절하지 않습니다.
Hazardous Area에는 해당 장소에 적합한 인증을 받은 기기를 선정해야 합니다.
16. 방폭기기 명판에서 확인할 사항
Non-Sparking Equipment를 선정할 때는 구매사양서의 제품명보다 실제 방폭명판(Ex Marking)을 확인하는 것이 중요합니다.
예를 들어 다음과 같은 표시가 있다고 가정하겠습니다.
Ex ec IIC T4 Gc
| 표시 | 의미 | 확인사항 |
|---|---|---|
| Ex | 방폭기기 | 방폭인증 여부 |
| ec | 적용된 방폭구조 | 설치조건과 적합성 |
| IIC | Gas Group | 현장 가스그룹 충족 여부 |
| T4 | Temperature Class | 자연발화온도와 비교 |
| Gc | EPL | Zone 적용 가능 여부 |
여기에 인증번호, 주변온도범위, 특별사용조건 등이 추가로 표시될 수 있습니다.
따라서 명판에서 Ex라는 글자 하나만 확인하는 방식은 충분하지 않습니다.
17. 기존 Non-Sparking Equipment 교체 시 확인
기존 설비가 Non-Sparking 방폭기기라면 신규품으로 교체할 때 전체 조건을 비교해야 합니다.
기존 제품이 다음과 같다고 가정하겠습니다.
Ex ec IIC T4 Gc
| 신규기기 | 판단 | 확인사항 |
|---|---|---|
| Ex ec IIC T4 Gc | 기본조건 동일 | 인증서 및 Tamb 확인 |
| Ex ec IIB T4 Gc | 검토 필요 | Gas Group 저하 |
| Ex ec IIC T3 Gc | 검토 필요 | Temperature Class 저하 |
| Ex ec IIC T4 Gb | 적용 가능성 있음 | 전체 인증조건 확인 |
| 일반 Industrial Motor | 부적합 | Hazardous Area 인증 없음 |
| Ex db IIC T4 Gb | 별도 검토 | 방폭구조 변경 및 설치조건 확인 |
기존 기기와 신규 기기의 전압, 용량, Frame Size가 같다는 이유만으로 방폭 측면에서 동일한 기기로 판단할 수 없습니다.
18. PSM 현장에서 Non-Sparking Equipment 선정 절차
PSM 사업장에서 Non-Sparking Equipment를 선정할 때는 다음 순서로 검토하면 누락을 줄일 수 있습니다.
| 단계 | 확인항목 | 주요 확인내용 |
|---|---|---|
| ① | Hazardous Area 확인 | Zone 0, 1, 2 구분 |
| ② | EPL 확인 | Ga, Gb, Gc 요구수준 |
| ③ | 기기 운전특성 | 정상운전 중 Spark·Arc 발생 여부 |
| ④ | 방폭구조 | Non-Sparking 개념 적용 가능 여부 |
| ⑤ | Gas Group | IIA, IIB, IIC 확인 |
| ⑥ | Temperature Class | T1~T6 적합성 |
| ⑦ | Ambient Temperature | 인증 Tamb 범위 |
| ⑧ | 운전조건 | 부하, Starting, 운전시간 확인 |
| ⑨ | VFD 사용여부 | Motor–VFD 조합 인증조건 |
| ⑩ | Mechanical Risk | Bearing, 회전체, 진동 확인 |
| ⑪ | Cable Entry | Cable Gland 적정성 |
| ⑫ | 명판 | 전체 Ex Marking 확인 |
| ⑬ | 인증서 | Model과 인증번호 일치 |
| ⑭ | 특별사용조건 | 인증서의 사용제한 확인 |
| ⑮ | 설치상태 | 접지, Terminal, 배선 등 확인 |
| ⑯ | 유지관리 | 과열, 진동, 풀림, 손상 확인 |
즉,
Zone 2니까 Non-Sparking Equipment를 선정한다
에서 끝나는 것이 아니라,
Zone → EPL → Spark 발생 여부 → Gas Group → T-Class → Ambient → 실제 운전조건 → 인증조건
순서로 연결해서 검토해야 합니다.
19. Non-Sparking Equipment 선정 시 자주 발생하는 오류
| 잘못된 판단 | 실제 검토방향 |
|---|---|
| Zone 2는 일반 전기기기 사용 가능 | Zone 2에 적합한 기기 인증 확인 |
| Spark가 눈에 안 보이면 Non-Sparking | 인증된 방폭구조 확인 |
| IP66이면 방폭제품 | IP와 Ex 인증은 별도 |
| Induction Motor는 모두 Non-Sparking | Hazardous Area 인증 필요 |
| Ex 표시만 있으면 사용 가능 | EPL, Gas Group, T-Class 확인 |
| IIC이면 T6를 사용해야 함 | Gas Group과 T-Class는 별도 기준 |
| 기존 Motor와 용량이 같으면 교체 가능 | 전체 방폭표시 비교 |
| VFD만 추가해도 문제없음 | VFD 운전조건 인증 확인 |
| Zone 2이므로 유지관리 중요도가 낮음 | Terminal·Bearing·과열 지속 관리 |
현장에서 발생하는 많은 방폭관리 문제는 제품 자체보다 선정기준을 단일 조건으로 판단하는 과정에서 발생합니다.
20. 정리
Non-Sparking Equipment는 정상운전 중 폭발성 가스 분위기를 점화할 수 있는 Spark, Arc 또는 위험한 고온표면이 발생하지 않도록 설계된 기기입니다.
주로 Zone 2와 연계하여 검토하지만 Zone 2라는 이유 하나만으로 Non-Sparking Equipment의 적정성을 판단할 수는 없습니다.
선정할 때는 최소한 다음 조건을 함께 봐야 합니다.
| 선정기준 | 확인내용 |
|---|---|
| Hazardous Area | Zone 구분 |
| EPL | 요구 보호수준 |
| Normal Operation | Spark·Arc 발생 여부 |
| Protection Type | 적용 가능한 방폭구조 |
| Gas Group | IIA, IIB, IIC |
| Temperature Class | T1~T6 |
| Ambient Temperature | 인증 주변온도 |
| Electrical Condition | 정격, 부하, 기동조건 |
| Mechanical Condition | Bearing, 회전체, 진동 |
| Certification | 명판 및 인증서 |
| Installation | Cable Gland, Terminal, 접지 |
| Maintenance | 과열, 풀림, 손상, 진동 |
특히 기존 설비에서 볼 수 있는 Ex nA 표시와 신규 설비의 Ex ec 등 현행 방폭표시를 무조건 같은 방식으로 취급하기보다 실제 인증서와 적용조건을 기준으로 판단하는 것이 필요합니다.
PSM 현장에서는 Non-Sparking Equipment를 단순한 제품 종류로 관리하기보다 위험장소 구분과 실제 운전조건을 연결한 선정기준으로 관리하는 방식이 적절합니다.
Analyst
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