산업 설비·플랜트·배관·가스라인에서 적용하는 방폭(Explosion Protection) 구역 설정 기준을 정리한다. 방폭 구역은 공정 중 발생할 수 있는 가연성 가스·증기·분진이 어느 정도 빈도로 존재하는지에 따라 Zone 0, Zone 1, Zone 2로 구분한다. 본 글은 현장에서 바로 사용 가능한 구역 설정 조건, 장비 설치 기준, 배관·밸브·센서 선택 기준을 중심으로 구성한다.
방폭 구역이 필요한 이유
플랜트, 반도체 케미칼, Petrochemical, 제약 API 생산, 가스 저장 및 이송 설비에서
가연성 물질이 공기와 혼합될 경우, 특정 농도 범위(폭발 한계 LEL~UEL)에서 점화원이 존재하면 폭발 위험이 생긴다.
따라서 설계 단계에서 폭발성 대기(Explosive Atmosphere) 발생 가능성을 평가하고
각 위치를 Zone 단위로 분류하여 장비, 배관, 계측기를 방폭 등급에 맞게 선정해야 한다.
국제 표준 체계
방폭 구역 설정은 다음 표준을 기반으로 한다.
- IEC 60079 (국제 전기표준회의)
- ATEX Directive 2014/34/EU (유럽)
- NFPA 497, 499 (미국)
- 국내 안전보건공단 KOSHA Guide
국내 설계에서는 IEC 60079 기준을 가장 많이 사용하며, Zone 분류 또한 IEC 체계를 따른다.
Zone 0 / Zone 1 / Zone 2 구분 기준
Zone 0
가연성 가스·증기·미스트가 연속적 또는 장시간 존재하는 장소
또는 자주 존재할 가능성이 매우 높은 장소
예시:
- 용기 내부 (탱크, 드럼 내부)
- 화학약품 저장조 내부
- 정제장치 내부 챔버
- Solvent 배관 내부 공간
특징:
- 내부 공간이기 때문에 일반적으로 기기 설치 불가
- 측정 장비, 센서도 방폭 구조의 특수 타입만 가능
Zone 1
정상 운전 조건에서 폭발성 대기가 발생할 가능성이 높은 장소
예시:
- Solvent 충전·배출 포트 주변
- 밸브 패킹 누설 가능 구간
- 펌프 메카니컬 씰 주변
- Gas cabinet 내부
- 탱크 맨홀 주변
특징:
- 방폭 등급 Ex d, Ex e, Ex i 장비 사용 가능
- 전기설비는 반드시 Zone 1 전용 등급 필요
- 케이블 글랜드, 박스, 센서 모두 방폭 구조 필요
Zone 2
정상 운전에서는 폭발성 대기가 발생하지 않지만,
비정상 상황(누출, 파손)에서 잠시 발생할 수 있는 장소
예시:
- Chemical room 주변 일반 작업구역
- Solvent 배관 주변 1~3 m 영역
- 펌프 주변 3 m 이내
- 배기 덕트 외측 주변
특징:
- 방폭 요구는 가장 낮음
- Ex n, Ex ec 등 간단한 방폭 기기 사용 가능
- 누출 가능성이 있는 장비 근방에 주로 설정
Zone 설정 시 사용되는 실무 기준
Zone 분류는 단순히 “자주 생기느냐 안 생기느냐”가 아니라,
실제 플랜트 설계에서 아래 요소를 종합적으로 고려해 결정된다.
1) 누출 가능성
- 밸브 패킹
- 메카니컬 씰
- 플랜지·용접부
- Drain·Vent 포트
2) 누출량
- 가스 압력
- 유량
- 배관 직경
- 배관 재질
3) 환기량
- 자연 환기
- 강제 환기
- 밀폐구역 여부
4) 가연성 물질의 특성
- LEL / UEL
- AIT (Auto Ignition Temperature)
- Vapor pressure
5) 작업 빈도 및 유지보수 활동
- 충전·샘플링 작업
- 배기 처리 방식
- Portable 장비 사용 여부
Zone 설정 실제 예시 (현장 기준)
Solvent Transfer Skid
- 이송 펌프 씰 주변 → Zone 1
- 배관 전체 1–3 m → Zone 2
- 탱크 내부 → Zone 0
- HMI 설치 지점 → 일반 구역 또는 Zone 2 등급 Ex n 기기
Semiconductor Chemical Room
- HF, HCl, IPA 저장 드럼 내부 → Zone 0
- Dispenser, 충전 포트 → Zone 1
- 배관 주변, operator walkway → Zone 2
- Chemical cabinet 외부 → 일반 구역
Pharma Mixing Vessel (Ethanol 사용)
- Vessel 내부 공간 → Zone 0
- Manhole 주변 0.5~1 m → Zone 1
- Mixing pump 주변 → Zone 1
- 주변 생산구역 → Zone 2
전기설비 선택 기준
IEC 60079 기준에 따라 방폭기기는 다음 등급 중 하나를 선택한다.
Zone 0 가능
- Ex ia (내본질안전)
- 특수 설계 기기
Zone 1 가능
- Ex d (방폭)
- Ex e (안전증가)
- Ex ib
Zone 2 가능
- Ex ec
- Ex n
- 일부 비방폭 장비도 사용 가능 (조건부)
배관·밸브·계측장비 적용 기준
1) 배관
- Solvent, Gas 라인 → 무조건 접지
- 플랜지 최소화
- Packing 누설 가능 구역 주변 Zone 1 권장
2) 밸브
- 메카니컬 패킹보다 Diaphragm 타입 선호
- Zone 1은 방폭 스위치 박스(Ex d) 필수
3) 압력/유량 센서
- Zone 1/2: Ex d 또는 Ex ia
- Zone 0: Ex ia 전용
4) 케이블 글랜드
- Zone 1: 방폭형 (Flameproof)
- Zone 2: Increased Safety
방폭 도면(HAZ Area Map) 작성 원칙
- 위험물질 누출원(Release Source) 분류
- 환기조건 분류
- 누출원 등급 (Grade A, B, C)
- 누출 형태·누출 시간
- Zone 반경 설정
- 케이블, 모터, 센서 등 위치 배치
방폭 도면은 P&ID와 별도로 작성되며, 대부분
AutoCAD + IEC-기준 Radius로 표시한다.
표 – Zone 0/1/2 비교 요약
| 구분 | Zone 0 | Zone 1 | Zone 2 |
| 폭발대기 존재 빈도 | 지속적, 장시간 | 자주 발생 가능 | 비정상 상황에서 드물게 발생 |
| 예시 | 탱크 내부 | 밸브 주변 | 배관 주변 |
| 설치 기기 | Ex ia | Ex d/e/ib | Ex ec, Ex n |
| 적용 난이도 | 매우 높음 | 높음 | 보통 |
방폭기기 등급표 (Ex d / Ex e / Ex i / Ex n)
| 등급 | 보호 방식 | 사용 가능한 Zone |
| Ex d | Flameproof | Zone 1, 2 |
| Ex e | Increased Safety | Zone 1, 2 |
| Ex i | Intrinsic Safety | Zone 0, 1, 2 |
| Ex n | Non-Sparking | Zone 2 |
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