불활성화 시스템

Inerting system

불활성화 시스템은 밀폐된 공간에 저장된 가연성 물질의 연소 확률을 낮춘다.가장 일반적인 시스템은 가솔린, 디젤 연료, 항공 연료, 제트 연료 또는 로켓 추진제와 같은 가연성 액체를 포함하는 연료 탱크입니다.연료를 가득 채운 후 사용 중 연료 위에 Ulage라고 하는 공간이 생기는데, 이 공간에는 연소에 필요한 산소를 포함하는 공기와 혼합된 증발 연료가 들어 있습니다.적절한 조건하에서 이 혼합물은 발화할 수 있다.불활성 시스템은 [1][2]연소를 지원할 수 없는 질소 등의 불활성 가스로 공기를 대체합니다.

작동 원리

연소를 시작하고 유지하려면 점화원(열), 연료 및 산소의 세 가지 요소가 필요합니다.이 세 가지 요소 중 하나를 감소시킴으로써 연소를 방지할 수 있다.대부분의 경우 저장 탱크와 같은 점화원이 없습니다.내연기관에 연료를 공급하는 대부분의 탱크의 경우처럼 점화원의 존재를 막을 수 없는 경우 연료가 소비될 때 탱크를 불활성 가스로 채움으로써 탱크를 불연화 상태로 만들 수 있습니다.일부 시스템은 질소 농축 공기를 사용하거나 증기를 사용하지만, 현재 이산화탄소나 질소는 거의 독점적으로 사용됩니다.이러한 불활성 가스를 사용하면 Ulage의 산소 농도가 연소 임계값 이하로 감소합니다.

유조선

유조선은 석유화물 위의 빈 공간을 불활성가스로 메워 탄화수소 증기의 화재나 폭발을 막는다.오일 증기는 산소 함량이 11% 미만인 공기에서는 연소할 수 없습니다.불활성 가스는 선박 보일러에서 발생하는 연도 가스를 냉각 및 문질러 공급할 수 있다.디젤 엔진이 사용되는 경우 배기 가스에 산소가 너무 많이 포함되어 연료 연소식 불활성 가스 발생기가 설치될 수 있습니다.단방향 밸브는 휘발성 탄화수소 증기 또는 미스트가 다른 [3]장비에 유입되는 것을 방지하기 위해 탱커 공간에 프로세스 배관에 설치됩니다.1974년 SOLAS 규제 이후 유조선에 불활성 가스 시스템이 요구되어 왔다.국제해사기구(IMO)는 불활성가스 시스템의 요건을 기술한 기술표준 IMO-860을 발행한다.벌크 화학 물질과 같은 다른 유형의 화물도 불활성 탱크에 넣어 운반할 수 있지만 불활성 가스는 사용된 화학 물질과 호환되어야 한다.

항공기

전투 항공기용 연료 탱크는 자가 밀봉과 마찬가지로 오랫동안 비활성화된 상태이지만, 수송 항공기용 연료 탱크는 주로 비용과 무게를 [citation needed]고려하기 때문에 비활성화되지 않았다.질소를 사용한 초기 사용은 Handley Page Halifax III와 VIII, Short Stirling, Avro Lincoln B에 있었다.1944년경부터 [4][5][6]불활성화 시스템을 통합한 II.

Cleve Kimmel은 1960년대 [7]초에 여객 항공사에 불활성화 시스템을 처음 제안했다.그가 제안한 여객기 시스템은 질소를 사용했을 것이다.그러나 항공사들이 킴멜의 시스템이 비현실적이라고 불평하자 미 연방항공청(FAA)은 킴멜의 시스템을 검토하기를 거부했다.실제로, 키멜의 초기 시스템은 2,000파운드의 무게가 나갔고, 이는 승객의 수용력을 상당히 감소시켰을 것이다.하지만, FAA는 몇 번의 치명적인 연료 탱크 폭발에도 불구하고 40년 동안 연료 탱크를 비활성화하는 것에 대한 연구를 거의 하지 않았다.대신 FAA는 연료 탱크에 점화원이 들어가지 않도록 하는 데 초점을 맞췄다.

FAA는 1996년 TWA 비행 800편 추락 전까지 상업용 제트기를 위한 경량 불활성화 시스템을 고려하지 않았다.이번 사고는 비행에 사용된 보잉 747기의 중앙 날개 연료 탱크 폭발로 인한 것으로 추정되고 있다.이 탱크는 보통 매우 긴 비행에서만 사용되며, 폭발 당시 탱크에는 연료가 거의 없었다.탱크에 적은 양의 연료가 많은 양보다 더 위험합니다. 왜냐하면 남아있는 연료를 증발시키는 데 더 적은 열이 필요하기 때문입니다.이로 인해 연료 대 공기 비율이 증가하여 가연성 하한치를 초과합니다.연료 탱크에 많은 양의 연료가 있으면 증발을 일으키는 데 훨씬 더 많은 열이 필요합니다.2001년 타이항공 국제항공 737기와 1990년 필리핀항공 737기의 폭발도 연료가 남아 있는 탱크에서 발생했다.이 세 번의 폭발은 따뜻한 날 동체 윤곽 안에 있는 중앙 날개 탱크(CWT)에서 발생했습니다.이러한 연료 탱크는 실수로 연료 탱크를 가열하는 외부 장비 근처에 있습니다.미국 교통안전위원회(NTSB)의 TWA 747기 추락에 대한 최종 보고서는 "사고 당시 TWA 800 CWT기의 연료 공기 증기는 인화성이었다"고 결론지었다.NTSB는 1997년 '수송 카테고리 항공기 내 연료 탱크 내 폭발물 혼합물 제거'를 최고 지명수배자 1위로 선정했다.

Flight 800 추락 사고 이후, FAA 위원회의 2001년 보고서에 따르면 미국 항공사들은 그러한 미래 폭발을 막을 수 있는 불활성 시스템으로 그들의 기존 항공기 비행대를 개조하기 위해 350억 달러를 지출해야 할 것이다.그러나 다른 FAA 그룹은 항공기의 추진 엔진에 의해 공급되는 압축 공기로 작동하는 질소 농축 공기(NEA) 기반 불활성 시스템 프로토타입을 개발했다.또한 FAA는 Ulage 산소 농도를 9~10%로 이전에 허용되었던 임계값이 아닌 12%로 낮춤으로써 연료 탱크를 비활성화할 수 있다고 판단했습니다.보잉은 2003년 여러 대의 747 항공기로 성공적으로 시험 비행을 수행하면서 자체 파생 시스템을 테스트하기 시작했다.

새로운 단순화된 불활성화 시스템은 당초 공개 코멘트를 통해 FAA에 제안되었다.공급되는 공기를 질소농축공기(NEA)와 산소농축공기(OEA)[8]로 분리하는 중공사막 재료를 사용한다.이 기술은 의료 목적으로 산소가 풍부한 공기를 발생시키는 데 널리 사용되고 있습니다.산소 분자(분자량 32)가 아닌 질소 분자(분자량 28)가 자신을 통과하도록 우선하는 막을 이용한다.

군용기의 불활성화 시스템과 달리, 이 불활성화 시스템은 항공기의 엔진이 작동할 때마다 연료 증기 가연성을 줄이기 위해 지속적으로 작동한다.목표는 연료 탱크 내 산소 함량을 정상 대기 산소 함량인 21%보다는 낮지만 산소가 9%인 불활성 군용 항공기 연료 탱크보다는 높은 12%로 줄이는 것이다.이것은 연료 증기로 가득 찬 Ullage 가스를 탱크 밖으로 배출하여 대기 중으로 환기함으로써 달성됩니다.

FAA 규칙

FAA는 7년간의 조사 끝에 2005년 11월 NTSB의 권고에 따라 항공사가 "지상 및 공기 중 연료 탱크 증기의 가연성 수준을 낮추도록 요구하는" 규칙을 제안했다.이는 FAA가 연료 탱크 증기의 가능한 발화원을 줄이는 데만 초점을 맞추던 이전 40년간의 정책과는 달라진 것이다.

FAA는 2008년 7월 21일에 최종 규칙을 발표했다.이 규칙은 새로운 항공기 설계에 적용되는 규정 (14CFR2525.981)을 개정하고 지속적인 안전을 위한 새로운 규정 (14CFR2626.31–39), 국내 운항을 위한 운영 요건 (14CFR11121.117) 및 외국 항공사 운영 요건 (14CFR12129.117)을 도입하였습니다.규정은 1958년 1월 1일 이후 30인승 이상 또는 7500파운드 이상의 적재 용량을 인증받은 비행기에 적용됩니다.규제는 퍼포먼스 기반이며 특정 방법의 실장을 요구하지 않습니다.

제안된 규칙은 미래의 모든 고정 날개 항공기 설계(30인승 이상)에 영향을 미치며, 9년에 걸쳐 3,200대 이상의 에어버스와 보잉 항공기를 중앙 날개 연료 탱크로 개조해야 한다.FAA는 당초 화물기 설치도 지시할 예정이었으나 부시 행정부의 명령에서 제외됐다.또한, FAA는 연료 탱크 폭발의 높은 위험을 고려하지 않기 때문에 지역 제트기와 소형 통근기는 이 규칙의 적용을 받지 않는다.FAA는 향후 49년 동안 기존 비행대를 개조하기 위한 3억 1300만 달러를 포함하여 프로그램 비용을 8억 8800만 달러로 추산했다.이 회사는 이 비용을 공중에서 폭발하는 대형 여객기로 추정되는 12억 달러의 "사회 비용"과 비교했다.제안된 규정은 미국 항공사의 능력의 거의 절반이 [9]파산 중인 항공사에 집중되어 있는 시점에 나왔다.

이 명령은 에어컨 장치가 정상적으로 비어 있는 중앙 날개 연료 탱크로 간주될 수 있는 난방 가능성을 가진 항공기에 영향을 미친다.일부 에어버스 A320과 보잉 747 항공기는 "조기 행동"을 할 예정이다.새로운 항공기 설계와 관련하여, Airbus A380은 중앙 날개 연료 탱크가 없으므로 면제되며, 보잉 787은 이미 제안된 규정을 준수하는 연료 탱크 안전 시스템을 갖추고 있다.FAA는 지난 16년간 4건의 연료 탱크 폭발이 있었다고 밝혔다(지상 2건, 공중 2건). 그리고 이 통계와 6천만 시간의 비행 시간마다 1건의 폭발이 발생할 것이라는 FAA의 추정에 근거해 향후 50년 동안 약 9건의 폭발이 일어날 것으로 예상된다.FAA는 불활성화 시스템이 아마도 9개의 폭발 중 8개를 예방할 것이라고 말했다.불활성화 시스템 규칙이 제안되기 전에 보잉사는 2005년부터 자체 불활성화 시스템을 제조하는 여객기에 설치할 것이라고 밝혔다.에어버스는 자사 비행기의 전기 배선이 불활성화 시스템을 불필요한 비용으로 만들었다고 주장했다.

2009년 현재 FAA는 선내 불활성화 시스템의 표준을 다시 증가시키기 위한 보류 중인 규칙을 가지고 있다.연료 탱크 불활성화를 제공하기 위한 새로운 기술이 개발되고 있습니다.

  1. 2004년 FAA와 NASA에 의해 테스트된 OBIGGS(On-Board Inert Gas Generation System) 시스템은 [10]2005년 FAA에 의해 작성된 의견과 함께 개발되었습니다.이 시스템은 현재 C-17을 포함한 많은 군용 항공기 유형에서 사용되고 있다.이 시스템은 제안된 FAA 규칙에 의해 제안된 표준 증가 수준이 작성된 안전 수준을 제공한다.이 시스템을 비판하는 사람들은 군이 보고한 높은 유지비를 꼽는다.
  2. 3개의 독립 연구 개발 회사가 FAA와 SBA의 연구 개발 보조금에 대응하여 새로운 기술을 제안했습니다.이러한 보조금의 초점은 기존의 불활성화 방법을 대체할 수 있는 OBIGGS보다 우수한 시스템을 개발하는 것이다.이러한 접근법 중 어느 것도 일반 과학계에서 검증되지 않았으며, 이러한 노력도 상업적으로 이용 가능한 제품을 생산하지 못했다.모든 기업이 보도 자료를 발표하거나 비동반자 검토 회담을 [11]개최했습니다.

기타 방법

연료 탱크를 비활성화하는 데 현재 사용되는 또 다른 방법은 Ulage 시스템입니다.FAA는 Ulage 시스템의 가중치가 추가됨에 따라 항공 [12]분야에서의 구현이 실용적이지 않다고 결정했다.일부 미군 항공기는 여전히 질소 기반의 거품 불활성화 시스템을 사용하고 있으며, 일부 회사들은 철도 운송로를 가로질러 연료 컨테이너를 Ulage 시스템과 함께 수송할 것이다.

「 」를 참조해 주세요.

레퍼런스

  1. ^ IUPAC, 화학 용어집, 제2판('골드북') (1997).온라인 수정판: (2006–) "불활성 가스". doi:10.1351/goldbook.I03027
  2. ^ "Layout of I.G. Plant on Ships" 2010년 7월 29일 Wayback Machine에 보관, 편집자 Lamar Stonecyper.Bright Hub Engineering, 2009-07-12.
  3. ^ 브루스, 조지 J. 에어스, 데이비드 J. (2012).Ship Construction (제7판).Elsevier. 978-08-097239-8페이지 234
  4. ^ 1944년 3월, 공군성, 6페이지, "조종사와 비행 기술자의 메모 - 핼리팩스 III와 VII - 4개의 헤라클레스 VI 또는 16 엔진"
  5. ^ "조종사 및 비행 엔지니어 메모 - 스털링 I, III 및 IV - 마크 I - 4개의 헤라클레스 XI 엔진.Mark III 및 IV - 4개의 헤라클레스 VI 또는 16 엔진," 항공부, 1944년 1월, 6페이지
  6. ^ '링컨 B.2' 항공부, 1950년 9월, 16페이지.
  7. ^ 리드, 제프리, "엔지니어의 경고는 TWA 800 폭발 전에 무시되었다"Cnn.com, 2006-07-18.
  8. ^ "The F-16 Halon Tank Inerting System" (PDF). Archived from the original (PDF) on 27 September 2006. Retrieved 17 November 2005.
  9. ^ "US proposes fuel safety rule for commercial planes". Reuters. Retrieved 16 November 2005.
  10. ^ "The FAA is not wholly INERT on OBIGGS". Retrieved 2 December 2009.
  11. ^ 레퍼런스?
  12. ^ "Fuel Tank Inerting, Aviation Rulemaking Advisory Committee, 28 June 1998" (PDF). Retrieved 2 December 2009.

원천

외부 링크