LEL 및 UEL: 폭발 한계, %LEL 및 가스 감지에 대한 완벽 가이드

LEL(하한 폭발 한계)과 UEL(상한 폭발 한계)은 가연성 가스/공기 혼합물이 발화할 수 있는 최대 온도를 나타내는 두 가지 수치입니다. 만약 당신이 이러한 종류의 작업을 한다면, 천연가스, LPG, 수소, 용제 또는 산업용 탄화수소이러한 한계를 이해하는 것은 필수적입니다. 위험성 평가, 화기 작업 허가, 밀폐 공간 출입, 환기 설계 및 가스 감지기 경보 설정.

이 글에서는 최고 수준의 안전 및 가스 감지 참고 문헌에서 공통적으로 다루는 주요 주제, 즉 정의, 폭발하한계(LEL) 해석, 일반적인 가스 표, 한계치 변동 요인 등을 정리했습니다.

LEL과 UEL은 무슨 뜻인가요?

LEL(폭발 하한계) = 최저한의 공기 중에 인화성 가스/증기가 고농도로 존재하여 발화할 수 있는 상태.
UEL(상한 폭발 한계) = 최고 공기 중에 인화성 가스/증기가 고농도로 존재하여 발화할 수 있는 상태.

• LEL 미만: 연료 혼합비가 너무 희박하면 (연료가 부족하면) → 점화되지 않습니다.
• LEL과 UEL 사이: 혼합물은 인화성이 있다 → 가연성/폭발성 범위
• UEL 이상: 혼합물이 너무 “농축”되어 있으면 (산소가 부족하면) → 점화되지 않을 수 있습니다. 공기와 희석될 때까지

중요 사항: “UEL 이상”은 안전하지 않음 실제 상황에서는 가스 구름이 공기와 섞이면 다시 가연성 영역을 통과할 수 있습니다.

LEL/UEL과 LFL/UFL은 같은 것인가요?

당신은 또한 볼 수 있습니다 LFL/UFL (가연성 하한/상한). 대부분의 작업 환경에서, LEL ≈ LFL 및 UEL ≈ UFL그리고 이 용어들은 종종 같은 의미로 사용됩니다.

가스 감지기에 폭발하한도(LEL) 백분율을 사용하는 이유(및 해석 방법)

대부분의 가연성 가스 감지기는 다음과 같은 기능을 표시합니다. %LEL (하한 폭발 한계치의 백분율).

• 100 % LEL = 가스 농도가 LEL(최소 발화 임계값)과 같습니다.
• 10 % LEL = LEL(조기경보수준)의 10분의 1

밀폐 공간 안내에서, 10 % LEL 일반적으로 다음과 같이 취급됩니다. 위험 임계값 가연성 환경의 경우 (하지만 “10% 미만”이라고 해서 자동으로 안전한 것은 아닙니다. 상황에 따라 다릅니다.)

빠른 변환: %LEL → 부피 %

검출기가 특정 가스에 대해 교정된 경우, 해당 가스의 농도를 추정할 수 있습니다. % 용량:

용량% = (%LEL ÷ 100) × LEL(용량%)

예시 (메탄): 메탄의 폭발하한(LEL)은 부피 기준으로 약 5%입니다.
독서의 25 % LEL ≈ 0.25 × 5% = 메탄 1.25% (부피 기준).

온라인 LEL에서 볼륨까지: https://quickconver.com/lel-to-vol/

이는 공정 사양, 환기 계산 또는 센서 범위와 비교해야 할 때 유용합니다.

일반적인 가스에 대한 LEL 및 UEL 값 (참고표)

측정 방법, 온도 및 압력에 따라 값이 약간씩 달라지지만, 아래 수치는 실제 참고 자료로 널리 사용됩니다.

이러한 범위는 일반적으로 엔지니어링 참고 자료 및 가스 안전표에 게시되어 있습니다.

가스 혼합물의 점화 여부를 결정하는 요인은 무엇일까요?

많은 주요 안전 지침서에서는 “화재 삼각형”(또는 폭발 삼각형)을 사용하여 발화 위험을 설명합니다.

1. 연료 (가연성 가스/증기)
2. 산화제 (일반적으로 공기 중의 산소)
3. 점화원 (스파크, 고온 표면, 정전기 방전)

점화가 일어나려면 이 세 가지 요소가 모두 동시에 존재해야 합니다.

LEL 및 UEL을 변화시키는 요인

고위급 인사들은 폭발 한계가 다음과 같다는 점을 일관되게 강조합니다. 고정된 상수가 아닙니다.—그것들은 상황에 따라 달라집니다.

1) 온도

온도가 상승함에 따라 가연 범위는 일반적으로 높아집니다. 넓어지다 (하한 노출량(LEL)은 감소하는 경향이 있고, 상한 노출량(UEL)은 증가하는 경향이 있습니다.)

2) 압력

압력이 높을수록 가연 범위가 넓어지고 특정 혼합물에서는 점화가 더 쉬워질 수 있습니다.

3) 산소 농도 (공기 vs 산소 강화 기체 vs 불활성 기체)

• 산소가 풍부한 대기 일반적으로 점화가 더 쉬워집니다(가연 범위가 넓어짐).
• 불활성화 (질소/CO₂를 사용하여 산소를 줄이는 것)은 폭발 방지 방법으로 인정받고 있으며, 공정 안전 표준 및 기술 문헌에서 논의되고 있습니다.

4) 가스 혼합물(다중 연료 분위기)

여러 가연성 가스가 존재하는 경우(예: 메탄 + 프로판), 총 폭발하한온도(LEL)는 다음을 이용하여 추정할 수 있습니다. 르 샤틀리에의 혼합 법칙 (안전 공학 분야에서 널리 인용됨)

LEL과 UEL은 어떻게 결정되는가

안전 데이터 시트(SDS)에는 일반적으로 표준 시험 조건에서 측정된 폭발 한계가 명시되어 있습니다. 일반적인 표준은 다음과 같습니다.

• ASTM E681대기압 상태의 공기 중에서 가연성 혼합물을 형성할 수 있는 화학 물질의 가연성 하한 및 상한 농도를 결정합니다(불활성 희석 가스 포함 가능).
• EN 1839유럽 ​​표준에 따른 기체/증기 및 혼합물의 폭발 한계 및 산소 농도 제한(LOC) 결정 방법 (지정된 온도 범위까지).
• 역사적인 기초 데이터 세트(예: 미국 광산국 연구)는 가연성 관련 문헌에서 널리 참조됩니다.

실용적인 요점: LEL/UEL 값은 항상 다음과 같이 취급하십시오. 조건에 따라, 그리고 의지하다 귀사의 특정 SDS + 현장 조건 + 적용 가능한 표준.

경보 설정값: 10% LEL이 적합한 위치

일반적인 접근 방식은 다음과 같습니다. 2단계 경보:

• 낮은 경보조기 경보 → 환기 시작, 담당자에게 알림
• 높은 경보긴급 상황 → 차단/인터록 장치 작동, 연료 차단, 점화원 차단, 대피 조치

밀폐 공간/고온 작업 환경에 대한 일부 규제 지침에서는 대기 환경을 다음과 같이 규정합니다. ≥10% LEL 위험한 것으로 간주됩니다.

하지만 : “<10% LEL”은 지원 자동으로 안전함을 의미합니다. 이유는 다음과 같습니다.

• 농도가 더 높은 지역이 존재할 수 있다(층화).
• 환기량 변화는 구름을 가연성 범위로 이동시킬 수 있습니다.
• 산소 농도 증가는 가연성 거동을 변화시킨다
• 센서 배치와 응답 시간이 중요합니다.

LEL/UEL과 인화점, 그리고 자동발화온도 (흔히 혼동되는 개념)

이 용어들은 안전 문서에 함께 나타나지만, 서로 다른 의미를 지닙니다.

• LEL/UEL: 발화 범위에 대한 공기 중 농도 제한 (가스/증기 + 공기 혼합물)
• 인화점: 액체가 표면 위에서 가연성 혼합물을 형성할 만큼 충분한 증기를 발생시키는 최저 온도 (액체의 경우).
• 자동발화온도(AIT): 외부의 불꽃이나 스파크 없이 물질이 발화할 수 있는 온도(고온 표면 발화 개념).

가스 감지 및 표준: “모범 사례”란 무엇인가

공기 중 가연성 가스/증기 농도를 측정하는 데 사용되는 고정식 및 휴대용 탐지기, 특히 폭발 위험이 있는 환경에서의 탐지기에 대해서는 국제 표준에서 성능 기대치(구조, 시험 및 방법)를 정의하고 있습니다. IEC 60079-29-1 이 분야의 핵심 참고 자료입니다.

대부분의 지침은 안전이 다음 사항에 크게 좌우된다는 점을 강조합니다. 선정, 설치, 교정 및 유지보수악기 자체뿐만이 아닙니다.

센서 기술(검출기가 실제로 %LEL을 측정하는 방법)

일반적인 접근 방식은 다음과 같습니다.

• 촉매 (펠리스터): 견고하고 널리 사용됨; 산소가 필요함; 특정 화합물에 의해 중독될 수 있음
• 적외선(NDIR): 많은 탄화수소 분해에는 탁월하지만, 수소 분해에는 일반적으로 적합하지 않습니다.
• MOS(반도체): 소형이며 비용 효율적입니다. 사용 사례에 따라 습도/VOC에 대한 보정이 필요할 수 있습니다.

실용적인 현장 배치 가이드: “더 나은 사양”보다 배치 위치가 여전히 중요합니다.

아무리 좋은 감지기라도 설치 위치가 잘못되면 제 성능을 발휘하지 못할 수 있습니다.

가스 거동에 따라 감지기를 배치하십시오.

• 공기보다 가벼운 기체 (예: 메탄, 수소): 마운트 높은
• 공기보다 무거운 기체 (예: 프로판, 부탄): 마운트 낮은
• 고려 기류 (환기구, 팬, 문)을 설치하여 희석 구역과 사각지대를 방지합니다.

OEM/제품 설계: 장비에 %LEL 감지 기능 내장

가스 경보기, HVAC 안전 모니터, 스마트 주방 시스템, 산업용 송신기 또는 IoT 안전 게이트웨이를 제조하는 경우, 특히 여러 가스와 다양한 설치 환경을 지원하는 경우, 잘 통합된 가연성 센서는 제품의 경쟁력을 높일 수 있습니다.

많은 OEM 업체들이 다양한 제품군을 보유한 공급업체를 선택하는 이유는 무엇일까요?

• 시장 요구에 맞춘 다양한 감지 원리(촉매/IR/MOS/TDLAS)
• 안정적인 공급 + 교정 지원
• 통합이 용이한 형식(요소/모듈/송신기)
• 워밍업, 드리프트 및 보상 동작에 대한 문서

측정 대상 가스(CH₄/LPG/H₂), 농도 범위(%LEL), 환경(실내/실외), 필요한 인터페이스(아날로그/RS485/UART)를 알려주시면 Winsen에서 적합한 센싱 방식을 추천해 드리고 OEM/ODM 맞춤 제작, 선택 및 통합을 지원해 드립니다.

Winsen 가연성 센서 옵션: https://www.winsen-sensor.com/combusitable-sensor/

자주 묻는 질문

LEL과 UEL의 차이점은 무엇인가요?

LEL은 공기 중에서 발화가 일어날 수 있는 최소 농도이고, UEL은 공기 중에서 발화가 일어날 수 있는 최대 농도입니다. 이 둘 사이의 농도 범위가 가연성 범위입니다.

UEL(유효한계용량) 이상의 가스 혼합물은 안전한가요?

반드시 그런 것은 아닙니다. “농도가 높은” 가스 구름은 공기와 섞여 가연성 영역을 다시 통과할 때 폭발할 수 있습니다.

탐지기가 폭발하한도(LEL) 10%에서 경보를 울리는 이유는 무엇입니까?

폭발하한온도(LEL) 10%는 특정 안전 지침(특히 밀폐 공간의 경우)에서 초기 위험 임계값으로 흔히 사용되지만, 안전을 보장하는 것은 아닙니다. 현장 조건과 관련 규정이 중요합니다.

LEL/UEL 값은 온도에 따라 변하나요?

네. 가연 범위는 온도가 높아질수록 넓어지는 경우가 많습니다(많은 경우 하한 폭발 한계는 낮아지고, 상한 폭발 한계는 높아집니다).

가연성 가스 탐지기의 성능을 정의하는 표준은 무엇입니까?

IEC 60079-29-1은 공기 중 가연성 가스/증기 농도를 측정하는 검출기(휴대용, 이동식, 고정식)에 대한 널리 참조되는 표준입니다.