RVR형 폭발방지장치를 갖는 부탄용기의 보관 자세 및 가열 조건에 따른 폭발 양상 변화

Explosion Pattern Changes in Butane Canisters with RVR-type Explosion Prevention Devices According to Storage Orientation and Heating Condition

본 연구는 rim vent release (RVR) 방식의 폭발방지장치를 장착한 일회용 부탄용기의 폭발 양상에 미치는 보관 자세, 가열 위치, 가열 거리, 충전량 등의 영향을 실험적으로 분석하였다. 정립, 도립, 와립 상태에서 다양한 가열 조건(기체부, 액체부, 하부경판)을 적용하여 반복 실험을 수행하였으며, RVR의 작동 여부, 파손 위치, 손상 형태를 관찰하였다. 그 결과, 국소 가열 시 RVR 보다 구조적 파손이 우선 발생하는 경우가 다수 확인되었으며, 특히 기체부 가열과 낮은 충전률 조건, 빠른 가열 거리에서는 RVR 작동 실패와 비정형 파손 양상이 반복적으로 나타났다. 또한, 와립상태에서는 측면 파손이 빈번히 발생하여 실제 사고에서의 파손 해석에 주의가 필요함을 시사하였다. 본 연구는 용기 폭발 원인 규명과 안전 설계 기준 개선에 기초자료를 제공할 수 있다.

In this study, we experimentally investigated the effects of storage orientation, heating position, heating rate, and filling amount on the explosion behavior of disposable butane canisters equipped with Rim Vent Release (RVR) safety devices. Tests were conducted with canisters placed upright, inverted, and horizontally, while varying the heating location (gas phase, liquid phase, and bottom plate) and filling levels (100%, 30%). The results showed that localized heating frequently caused structural failure before RVR activation, especially under conditions of gas-phase heating, low filling levels, and rapid heating rates. In several cases, the RVR failed to operate when submerged in liquid butane or when internal pressure thresholds were not reached uniformly. Horizontal placement also showed a high incidence of sidewall rupture, highlighting the risk of irregular damage patterns during real accident scenarios. These findings underscore the importance of considering multiple interacting factors in the failure mechanisms of butane canisters and provide valuable insights for improving safety design standards and forensic failure analysis.