[논문]LNG 생산기지의 사고사례 조사

마영화; 이승림; 윤기봉

LNG 생산기지의 사고사례 조사
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LNG 시설은 타 시설에 비해 사용 안전성 측면에서 고려하여야 할 사항이 많다. LNG의 특성상 $-160^{\circ}C$의 초저온 상태에서 생산, 저장되며, 가연성 가스이므로 누설 시에 인근의 점화원에 의해 폭발할 수 있다. 그리고 LNG 생산 및 저장시설은 대량의 연료를 취급하므로 사고의 위험성과 영향력이 크다고 할 수 있다. 따라서 대량의 액화연료를 취급하는 LNG 기지는 엄격한 안전기준과 설계기준을 요구하고 있다. 제정된 기준은 많은 지식과 경험을 근간으로 발전되며, 사고빈도수가 많지 않은 LNG 시설과 관련해서, 건설 또는 운영 시에 발생한 사고사례는 중요한 정보를 제공하고 있다. 많은 인명을 앗아간 사례와 원인에 대한 평가는 소중한 자료임에 분명하다. 이에 본 조사에서는 외국의 LNG 생산기지의 사고사례를 조사하여 경향을 분석해 보았다.

Safety issues for LNG(Liquified Natural Gas) terminal or LNG tank involve various concerns such as production/transportation at cryogenic temperature of $-160^{\circ}C$, large volume of handling, flammability and explosion risk. Hence, in designing an LNG terminal rigid safety criteria and mandatory requirements are unavoidable. Since known cases of LNG related accident are very few, careful study and root cause analysis of them are very important and provide precious information to increase safety level of the LNG terminal. In this paper most key accident cases were gathered and analysed to understand fundamental safety issues of LNG terminal to prevent further accident.

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문제 정의

저장 탱크에 부적절한 재질을 사용하거나 안전 대비책이 미비할 경우에는 대용량을 저장하는 LNG 저장 탱크의 특성상, 사고 발생 시에 사고 영향의 범위가광범위하게 커지기 때문에 저장시설의 안전성에 대한 검토가 절실히 요구되고 있다. 본 조사에서는 전 세계적으로 LNG 탱크의 건설 및 운영 과정에서 발생하였던 사고 사례들을 살펴보고 그 원인을 분석해 보고자 한다.

제안 방법

LNG 저장탱크의 사고 사례를 보면 전체적인 사고빈도가 많지 않은 관계로 통계적인 방법이 아닌 수치적인 방법을 사용하여 유형별로 구분하였다. 결과를 Fig.
발생하였다. LNG 펌프의 기밀부(electrical penetration seal)가 제대로 유지되지 않아 유출된 천연가스가 지하 전기배관을 통하여 인근의 변전소 건물까지 확산하였다. 이 건물은 천연가스가 침투되는 것을 고려하지 못하였기 때문에 가스 누설 검출기가 없었고 모든 설비가방폭형이 아닌 일반형으로 시공되어 운영되고 있었다.

대상 데이터

사고 손실로는 225명의 부상자와 131명의 사망자 이외에도, 79가구의 집과 공장 2채가 파손되었고, 217개의 차량이 손실되었으며 680명의 이재민이 발생하였다.
이 형식의 탱크는 외조가 강화 콘크리트(reinforced concrete)와 프리스트레스 콘크리트(pre-stressed concrete) 로 이루어져 있었으며 내조는 폴리우레탄 단열재 (polyurethane insulation)와 Mylar, Aluminum, Dacron으로 이루어진 판상의 라이너를 보호하기 위한 1” 두께의 또 다른 폴리우레탄 단열재, 알루미늄 격자 층으로 이루어져 있었다. 점검시 Mylar 충에서 균열이 발견되어 보수를 위해 탱크 사용을 중지하고 탱크 내부를 보수하던 중보온재에 포함되어 있던 LNG 기체 (vapor)의점화로 화재가 발생하여 콘크리트 지붕이 탱크내부로붕괴되어 작업 중이던 작업자 40명이 사망한 사고였다.
있었다. 점검시 Mylar 충에서 균열이 발견되어 보수를 위해 탱크 사용을 중지하고 탱크 내부를 보수하던 중보온재에 포함되어 있던 LNG 기체 (vapor)의점화로 화재가 발생하여 콘크리트 지붕이 탱크내부로붕괴되어 작업 중이던 작업자 40명이 사망한 사고였다. 이는 인화성 가스 제거 작업이 완전히 이루어지지 않아 발생한 사고로, 이 사고는 LNG 운영 중 사고가 아닌 건설사고로 기록되어 있다.

성능/효과

증발가스 폭발은 보일러에서 제공한 점화원이 원인이기도 하지만, 본 사고와 관련하여 제기되는 문제점으로는 유지보수 /운영상의 문제 및 설비의 이격거리 적정성 여부가 논란에 올랐다. 6기 트레인 전체에 필요한 공용설비인 증기보일러가 LNG 액화설비에 근접하여 설치, 운영되었으며, 이 결과 폭발이 일어났을 시, 주위 설비에 쉽게 연속적인 폭발의 영향을 줄 수 있었던 것으로 판명되었다. 이 때문에 최근의 LNG 기지는 문제가 된 증기보일러/터빈 대신 보일러를 사용하지 않는 고효율 가스터빈을 사용하는 추세이다.
화재가 발생한 큰 사고로 기록된다. 보냉재는 3년간의 운전기간 중에 냉각과정 (cool down)시에 균열이 발생하였고, 내부용기의 파괴 원인으로는 높은 응력 부위를 유발할 만큼 구조물이 복잡하였고 초저온 재료로 적합하지 못한 3.5% Ni 강을 내부용 기재로 사용 했으며 그리고 보온재질이 부적절했던 것으로 판단된다. 또한 방류둑이 없는 상태에서 내조 파괴 시 누출된 LNG 를 막을 수 있도록 설계되지 않았다.
1979년 10월 6일 발생한 이 사고로 인해 LNG기지 규격상에 중대한 변화를 초래하게 되었다. 즉 이 사고 조사를 수행한 National Transmission Safety Board의 조사 결과, 이 기지는 당시의 요구 규격에는 적합하도록 건설되었지만, 모든 장비가 가스 누설이 발생하지 않도록 설계되지 못한 상태에서 발생한 사고였음을 인식하게 되었다. 따라서 펌프의 가스 누설에 대한고려와 규격의 변화를 유도한 사례가 되었다.

후속연구

의문을 품는 의견도 상당하다. 따라서 LNG 산업계에서는 이러한 사실을 염두에 두고 LNG 저장탱크 등의 설비에 철저한 운영 매뉴얼 숙지하여 운영상의 사고를 미연에 방지하도록 하여야 하며, 건설 시에 앞에서 분석한 사고 원인을 방지할 수 있는 대책을 충분히 마련하여야 할 것이다. LNG 저장설비의 운영뿐만 아니라, 건설, 보수 시에도 적절한 기준 및 절차를 마련하여 시행하여야 하며, 사고 영향 범위 평가에 따른 안전거리 확립 및 사고시 확산 방지를 위한 충분한 안전 장치의 설치 등에 대한 세심한 배려가 필요하다.
LNG 설비의 안전에 관련된 투자는 경제성, 편리성 등을 핑계로 소흘히 하는 우를 범해서는 안 될 것이다. 따라서 개선된 멤브레인식 LNG 탱크 등을 설계함에 있어서 펌프 낙하 등 가능한 사고 요인을 철저히 분석하여 대비할 필요성이 있으며, 사고 발생 시 확산 방지를 위한 설비의 보완도 철저히 고려하여야 할 것으로 사료된다.

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