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문제 정의
- 본 연구에서는 인화성 액체 등의 위험물질을 다량 취급하고 있는 중․소규모 및 대규모 공장에서 공정의 승온 등에 주로 사용되고 있는 열매체유 시스템의 안전관리 실태를 조사하기 위해 설문 조사지를 이용하였다. 그리고 이를 기초로 사업장에서 실제 열매체유 시스템 운영시에 발생되고 있는 안전관리의 문제점을 고찰하여 이로 인한 산업재해를 예방하는데 활용하고자 하였다.
- 본 연구에서는 정형화된 설문 조사지를 이용하여 열매체유 시스템 사용자 및 안전 업무 담당자를 중심으로 현장방문 조사를 실시하였다. 또한 E-mail 또는 Fax로 발송되어 회수된 설문 조사지는 전화조사를 실시하여 106개소 사업장으로 부터 수집된 설문 조사지 데이터의 신뢰도를 최대한 높이고자 하였다.
- 본 연구에서는 인화성 액체 등의 위험물질을 다량 취급하고 있는 중․소규모 및 대규모 공장에서 공정의 승온 등에 주로 사용되고 있는 열매체유 시스템의 안전관리 실태를 조사하기 위해 설문 조사지를 이용하였다. 그리고 이를 기초로 사업장에서 실제 열매체유 시스템 운영시에 발생되고 있는 안전관리의 문제점을 고찰하여 이로 인한 산업재해를 예방하는데 활용하고자 하였다.
제안 방법
- 본 연구에 사용된 설문 조사지는 일반사항, 열매체유 시스템 구성설비의 안전현황, 열매체유 시스템 인식 및 관리 현황으로 구성하였다. 열매체유 시스템 구성설비 안전현황에서는 실제 현장에서 사용하고 있는 열매체유의 종류, 열매체유 사용 공정, 열매체유 누출로 인한 화재 발생을 예방하기 위한 안전장치 등의 내용을 조사하였고, 열매체유 시스템 인식 및 관리 현황에서는 열매체유 시스템 위험성 인식 정도, 이상유무 확인방법, 열매체유 샘플링 분석주기 등에 대하여 조사하였다2).
- 본 연구에서는 수도권 내 실제 열매체유 시스템 사용 사업장의 열매체유 시스템 구성설비 안전현황과 운영시 안전관리 현황 등과 같은 안전관리 실태를 설문 조사지를 활용하여 분석․고찰하였고, 다음과 같은 결론을 얻었다.
- 설문조사 방법에는 방문면접조사, 전화조사, 우편조사 및 인터넷 설문조사가 있다. 본 연구에서는 정형화된 설문 조사지를 이용하여 열매체유 시스템 사용자 및 안전 업무 담당자를 중심으로 현장방문 조사를 실시하였다. 또한 E-mail 또는 Fax로 발송되어 회수된 설문 조사지는 전화조사를 실시하여 106개소 사업장으로 부터 수집된 설문 조사지 데이터의 신뢰도를 최대한 높이고자 하였다.
- 본 연구에 사용된 설문 조사지는 일반사항, 열매체유 시스템 구성설비의 안전현황, 열매체유 시스템 인식 및 관리 현황으로 구성하였다. 열매체유 시스템 구성설비 안전현황에서는 실제 현장에서 사용하고 있는 열매체유의 종류, 열매체유 사용 공정, 열매체유 누출로 인한 화재 발생을 예방하기 위한 안전장치 등의 내용을 조사하였고, 열매체유 시스템 인식 및 관리 현황에서는 열매체유 시스템 위험성 인식 정도, 이상유무 확인방법, 열매체유 샘플링 분석주기 등에 대하여 조사하였다2).
대상 데이터
- 설문조사 방법에는 방문면접조사, 전화조사, 우편조사 및 인터넷 설문조사가 있다. 본 연구에서는 정형화된 설문 조사지를 이용하여 열매체유 시스템 사용자 및 안전 업무 담당자를 중심으로 현장방문 조사를 실시하였다.
- 조사대상을 수도권 내에 열매체유 시스템을 사용하고 있는 공정안전보고서 제출대상 및 공정안전보고서 비제출대상 사업장으로 선정하였다.
데이터처리
- 수집된 공정안전보고서 제출대상 73개소, 공정안전 보고서 비제출대상 사업장 33개소, 총 106개소 사업장에 대하여 설문 조사지를 활용하여 열매체유 시스템을 운영하는 과정에서 발생되는 위험성 및 현장 관계자들의 안전관리 현황 등을 엑셀프로그램으로 빈도 분석하고 비교․고찰하였다.
성능/효과
- (1) 열매체유 누출시 화재․폭발 등의 위험으로 인하여 대부분의 사업장이 액상 시스템 형태의 열매체유 시스템을 사용하고 있었으며, 히터는 200℃ 이상의 고온에서 5 ㎏/㎠g 이하, 5년 이상 운전으로 인하여 열매체유 누출시 화재의 위험이 큰 것으로 나타났다.
- (2) 열매체유 시스템을 운영하고 있는 모든 사업장에서 화재발생에 대비하여 소화설비를 보유하고 있었으나, 대부분 소화능력이 부족하여 포소화설비등과 같은 대용량의 소화설비 설치가 필요하였고, 히터 연소실에는 화재 발생과 이상 압력을 조기에 진압할 수 있도록 불활성가스 자동투입 설비와 폭발문 설치가 필요한 것으로 나타났다.
- (3) 화재 발생시 시스템내에 충진된 열매체유를 옮길 수 있는 열매체유 저장탱크를 과반수 이상의 사업장이 보유하고 있었으나, 충진된 전량을 저장하기에는 용량이 부족하여 저장탱크 용량확보가 필요한 것으로 나타났으며, 정전 등 비상사태 발생시에 순환펌프가 비상전원과 연결되어 계속적으로 운전되는 사업장은 드물었고, 열팽창탱크 상부 통기배관을 항상 열린 상태를 유지하고 운전하고 있는 사업장이 과반수 이상으로 나타났다.
- (4) 열매체유 시스템의 위험성에 대하여 과반수 이상의 사업장에서 위험하지 않다고 인식하고 있었으며, 위험성이 높은 주요부분으로는 히터 튜브 및 주변, 열매체유 순환펌프 및 이송배관 플랜지라고 느끼고 있는 것으로 나타났다.
- (5) 열매체유 시스템의 이상유무는 주로 열매체유 물성변화와 열매체유 순환펌프의 상태변화로 판단하고 있었으며, 열매체유 샘플링을 통한 주기적인 측정과 관리는 미흡하여 적어도 년 1회 이상의 샘플링 실시를 통한 열매체유 측정과 관리가 필요한 것으로 나타났다.
- 그리고 산재보험 업종분류의 중분류를 기준으로 하면, Fig. 2에서 보는 바와 같이 화학제품제조업 88%, 제재업 및 베니어판 제조업 4%, 의약품 및 향료제조업 4%, 기타 4% 순의 업종 분포가 나타났다. 제재업 및 베니어판 제조업은 Hot press로 MDF 합판을 생산하기 위해 열매체유 시스템을 사용하는 사업장이고, 기타로는 전자제품제조업, 섬유제품제조업, 기타제조업이 있었다.
- 12에서 보는 바와 같이 열매체유 보충 공급용량 및 열매체유 보충 공급용량 이상 열팽창탱크 용량 미만 사업장이 60%로 나타났다. 또한 열매체유 시스템내 충진되어 있는 전체 열매체유를 옮길 수 있는 용량을 보유한 사업장은 13%로 나타났다. 이 결과를 통해 화재 발생시 시스템내에 충진되어 있는 열매체유를 모두 옮길 수 있는 저장탱크의 용량확보가 불충분하다는 것을 알 수 있었다.
- 본 조사대상 사업장의 규모는 Fig. 1에서 보는 바와 같이 20인 미만 20%, 20인∼49인 26%, 50인∼99인 24%, 100인∼299인 24%, 300인 이상 6%의 분포로 대규모 사업장보다는 중․소규모 사업장에서 많이 사용하고 있는 것으로 나타났다.
- 열매체유 시스템 사용공정은 Fig. 7에서 보는 바와 같이 화학제품 생산공정(반응기, 혼합기, 용해조) 55%, 증류공정(유기용제, 폐유) 19%, 건조 공정 13%, 기타 공정(온수 생산공정, 의약품 생산 반응공정, 용제 회수공정, 아스팔트 가열공정, 증발공정) 8%, 열압프레스 공정 5% 순으로 나타났으며, 이를 통하여 열매체유 시스템이 주로 화학제품 생산공정, 증류공정, 건조공정에 사용되고 있음을 알 수 있었다.
- 열매체유 시스템에서 화재 발생시 시스템내에 충진되어 있는 열매체유를 옮길 수 있는 열매체유 저장탱크의 보유 유무는 Fig. 11에서 보는 바와 같이 보유하고 있는 사업장이 74%, 미보유사업장이 26%의 분포를 나타냈으며, 보유 사업장의 열매체유 저장탱크 용량은 Fig. 12에서 보는 바와 같이 열매체유 보충 공급용량 및 열매체유 보충 공급용량 이상 열팽창탱크 용량 미만 사업장이 60%로 나타났다. 또한 열매체유 시스템내 충진되어 있는 전체 열매체유를 옮길 수 있는 용량을 보유한 사업장은 13%로 나타났다.
- 열매체유 시스템에서 화재 발생에 대비한 소방설비 보유 실태는 Fig. 9, 10에서 보는 바와 같이 분말, 하론 소화기 등의 휴대용 소화기 89%, 자동 확산 소화용구 51%, 포소화설비 25%, 물분무소화설비 11%, 스프링클러 소화설비 6%, 가스계 소화설비 5%, 기타 4%의 분포로 모든 사업장이 소화설비를 갖추고 있었고, 추가로 경보설비를 갖추고 있는 사업장도 50%로 나타났다. 그리고 기타로는 피난사다리, 완강기, 피난유도등과 같은 피난설비를 갖추고 있었다.
- 열매체유 시스템의 위험성에 대한 인지는 Fig. 14에서 보는 바와 같이 전혀 위험하지 않음 11%, 위험하지 않음 48%, 위험함 31%, 매우 위험함 10%의 분포를 나타냈고, 위의 분포를 통해 평상시 응답자들의 대부분이 열매체유 시스템이 위험하지 않다고 느끼는 것을 알 수 있었다. 위험성을 느끼는 이유로는 응답자의 대부분이 열매체유 시스템이 열매체유의 인화점보다 높은 온도로 운전되어 배관이나 펌프 등에서 누출시 화상, 화재 및 폭발의 위험성이 존재하기 때문이라고 응답하였다.
- 열매체유 시스템의 이상 유무를 판단하는 방법으로는 Fig. 16에서 보는 바와 같이 열매체유의 색상, 점도 등의 물성 변화가 68%, 열매체유 순환펌프의 진동, 소음이 62%, 열팽창탱크의 액위 변화가 49%, 열매체유 공급배관과 회수배관의 압력차(△P)가 48%, 열매체유 공급배관과 회수배관의 온도차(△T)가 30%, 열매체유 저장탱크의 액위변화가 15%, 기타 6% 순으로 나타났다. 기타로는 열팽창탱크의 압력변화, 열매체유 순환량의 변화, 열매체유 공급배관 필터의 막힘 정도, 열매체유 시스템 주요 구성요소의 설정압력 변화 및 각 중요 부분의 누유 유무 확인이 있었다.
- 열매체유 열화에 의한 사고를 예방하기 위해 사업장에서 샘플을 주기적으로 공급업체에 보내 인화점 등이 기록된 시험성적서 요청은 Fig. 17에서 보는 바와 같이 요청 안함이 49%로 가장 많았으며, 1년마다 요청이 25%, 2년마다 요청이 14%, 기타 12% 순으로 나타났다. 이 결과를 통해 사업장에서 산화와 열분해에 발생되는 열매체유 열화의 위험성에 대한 체계적인 관리가 이루어지지 않고 있음을 알 수 있었다.
- 열매체유의 공기 접촉에 의한 산화와 열분해에 의한 열화를 방지하기 위해 필요한 질소 밀봉은 사업장의 80%(85개소)가 실시하지 않고 있으며, 단지 사업장의 20%(21개소)만 질소 밀봉을 실시하고 있는 것으로 나타났다. 질소 밀봉을 실시하지 않는 이유는 응답자의 대부분이 질소 밀봉 설비 및 질소의 경제적 비용 문제라고 응답하였다.
- 열팽창탱크 상부 통기배관에 설치된 차단밸브의 개폐유무에 대해서는 Fig. 13에서 보는 바와 같이 차단밸브가 미설치되어 있거나 설치되어 있어도 잠금장치가 되어 항상 열린 상태를 유지하는 사업장이 62%로 나타났으며, 설치되어 있으나 잠금장치가 미설치된 사업장은 38%로 나타났다. 이를 통하여 통기배관에 설치된 차단밸브가 운전원의 실수로 잠길 경우에는 열팽창탱크내 저비점 물질들이 휘발되면서 압력을 증가시켜 열팽창탱크의 파열 및 폭발의 위험성이 존재하므로, 차단밸브의 제거가 필요하다는 것을 알 수 있었다.
- 응답자의 담당업무는 Fig. 3과 같이 공무관리 35%, 생산 및 공정관리 32%, 안전관리 23%, 환경관리 5% 순으로 나타났다.
- 17에서 보는 바와 같이 요청 안함이 49%로 가장 많았으며, 1년마다 요청이 25%, 2년마다 요청이 14%, 기타 12% 순으로 나타났다. 이 결과를 통해 사업장에서 산화와 열분해에 발생되는 열매체유 열화의 위험성에 대한 체계적인 관리가 이루어지지 않고 있음을 알 수 있었다.
- 기타로는 열팽창탱크의 압력변화, 열매체유 순환량의 변화, 열매체유 공급배관 필터의 막힘 정도, 열매체유 시스템 주요 구성요소의 설정압력 변화 및 각 중요 부분의 누유 유무 확인이 있었다. 이 결과를 통해 사업장에서는 주로 열매체유의 색상, 점도 등의 물성변화와 열매체유 순환펌프의 진동, 소음 등 상태변화에 의해 열매체유 시스템의 이상 징후를 판단하고 있는 것을 알 수 있었다.
- 가 정전 등 비상사태 발생시 비상전원과 연결되어 정지되지 않고, 계속 운전되는 사업장은 14%의 분포(91개소)로 나타났다. 이 결과를 통해 정전 등의 비상사태 발생시 열매체유 순환펌프의 운전이 거의 불가능하다는 것을 알 수 있었다.
- 또한 열매체유 시스템내 충진되어 있는 전체 열매체유를 옮길 수 있는 용량을 보유한 사업장은 13%로 나타났다. 이 결과를 통해 화재 발생시 시스템내에 충진되어 있는 열매체유를 모두 옮길 수 있는 저장탱크의 용량확보가 불충분하다는 것을 알 수 있었다.
- 4에서 보는 바와 같이 Seriola 60%, Therminol 16%, SK super therm 8%, Dowtherm 5%, Mobiltherm 2%, 기타 9% 순서의 사용실태를 보여주었다. 이를 통하여 Seriola 또는 SK super therm과 같이 국내에서 생산되는 열매체유가 사업장에서 주로 사용되는 것을 알 수 있었다.
- 8에서 보는 바와 같이 도시가스(NG)가 56%로서 많이 사용되는 것으로 나타났다. 이를 통하여 대기환경보전법 및 수도권 대기환경개선에 관한 특별법에 근거한 대기오염물질 총량관리제 실시로 인하여 황산화물(SOx), 질소산화물(NOx), 먼지 등의 대기오염물질 발생량이 적은 연료인 도시가스 사용이 점차적으로 증가하고 있는 것을 볼 수 있었다.
- 그리고 기타로는 피난사다리, 완강기, 피난유도등과 같은 피난설비를 갖추고 있었다. 이를 통하여 사업장에 대형화재 발생 위험성에 대비한 포소화설비 등의 대형 소화설비 추가 설치가 필요하다는 것을 알 수 있었다.
- 13에서 보는 바와 같이 차단밸브가 미설치되어 있거나 설치되어 있어도 잠금장치가 되어 항상 열린 상태를 유지하는 사업장이 62%로 나타났으며, 설치되어 있으나 잠금장치가 미설치된 사업장은 38%로 나타났다. 이를 통하여 통기배관에 설치된 차단밸브가 운전원의 실수로 잠길 경우에는 열팽창탱크내 저비점 물질들이 휘발되면서 압력을 증가시켜 열팽창탱크의 파열 및 폭발의 위험성이 존재하므로, 차단밸브의 제거가 필요하다는 것을 알 수 있었다.
- 히터(열매체유 보일러, 가열로)의 연소실 내부에 이상압력 형성시 이를 해소하기 위한 폭발문(폭발압력방산구)의 설치 유무는 설치된 사업장수가 78%(연소실 100개소 중 78개소), 미설치된 사업장수가 22%로 나타났으며, 미설치된 사업장의 대부분이 입형식 형태의 히터를 보유하고 있었다.
- 히터의 버너에 사용되는 연료로는 Fig. 8에서 보는 바와 같이 도시가스(NG)가 56%로서 많이 사용되는 것으로 나타났다. 이를 통하여 대기환경보전법 및 수도권 대기환경개선에 관한 특별법에 근거한 대기오염물질 총량관리제 실시로 인하여 황산화물(SOx), 질소산화물(NOx), 먼지 등의 대기오염물질 발생량이 적은 연료인 도시가스 사용이 점차적으로 증가하고 있는 것을 볼 수 있었다.
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