계절별 기상조건에 따른 사고시나리오 모델링 발전방안 - 염소 누출사고를 중심으로 - Development Plan of Accident Scenario Modeling Based on Seasonal Weather Conditions - Focus on Chlorine Leakage Accident -원문보기
본 연구에서는 여러 사업장에서 많이 사용되는 대표적 독성 물질인 염소를 누출 물질로 선정하여 화학사고 통계자료에 따라 사고 발생 빈도가 높은 여름철 기상조건을 인자로 한 대안의 시나리오와 기존의 시행방법인 연평균 기상조건을 인자로 한 대안의 시나리오 비교분석을 통해 개선방안을 제시하고자 하였다. 2014년 1월부터 2016년 12월까지 발생한 총 296건의 화학 사고를 분석한 결과 사계절 중 여름에 가장 많은 사고가 발생하는 것으로 조사되었으며 전체 사고 발생건수의 35.81%를 차지하였다. 실제 염소를 취급하는 사업장을 대상으로 위험성 평가 결과 2016년의 경우 연평균 기상조건하에서 산출된 영향범위는 발생원으로부터 반경 712.4 m, 영향범위 내 주민 수는 20,090 명이였으며, 여름철 평균 기상조건하에서 산출된 영향범위는 발생원으로부터 반경 796.2 m, 영향범위 내 주민 수는 27,143 명으로 나타났다. 이와 같은 결과는 특정 조건하에서 현 대안의 시나리오 상의 영향범위가 포괄할 수 없는 부분이 존재함을 의미한다. 따라서 화학 물질별 특성을 고려한 Case Risk Assessment가 이루어져야 한다는 위험성 평가 제도의 발전방향을 제시한다.
본 연구에서는 여러 사업장에서 많이 사용되는 대표적 독성 물질인 염소를 누출 물질로 선정하여 화학사고 통계자료에 따라 사고 발생 빈도가 높은 여름철 기상조건을 인자로 한 대안의 시나리오와 기존의 시행방법인 연평균 기상조건을 인자로 한 대안의 시나리오 비교분석을 통해 개선방안을 제시하고자 하였다. 2014년 1월부터 2016년 12월까지 발생한 총 296건의 화학 사고를 분석한 결과 사계절 중 여름에 가장 많은 사고가 발생하는 것으로 조사되었으며 전체 사고 발생건수의 35.81%를 차지하였다. 실제 염소를 취급하는 사업장을 대상으로 위험성 평가 결과 2016년의 경우 연평균 기상조건하에서 산출된 영향범위는 발생원으로부터 반경 712.4 m, 영향범위 내 주민 수는 20,090 명이였으며, 여름철 평균 기상조건하에서 산출된 영향범위는 발생원으로부터 반경 796.2 m, 영향범위 내 주민 수는 27,143 명으로 나타났다. 이와 같은 결과는 특정 조건하에서 현 대안의 시나리오 상의 영향범위가 포괄할 수 없는 부분이 존재함을 의미한다. 따라서 화학 물질별 특성을 고려한 Case Risk Assessment가 이루어져야 한다는 위험성 평가 제도의 발전방향을 제시한다.
In this study, we selected chlorine, a typical toxic material used in many workplaces, as the leakage material, and through the analysis of alternative scenarios based on the meteorological conditions in the summer frequently encountered in accidents, we suggest ways to improve the (method of analys...
In this study, we selected chlorine, a typical toxic material used in many workplaces, as the leakage material, and through the analysis of alternative scenarios based on the meteorological conditions in the summer frequently encountered in accidents, we suggest ways to improve the (method of analysis/accident scenario modeling). The analysis of 296 chemical accidents from January 2014 to December 2016 found that the highest rate of occurrence was in summer, accounting for 35.81% of the total. According to the risk assessment, the influence range and number of inhabitants in the influence area were 712.4 m and 20,090 under the annual mean weather conditions and 796.2 m and 27,143 people under the summer mean weather conditions, respectively. This result implies that, under certain conditions, the range of impacts in the current alternative scenario is incomplete. Therefore, risk assessment systems need to be improved in order to take into consideration the characteristics of each chemical substance.
In this study, we selected chlorine, a typical toxic material used in many workplaces, as the leakage material, and through the analysis of alternative scenarios based on the meteorological conditions in the summer frequently encountered in accidents, we suggest ways to improve the (method of analysis/accident scenario modeling). The analysis of 296 chemical accidents from January 2014 to December 2016 found that the highest rate of occurrence was in summer, accounting for 35.81% of the total. According to the risk assessment, the influence range and number of inhabitants in the influence area were 712.4 m and 20,090 under the annual mean weather conditions and 796.2 m and 27,143 people under the summer mean weather conditions, respectively. This result implies that, under certain conditions, the range of impacts in the current alternative scenario is incomplete. Therefore, risk assessment systems need to be improved in order to take into consideration the characteristics of each chemical substance.
* AI 자동 식별 결과로 적합하지 않은 문장이 있을 수 있으니, 이용에 유의하시기 바랍니다.
문제 정의
연구에서는 여러 산업, 공업단지뿐만 아니라 정수처리 시설에서도 많이 사용되는 대표적인 독성물질 중 하나인 염소를 누출물질로 선정하여 모델링을 하였다. 화학사고 통계자료에 따라 사고발생빈도가 높은 여름철 기상조건을 인자로 한 대안의 사고시나리오와 기존의 방식인 연평균 기상조건에 따른 대안의 사고시나리오의 영향 범위를 비교함으로써 현실적으로 발생 가능성이 높은 유의미한 시나리오 분석을 하여 현 제도의 개선방안을 제시하고자 한다.
가설 설정
화학사고는 ‘사고시나리오 선정에 관한 기술지침’에 근거하여 저장탱크와 연결된 배관의 파열로 염소가 누출되어 10분 간 전량 방출된 것으로 가정하였다.
제안 방법
기존의 연평균 기상조건에 따른 사고시나리오와 여름철 기상조건에 따른 사고시나리오의 비교를 통하여 피해 영향범위 변화를 조사하고 위험성평가 발전방향을 모색하였다. 이를 바탕으로, 염소를 취급하는 인천 소재 사업장의 KORA를 활용한 정성 및 정량적 평가 결과 염소의 ERPG-2(3 ppm)에 해당하는 영향범위는 2016년 연평균 기상조건하에서 반경 712.
연평균 기상조건과 여름철(6월, 7월, 8월) 평균 기상 조건 차이에 따른 끝점 비교를 위해서 기상자료로 인천의 2016년 기상청 통계자료를 사용하였다. 모델링에 필요한 기상자료는 기온, 습도, 풍향 및 풍속이며, 대기안정도는 장외영향평가 사고시나리오 조건인 D를 기준으로 분석을 하였다. Table 2 는 2016년 인천의 연평균 기상자료이며 Table 3 은 2016년 인천의 여름철 평균 기상자료이다.
사고시나리오에서 ERPG-2 농도에 해당하는 거리를 끝점으로 설정하여 염소의 누출로 인한 독성평가를 하였다. 실제 사업장과 유사한 운전조건을 적용하기 위하여 인천광역시에 위치하는 염소 취급사업장 ‘A’사업장의 운전조건을 사고 시나리오에 적용하였다.
실제 사업장과 유사한 운전조건을 적용하기 위하여 인천광역시에 위치하는 염소 취급사업장 ‘A’사업장의 운전조건을 사고 시나리오에 적용하였다.
여름철 기상조건의 영향으로 화학물질의 반응성 변화, 휴가기간 동안의 관리 부주의 및 지역별 특성에 따른 공단지역의 유지·설비보수(shut down) 등으로 야기된 화학사고 통계자료에 근거하여 위험성 평가를 하였으며, 연평균 기상자료와 여름철 평균 기상자료에 따른 사고시나리오 분석을 위해서 영향범위와 영향범위 내 주민수를 비교하였다.
화학안전정보공유시스템(www.csc.me.go.kr)의 자료를 바탕으로 2014년 1월부터 2016년 12월까지 발생한 모든 유형의 화학사고를 분석하였다. 2014년 1월부터 2016년 12월까지 발생한 화학사고는 총 296건이었으며 월별 합산 수치를 Table 1과 Fig.
대상 데이터
연구에서는 여러 산업, 공업단지뿐만 아니라 정수처리 시설에서도 많이 사용되는 대표적인 독성물질 중 하나인 염소를 누출물질로 선정하여 모델링을 하였다. 화학사고 통계자료에 따라 사고발생빈도가 높은 여름철 기상조건을 인자로 한 대안의 사고시나리오와 기존의 방식인 연평균 기상조건에 따른 대안의 사고시나리오의 영향 범위를 비교함으로써 현실적으로 발생 가능성이 높은 유의미한 시나리오 분석을 하여 현 제도의 개선방안을 제시하고자 한다.
연평균 기상조건과 여름철(6월, 7월, 8월) 평균 기상 조건 차이에 따른 끝점 비교를 위해서 기상자료로 인천의 2016년 기상청 통계자료를 사용하였다. 모델링에 필요한 기상자료는 기온, 습도, 풍향 및 풍속이며, 대기안정도는 장외영향평가 사고시나리오 조건인 D를 기준으로 분석을 하였다.
이론/모형
누출시간은 ‘API 581 지침’의 검출 및 차단시스템의 등급결정표에 따라 선정하였다[8].
모델링 프로그램(KORA)에서 임의의 사고지점은 여타 염소 취급사업장과 다르게 주거지역과 인접해 있어 화학사고 시 인적ㆍ물적 피해가 크게 나타날 수 있는 인천광역시의 한 정수처리장으로 선정하였으며, 기상조건에 따른 시나리오별 끝점(ERPG-2)을 비교분석하기 위하여 설정한 운전조건은 ‘사고시나리오 선정에 관한 기술지침’(화학물질안전원) 대안의 사고시나리오 및 사고시나리오 분석에 따르며 누출공의 크기는 ‘누출원 모델링에 관한 기술지침’(KOSHA Guide P-92-2012)에 따라 설정하였다[6,7].
성능/효과
1에 나타내었다. 296건의 화학사고를 계절별로 분석한 결과 봄(3월, 4월, 5월)에 80건이 발생하였으며 전체의 27.03%를 차지하였다. 가을(9월, 10월, 11월)에는 59건 발생하여 19.
위험성 평가 결과 2016년의 경우 연평균 기상조건하에서 영향범위는 반경 712.4 m, 영향범위 내 주민 수는 20,090 명이였으며 여름철 평균 기상조건하에서는 영향 범위는 반경 796.2 m, 영향범위 내 주민 수는 27,143 명으로 나타났다. 결과 값에서의 차이는 연평균과 여름철 평균의 기후조건의 차에 의함이라고 볼 수 있다.
기존의 연평균 기상조건에 따른 사고시나리오와 여름철 기상조건에 따른 사고시나리오의 비교를 통하여 피해 영향범위 변화를 조사하고 위험성평가 발전방향을 모색하였다. 이를 바탕으로, 염소를 취급하는 인천 소재 사업장의 KORA를 활용한 정성 및 정량적 평가 결과 염소의 ERPG-2(3 ppm)에 해당하는 영향범위는 2016년 연평균 기상조건하에서 반경 712.4 m, 2016년 여름철 평균 기상조건하에서 반경 796.2 m로 증가되었다. 영향범위 내 주민 수의 변화는 2016년 연평균 기상조건하에서 20,090 명, 2016년 여름철 평균 기상조건하에서 27,143 명이었으며, 두 조건에서의 누출률은 모두 5.
후속연구
이러한 반례를 통해 화학물질별 특성을 고려한 Case Risk Assessment가 이루어져야 한다. 국내 현행 화학물질관리법이 제도적인 발전을 이루고 현실적인 적용을 통해서 지속적으로 안전한 화학물질 관리제도로서 이행되기 위해, 본 연구에서 제시한 사실에 근거하여 사고시나리오를 선정하도록 개선함으로써 실제사고의 예방·대비·대응·복구과정에 상승된 효과를 기대한다.
따라서 기존 대안의 시나리오 영향범위가 포괄할 수 없는 부분에 대한 개선이 있어야 한다. 화학물질의 독성, 폭발성 등의 특징에 따라 서로 다른 위험성평가 방법을 개선함으로써 대안의 시나리오 정의에 맞게 더 현실적인 사고시나리오를 설정하여야 한다. 더불어서 화학물질관리법 제48조(화학물질 종합정보시스템 구축·운영)에 따라 화학물질의 안전관리, 화학사고 발생 이력 및 화학사고 대비·대응 등과 관련된 정보를 수집·보급하여야 한다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
유해화학물질 취급 시설을 설치 및 운영하려면 무엇을 해야 하는가?
2015년 1월 1일부터 시행된 화학물질관리법 제23조에 따르면 유해화학물질 취급시설을 설치·운영하려는 자는 사전에 화학사고 발생으로 사업장 주변 지역의 사람이나 환경 등에 미치는 영향을 평가한 유해화학물질 화학사고 장외영향평가서를 작성하여 환경부장관에게 제출하여야 한다[1]. 장외영향평가의 도입배경은 취급시설의 설계ㆍ설치단계에서부터 사업장 외부영향을 고려하여 취급시설이 안전하게 설계ㆍ설치되도록 유도하고 위험도에 따라 안전성을 확보하기 위한 장치마련 필요성을 제기하려는 것이다[2].
여름철의 화학사고 빈도가 높게 나타나는 이유는 무엇으로 조사되고 있는가?
2013년 이후 통계자료에 따르면 월별 화학물질 사고 현황에서 여름철의 화학사고 빈도는 높게 나타나고 있다. 이는 여름철 기후의 영향으로 화학물질의 반응성 변화, 휴가기간 동안의 관리 부주의 및 지역별 특성에 따른 공단지역의 유지·설비보수(shut down) 등이 원인으로 조사되고 있다.
장외영향평가서 작성 등에 관한 규정에서 사고시나리오를 어떻게 정의하는가?
화학물질관리법 제23조, 동법 시행규칙 제19조에는 장외영향평가서의 작성 제출 및 검토 등에 필요한 사항을 위해 장외영향평가서 작성 등에 관한 규정을 두고 있다. 이 규정에서 사고시나리오란 화재, 폭발 및 유출, 누출 사고로 인한 영향범위가 사업장 외부에 미치거나 사업장 외부까지 영향은 미치지 않으나 근로자에게 심각한 영향을 줄 수 있는 사고를 말하며, 대안의 사고시나리오는 최악의 사고시나리오보다 현실적으로 발생 가능성이 높고 사람이나 환경에 미치는 영향이 사업장 밖까지 미치는 경우의 사고시나리오 중에서 영향범위가 최대인 경우의 시나리오로 정의하고 있다. 또한 해당지역의 최근 1년간 월별 평균 기온, 평균 습도, 주 풍향, 평균 풍속 등의 기상정보와 대기안정도, 지표면의 굴곡도 등을 사용하여 작성하도록 하고 있다.
참고문헌 (10)
Ministry of Environment, "Chemical Control Act", Ministry of Environment, 2016.
J. C. Kim, "A Study on the Full Amendment of Toxic Chemicals Control Act into Chemicals Control Act", Environmental Law Review, vol. 36, no. 2, pp. 3-42, 2014.
T. H. Lee, J. D. Park, S. J. Lee, B. S. Bang, K. P. Kim, M. S. Kim, J. S. Park, "Characteristics of Chemical Substance Accident in Korea", Korean Journal of Hazardous Materials, vol. 3, no. 1, pp. 37-41, 2015.
C. H. Shin, H. S. Lee, T. H. Kim, J. H. Park, "Analysis on Chemical Accident Characteristics of Facilities Handling Hydrochloric Acid", Fire Science and Engineering, vol. 30, no. 6, pp. 14-22, 2016. DOI: https://doi.org/10.7731/KIFSE.2016.30.6.014
S. W. Lee, "Status and Problems of Management of Hazardous Chemicals", Audit and Inspection Research Institute, 2013.
National Institute of Chemical Safety, "Technical Guidelines for the Selection of Accident Scenarios", National Institute of Chemical Safety, 2016.
Korea Occupational Safety & Health Agency, "Technical Guidelines for Leakage Source Modeling (KOSHA GUIDE P-92-2012)", Korea Occupational Safety & Health Agency, 2012
American Petroleum Institute, " API RP 581 Risk-Based Inspection Methodology - Documenting and Demonstrating the Thinning Probability of Failure Calculations Third Edition, American Petroleum Institute, 2014.
C. H. Bae, S. T. Chung, "A Study on Awareness of Risks and Countermeasures for Chemical Accidents among Residents near Chemical Plants", Crisisonomy, vol. 13, no. 5, pp. 123-134, 2017.
K. S. Chun, S. B. Kim, C. H. Park, S. R. Ahn, "A Study on Improvement of Chemical Accident Response Information Systems", Korean Journal of Hazardous Materials, vol. 2, no. 1, pp. 38-42, 2014.
AI-Helper
※ AI-Helper는 부적절한 답변을 할 수 있습니다.