[논문]범용 고분자 제조공정의 재해분포 특성

황동준; 이근원

doi:10.7842/kigas.2019.23.1.47

초록
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산업현장에서는 폴리에틸렌(PE), 폴리프로필렌(PP), 폴리염화비닐(PVC), 폴리스테렌(PS) 및 폴리우레탄(PU)과 같은 다양한 종류의 범용 고분자 제품들이 광범위하게 제조 사용되고 있으며, 이들 제조현장에서는 화재 폭발 등으로 인해 산업재해가 많이 발생하고 있다. 이러한 사고를 예방하기 위해서는 과거에 발생한 사고사례를 수집 분석하여 사고특성 등을 파악하여 동종 혹은 유사사고 예방에 활용하는 것이 중요하다. 본 연구에서는 안전보건공단에서 운영하고 있는 산업재해통계시스템의 데이터베이스를 기초로 하여 SPSS를 활용하여 범용 고분자 제조공정별 재해분포 특성을 고찰하였다. 이들 결과는 범용 고분자 제조공정의 사고를 방지하고, 공정의 안전성을 확보하는데 활용하고자 한다.

Abstract ▼ AI-Helper

A variety of general purpose polymer products such as polyethylene (PE), polypropylene (PVC), polyvinyl chloride (PVC), polystyrene (PS) and polyurethane (PU) are widely produced and used in the industrial field. Many industrial accidents have occurred due to fire and explosion at the manufacturing ...

A variety of general purpose polymer products such as polyethylene (PE), polypropylene (PVC), polyvinyl chloride (PVC), polystyrene (PS) and polyurethane (PU) are widely produced and used in the industrial field. Many industrial accidents have occurred due to fire and explosion at the manufacturing site. In order to prevent such accidents, it is important to collect and analyze accident cases that occurred in the past to identify the characteristics of accidents and to use them to prevent the same kind of accidents or similar accidents. In this study, the accident distribution characteristics of general polymer manufacturing process were examined by using SPSS based on the database of the industrial accident statistics system operated by the Korea Occupational Safety and Health Agency. These results can be used to prevent accidents in the general-purpose polymer product process and ensure the safety of the process.

주제어

표/그림 (6)

그림 Fig. 1. Accident occurrence-distributions of polymer by year.
그림 Fig. 2. Accident distributions in polymer manufacture process.
그림 Fig. 3. Accident distributions by accident patterns in polymer manufacture process.
그림 Fig. 4. Accident distributions by accident causes in polymer manufacture process.
그림 Fig. 5. Accident distributions by accident victims in polymer manufacture process.
그림 Fig. 6. Accident distributions by business sizes in polymer manufacture process.

AI 본문요약
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문제 정의

이러한 사고를 예방하기 위해서는 과거에 발생한 사고사례를 수집․분석하여 사고특성 등을 파악하여 동종 혹은 유사사고 예방에 활용하는 것이 중요하다[7]. 따라서 본 연구에서는 1999년부터 2015년까지 우리나라에서 발생한 범용 고분자 제조공정 관련 사고사례를 수집․분석하여 통계적 방법을 활용하여 재해분포 특성을 고찰하였다. 이들 연구결과로부터 향후 고분자 제조공정의 사고를 예방하기 위한 대책수립의 기초자료를 제공하고, 공정의 안전성을 확보하고자 하는데 기여하고자 한다.
본 연구에서는 범용 고분자 제조공정의 재해분포 특성을 고찰하고자, 안전보건공단 산업재해통계 시스템의 데이터베이스를 근거로 총 156건의 고분자 제조공정 관련 재해 중 111건의 범용 고분자 제조 공정 관련 재해를 재분류하였다. 그리고 재분류한 사고사례를 통계적 분석방법에 의해 재해분포 특성을 분석하고, 통계적 유의성에 대한 검증을 실시하였다.
따라서 본 연구에서는 1999년부터 2015년까지 우리나라에서 발생한 범용 고분자 제조공정 관련 사고사례를 수집․분석하여 통계적 방법을 활용하여 재해분포 특성을 고찰하였다. 이들 연구결과로부터 향후 고분자 제조공정의 사고를 예방하기 위한 대책수립의 기초자료를 제공하고, 공정의 안전성을 확보하고자 하는데 기여하고자 한다.

제안 방법

그리하여 선정된 주요 범용 고분자 제조공정과 관련된 재해건수 111건에 대하여 재해 개요 조사를 파악하여 범용 고분자 제품별 공정별로 분류하고, 사고원인별(안전작업절차 미준수, 설비유지관리 미흡 등 7개), 발생형태(화재, 폭발․파열, 화학물질 누출 · 접촉, 직업병), 재해자 구분별(사고부상자, 업무상사고 사망자, 질병이환자, 질병사망자), 사업장 상시 종사 근로자수의 규모별, 재해일자 등의 항목으로, 재해자 LIST를 재분류하였다.
본 연구에서 분석된 범용 고분자 제조공정관련 재해건수는 안전보건공단에서 운영하고 있는 산업 재해통계시스템의 데이터베이스를 기초로 하였다. 범용 고분자의 재해분포특성을 파악하기 위하여 산업재해통계시스템의 재해자 리스트에서 1999년부터 2015년까지의 최근 17년간의 데이터를 기준으로 설정하고, 재해자 LIST를 조회하여 검색된 재해자 LIST를 항목별로 분류하여 통계적 분석을 위하여 엑셀시트로 변환하였다. 통계시스템에서 재해자 검색을 위하여 사용한 해당 키워드는 고분자, 폴리스티렌, 폴리에틸렌, 폴리비닐클로라이드, 폴리프로필렌, 폴리우레탄, 폴리-, PE, PVC, PS, PP, PU, LDPE, HDPE를 사용하였다.

대상 데이터

1999년부터 2015년까지 국내 사업장에서 발생한 주요 고분자 제품의 제조공정관련 재해건수를 분석해보면 Fig.1과 같다. Fig.
그 중 본 연구를 위하여 검색된 재해자 LIST 중선정된 재해사례는 발생형태가 화재, 폭발, 파열, 화학물질 누출에 의한 사고이면서 고분자 제조공정과 직 · 간접적으로 관련된 재해가 156건이었고, 주요 범용 고분자인 PE, PP, PS, PVC, PU 관련 재해 건수는 111건이었다.
본 연구에서 분석된 범용 고분자 제조공정관련 재해건수는 안전보건공단에서 운영하고 있는 산업 재해통계시스템의 데이터베이스를 기초로 하였다. 범용 고분자의 재해분포특성을 파악하기 위하여 산업재해통계시스템의 재해자 리스트에서 1999년부터 2015년까지의 최근 17년간의 데이터를 기준으로 설정하고, 재해자 LIST를 조회하여 검색된 재해자 LIST를 항목별로 분류하여 통계적 분석을 위하여 엑셀시트로 변환하였다.
범용 고분자의 재해분포특성을 파악하기 위하여 산업재해통계시스템의 재해자 리스트에서 1999년부터 2015년까지의 최근 17년간의 데이터를 기준으로 설정하고, 재해자 LIST를 조회하여 검색된 재해자 LIST를 항목별로 분류하여 통계적 분석을 위하여 엑셀시트로 변환하였다. 통계시스템에서 재해자 검색을 위하여 사용한 해당 키워드는 고분자, 폴리스티렌, 폴리에틸렌, 폴리비닐클로라이드, 폴리프로필렌, 폴리우레탄, 폴리-, PE, PVC, PS, PP, PU, LDPE, HDPE를 사용하였다.

데이터처리

본 연구에서는 범용 고분자 제조공정의 재해분포 특성을 고찰하고자, 안전보건공단 산업재해통계 시스템의 데이터베이스를 근거로 총 156건의 고분자 제조공정 관련 재해 중 111건의 범용 고분자 제조 공정 관련 재해를 재분류하였다. 그리고 재분류한 사고사례를 통계적 분석방법에 의해 재해분포 특성을 분석하고, 통계적 유의성에 대한 검증을 실시하였다. 본 연구에서 얻은 결론을 요약하면 다음과 같다.
주요 범용 고분자 제조공정 관련의 재해들을 분석하기 위하여 재해발생개요를 조사하여 재해 원인별 분석을 실시하였고, 156건의 재해를 정밀 분석하여 주요 범용고분자의 재해분포 특성을 파악하기 위하여 연도별, 제품별, 발생형태별, 재해자 구분별, 규모별로 빈도분석을 실시하였다. 또한 각물질별로 재해발생형태, 재해종류, 사업장 규모 등에서 통계적으로 유의미한 평균차이를 살펴보기 위해 고분자 제조공정을 중심으로, 물질 종류, 발생 형태, 주요 재해원인, 재해종류 그리고 사업장 규모를 독립변인으로 하고, 1999년부터 2015년까지 17 년간 주요 범용 고분자 제조공정에서 발생한 산업 재해의 평균을 종속변인으로 하여 SPSS ver.19를 이용하여 일원변량분석(F-검증)을 실시하였다.
주요 범용 고분자 제조공정 관련의 재해들을 분석하기 위하여 재해발생개요를 조사하여 재해 원인별 분석을 실시하였고, 156건의 재해를 정밀 분석하여 주요 범용고분자의 재해분포 특성을 파악하기 위하여 연도별, 제품별, 발생형태별, 재해자 구분별, 규모별로 빈도분석을 실시하였다. 또한 각물질별로 재해발생형태, 재해종류, 사업장 규모 등에서 통계적으로 유의미한 평균차이를 살펴보기 위해 고분자 제조공정을 중심으로, 물질 종류, 발생 형태, 주요 재해원인, 재해종류 그리고 사업장 규모를 독립변인으로 하고, 1999년부터 2015년까지 17 년간 주요 범용 고분자 제조공정에서 발생한 산업 재해의 평균을 종속변인으로 하여 SPSS ver.

성능/효과

이는 최근 석유화학 경기불 황에 따라 설비 교체시기에 교체하기 보다는 유지 보수로 인한 노후된 설비의 결함 등으로, 전체적인 화학사고의 증가에 따라 고분자 제조공정관련 재해도 증가하는 것으로 판단된다. 그리고 전체 고분자 제조공정관련 재해중 약 71%가 주요 범용 고분자 제조공정(PE, PVC, PP, PS, PP, PU)에서 발생 하였고, 그 중에서도 PE공정이 전체 재해의 28%로 가장 높은 점유율을 나타내었다. 이는 이러한 주요 범용 고분자의 제품의 광범위한 사용에 따른 고분자 제조공정 관련 재해에서는 이러한 주요 범용 고분자의 제조공정에서 사고가 절대 다수를 차지하고 있음을 보여 주고 있었다.
이는 이러한 주요 범용 고분자 제품관련 공정에서 재해를 감소시키는 것이 전체 고분자 제품관련 재해건수를 획기적으로 감소시킬 수 있음을 보여준다. 그리고 주요 범용 고분자의 재해발생 분포를 보면 PE제조 공정관련 사고가 전체 재해의 약 28%로 가장 높은 점유율을 보이고 있다. 특히, PE 공정 중에서 LDPE는 세계에서 가장 많이 만들어 지는 고분자 중의 하나로, 제조방법은 초고압 상태 하의 자유 radical 반응으로, 에너지 사용이 다른 고분자 물질의 제조공정보다 많은 편이어서 그만큼 에너지 사곱용량에 따른 재해도 다른 물질의 공정 보다 많이 발생한 것으로 나타났다.
또한 주요 범용 고분자 제조공정관련 공정의 재해원인은 안전작업절차 미준수>보호구 미착용>설비유지관리 미흡으로 나타났다.
주요 범용 고분자 제품의 제조관련 공정의 재해 원인별 재해발생 분포는 Fig. 4와 같이 전체 재해의 약 34%가 안전작업 절차 미준수, 약 13.5%가 설비유지관리 미흡에서 기인하는 사고이었다. 그리고 약 14.
그리고 주요 범용 고분자의 재해발생 분포를 보면 PE제조 공정관련 사고가 전체 재해의 약 28%로 가장 높은 점유율을 보이고 있다. 특히, PE 공정 중에서 LDPE는 세계에서 가장 많이 만들어 지는 고분자 중의 하나로, 제조방법은 초고압 상태 하의 자유 radical 반응으로, 에너지 사용이 다른 고분자 물질의 제조공정보다 많은 편이어서 그만큼 에너지 사곱용량에 따른 재해도 다른 물질의 공정 보다 많이 발생한 것으로 나타났다. 이 밖에 PVC, PS, PU, PP의 순으로 높은 점유율을 보이고 있다.
특히, 안전작업절차 미준수, 보호구 미착용 등 근로자의 불안전한 행동에 의한 재해가 전체 재해의 약 70% 이상을 차지함으로서 설비유지관리 미흡 등의 불안전한 상태에 의한 재해의 약 2배 이상 발생함을 알 수 있었다. 이는 고분자 제조공정의 산업현장에서도 설비 등의 개선에 의한 재해예방 보다는 지속적인 인적관리에 의한 재해예방활동이 중요함을 보여주고 있음을 알 수 있다.
폭발 · 파열에 의한 재해가 43%로 가장 높은 점유를 보였고, 그 다음으로 화재가 29%, 누출 · 접촉이 23%, 그 밖의 직업병이 약 5%를 차지하였다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	범용 고분자 제품들의 종류에는 무엇이 있는가?	오늘날 산업협장에서는 폴리에틸렌(PE), 폴리프 로필렌(PVC), 폴리염화비닐(PVC), 폴리스티렌(PS) 및 폴리우레탄(PU)과 같은 다양한 종류의 범용 고분자 제품들이 사용되고 있다. 이러한 완성된 고분자 물질 및 제품의 유해․위험성은 크지 않다.
	고분자 중합공정의 문제점은 무엇인가?	특히, 2013년에는 HDPE 제품(분체) 공정에서 폭발사고로 인하여 6명이 사망하고, 16명이 부상당하는 대형사고가 발생하였다[1]. 이러한 고분자 중합공정은 고도의 기술집약적 장치산업으로서 여러 종류의 화학물질의 원료 ․ 중간제 ․ 첨가제 ․ 용제 및 제품의 형태로 사용․취급 및 저장하고 있으며, 이들 물질의 보유량이 많고, 시스템이 복잡하여 누출 또는 화재 ․ 폭발과 같은 사고가 발생한 경우에는 공정내의 근로자뿐만 아니라 공장 인근의 주민 및 환경에 까지 막대한 영향을 끼칠 수 있는 게 현실이다. 또한 이로 인한 인명피해 뿐만 아니라 설비파손은 재산상의 매우 큰 손실을 가져오고, 파손된 설비를 복구하는데 상당한 시간이 걸리므로, 이와 관련된 산업에 필요한 원재료 수급 등에 차질을 가져와서 국가 전체 경제에까지 커다란 영향을 미치는 경우도 많다.
	중합(polymerization)공정으로 발생하는 문제점은?	이러한 고분자 중합공정은 고도의 기술집약적 장치산업으로서 여러 종류의 화학물질의 원료 ․ 중간제 ․ 첨가제 ․ 용제 및 제품의 형태로 사용․취급 및 저장하고 있으며, 이들 물질의 보유량이 많고, 시스템이 복잡하여 누출 또는 화재 ․ 폭발과 같은 사고가 발생한 경우에는 공정내의 근로자뿐만 아니라 공장 인근의 주민 및 환경에 까지 막대한 영향을 끼칠 수 있는 게 현실이다. 또한 이로 인한 인명피해 뿐만 아니라 설비파손은 재산상의 매우 큰 손실을 가져오고, 파손된 설비를 복구하는데 상당한 시간이 걸리므로, 이와 관련된 산업에 필요한 원재료 수급 등에 차질을 가져와서 국가 전체 경제에까지 커다란 영향을 미치는 경우도 많다.

참고문헌 (7)

Han, Ou-Sup and Lee, Jung-Suk, "Pyrolysis Characteristic and Ignition Energy of High-Density Polyethylene Powder", KIGAS, 18(3), 31-37, (2014)
Lee, Keun-Won, "A Study on the Characteristics of Fire Hazard for Plastic Materials", 2003-84-591, Occupational Safety & Health Research Institute, (2003)
Lee, Keun-Won, "Incident Cause Analysis Based on Major Accident Database", 2005-15-33, Occupational Safety & Health Research Institute, (2005)
Cho, Myung-woo, "A Study on the Types of Fetal and Nonfatal Occupational Injuries and Hazardous Risk Factors", 2007-42-837, Occupational Safety & Health Research Institute, (2007)
Lee, Keun-Won and Kim, Kwan-Eung, "Fire Characteristics of Plastic Insulating Materials from Cone Calorimeter Test", T. of Korean Institute of Fire Sci. & Eng., 17(1), 76-83, (2003)
Jeong, Jee-Yeon, "Studies on the Actual Emitting Conditions of Hazardous Substances and the Improvement of Working Environment in Polymer Manufacturing Processes", 2007-108-1033, Occupational Safety & Health Research Institute, (2007)
Hwang, Dong-Jun, "Distribution Characteristics of Accidents Caused During the Manufacturing Processes of Major General Purpose Polymers, and Plans to Seure Safety in the Manufacturing process", Master's Thesis, Pusan National University, (2017)

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