한국 경제의 초석인 화학산업의 성장 이면에는 매년 수십여 건의 위험·유해화학물질 화학사고로 막대한 인명 및 환경피해가 발생하고 있다. 화학사고 주요 원인으로 염산, 불산 등과 같은 위험·유해화학물질 취급시설에서 작업자의 부주의, 취급시설의 노후화 등으로 방유벽 내 유·누출 후 대기 확산에 의한 인명 및 환경피해가 발생된 사례를 쉽지 않게 접할 수 있다. 이와 같은 화학사고를 예방하기 위해서 방유벽 내 유입된 위험·유해화학물질의 대기 확산 방지를 위한 방재시스템의 필요성이 제기되어 동일 주제에 대해서 연구하였다. 대기 확산 방지를 위한 방재시스템은 유·누출 감지단계, 경보·측정단계, 억제·차단단계 등 총 4단계로 구성된다. 본 연구에서 제안한 위험·유해화학물질방재시스템을 통해서 대기 확산과 같은 2차 화학사고 예방 체계의 필요성을 제기할 수 있다.
한국 경제의 초석인 화학산업의 성장 이면에는 매년 수십여 건의 위험·유해화학물질 화학사고로 막대한 인명 및 환경피해가 발생하고 있다. 화학사고 주요 원인으로 염산, 불산 등과 같은 위험·유해화학물질 취급시설에서 작업자의 부주의, 취급시설의 노후화 등으로 방유벽 내 유·누출 후 대기 확산에 의한 인명 및 환경피해가 발생된 사례를 쉽지 않게 접할 수 있다. 이와 같은 화학사고를 예방하기 위해서 방유벽 내 유입된 위험·유해화학물질의 대기 확산 방지를 위한 방재시스템의 필요성이 제기되어 동일 주제에 대해서 연구하였다. 대기 확산 방지를 위한 방재시스템은 유·누출 감지단계, 경보·측정단계, 억제·차단단계 등 총 4단계로 구성된다. 본 연구에서 제안한 위험·유해화학물질방재시스템을 통해서 대기 확산과 같은 2차 화학사고 예방 체계의 필요성을 제기할 수 있다.
Behind the growth of the chemical industry which is a cornerstone of the Korean economy, dozens of hazardous and noxious chemical accidents occur every year, resulting in enormous casualties and environmental damages. Many cases among chemical accidents are caused by the carelessness of workers in h...
Behind the growth of the chemical industry which is a cornerstone of the Korean economy, dozens of hazardous and noxious chemical accidents occur every year, resulting in enormous casualties and environmental damages. Many cases among chemical accidents are caused by the carelessness of workers in handling facilities such as hydrochloric acid and hydrofluoric acid, and the aging of handling facilities. In order to mitigate the damage by such chemical accidents, a safety system for preventing atmospheric diffusion of hazardous and xoxious chemicals in dike was proposed. The atmospheric diffusion prevention safety system consists of leak detection phase, alarm and measurement phase, suppression and blocking phase. Through the proposed the atmospheric diffusion prevention safety system, the need for 2nd chemical accident prevention such as atmospheric diffusion in dike can be posed.
Behind the growth of the chemical industry which is a cornerstone of the Korean economy, dozens of hazardous and noxious chemical accidents occur every year, resulting in enormous casualties and environmental damages. Many cases among chemical accidents are caused by the carelessness of workers in handling facilities such as hydrochloric acid and hydrofluoric acid, and the aging of handling facilities. In order to mitigate the damage by such chemical accidents, a safety system for preventing atmospheric diffusion of hazardous and xoxious chemicals in dike was proposed. The atmospheric diffusion prevention safety system consists of leak detection phase, alarm and measurement phase, suppression and blocking phase. Through the proposed the atmospheric diffusion prevention safety system, the need for 2nd chemical accident prevention such as atmospheric diffusion in dike can be posed.
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문제 정의
국내 화학사고에서 공통으로 제기된 문제점은 위험·유해화학물질이 방유벽 내 유입될 경우 자동경보장치와 방유벽에서 발생한 흄의 대기 확산을 방지하는 안전시스템이 구축되어 있지 않아 인명 및 환경피해 발생 가능성이 높다는 것이다. 따라서 화학사고 예방 차원에서 안전시스템 구축의 필요성과 중요성을 확인하였다.
이를 통해 방유벽 설치규정 상에 위험·유해화학물질 유·누출 대비 방재시스템 적용 여부, 감지 감지기 등 관련 기술 현황 적용 여부, 방유벽 설치 재질에 따른 유·누출 가능성 등에 대해서 검토하였다.
이에 본 연구에서는 위험·유해화학물질이 방유벽 내 유·누출 시 대기 확산을 방지하기 위한 안전시스템을 제안하였다.
이에 본 연구의 목적은 국내·외 위험·유해화학물질 관련 방유벽의 설치규정과 기존에 제안된 관련 유·누출 관련 방재기술, 특허 등 비교하여 본 연구에서 제안하고자 하는 방재시스템 도안에 대한 아이디어로 활용하였다.
이와 같은 과정을 통해서 위험·유해화학물질이 방유벽 내 유입 되었을 경우 대기 확산 방지하기 위한 방재시스템 도입의 필요성 제기와방재기술 개발을 목적으로 연구하였다.
국내 화학사고는 2012년 경북 구미 불산 유·누출사고를 계기로 국내애서 유통되는 위험·유해화학물질의 체계적인 관리와 비상대응기관의 필요성이 제기되어 2014년 1월에 환경부 화학물질안전원이 개원되었다. 화학물질안전원의 개원이후 국내 화학사고에 대한 통계가 기틀이 마련되었으며 본 연구는 2014년 이후의 화학사고 사례를 중심으로 조사하였다.
제안 방법
감지제어부(130)는 레이저 액위 측정기(120), 가스측정기(160) 및 경보기(140), 분사제어부(220)와 유선 및 무선 데이터 전송시스템(Wireless fidelity), 블루투스(Bluetooth) 기술을 이용하여 제어한다. 가스측정기(160)는 대기 확산된 유독가스의 농도를 측정하기 위해 통로(151)의 중간에 가스측정센서가 설치되어 대기 중의 환경 오염도를 측정한다. 저온저장탱크(210)는 반응성이 없는 저온 기체를 액상으로 압력용기(Pressure vessel)에 약 1 ton 이상의 액상 저온 기체를 저장하며 유·누출 시 저온 기체를 배출하여 유·누출된 위험·유해화학물질의 표면을 동결하여 대기 확산을 방지한다.
주요 구성부에 대해서 설명하면 레이저 액위 측정기(120)는 위험·유해화학물질의 액위를 측정하기 위하여 방유벽 내부 하단으로 레이저를 조사한 후 반사된 레이저를 감지하여 액위를 측정한다. 감지제어부(130)는 레이저 액위 측정기(120), 가스측정기(160) 및 경보기(140), 분사제어부(220)와 유선 및 무선 데이터 전송시스템(Wireless fidelity), 블루투스(Bluetooth) 기술을 이용하여 제어한다. 가스측정기(160)는 대기 확산된 유독가스의 농도를 측정하기 위해 통로(151)의 중간에 가스측정센서가 설치되어 대기 중의 환경 오염도를 측정한다.
이에 본 연구의 목적은 국내·외 위험·유해화학물질 관련 방유벽의 설치규정과 기존에 제안된 관련 유·누출 관련 방재기술, 특허 등 비교하여 본 연구에서 제안하고자 하는 방재시스템 도안에 대한 아이디어로 활용하였다. 또한 방유벽 관련 화학사고 사례를 통해서 사고원인 파악과 대책도 도출하였다. 이와 같은 과정을 통해서 위험·유해화학물질이 방유벽 내 유입 되었을 경우 대기 확산 방지하기 위한 방재시스템 도입의 필요성 제기와방재기술 개발을 목적으로 연구하였다.
방유벽 내 안전시스템는 방유벽 내 유입된 위험·유해화학물질이 대기 확산 방지를를 위한 가스감지센서, 자동경보장치, 확산방지 장치 등 방재시스템의 구축 여부를 확인하였다.
위험·유해화학물질의 방유벽에 관한 국내·외 설치규정을 살펴보았다.
이에 본 연구에서는 위험·유해화학물질 대기확산 방지시스템 기술을 제안하였으며 제시한 내용은 위험·유해화학물질을 취급·저장시설에서 방유벽 내로 유입된 위험·유해화학물질의 대기 확산을 차단 및 억제하는 안전시스템이다.
제안하는 대기 확산 방지를 위한 안전시스템의 주요 구성은 방유벽 내 유입된 위험·유해화학물질에 대한 액위 자동화 측정 장치, 유·누출 발생 시 사업장의 중앙통제실, 시설관계자, 소방, 환경부 등 관계기관에게 즉시 보고·전파되는 자동화 경보장치,대기 확산된 유독가스 농도 측정정치, 방유벽에서 추가적인 대기 확산을 방지하기 위한 안전장치 등으로 도안, 구상하였다.
대상 데이터
2014년부터 2018년 6월까지 국내에서 발생한 화학사고 중 위험·유해화학물질이 방유벽 내 유입되어 대기로 확산된 화학사고를 Table 1에 발생지점, 발생날짜, 사고물질, 인명피해, 대기 확산 여부, 사업장 외부 확산 여부, 방유벽 내 안전시스템 구축 여부 순으로 정리하였다.
2015년 9월 2일 경북 영천시에 소재한 실리콘 제조업체의 실외 저장탱크 하부 플랜지 균열로 혼산(질산 60%, 불산 5%, 물 35%) 약 4 t이 방유벽 내로 유·누출된 사고가 발생하였다(1).
방유벽 내 위험·유해화학물질 유입 시 대기 확산 방지장치(10)는 위험·유해화학물질을 취급하는 저장 탱크(1)에서 방유벽(2) 내로 유입 위험·유해화학물질의 대기 확산을 차단하도록 이루어지며 유·누출 감지장치(100) 및 자동분사장치(200) 등으로 이루어졌다.
방유벽 내로 유·누출된 혼산에서 발생한 유독가스가 대기로 확산되어 인근에 거주하고 있던 마을주민 54명이 입원 및 병원진료를 받았으며 주변 식생에 대한 환경영향조사가 시행되었다.
이론/모형
화학사고 통계 자료는 환경부 화학물질안전원의 화학안전정보공유 시스템1)을 활용하였으며 주요 화학사고 사례의 경우에는 사고 개요와 원인에 따라 도출된 대책을 통해서 본 연구에서 제기하고자 하는 대기 확산 방지를 위한 안전시스템 도안·개발 등 제안에 참고하였다.
성능/효과
1) 대기 확산 방지시스템의 주요 특성은 방유벽 내 유입된 위험·유해화학물질의 유입량과 이상반응에 의해 발생된 가스를 감지하는 장치, 소리와 빛을 이용해 중앙통제실, 소방, 환경부 등 관계기관에 자동 경보장치, 대기 확산된 유독가스를 저온의 반응성이 없는 기체를 이용하여 위험·유해화학물질의 표면 동결로 2차 대기 확산을 방지하는 장치 등이 중요 설비이다.
2) 위험·유해화학물질의 대기 확산 확산 방지시스템의 주요 기대효과는대기 확산의해 발생된 흄에 의한 2차 인명·환경피해 최소화와 유·누출된 위험·유해화학물질에 따른 효율적인 최종 방재 방법을 찾을 수 있는 시간과 방재 인력·장비를 최적으로 투입할 수 있는 시간을 벌 수 있을 것으로 판단된다.
따라서 본 연구에서 제안하는 대기 확산 방지시스템을 통해서 위험·유해화학물질이 방유벽 내 유입될 경우 대기 확산을 차단하여 흄에 의한 2차 인명·환경피해 최소화가 가능하다.
또한 위에 제시된 화학사고의 대응과정을 고찰하면 사고 당시에 자동화 경보시스템에 의한 경보·전파가 되지 않았고 해당 사업장 근로자의 현장 순찰 간 육안, 냄새 등으로 식별되어 화학사고 초기대응과 방재에 필요한 골든타임 내에 이루어지지 못한 공통점으로 확인할 수 있다.
주요 화학사고 원인 위험·유해화학물질은 질산, 황산, 불산(불화수소), Trichloroethylene(TCE) 등 방유벽 내 유입되었을 경우 이상반응으로 대기 확산될 가능성이 높은 물질이며 특히 폐산에 의한 화학사고의 경우 각종 폐산 계열을 수집·보관하는 과정에서 이상 반응에 의해 대기 확산되는 빈도가 높았다.
후속연구
3) 실용제품에 대한 설계, 제작 등에 대한 재원 부족으로 실증화 연구를 진행하지 못하였으며 국가 R&D 조성에 따른 연구 기금 확보 시 시제품 제작 후 다양한 조건(대기조건, 산·알칼리 계열 화학물질 등)에 따른 대기 확산 방재시스템의 작동 가능성에 대해서 실증화 연구를 진행할 예정이다.
두 번째는 국내에는 위험·유해화학물질의 대기 확산 방지를 위한 관련 방재·안전시스템에 대한 연구가 활성화되지 않아 관련 기술·특허 등이 부족한데 본 연구가 연구개발의 촉진제가 될 수 있을 것으로 기대한다.
국내·외 방유벽과 관련한 법령을 살펴보면 위험·유해화학물질 흄의 대기 확산 방지에 대한 안전시스템에 대한 구체적인 사항이 언급되지 않지만 고압가스 기술기준의 경우에는 방유벽 내 설치 가능한 피해저감설비 목록을 제시하고 있다. 따라서 보다 효율적인 방재를 위해서는 상위 법령에서도 방유벽 내 설치되어야 할 피해저감설비에 대해서 제시가 필요할 것으로 판단된다.
따라서 위험·유해화학물질이 방유벽 내 유·누출되어 대기 확산에 의한 인명·환경피해 최소화 또는 방지를 위한 안전시스템 개발 등 종합적인 접근과 다각적인 연구 등이 필요할 것으로 판단되며 이를 통해 기존 보다 개선된 화학사고 예방체계를 구축할 수 있다.
또한 방유벽에 비, 눈, 우박 등이 유입되었을 경우 위험·유해화학물질과 섞이지 않고 사업장 내 폐수처리장으로 유출될 수 있는 설비에 대한 구축과 장마철 등 대량의 비가 방유벽 내로 유입될 경우 시스템 운영의 안전성 확보 여부도 추후 연구에서 다루어져서 과제이며 진행할 예정이다.
또한 유·누출된 위험·유해화학물질에 따른 효율적인 최종 방재 방법을 찾을 수 있는 시간과 방재 인력·장비를 절적하게 투입할 수 있는 시간을 벌 수 있을 것으로 판단된다.
세 번째는 위험·유해화학물질의 대기 확산 방지와 관련한 법령(화학물질관리법, 고압가스안전관리법 등)에 방유벽 내 갖춰야할 구체적인 세부사항이 미비한데 이에 대한 개정을 촉진할 수 있을 것으로 기대한다.
위의 사례에서 볼 수 있듯이 국내에서 출원된 특허기술이 매우 적으며 체계화된 안전시스템으로 구성되어 있지 않고 단위 공정별로 적용 가능한 설비 위주로 구축되어 있어 방유벽 내 위험·유해화학물질 유·누출을 대비한 체계화된 유·누출 감지, 대응, 복구를 고려한 안전시스템의 제안이 요구된다.
위험·유해화학물질의 물성(산·염기성 등), 유입량, 기상조건(대기온도, 풍속 등)과 같은 다양한 실험조건을 도출하여 이에 따른 실험결과를 산출할 예정이다.
차후 진행될 실증화 연구를 통해서 도출될 결과는 실용제품의 제작과 개발, 대기 확산 방지시스템의 적용 가능성을 판단할 수 있을 것이다. 이를 통해 기존 방재·안전시스템 보다 진일보된 화학사고 예방 체계를 마련할 수 있을 것으로 판단된다.
차후 방재안전분야의 국가 R&D 기금이 조성되거나 위험·유해화학물질을 생산·취급 등 화학산업에서 지원하는 연구기금을 수주하였을 경우 본 연구에서 도안한 개발안을 기반으로 시제품을 제작할 계획이다.
차후 진행될 실증화 연구를 통해서 도출될 결과는 실용제품의 제작과 개발, 대기 확산 방지시스템의 적용 가능성을 판단할 수 있을 것이다. 이를 통해 기존 방재·안전시스템 보다 진일보된 화학사고 예방 체계를 마련할 수 있을 것으로 판단된다.
참고문헌 (18)
National Institute of Chemical Safety, "Chemistry Safety Clearing-house (CSC)", Retrieved from http://csc.me.go.kr (2019).
Ministry of Environment, "Press Release", May 1 (2015).
J. H. Kwak, S. R. Hwang, Y. H. Lee, J. Y. Kim, K. B. Song, K. Kim, J. E. Kang, S. J. Lee, J. H. Jeon and J. H. Lee, "Development of Mobile Vortex Wet Scrubber and Evaluation of Gas Removal Efficiency", Korean J. Environ. Agric., Vol. 34, No. 2, pp. 134-138 (2015).
C. H. Shin and J. H. Park, "Improvement in the Risk Reduction of Dikes of Storage Tanks Handling Hazardous Chemicals", Crisis and Emergency Management: Theory and Praxis, Crisisonomy, Vol. 12, No. 1, pp. 83-93 (2016).
P. Yeh, N. Yeh, C. H. Lee and T. J. Ding, "Applications of LEDs in Optical Sensors and Chemical Sensing Device for Detection of Biochemicals, Heavy metals, and Environmental nutrients", Renewable and Sustainable Energy Reviews, Vol. 75, pp. 461-468 (2017).
X. Shen, J. Zhang, M. Hua and X. Pan, "Experimental Research on Decontamination Effect of Water Curtain Containing Compound Organic acids on the Leakage of Ammonia", Process Safety and Environmental Protection, Vol. 105, pp. 250-261 (2017).
M. N. Park, H. S. Kim, J. H. Cho, A. Lulu and D. I. Shin, "Mobile Sensor Velocity Optimization for Chemical Detection and Response in Chemical Plant Fence Monitoring", Journal of the Korean Institute of Gas, Vol. 21, No. 2, pp. 41-49 (2017).
R. Kanes, A. Basha, L. N. Vechot and M. Castier, "Simulation of Venting and Leaks from Pressure Vessels", Journal of Loss Prevention in the Process Industries, Vol. 40, pp. 563-577 (2016).
Ministry of Environment, "Chemical Control Act" (2018).
Ministry of Employment and Labor, "Occupational Health and Safety Act" (2018).
National Fire Agency, "Act on the Safety Control of Hazardous Substances" (2018).
Ministry of Trade, Industry and Energy, "High-pressure Gas Safety Control Act" (2018).
Korea Gas Safety Corporation Industry and Energy, "Facility/Technical/Inspection/Supervision/Safety Diagnosis Code for Specified Production of High-pressure Gases", pp. 76-79 (2017).
Federal Ministry for Environment of Germany, "Verwaltungsvorschrift zum Vollzug der Verordnung uber Anlagen zum Umgang mit wassergefahrdenden Stoffen und uber Fachbetriebe" (2017).
Health and Safety Executive of United Kingdom, "Storage of Flammable Liquids in Tanks" (2015).
COMAH Regulation, "UK Health and Safety Excutive", Retrieved from Http://www.hse.gov.uk/comah (2019).
Korean Intellectual Property Office, "KIPRIS (Korean Intellectual Property Rights Information Service)", Retrieved from http://www.kipris.or.kr/khome (2019).
National Institute of Chemical Safety, "Key Info Guide for Accident Preparedness Substances" (2017).
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