[논문]질산 화학사고 사례분석 및 독성피해 영향범위에 대한 연구

이현승; 신창현

doi:10.5762/kais.2020.21.3.488

질산 화학사고 사례분석 및 독성피해 영향범위에 대한 연구
A study on the case analysis of Nitric acid chemical accident and establishment of preventive measures 원문보기

한국산학기술학회논문지 = Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society, v.21 no.3, 2020년, pp.488 - 496

초록
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본 연구는 국내·외에서 질산화학사고를 바탕으로 사업장, 실험실, 병원, 용기파손, 화학물질 오 주입으로 이상반응으로 인한 유독가스가 발생하고, 여러 사례들을 바탕으로 질산의 위험성과 화학사고 발생 시 발생할 수 있는 상황과 안전성에 대한 사례검토를 통해서 5년간의(2014년부터 2018년까지) 질산 화학사고 사례 대상으로 각 연도별, 사고현황, 사고유형, 사고원인, 사고 장소 등의 사례를 분석하여 안전교육과 질산화학사고 발생 시 개선 방안을 검토하였다. 그 결과 36건의 질산 화학사고가 조사되었으며, 그중 16건의 작업자 부주의사고가 발생하였고, 8건의 운송사고와 12건의 시설괸리 부족과 같은 사고가 발생하였다. 질산화학사고는 지속적으로 발생하고 있으며, 이를 바탕으로 CARIS를 활용한 독성영향범위를 최악에 시나리오를 산정하여, 피해영향범위를 통해서 효과적인 사고대응 범위를 측정하였고, 질산화학사고 초기대응방법과 사고예방을 위해서 안전교육 강화와 비상조치계획과 상관관계식을 바탕으로 영향범위를 예측하여, 정량화된 자료를 파악하였다. 또한 주민대피 선정이 수월하게 할 수 있는 상관관계식을 바탕으로 영향범위의 신뢰성을 검토하고, 실제 사업장 사고 시나리오에 적용하여 사고 시 비상상황에 사고대응 효과와 예방대책을 제시하였다.

Abstract ▼ AI-Helper

This study was based on nitrate chemical accidents at home and abroad. Toxic gases due to adverse reactions are generated in the workplace, laboratory, hospital, container damage, and chemical misinjection. Through a case review of possible situations and safety, this study analyzed various cases of accidents, accident status, accident type, cause of the accident, location of the accidents, etc. from 2014 to 2018. The plans for improvement in education and nitrate accidents were reviewed. As a result, 36 nitrate chemical accidents were investigated, including 16 careless worker accidents, eight transportation accidents, and 12 facilities shortages. Nitrate chemical accidents are occurring continuously. Based on this, the range of toxic effects using CARIS was calculated at the worst-case scenario, and the effective response range was measured through the damage impact range. For this purpose, the impact range was predicted based on the strengthening of safety education, emergency action plan and correlation, and the quantified data was identified. In addition, the reliability of the scope of impact was reviewed based on the correlation formula that could facilitate the evacuation of residents, and it was applied to actual accident scenarios of the workplace to present the effects of the accident response and preventive measures.

주제어

표/그림 (13)

표 Table 1. Nitrate chemical accidents by Year (unit : case/year)
그림 Fig. 1. Statistics for yearly Nitric acid chemical accidents.
그림 Fig. 2. Statistics for yearly Nitric acid chemical accidents.
그림 Fig. 3. Statistics for type of yearly Nitric acid chemical accidents.
표 Table 2. Type of causes of Nitric acid chemical accidents (unit : case/year)
그림 Fig. 4. Statistics for type of forms of yearly Nitric acid chemical accidents.
표 Table 3. Type of Nitric acid chemical accidents (unit : case/year)
그림 Fig. 6. Nitric Acid Leakage
표 Table 4. Conditions of accident scenarios
그림 Fig. 7. Damage distance of nitric acid
그림 Fig. 8. CARIS nitrate toxicity range
표 Table 5. Damage distance equations of nitric acid
표 Table 6. Comparison of damage distance by equations and KORA in case of nitric acid leakage

AI 본문요약
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문제 정의

사고원인별로 분석하여 관리적 대책, 시설측면 등으로 예방관리 제도를 보완하고, 사고대응 사례를 조사하여 피해 최소화를 위한 사고대응 및 주민대피 방법 등 비상대응 체계를 개선할 필요가 있다. 본 연구에서는 본 연구에서는 국내에서 빈번하게 발생하고 있는 질산에 의한 사고사례를 살펴보고, 질산 취급 시 예방대책과 비상대응 체계를 개선하고자한다.

제안 방법

본 연구는 2014년부터 2018년까지 발생한 국내 화학 사고를 분석하여 예방관리 측면과 사고대응 측면에서 보완점을 도출하였다. 2014년부터 2018년까지 발생한 국 내 화학사고의 총 449건 중 질산 화학사고는 36건(8.
사고사례를 통해 시사점을 도출하기 위해 고유형, 사고원인, 발생시설로 구분하여 분석하고, 또한 이를 바탕으로 최악에 시나리오 조건을 적용하여 질산으로 인한 독성 피해 영향범위를 산정하여 주민대피 거리를 선정하기 위한 기초자료를 상관관계식으로 제시하였다. 이를 사업장 사고 시나리오에 적용하여 신뢰도를 검증하여, 다음과 같은 결론을 도출하였다.
지난 5년 동안 질산 화학 사고를 선별하여 각 연도별 사고유형, 사고원인 등 의 화학물질사고 특성을 분석하였다. 사고원인을 파악하기 위해 작업자 부주의, 시설관리 미흡, 운송차량 사고로 분류하여 각 연도별 사고발생 현황을 조사하였으며, 유형별로 유·누출, 이상반응, 화재, 폭발, 복합사고 등으로 구분하였다. 장소별로는 병원, 사업장, 연구소, 학교(실험실), 운반 등으로 분류하여 조사하였다.
산정된 질산에 의한 피해영향거리 상관관계식의 검증을 위하여 A, B 사업장 각각의 사고 시나리오를 적용해 보았다. A 사업장의 사고 시나리오는 탱크로리에서 저장 탱크로 유입 시 질산이 누출·확산되는 영향모델로 설정하였으며, 해당 설비의 설계 용량은 6 ㎥, 직경은 2.
질산 화학사고 발생현황을 연도별 원인을 살펴보면 작업자부주의, 시설관리 미흡, 운송차량사고로 분류하였다. 원인분석 조사 분석방법은 환경부 화학물질안전에서 화학사고 원인을 국가적인 통계자료로 활용하기 위해서 사용하는 방식이다.
프로그램 실행 시 지면 위 떨어진 거리, 누출 배관 직경, 저장량과 누출속도, 대기 온도, 운전 압력 및 방류벽 면적을 변화되는 인자로 설정하여 분석하였다. 최악의 사고시나리오에서는 수동적 완화장치(방벽, 방호벽, 방류 벽, 배수시설 및 저류조 등)만을 고려하며, 능동적 완화장치(중화설비, 소화설비, 수막설비, 과류방지밸브, 플레어 시스템 및 긴급차단시스템 등)는 고려하지 않는다[11].
01∼20 ㎏/s의 누출속도로 10분간 누출되었을 경우의 피해영향범위를 산출하였다. 피해영향모델을 독성으로, 끝점거리 ERPG-2를 10 ppm으로 설정한 뒤 저장량을 변화시키면서 독성피해 영향범위를 분석하였으며, 결과는 Fig. 7에 나타내었다.
99이상인 최적의 상관관계식을 도출하였다. 화학물질누출사고 발생 시 CARIS를 이용한 독성피해 영향범위와 본 연구의 상관관계식을 이용한 독성피해 영향범위를 비교하여 신뢰도를 검증하였다.

대상 데이터

2014년부터 2018년까지 발생한 총 화학 사고는 449 건으로 이중 질산에 의한 화학 사고는 총 36건(8.0%) 발생하였다. Table.
국내에서 발생한 화학사고 자료는 환경부 화학물질안전원에서 운영하고 있는 화학안전정보공유시스템의 자료를 활용하였다[12]. 자료의 통계분석은 SPSS ver19(IBM Co.
본 연구에서는 2014년부터 2018년까지 발생한 449건의 화학사고 중 질산 화학사고 자료를 수집하였다. 분석 결과, 암모니아(48건), 염산(38건), 질산 화학사고가 36건으로 화학사고 발생하였다[12].

데이터처리

USA) 프로그램을 이용하였다. 자료의 배치·분석도 기존 연구에서 사용한(2) 일원배치 분산분석(One way-ANOVA)을 통해 사고유형(유출·누출, 화재, 폭발, 이상반응)에 따른 사고 발생에 대한 차이검정을 실시하였고, Independence T-test를 통해 사업장, 도로, 기타 등 사고발생 장소와 작업자 부주의, 시설관리 미흡에 따른 사고발생 원인의 차이 검정을 수행하였다. 이 경우 통계치의 유의수준(p-Value)은 0.

성능/효과

7에 나타내었다. 결과적으로 2차 상관관계식에서 오차율 6.4%로 실제 영향범위 값과 흡사한 결과가 도출되었다. B 사업장에서의 질산 사고 시나리오는 설비의 설계용량은 2 ㎥이고 설비의 직경은 2.
넷째, 사고 피해 영향범위를 사전에 파악하여 단순한 떨어진 거리를 선정하는 것 보다 사업장 취급정보를 파악하여 영향범위를 예측하여 정량화된 자료를 파악하여야 주민대피 선정이 수월해진다. 질산 누출에 따른 최악의 시나리오 적용하여 두 사업장의 CARIS 실제 영향범위 결과와 본 연구의 상관관계식 비교 결과, A 사업장은 2차 상관관계식에 대해 오차율 0.
넷째, 사고 피해 영향범위를 사전에 파악하여 단순한 떨어진 거리를 선정하는 것 보다 사업장 취급정보를 파악하여 영향범위를 예측하여 정량화된 자료를 파악하여야 주민대피 선정이 수월해진다. 질산 누출에 따른 최악의 시나리오 적용하여 두 사업장의 CARIS 실제 영향범위 결과와 본 연구의 상관관계식 비교 결과, A 사업장은 2차 상관관계식에 대해 오차율 0.51%를 나타내었고 B 사업장은 2차상관관계식에 대해 오차율 5.29%, 3차 상관관계식에 대해 오차율 4.90%의 결과가 도출되었다. 따라서 질산은 본 연구의 2차 상관관계식인 y=-3E-06x2 + 0.
첫째, 질산화학사고의 조사한 결과 사고 장소를 보면, 실험실 사고가 많이 발생하였으며, 「연구실 안전 환경 조성에 관한법률」을 활용하여 사고예방·대응 대책 마련과 안전교육과 비상조치계획을 수립하고, 실험실 또한 관련 법규를 개정하여, 소규모 장외영향평가서를 작성하여, 피해영향범위를 줄일 수 있는 계획이 필요한 것으로 판단된다.

후속연구

둘째, 사고예방 측면에서 살펴볼 때, 사고의 유형이 가장 높게 나온 작업자 부주의 사고를 분석할 필요가 있다. 작업자 부주의로 사고가 16건이었고, 이를 줄이기 위해 서는 많은 대책이 필요할 수 있지만 우선 안전관리 문화를 형성하는 것이 중요할 것으로 판단된다.
셋째, 사고대응 측면에서는 화학사고 대응기관과 초기 대응 협력시스템을 만들어 초기대응능력을 강화하고 비상연락망을 통한 물질정보 및 방재정보를 공유하는 시스템 마련하여, 관계기관에 사고전파가 신속하게 이루어지고, 자체 소방대 및 공단에 입지한 자율소방대를 활용하여, 방재 및 방재물품이 신속하게 이루어질 수 있는 공단 자율소방대를 조직하여, 독일에서 시행하고 있는 공단 내 소방대를 활용하는 방안을 계획할 필요가 있을 것으로 판단된다.
화학안전정보공유시스템에 따르면, 2015년에는 2014년에 비해 8건이 증가한 113건의 화학사고가 발생한 것으로 나타났다. 이 중 질산에 의한 사고는 36건이 발생하였고, 매년 사고가 끊이지 않고 있어 추가적인 대책이 마련되어야 한다. 사고원인별로 분석하여 관리적 대책, 시설측면 등으로 예방관리 제도를 보완하고, 사고대응 사례를 조사하여 피해 최소화를 위한 사고대응 및 주민대피 방법 등 비상대응 체계를 개선할 필요가 있다.
807이 가장 적합한 식으로 판단된다. 이를 활용해서 피해영향범위를 미리 산정하여 활용한다면, 보다 빠른 주민대피를 함으로서 인명피해를 줄이고, 차후 대피범위를 설정하는데 도움이 될 것이다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	질산은 인체에 어떤 영향을 미치는가?	질산은 자극성이 강한 부식성 가스로 흡입하면 점막 자극 또는 부종이 발생할 수 있고, 폐부종을 유발하는 등 인체 및 환경에 큰 영향을 미치는 것으로 잘 알려져 있다[1][2]. 질산은 잔류성이 높고 확산성이 있어 화학사고가 발생할 경우 환경, 인명, 재산 등의 심각한 손실 및 피해를 유발하는 경우가 많다[1].
	질산 취급 시 안전대책을 마련하기 위해 취급 사업장은 무엇을 해야하는가?	또한 질산은 사고대비물질로 지정되어 있어 질산을 제조·사용시설로 연간 2,250톤 이상, 보관·저장시설은 300톤 이상 취급하는 사업장은 사고예방, 장외평가 및 비상대응 프로그램을 작성·이행하고 관련정보를 주민에게 고지토록 하는 위해 관리계획서를 제출하여야 한다. 아울러, 질산 취급 시 안전대책을 마련하기 위해 취급 사업장은 유해화학물질관리자를 선임해야하며, 질산을 3톤 이상 초과하여 운반하고자 하는 경우에는 운반자, 운반시간, 운반경로·노선을 포함하는 운반계획서를 환경부장관에게 제출하여야한다.
	질산의 농도가 높을수록 흄(Hume)이 발생되는 특성으로 인해 무엇을 고려하여햐 하는가?	065kgf/㎠(@20℃)로 상온에서 휘발성은 낮으나 질산의 농도가 높을수록 흄(Hume)이 발생되는 특성이 있다. 이와 같은 특성 때문에 저장탱크 파손 등으로 인한 질산 누출 사고가 발생할 경우, 파손된 부위에서 대기 중으로 직접 증기가 확산 되는 것 보다는 누출된 액체 풀(Liquid pool)로부터 증기 또는 흄 형태로 대기 중으로 확산될 가능성을 고려하여야 한다. 특히 질산의 증기밀도는 1.

저자의 다른 논문 :

표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

용어 설명 출처 목록 (6)

용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

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