1. 개요
2001년 9월 24일(월) 11:17분경 전남 여수시 소재 ○○화학(주)의 CA 2공장에서 농황산 공급탱크의 황산 공급배관에 생긴 핀홀(PIN-HOLE)을 용접방법으로 수리하기 위해 용접준비 작업중(그라인딩 작업중) 황산탱크가 폭발하여 1 명이 사망하고 1명이 부상을 당한 사고임.
2. 사고발생 과정
가. 사고발생 공정 - 소금물을 전기분해하여 발생된 염소 중 잔류하는 수분을 농황산으로 흡수처리하는 염소 건조공정으로, 염소건조탑에 공급되는 농황산을 일시 저장하는 헤드탱크(Head Tank)임.
나. 사고발생과정 - ○○공장은 전기 분해조에 소금물을 공급하는 FRP배관에 크랙(CRACK)이 생겨 이를 수리하기 위해 2001년 9월 24일 04:10분 임시 SHUT-DOWN함. S/D시기에 농황산 공급탱크의 황산공급 배관에 생긴 핀홀(PIN-HOLE)을 용접방법으로 수리하기 위해 10:00시경 안전작업 허가서를 발급받아 용접준비 작업중(그라인딩 작업중) 황산탱크가 폭발하였음.
3. 사고관련 물질 및 설비
- 사고발생 설비는 염소건조공정에 사용되는 농황산(98%)을 염소건조탑에 공급하기 위한 HEAD DRUM임.
◦ DIM. : 1400Ø ×1400H
◦ CAP. : 2.1M3
◦ MAT. : A283Gr.C
◦ D.P : ±0.041㎏/㎠.G
◦ D.T : 40℃
4. 사고원인
◦ 98%농황산과 강(STEEL)종류는 반응성이 크지는 않으나, 장시간에 걸쳐 지속적인 반응이 일어날 수 있고, 반응에 의해 황산철과 수소가 발생함. 발생된 수소의 양은 미미하나 장기간 누적될 경우 재해를 일으킬 수 있음.
Fe + H2SO4 → FeSO4 + H2↑
◦ 미량 발생된 수소는 통기구를 통해 배출되어야 하나, 황산탱크 상부에 설치된 통기구가 머드(Mud)성분에 의해 막혀 있어서 배출될 수 없었음.
◦ 장기간 축적된 수소는 원래 탱크에 들어 있던 공기와 혼합해 위험분위기를 형성함.
◦ 핀홀 수리를 위한 용접 준비작업으로 그라인딩 작업을 하던 중 발생된 열이 점화원으로 작용하여 폭발함.
5. 피해현황
◦ 인적피해
- 사망 1명
- 부상 1명
◦ 물적피해
- 탱크파손 : 300만원정도
- 생산손실 : 450톤(염소)
아래는 미국의 유사사고 사례이다.
2001년 7월 17일, 미국 델라웨어주에 소재한 정유공장에서의 황산 저장탱크 폭발사고로, 보수공사 하청업체 소속의 보일러 제작 작업자 1인이 사망하고, 8명의 부상자가 발생했다.
보수 작업반이 황산(H₂SO₄) 옥외저장탱크(Tank Farm)의 발판 (Grating)을 수리하던 중, 화기작업 중에 발생한 불꽃이 인화성 증기에 점화된 것이 문제 상황의 시작이었다.
황산 저장탱크는 저장용량이 작은 것은 비금속 소재로 만들어지기도 하지만, 진한 황산을 저장하는 대형 저장탱크는 탄소강으로 만들어지며, 실제로 부식 손실이 크지 않아 탄소강으로 많이 만들어진다. 황산 98%은 24C에서의 부실률은 0.13mm/year이지만 107C에서는 5mm/y 이하이다.
황산탱크의 폭발과 관련하여 원인중 높은 빈도가 부식과정에서 생성된 수소가 누적되어 인화성 분위기에서 주변의 점화원에 의해 폭발로 이어진 사례들이다. 이로 인한 사고들은 위에 언급한 황산의 기본적인 부식성과 그 특성을 이해하지 못한 결과라고 추정한다.
황산은 위와 같은 부식 반응 과정에서 수소를 생산하게 되고, 그 수소가 황산증기와 함께 탱크 상부에 남아 있게 된다. 특히 여름철에는 높은 온도로 인해 이러한 부식 반응이 급속도로 진전될 수 있다.
황산 탱크는 상부의 환기구의 설계와 관리가 매우 중요하며, 제대로 관리되지 못하면 저장탱크 상부에 수소와 황산증기의 집중을 막을 수 없으며, 이 곳에 용접을 할 경우 이는 폭발로 이어질 수 밖에 없다.
2024년 유사한 사고사례이다.
울산 울주군 온산공단의 한 화학공장 황산 저장 탱크가 폭발하면서 탱크 상부에서 작업 중이던 근로자가 사망했다. 사고 당시 폭발이 일어난 황산 저장 탱크에 내용물을 그대로 저장한 채 작업을 진행한 것으로 추정돼 현장에서 안전수칙을 위반했을 가능성이 대두되고 있다.
경찰과 소방당국 등에 따르면 28일 오전 9시 10분께 울산 울주군 온산리에 위치한 화학물질 제조업체 xx 공장에서 황산 저장 탱크가 폭발하는 사고가 발생해 작업자가 숨졌다. 작업자자는 이날 황산 저장 탱크 상부에서 용접 작업 중이었으며, 폭발이 발생하면서 탱크 뚜껑(맨홀)과 함께 튕겨 약 10m 아래 바닥으로 추락했다.
수t에 달하는 탱크 뚜껑에 깔린 작업자는 장기파열이 우려돼 심폐소생술이 불가능했고, 인근에 누출된 황산 가스로 인해 구조 작업이 오후까지 미뤄졌다. 사고 당시 작업자가 용접 작업을 하던 황산 저장 탱크에는 200여t에 달하는 황산이 저장돼 있던 것으로 알려져, 회사가 안전수칙을 제대로 지키지 않았을 가능성이 큰 것으로 추정된다.
산업안전보건기준에 관한 규칙은 위험물이 든 용기에 화기작업을 하기 전에 반드시 폭발 위험이 있는 내용물을 모두 제거해야 한다고 규정한다.
경남권 중대산업사고예방센터와 경찰 등은 화기와 화학 물질이 만나면서 폭발이 일어났을 것으로 추정, 회사의 안전책임자 등을 상대로 안전 수칙을 제대로 지켰는지, 업무상 과실이 없었는지 등을 조사할 방침이다.
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