저장탱크 폭발사고 분석-KOSHA

`22년 3월 경기도 안산시 소재 폐유기용제 저장탱크 상부에서 배관 연결을 위한 용접 작업 중 탱크가 폭발하며 탱크 위에서 작업 중이던 근로자 2명이 사망하였다. 저장탱크에서 화재나 폭발이 발생하면 인명피해와 물적피해가 크다.

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또한 이러한 사고는 제조업 뿐만 아니라 서비스업, 폐기물처리업 등 많은 장소에서 발생하고 있다. 저장탱크가 다양한 업종에서 사용이 되기 때문에, 사업장이 저장탱크를 보유하고 있다면 작업 시 발생할 수 있는 위험을 모든 근로자가 인지할 필요가 있다. 최근 발생한 저장탱크 폭발사고의 원인을 분석하고, 동종사고 방지를 위해 사업장에서 준수해야 할 사항에 대해 살펴보았다.

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탱크 폭발 관련 유사 사고 사례

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• 2023년 8월 경기도 화성시 소재 산업폐기물 처리회사 폐수저장탱크 상단에 전동그릴로 구멍을 뚫던 중 탱크 폭발 (사망 1명)

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• 2022년 3월 경기도 안산시 소재 폐유기용제 저장탱크 상부에서 배관 연결을 위한 용접 작업 중 탱크 폭발 (사망 2명)

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• 2021년 12월 전남 여수시 소재 석유화학단지에서 저장탱크 보수작업 중 탱크 폭발 (사망 3명)

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• 2019년 10월 울산시 소재 오일 저장탱크 외벽에 소방설비 설치를 위해 지지대 용접 중 탱크 폭발 (부상 3명)

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• 2012년 10월 충남 당진 소재 유류탱크에서 부유식 액위계 수리를 위한 용접 및 그라인딩 작업 중 탱크 내부 유증기에 의한 폭발 (사망 1명)

[그림 1] 화재·폭발 당시 탱크모습 (CCTV) [그림 2] 화재 진화 후 탱크

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사고가 발생한 사업장에서는 취급하는 물질의 양이 증가함에 따라서 탱크 4기를 2021년에 추가로 설치하였다. 물질의 종류에 따라서 위험물 안전관리법에 따른 위험물 취급 허가를 각각 득하였고 탱크에도 위험물 취급 허가 표지가 부착되어 있었다.

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하지만 탱크를 사용하던 중 처음 설치했을 때의 용도 외에 추가적인 목적으로 물질을 취급하기 위해 펌프를 설치하려고 결정했다. 사고발생 작업이 진행된 이유이다. 공장을 운영하면서 설비가 추가되거나 변경되는 일은 빈번하기 때문에, 사고가 발생하였다고 해서 설비 변경작업을 하지 않을 수 없다. 그럼에도 유사한 사고가 매년 발생하는 이유는 무엇일까.

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고용노동부에서 발표한 산업재해현황분석을 보면 작업관리상의 원인, 기술적인 원인, 교육적 원인의 순서로 사고를 일으킴을 확인할 수 있었고, 2021년 조사된 사망재해 원인 중 작업관리상의 원인 중에는 작업준비 불충분으로 인한 사고가 가장 많았고 인원배치 부적당, 작업수칙 미제정, 작업지시 부적당, 안전관리 조직 결함 순서로 확인되었다. 최근 발생한 탱크 폭발 사고 역시 충분하지 못한 사전준비가 영향을 미친 것으로 확인되었다.

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① 내부가 비워지지 않은 탱크

저장탱크는 운용 목적이 ‘물질 보관’이다. 따라서 인화성 물질을 취급하는 탱크라면 탱크 상부 증기구간은 0종 폭발위험장소로 관리되어야 한다. 즉, 탱크 내부 액면 위쪽은 항상 폭발성 가스분위기가 존재하므로 상부에서 작업이 이루어진다면 화재·폭발에 대한 대비를 해야 한다.

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[그림 3] 인화성 액체 저장탱크의 폭발 위험장소 구분(예시)

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하지만, 실제적으로 사고가 발생했을 때를 보면 탱크 내부에 인화성 물질이 잔류하고 있음에도 탱크 상부 또는 옆면에서 작업이 진행된 경우가 많다. 소량의 인화성 물질이 잔류하고 있는 경우, ‘물질이 제거가 되었다’라는 판단으로 작업을 진행한 경우가 있었다.

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하지만 소량이 탱크에 남아있다. 소량이라고 해도 물질은 증발을 일으키므로, 액면 상부 공간 및 인화성 액체가 묻어 있는 탱크 벽면에는 인화성 증기가 존재할 수 밖에 없다. 개방된 공간에 소량의 인화성 액체가 존재한다면, 공기 유동으로 증기가 희석되므로 점화원이 있어도 화재가 발생할 가능성이 적다. 하지만 인화성 액체가 닫힌 공간 속에 있다면 상황은 달라진다. 발생된 증기가 배출될 곳이 없기 때문에 공간 속에서 일정 농도를 형성하여 평형을 유지하게 된다. 이 증기의 농도가 폭발상·하한의 경계 내에 들어온다면 폭발의 위험이 더 커지게 된다.

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② 미흡한 안전관리

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사고 당시 현장을 지키고 있는 감독자는 없었다. 사고 현장을 지나치는 많은 근로자가 있었지만 그들은 작업현장을 감시하는 역할을 부여받지 않았다. 그래서 그들에게는 사무실로 가기 위해 늘 지나쳐 가던 현장, 그뿐이었다. 작업 현장에 상주하면서 안전조치를 확인하고, 작업을 감독하는 사람이 없었다. 지나다니는 근로자들에게는 현장 안전관리를 해야 할 의무가 없었다.

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③ 미흡한 설비 변경 과정

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크기와 재질이 같은 배관 부속품의 단순 교체작업은 도면이 없이 현장에서 이루어질 수 있다. 같은 자리에 같은 제품이 설치되기 때문이다. 하지만 이번 작업에서는 펌프라는 동력기계가 추가되었다. 기계를 공정에서 사용하기 위해서 전 후단 설비와 연결 작업을 해야 했고 배관이 설치되어야 했다. 배관의 크기, 설치 위치, 작업 방법이 체계적으로 검토되었어야 했다. 하지만 사고가 발생한 시점에는 현장맞춤으로 모든 것이 설치되고 있었다. 그래서 사전에 탱크가 비워져야 하는 것이 검토되거나 공유되지 않았다.

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화기 작업 관련 안전기준

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안전보건공단에서 발행하는 KOSHA Guide에서는 다양한 안전기준을 제시하고 있다. 안전작업 허가지침에서는 용기에 인접하여 화기작업을 수행할 때에는 작업 전에 용기 내의 가연성물질을 완전히 비우고 세정한 후 가스농도 측정으로 잔류여부를 확인하도록 한다. 화학공장의 정비보수에 관한 안전관리지침에서는 용접·용단작업 중 화재에 대비한 감시원을 두도록 하고 인근에 인화성 물질이 있다면 절단용접작업을 금지하도록 안내하고 있다

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용접용단 작업 시 화재예방에 관한 기술지침에서는 용접·용단 작업 시 불꽃비산, 열을 받은 용접부분의 뒷면에 있는 가연물로 인해 화재가 발생할 수 있으며, 드럼통이나 탱크 용접, 절단 시 잔류 가연성 가스 증기로 인해 폭발이 일어날 수 있음을 기술하고 있다.

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화재 폭발 예방 대책

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화재·폭발이 발생하기 위해서는 가연물, 점화원, 산소공급원이 모두 존재하여야 한다.

[그림 8] 화재 3요소

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보통의 저장탱크는 지상에 설치되어 있기 때문에 공기와 항상 접하고 있다. 공기에 산소가 포함되어 있으므로, 가연물과 점화원 관리가 중점적으로 이루어진다면 저장탱크의 화재·폭발을 방지할 수 있다. 작업 전 가연물을 제거하거나 점화원 발생을 억제한다면 이러한 사고는 발생하지 않는다. 따라서, 구조변경 등을 위해 탱크에 직접적인 화기 작업이 필요하다면, 작업을 실시하기 전 아래 사항을 다시 한번 확인하고 준수하여 화재·폭발로 인한 사망사고를 줄여가야 한다.

1) 작업 내용을 사전에 검토하여 작업에 따른 유해위험요인을 파악하고 위험 감소대책을 이행한 후 작업을 실시하고, 위험물질 잔류 여부, 위험 작업 실시 여부, 위험작업 시 안전조치 여부 등

2) 작업책임자를 정해서 작업을 지휘하도록 한다.

3) 작업장소에 인화성 증기 또는 가스가 누출되지 않도록 조치하고,

4) 작업장 주변의 인화성 가스 농도를 수시로 측정하여 위험상황이 발생하지 않도록 관리한다

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화재·폭발과 관련된 산업안전보건기준에 관한 규칙

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산업안전보건기준에 관한 규칙 제232조(폭발 또는 화재 등의 예방)

① 사업주는 인화성 액체의 증기, 인화성 가스 또는 인화성 고체가 존재하여 폭발이나 화재가 발생할 우려가 있는 장소에서 해당 증기·가스 또는 분진에 의한 폭발 또는 화재를 예방하기 위하여 통풍·환기 및 분진제거 등의 조치를 하여야 한다.

② 사업주는 제1항에 따른 증기 가스에 의한 폭발이나 화재를 미리 감지하기 위하여 가스 검지 및 경보 성능을 갖춘 가스 검지 및 경보 장치를 설치하여야 한다. 다만, 「산업표준화법」의 한국산업표준에 따른 0종 또는 1종 폭발위험장소에 해당하는 경우로서 방폭구조 전기 기계·기구를 설치한 경우에는 그러하지 아니하다.

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산업안전보건기준에 관한 규칙 제239조(위험물 등이 있는 장소에서 화기 등의 사용 금지)

사업주는 위험물이 있어 폭발이나 화재가 발생할 우려가 있는 장소 또는 그 상부에서 불꽃이나 아크를 발생하거나 고온으로 될 우려가 있는 화기·기계·기구 및 공구 등을 사용해서는 아니된다

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산업안전보건기준에 관한 규칙 제240조(유류 등이 있는 배관이나 용기의 용접 등)

사업주는 위험물, 위험물 외의 인화성 유류 또는 인화성 고체가 있을 우려가 있는 배관·탱크 또는 드럼 등의 용기에 대하여 미리 위험물 외의 인화성 유류, 인화성 고체 또는 위험물을 제거하는 등 폭발이나 화재의 예방을 위한 조치를 한 후가 아니면 화재위험작업을 시켜서는 아니된다.

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산업안전보건기준에 관한 규칙 제241조의2(화재감시자)

① 사업주는 근로자에게 다음 각 호의 어느 하나에 해당하는 장소에서 용접·용단 작업을 하도록 하는 경우에는 화재의 위험을 감시하고 화재 발생 시 사업장 내 근로자의 대피를 유도하는 업무만을 담당하는 화재감시자를 지정하여 용접·용단 작업장소에 배치하여야 한다. 다만, 같은 장소에서 상시·반복적으로 용접용단작업을 할 때 경보용 설비기구, 소화설비 또는 소화기가 갖추어진 경우에는 화재감시자를 지정·배치하지 않을 수 있다.

1. 작업반경 11미터 이내에 건물구조 자체나 내부(개구부 등으로 개방된 부분을 포함한다)에 가연성물질이 있는 장소

2. 작업반경 11미터 이내의 바닥 하부에 가연성물질이 11미터 이상 떨어져 있지만 불꽃에 의해 쉽게 발화될 우려가 있는 장소

3. 가연성물질이 금속으로 된 칸막이·벽·천장 또는 지붕의 반대쪽 면에 인접해 있어 열전도나 열복사에 의해 발화될 우려가 있는 장소

② 사업주는 제1항에 따라 배치된 화재감시자에게 업무 수행에 필요한 확성기, 휴대용 조명기구 및 방연마스크 등 대피용 방연장비를 지급하여야 한다.

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산업안전보건기준에 관한 규칙 제242조(화기사용 금지)

사업주는 화재 또는 폭발의 위험이 있는 장소에 화기의 사용을 금지하여야 한다.

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요약하면, 가연성 물질이 소량이라도 존재하는 분위기에서 보수 작업을 위해 용접, 용단, 그라인딩 등 불꽃인 점화원을 야기하여 유증기와 공기가 혼재된 상황에서 폭발을 야기한 사고로, 운전중 위와 같은 작업을 하기 위해서는 가연성물질을 완전히 비우고 환기 및 세정을 충분히 하여 안전한 상태임을 확인 후 hot work작업을 수행해야 한다.

 

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