중대 산업사고 유형-KOSHA 자료 (1998년 중대 산업사고 사례집)

 

아래 정보는 지난 70년대 ~ 90년대 발생된 주요 중대산업사고 사례들이다.

 

년도	국 가	화학물질명	사고형태	사망자수	경제적손실
1971	미국,휴스톤	VCM	폭발(BLEVE)	1	14억5천달러
1972	브라질	부탄	폭발(UVCE)	37	9억달러
1972	미국,웨스트버지니아	가스	폭발(CVCE)	21	11억달러
1973	남아프리카	암모니아	독성가스누출	18	9억5천달러
1973	미국,아일랜드	LNG	저장탱크화재	40	35억달러
1974	영국, 플릭스보로	싸이클로헥산	폭발(UVCE)	28	45억달러
1976	이탈리아	다이옥신	독성가스누출	-	3억5천달러
1977	콜롬비아	암모니아	독성가스누출	30	3억5천달러
1978	미국,웨버리	프로판	폭발(BLEVE)	12	4억7천달러
1981	멕시코,몬타나	염소	폭발(BLEVE)	29	10억3천달러
1982	미국,스펜서	물	폭발(BLEVE)	7	8천달러
1983	미국,휴스톤	브롬화메틸	폭발(BLEVE)	2	1억달러
1984	멕시코,멕시코시티	프로판	폭발(BLEVE)	650	5억달러
1984	인도,보팔	MIC	독성가스누출	2500	35억달러
1986	미국,케네디센터	수소	폭발(BLEVE)	7	25억달러
1987	영국,파이퍼알파	수소	화재,폭발	167	30억달러
1988	미국,일리노이즈	프로판	폭발(BLEVE)	15	83억5천달러
1989	미국,파사데냐	이소부탄	폭발(BLEVE)	23	25억5천달러
1989	벨기에,엔트윕	산화에틸렌	폭발(UVCE)	20	70억달러
1989	러시아 유파	암모니아	폭발,독성가스누출	7	57억달러
1990	인도,봄베이	이산화탄소	화재,폭발	35	3억달러
1990	포르투칼,포르토렉소	프로판	화재,폭발	14	6억5천달러
1990	타이,방콕	이산화탄소	화재,독성가스누출	17	5억5천달러
1993	인도,파니팻	암모니아	폭발,독성가스누출	3	7억5천달러
1994	이집트,드론카	염소가스	독성가스누출	4	2억5천달러
1995	인도,마드래즈	벤젠	화재,폭발	150	4억5천달러
1995	인도,규랫	천연가스	화재	2	1억달러
1996	인도,봄베이	수소	화재	2	1억5천달러

 

위 표에서 알 수 있듯이 사고 유형이 주로 화재, 독성가스 누출, 폭발이며 폭발은 BLEVE, UVCE, CVCE등의 형태로 나타나고 있다.

 

 

이와 관련하여 사고 유형별 특징에 대해 살펴 보았다.

 

 

폭발

 

폭발사고는 인화성 액체의 증기나 가연성 가스 자체가 보유하고 있는 에너지 또는 열특성 때문에 발생하기도 하고 또는 외부의 폭발 충격파장이 원인이 되어 발생하기도 한다. 폭발사고의 형태는 크게 3가지로 분류하여 정의하고 있다.

 

① 밀폐계 증기운 폭발 (CVCE, Confined Vapour Cloud Explosion)

 

CVCE는 장치나 건물과 같이 밀폐된 환경에서 발생하는 폭발을 말한다. 밀폐된 용기내에 과잉으로 압력이 증가하게 되면 이와 같은 폭발사고가 일어나게 되며 이로 인하여 충격파 (Shock Wave)가 발생되고 용기내에 인화성 액체가 있다면 충격파 또는 다른 점화원에 의해 화재를 동반하게 된다.

 

폭발된 탱크조각은 미사일과 같은 강력한 파괴력을 갖게되어 주위에 있는 작업자를 사망시키기도 하고 다른 설비를 파괴하기도 한다. 이와 같은 파괴력은 파편조각(미사일)의 모멘텀에 기초를 두어 평가되고 있다. 그리고 CVCE 사고피해는 충격파, 파편 및 복사열 등에 의해 유발되며 이들의 강도는 화학물질의 총수량과 폭발압력에 좌우되어 예측할 수 있다.

 

 

② 개방계 증기운 폭발 (UVCE, Unconfined Vapour Cloud Explosion)

 

UVCE는 CVCE와는 반대로 밀폐계에서의 폭발을 의미하는 것이 아니고 옥외 작업장이나 야적장과 같이 개방된 장소에서 폭발이 일어나는 것을 말한다. 탱크나 용기 또는 배관에서 위험물질이 밖으로 누출되어 공기와 혼합되면 가연성 구름(증기운)을 형성한다.  

이때 구름속에 혼합되어 있는 가연성 증기 또는 가스의 농도가 폭발하한농도 이상이 되고 이 구름이 점화원과 접촉하게 되면 구름이 폭발하는 현상을 일으킨다. 이와같은 UVCE는 개방된 상태에서 일어나기 때문에 넓은 지역에 피해를 주게 되고 따라서 대형사고로 발전될 가능성이 가장 높다.

 

 

UVCE의 폭발강도는 구름속에 혼합되어 있는 화학물질의 양과 점화원의 강도에 따라 다르게 나타난다. CVCE와 UVCE의 폭발력은 blast wave의 특성, 예를 들면 overpressure, overpressure-impulse, reflected pressure, duration of shock 등에 따라 각각 다르다.

 

이중에서도 overpressure가 가장 중요한 변수이며, overpressure의 크기는 화염전파속도에 크게 좌우된다. 만약 화염전파를 방해하는 어떤 물체가 있다면 blast 영향을 크게 높이는 결과를 가져올 것이다.

 

 

③ 비등액체 팽창 증기폭발 (Boiling Liquid Expanding Vapor Explosion, BLEVE)

BLEVE는 밀폐된 용기에 대기압보다 높은 압력상태로 저장된 인화성 액체가 외부로 갑자기 누출되면서 발생되는 폭발사고를 말한다. 이때 인화성 액체가 외부로 누출되면서 압력이 갑자기 낮아진 대기압 상태에 놓이게 되므로 인화성 액체가 폭발적인 증발을 일으켜 증기구름과 미스트가 거의 동시에 발생하게 된다.  

이와 같이 생성된 증기구름과 미스트가 어떤 점화원과 접촉하게 되면 fire ball 또는 flash fire가 형성되면서 BLEVE 사고가 발생된다. 이와 같이 폭발에 의해 사고가 발생하면 인적피해가 클 수밖에 없다.

 

 

 

 

화재

 

인화성 액체 또는 가연성 가스가 대기로 누출되었을 때 전기적인 스파크나 용접 불똥 그리고 공기와의 마찰 또는 성냥불과 같은 점화원과 접촉하게 되면 화재가 발생한다. 인화성이 강한 화학물질의 경우에는 대기의 난류현상과 같은 경미한 마찰에 의해서도 점화될 수도 있다.

 

일반적인 건물화재로 인한 피해는 발화지점을 중심으로 반경 200m 내외에 국한하여 발생하는 것이 보통이나, 산업현장에서의 화재는 상상을 초월할 만큼 그 피해규모가 막대하다. 산업현장에서 발생하는 화재는 다음과 같이 세 가지 그룹으로 분류하여 화재특성을 정의하고 있다.

 

 

① Pool Fire

이러한 형태의 화재는 인화성 액체가 지상으로 계속 누출하여 넓은 지역으로 번졌을 때 여기에 점화원이 있게 되면 넓은 지역에서 화재가 발생하는 경우를 말한다. Pool Fire의 특징은 인화성 액체가 얼마나 오랫동안 누출되었는가 인화성 액체의 포화 증기압 그리고 인화성 액체의 인화점 등 물성에 따라 Pool Fire의 피해 특성이 다르게 나타난다.

 

 

② Flash Fire

연소하한 농도보다 약간 높은 농도를 갖는 증기운에 순간적으로 점화가 되면 폭발이 일어나지 않고 화재가 발생하는 경우가 있는데 이런 화재를 Flash Fire라 한다. Flash Fire는 다만 대기온도보다 낮은 비점을 갖는 메탄, LNG, LPG 등 가연성 화학물질에 한하여 발생한다.

 

이런 화재는 화염의 전파, 화재의 지속시간, 그리고 화재로 인해 발생되는 열량 등의 관점에서 볼 때 Fire Ball과는 전혀 다른 특성을 갖고 있다. Flash Fire는 대기압 상태로 저장되거나 취급되는 가연성 화학물질에서 발생하는 것이 일반적이다.

fire ball

Flash Fire나 Pool Fire에 대한 피해규모는 주어진 시간동안 특정피해 대상물에 전달된 복사열의 크기에 의해 평가된다. 이와 같이 화재사고가 발생하게 되면 크기가 폭발사고와 마찬가지로 막대하게 되어 위험물에 의한 화재사고는 일반화재사고와 다른 특성을 갖고 있다.

 

 

 

③ Fire Ball

 

가연성 증기운이 강한 복사열이나 파편 또는 blast wave interaction에 순간적으로 접촉하게 되면 둥그런 화염을 발생하는 화재가 발생한다. 이런 형태의 화재를 Fire Ball이라 한다. Fire Ball의 대부분은 인화성이 강한 액체가 높은 압력에 저장되거나 취급되는 곳에서 발생한다. Fire Ball의 피해예측은 Fire Ball 온도와 지속시간 그리고 Fire Ball의 크기에 좌우한다.

 

Fire Ball의 온도는 인화성 액체의 발열량, 발화 방법 등에 따라 다르나, 일반적으로 인화성 액체의 경우는 1100℃ 정도 그리고 폭발성 화학물질의 경우는 4500℃까지 되는 등 다양하게 관찰되고 있다.

 

 

 

 

독성물질 누출

 

사업장에서 가스 또는 액화가스가 누출되거나 인화성 액체가 누출되면 대기 상태에서 증기운이 형성되기 마련이다. 증기운이 독성이 있는 물질일 경우에는 누출지점에서 인근지역으로 확산되므로 지역주민이나 주위환경에 대단히 위험한 상황을 야기시킬 수 있다.

 

따라서 독성물질 누출은 확산이라는 현상에 초점을 맞추어 피해의 강도를 평가하여야 한다. 다음은 독성물질이 누출되었을 때 어떠한 피해가 유발되는지에 대한 요인들을 살펴보았다.

 

 

① 누출조건

 

증기나 가스의 확산특성을 예측하는데 있어서 우선적으로 고려하여야 하는 것은 누출된 물질이 어떠한 상태에서 저장되었느냐 하는 누출직전의 상태를 파악하는 것이다. 예를 들면 누출전에 가스 또는 액체상태로 저장되어 있는지, 그리고 저장온도와 압력상태 등에 따라 확산특성을 규명하는데 있어서 매우 중요한 인자로 작용한다고 볼 수 있다.

 

 

② 확산

 

증기운의 확산은 두 가지 조건에 의해 규명된다. 첫째는 누출되는 물질의 초기 움직임의 형태이고

둘째는 증기운으로 형성된 다음에 증기운의 농도와 무게이다.

 

다시 말하면 누출초기에는 누출형태에 따라 확산이 좌우되므로 증기농도에는 크게 영향을 받지 않지만, 초기 누출형태를 지난 다음부터는 대기에 의해 확산 형태가 좌우되므로 공기 중에 있는 위험물 증기의 농도와 무게가 확산 형태를 규명하는 주요 요인이 된다.

 

독성물질 누출사고는 많은 사망자를 유발시키기도 하지만 상해자수가 많이 발생하는 특성을 갖고 있으며 특히 독성물질 흡입에 의해 즉각적인 사망이나 중상을 입지 않더라도 장기적으로 건강장애를 일으켜 결국 사망사고로 이어지는 경우가 많다. 주요 사고사례의 독성물질로는 포스겐, 염소, 다이옥신, 암모니아, 이산화황, 황화수소, 메틸디이소시아네이트 등이다.

 

 

 

화학물질별로 여러러 국가에서 발생했던 화재, 폭발, 독성물질누출 사고를 정리하면 아래와 같이 LPG와 LNG 그리고 염소 순으로 나타나고 있다.

 

순번	화학물질	중대산업사고 발생 건 수
1	천연 또는 액화가스	188
2	염 소	123
3	가 솔 린	68
4	암모니아와 그 화합물	62
5	비닐 클로라이드(VCM)	41
6	염 산	32
7	수 소	30
8	황 산	23
9	에 틸 렌	21
10	에틸렌 옥사이드	18

화학물질별 중대산업사고의 발생 건 수

 

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