액화질소 탱크 사고사례

질소는 산업용, 식품제조, 실험실, 의약 등 다양한 곳에서 취급함에 따라 다량의 위험물질을 취급하는 석유화학업계보다 전문적인 지식이 상대적으로 낮고, 유지관리 수준도 전반적으로 미흡함에 따라 사고노출 가능성이 높은 편이다. 질소는 독성이나 가연성이 없지만 초저온에서 취급하며 질식의 위험이 있어서 밀폐공간에서 취급시 엄격하게 관리되어야 한다.

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초저온 액체질소의 위험성

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밀폐공간내 질식

초저온 액체가 기체가 되면 엄청난 기화가 발생하게 되며, 적은 액체로도 상당한 양의 기체로 변화하게 된다. 이때 공간이 밀폐되어 있다면 산소 농도는 급격히 떨어져, 질식의 위험성이 높아지며 특히 밀폐공간내에서 초저온액체를 이동하는 것은 매우 위험하므로 안전관리가 매우 중요하다. 누출에 따른 질식 위험이 항상 존재할 수 있으므로 평상시 통풍이 잘되도록 하고 환기도 충분히 해주어야 한다,.

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과압으로 인한 폭발

액체질소는 임계 온도 이상으로 가열되면 급격히 기화하며 과압이 발생하며 이때 액체질소를 보관하던 용기가 폭발할 수도 있다. 기화 조절을 통해 위험도를 낮추는 방법이 있기는 하지만 안전의 신뢰도를 높이는데는 한계가 있어서 이 방법은 별로 추천하지 않는다.

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동상

초저온 액체가 피부와 오래 접촉할수록 동상에 걸리기 쉬우며, 액체질소가 피부로 스며들면 동상이나 피부 괴사가 발생할 수 있다. 또한, 눈에 튀면 치명적인 상처를 입을 수 있으므로 사용시 보안경을 사용하여 안전을 지키는 것이 중요하다.

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​질소가스 사고를 예방하는 법

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안전취급요령

• 압력을 가하거나, 자르거나, 용접, 납땜, 뚫기, 연마 또는 열, 화염에 노출하지 않는다.

• 용기가 비워진 후에도 제품 찌꺼기가 남아 있을 수 있으므로 모든 MSDS/라벨 예방조치를 따른다.

• 취급 시에 호흡용 보호구, 보안경, 보호장갑 등 개인보호구를 착용한다.

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안전한 저장방법

• 용기가 열에 노출되었을 경우 압력이 올라갈 수 있으므로 열에 노출되지 않도록 한다.

• 직사광선을 피하고 환기가 잘 되는 곳에 보관한다.

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무엇보다 가스시설 및 용품에 대한 정기적인 점검이 가장 중요하니 전문가 점검으로 질소가스 사고를 예방하는 것이 중요하다.

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누출 여부를 확인하는 방법으로는 외부 shell에 대한 육안 검사가 있다. 손상이나 crack, 변형 여부를 확인하여 이는 leak의 징후일 수 있다. 두번째로는 가스감지를 통해 공기중 산소 농도를 확인하여 산소 농도가 감소할 경우 질소가 누출되고 있음을 인지할 수 있다.

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액화질소 탱크는 double wall이며 그 사이에는 perlite 등 단열재가 들어 있어서 외부 탱크 벽면의 온도는 거의 대기온도 상태라 할 수 있다. 하지만 leakage로 인해 공기가 탱크 사이로 유입되면 내부 탱크의 저온이 공기와 단열재를 통해 외부 탱크로 전달이 되어 외부 탱크 벽면의 온도가 떨어지게 된다. 이 경우 대기중 수분이 외부 탱크벽에 contact하여 frost가 되며 이를 통해 내부 탱크의 leak 여부를 확인할 수 있다. 아울러 주기적으로 tank 표면에 water spraying을 하여 1~2초내에 freezing이 발생되면 leak가 일어나고 있음을 알 수 있다.

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액체질소 폭발사고 사례

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아래 몇 가지 사고 사례를 통해 질소취급의 위험성을 인식하여 안전관리에 좀더 대응할 필요가 있다.

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알루미늄 공장에서 3.5t의 액체질소 탱크 메인 밸브를 교체하고 질소를 과충전한 상태 그대로 내버려 둔 것이 원인이 되어 폭발 사고가 발생하여 공장 조립설비가 붕괴한 사고이다.

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터보냉동기 제작 업체에서 기어박스에 고압 질소를 주입하여 (설계압력의 1.1배) 기밀시험을 진행하는 과정에서 내부 압력에 의하여 기어 박스가 견디지 못하고 폭발하였다.

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소화기 제조 공장에서 질소 가스 주입 중 폭발 사고가 발생하였고, 5t 미만의 액화 질소 저장탱크의 질소가 누출되는 사고가 있었다.

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특히 여름철 탱크 내부의 압력이 높아져 압력 관리가 중요하며 폭발 방지를 위해 해당 시나리오에 맞도록 설계된 안전밸브를 통해 폭발을 예방할 수 있다.

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열처리공장내 액화 질소 탱크 파열 폭발 사고 관련, 초저온 저장탱크 취급방법 숙지 등 안전교육의 중요성을 다시 한번 일깨워주는 사례라 볼 수 있다. 사고 당일 질소가 충전된 저장탱크에서 소음이 발생해 공장 관계자가 저장탱크의 밸브를 조작한 이후 탱크가 파열된 것으로 추정하고 있다. 이 과정에서 압력방출장치인 안전밸브가 제대로 작동하지 않았을 가능성이 있으며 이에 대한 근거로는 사고 저장탱크가 상당히 오래된 것이어서 파열판 부식이나 안전밸브 압착 등에 문제가 있었을 가능성을 추정할 수 있다.

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사고전에 이전하여 설치된 중고 저장탱크는 제조한지 무려 60년 이상 지난 외국산 탱크이며, 탱크 용량이 3.5톤으로 고압법 대상인 5톤 이하이어서 검사대상이 아닌 법의 사각지대에서 발생된 인재로 보인다.따라서 저장탱크 이전 설치 시 단열성능 및 안전장치 점검 등의 절차가 필요한 것과 함께 5톤 이하의 저장탱크의 정기검사 도입 등 제도 개선의 필요성까지 대두되고 있다.

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현재 고압가스안전관리법 시행규칙 [별표8]를 통해 제1항 고압가스 저장기준 중 점검기준의 안전밸브와 관련해 압축기의 최종단에 설치한 것은 1년에 1회 이상, 그 밖의 안전밸브는 2년에 1회 이상 조정을 하여 고압가스설비가 파손되지 않도록 적절한 압력 이하에서 작동이 되도록 할 것으로 명시해 놓고 있으므로 법령과 관련한 규정을 준수해야 한다.

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저장탱크의 내압테스트를 위해서 고압가스를 주입시 가스 주입구에 안전밸브 등 압력방출장치를 설치해 과압에 의한 폭발을 방지해야 하고 기밀시험시 시험압력의 50%까지 서서히 승압시키는 과정에서 이상이 없을 시에 10%씩 서서히 승압시키는 등 내압시험 규정을 준수하는 것도 매우 중요하다. 또한 저장탱크를 사용하기 전에 내압시험 충전가스의 주입방법을 철저히 준수하고 진공 및 저장탱크의 제작결함이나 균열을 사전에 재차 확인하는 것도 중요하다.

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또 다른 사고 사례로서 압력팽창으로 추정되는 폭발사고가 난 액화질소는 끓는점이 영하 196℃로 저장상태가 초저온 진공상태를 유지하지 못할 경우 기화하는 속도가 빨라 팽창이 가속화돼 압력이 급상승하는 특성을 가졌다. 따라서 저장탱크의 안전한 사용을 위해 압력변화에 따라서 안전밸브가 적절히 작동하도록 설계되어야 한다.

 

 

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