노후설비 관리 방안

“노후설비 (Ageing equipment)”라 함은 노후화된 설비를 말하고, “노후화”라 함은 그 설비의 사용기간을 말하는 것이 아니고, 그 설비를 사용한 기간 동안 재질의 열화, 부식, 마모 및 피로 등에 의하여 손상을 입은 상태를 말한다.

 

 

 

노후설비 관리 방안

노후설비 관리 배경

석유화학산업은 각종 인화성 화학물질 및 기타 유해화학물질을 다루는 장치산업이다. 최근에는 기술 발달로 자동제어·빅데이터운전 등이 도입되면서 첨단화·고도화돼 가고 있다. 하지만 화학공장은 대형사업장의 경우 다량의 화학물질이 쉼 없이 이송되는 연속공정으로 가동되기에 사고 발생시 중대사고로 이어질 가능성이 높다. 또한 화학사고는 단순히 화재·폭발만으로 구성되지 않는다. 화학물질의 특성에 따라 주변 지역에 영향을 미쳐 주민과 환경에 지속적으로 영향을 미치기도 한다.

우리나라 주요 산업단지는 가동 기간이 20년이 지나 시설의 노후·부식으로 사고위험이 지속적으로 증대되고 있다. 화학사고의 주요 원인은 설비관리 미흡으로 분석되고 있다.

환경부는 취급시설관리기준 강화, 정기검사 실시, 작업자 안전교육과 같은 관리 위주의 정책을 시행하고 있다.

고용노동부 산하기관인 안전보건공단은 ‘노후설비의 관리에 관한 기술지침’을 마련해 현장에 적용하고 있다.

하지만 내용이 주로 정의나 형식에 대한 전반적인 것만을 담고 있어서 기업에서 활용하기 어렵다.

또한 강제력이 없기 때문에 실효성 없는 참고자료 수준일 뿐이다.

 

 

국내 사고사례 분석 및 사고유형 정리

2010년 출간한 영국 산업안전보건청(HSE, Health and Safety Executive) RR823, 플랜트 노후화 연구보고서(Plant Ageing Study)에서는 사고사례를 부식(Corrosion), 피로(Fatigue), 마모(Wear), 작업자/작업절차 실수(HSEMS, Human & Procedural Error), 안전관리(Safeguards), 구조물(Structural), 계기전기(EC&I, Electrical Control & Instrument)), 노후화(All Ageing), 복합원인(Double Count) 유형으로 분류하고 있다.

 

① 한국가스안전공사 제공 사고사례 분석

가스안전공사에서 제공한 2013년~2020년 고압가스 사고사례 17건을 분석한 결과, 주요 사고원인은 작업자 실수와 설비관리 미흡(시설의 노후, 유지관리 미흡)으로 나타났다. 노후시설 비율이 높은 울산지역에서 가장 많은 사고가 발생하였음을 알 수 있었다.
영국 HSE RR823 연구보고서 방법론에 따라 분석한 결과, 분류된 유형은 ▲부식 13% ▲피로 19% ▲마모 7% ▲작업자/절차 실수 13% ▲안전관리 0% ▲구조물 13% ▲계기전기 3% ▲노후화 32%를 나타내었다.

제공받은 사고사례 중 약 81%가 기술건전성(Technical Integrity)과 계기전기(EC&I)와 관련된 것으로 분석되었으며 이들에 대한 상세원인 분석결과, ▲부식 23.5% ▲피로 35.3% ▲마모 11.8% ▲계기전기 5.9% ▲유지보수 17.6% 등 이었고 약 55.6%가 노후화가 원인인 것으로 확인됐다.

② 한국산업안전보건공단 제공 사고사례 분석
국내 재해사례의 중대산업 사고사례 98건(2011년~2021년)을 영국 HSE RR823 연구보고서 방법론에 따라 분석했다.
분류된 유형은 ▲부식 4% ▲피로 7% ▲마모 1% ▲작업자/작업절차 실수 38% ▲안전관리 20% ▲구조물 13% ▲계기전기 3% ▲노후화 15%를 나타냈다. 분석한 사례의 약 55%가 기술건전성과 계기전기와 관련된 것으로 확인됐고, 상세 사고원인 분석 결과 ▲부식 9.3% ▲피로 14.7% ▲마모 1.3% ▲계기전기 6.7% ▲설계 24.0% ▲유지보수 14.7% ▲기타 29.3%로 나타났다. 노후화와 관련돼 발생한 사고는 약 17%로 확인됐다.

③ 화학물질안전원 제공 사고사례 분석
화학물질안전원에서는 지역별 화학물질 사고현황 및 사고사례 데이터를 제공한다. 그 중 울산, 여수, 대산 사고사례 91건(2014년~2021년)을 HSE RR823 연구보고서 방법론에 따라 분석했다.
분류된 유형은 ▲부식 7% ▲피로 8% ▲마모 6% ▲작업자/절차 실수 33% ▲안전관리 8% ▲구조물12% ▲계기전기 3% ▲노후화 22%로 나타났고, 제공 사고사례 중 약 57%가 기술건전성과 계기전기와 관련된 것으로 분석됐다. 기술건전성과 계기전기와 관련된 사고사례에 대한 상세원인 분석결과 ▲부식 16.1% ▲피로 17.7%  ▲마모 14.5% ▲계기전기 8.1% ▲설계 19.4% ▲유지보수 8.1% ▲기타 16.1%를 보였다. 이중에서 노후화와 관련되어 발생한 사고는 약 45%로 확인됐다.

 

 

관리하여야 할 노후설비

관리하여야 할 노후설비를 분류 및 상세항목은 다음과 같다.

 

<표 1> 노후설비의 종류별 상세항목

분류	중분류	상세 항목
압력용기, 탱크 및 관련 배관	고정 설비	압력용기, 탱크, 배관 시스템 등
	회전 설비	펌프, 압축기, 터빈, 교반기, 송풍기 등
안전관련 설비	공정안전설비	① 안전밸브, 진공방지장치, 파열판, 벤트, 플레어 등 기계적 과압방지장치 ② 오버풀로우, 비상배출장치 등 기계적인 과충전 방지장치 ③ 접지, 설비밀폐 등 점화원 제어장치 ④ 질소 밀봉 및 퍼징 등 불활성화 시스템 ⑤ 히트 트레이싱, 냉각, 보온 등 보온 시스템
	2 3차 확산 완화 시스템	① 이중 용기 및 이중 배관 ② 방류제, 포장, 배수조 ③ 배수 시스템 ④ 누출물 처리 설비 ⑤ 비상저조
	통제 완화 시스템	① 소화설비 ② 화재경보설비 ③ 비상연락 시스템 ④ 확산방지도구 ⑤ 비상등 ⑥ 비상용 개인보호구 ⑦ 비상용 구조장비
	외부 위험 및 환경보호설비	① 홍수 방지 시스템 ② 낙뢰 보호 시스템
전기 및 계장 설비	안전계기 시스템	트립, 경보, 공정 비상정지 시스템 등
	누출감지 및 비상정지 시스템	화재감지, 가스누출감지 및 비상정지 시스템
	비상전원 시스템	비상전력공급 시스템, UPS시스템, 비상발전기 등
	모니터링 시스템	CCTV 등
구조물	설비 지지 구조물	설비지지 철 구조물
	설비 기초 구조물	설비 기초 구조물
	구축물	제어실, 사무실, 정비실 및 비상대피소 등
		비상대피로 및 접근로

 

 

노후화 메커니즘

노후화 메커니즘으로는 부식, 응력부식균열, 마모, 피로, 취화, 침식, 물리적 손상, 온도에 따른 팽창/수축 등 설비 종류별로 노후화 메커니즘을 제공한다.

 

설비 종류별로 영향을 주는 노후화 메커니즘은 <표 2>와 같다.

 

<표 2> 설비 종류별 노후화 메커니즘

노후화 메커니즘	압력용기, 탱크 및 관련 배관	안전관련 설비	전기 및 계장 설비	구조물
부식	O	O	O	O
응력부식균열	O	O		O
마모	O	O	O	O
피로	O	O		O
취화(물러짐)	O		O	O
물리적 손상	O	O	O	O
스폴링((Spalling)				O
풍화(Weathering)				O
온도에 따른 팽창/수축	O	O	O	O
계기보정			O
침하		O		O

* “스폴링 (Spalling)”이라 함은 표면 균열이나 개재물(介在物) 등이 있는 곳에 하중이 가해져서 표면이 서서히 박리(剝離)하는 현상을 말하며, 표면은 요철(凹凸)이 많은 거친 면이 되는 것이 특징이다.

 

또한 취급하는 유체와 사용하는 재질에 따라 설비의 노후화에 영향을 준다.

 

 

최근 석유화학단지 주요사고 및 원인분석

2022년 한해 동안 발생한 석유화학 특정제조시설의 사고 현황은 여수산단 7건(화재폭발 3건, 누출 4건), 울산산단 4건(화재폭발 3건, 누출 1건), 대산산단 1건(화재 1건)으로 고압가스사고 1건을 포함한다.

특정제조시설 내 사고사례를 보면 설비 정비ㆍ보수 시 폭발, 누출사고가 많이 발생했으며 이로 인한 협력업체 작업자 사상사고가 많이 발생하고 있다.

위 사고들의 주요원인을 분석해보면, 주로 작업자 실수와 설비관리 미흡(시설의 노후, 유지관리 미흡)으로 나타났으며, 대부분의 사고가 설비고장 또는 노후화에 따른 유지ㆍ보수ㆍ정비 작업 중 안전수칙 또는 절차를 준수하지 않아 발생하는 것으로 분석됐다. 이러한 설비 보수나 예방정비 작업들은 안전작업 허가, 폭발위험 방지 조치, 위험물질 사전 제거, 적정 보호장구 착용 등과 같은 사전 안전조치가 필수임에도 이런 절차들이 무시되거나 지켜지지 않고 작업을 무리하게 추진하는 과정에서 사고가 발생한 것이다.

설비고장 또는 노후화에 따른 유지ㆍ보수ㆍ정비 작업은 정상운전 시 작업보다 사고의 위험이 더욱 크고, 이러한 작업들은 원청 직원보다 설비관리 또는 연차보수 등을 도급받은 협력업체 직원이 작업을 진행할 확률이 높기 때문에 협력업체 작업자의 사상 사고는 지속적으로 발생하고 있는 실정이다.

 

특히 화학물질이 충전되어 있는 탱크, 배관, 밸브 등을 교체·수리하는 작업은 고도의 기술과 안전조치가 요구되지만 많은 중소기업은 그렇지 못하다. 그렇기에 안전관리 여력이 부족한 중소 석유화학업계 및 협력업체에 대한 상생·협력 지원프로그램 시행이 필요할 것으로 예상된다.

또한, 대기업들은 화학물질 취급공정을 협력업체에 하청을 주어 운영하거나 외부 임가공 업체를 통해 화학물질을 공급받고 있는 경우가 대부분이다. 그렇기에 화학사고가 발생했을 시 협력업체의 피해가 더 심각할 수밖에 없는 실정이다. 

2022년 석유화학 특정제조시설 내 사고의 인명피해는 총 29명으로 사망 8명(원청 직원 1명, 협력업체 직원 7명), 부상 21명(원청 직원 9명, 협력업체 직원 12명)의 피해가 발생했다. 전체 사상 건수에서 협력업체 직원의 비율을 계산하면 총 29명 중 19명의 사상자가 발생해 66%의 비율을 차지한다. 전체 사상 건수 총 29명 중에서 사망자는 8명으로 사망률은 27.6%를 보이고 있으며 이 중 7건이 협력업체 직원에 해당하므로 협력업체 직원의 사망 비율은 90%에 육박하는 결과가 나온다. 이러한 분석결과, 원청 직원보다 협력업체 직원의 피해 발생 빈도가 높으며, 피해 발생 정도 또한 더욱 심각하다는 것을 알 수 있다.

중대재해처벌법 시행 등 사회적으로 안전에 대한 의식과 대응 필요성은 증가하고 있는 반면, 아직도 구성원들의 안전관리 체계와 안전의식은 저조한 수준이라고 할 수 있다. 특히, 협력업체의 피해 저감을 위한 안전관리 강화와 맞춤형 안전관리제도의 도입이 필요하다.

 

노후설비 관리 방안 제언

최근엔 노후화 설비에 대한 정량적 위험성 평가를 통해 분석하는 방법이 연구되거나, 영국의 노후화한 공장 관리 방법에 대한 보고서가 발표되는 등 노후설비에 대한 안전관리 필요성이 제기되고 있다. 

첫째, 설비는 통합적으로 관리해야 한다.

기존의 5곳 관계기관(화학물질안전원·가스안전공사·안전보건공단·소방청·에너지공단)에서는 개별법에 따라 각 설비에 대한 정기검사 등을 진행하고 있다. 개별법의 특성상 서로 다른 기준으로 검사를 실시하고 있기 때문에 일부 검사는 반복적이고 의미가 없다.

따라서 설비의 위험성을 정확하게 파악해 세부적인 검사항목을 설정하고 관리하는 것이 필요하다. 이러한 이유로 개별설비에 대한 위험성 평가에 의한 검사기법(RBI, Risk Based Inspection)이나, 설비의 잔존수명검사와 같은 종합적인 검사·관리체계가 필요할 것으로 보인다.

 

둘째, 지방자치단체(지자체)에서 기업의 환경과 안전에 관여할 수 있도록 조례를 제정하도록 하고, 법에서 정하는 권한을 동시에 부여해야 한다.

화학물질관리법은 지방자치단체가 화학물질 사고에 대비하기 위해 관련 조례를 제정할 수 있도록 하고 있다. 지자체가 그 지역 내의 화학물질 관리에 관심을 갖도록 하고 있으나, 산업안전과 화학사고와 관련한 다른 개별법에서는 지자체의 역할이 제한적이다. 하지만 사고는 지역에서 발생하고 지역주민이 가장 큰 피해를 본다. 때문에 지자체에서 기업의 환경과 안전에 관여할 수 있도록 조례를 제정하도록 하고, 법에서 정하는 권한을 동시에 부여하는 것도 중요한 요소로 판단된다. 전문성이 문제가 된다면 지역 전문인력을 정무직 등으로 채용해 관리할 수 있게 해야 한다.

이러한 것들을 시행하기 어렵다면 화학설비진단 전문기관을 설립 또는 지정해 현장 긴급안전점검을 실시하도록 법제화하면 된다. 산업단지 가까이에서 지속적으로 관리·감독하는 것이 필요하다.

 

마지막으로 기업은 안전관리에 대한 규제에 자발적이고 체계적으로 대응해야 한다.

화학공장의 안전관리 문제는 오랜 시간에 걸친 누적 손상의 결과이거나 주변 환경의 유해·위험 물질 노출에 의한 복합작용의 결과다. 대형산업재해는 인명 피해, 경제적인 손실 발생으로 기업의 사활과 직결된다. 따라서 효과적인 예방관리 대책 수립과 노후설비의 안전성을 확보할 수 있도록 인식개선·교육 문화가 정착해야 한다.

Reference : 1. KOSHA GUIDE P-119-2012 노후설비의 관리에 관한 기술지침

2. 산업인뉴스(http://www.sanupin-news.kr)

3. 매일노동뉴스(http://www.labortoday.co.kr)