화재·폭발 구분 및 물질 특성

화학설비에서 발생가능한 주요한 사고의 형태는 화재, 폭발 및 독성물질 누출로 구분되며 이러한 형태의 사고를 중대산업사고로 정의하게 된다.

 

 

 

화재·폭발 구분 및 물질 특성

화재와 폭발의 구분

화재와 폭발을 구별하기 위한 주된 차이점은 에너지 방출속도의 차이이다. 화재는 에너지를 느리게 방출하나, 폭발은 일반적으로 에너지를 마이크로 초(Micro sec) 차원으로 아주 빠르게 방출한다.
따라서 화재와 달리 폭발사고는 순간적으로 피해를 주기 때문에 대피할 여유가 없는 것이 특징이다.

사업장에서 사고 발생시 화재와 폭발을 구분하기 어려운 경우가 간혹 있다. 많은 사람들이 화재는 개방계에서, 폭발은 밀폐계에서만 일어나는 것으로 알고 있지만, 개방계 증기운폭발(UVCE, Unconfined Vapor Cloud Explosion)와 같이 개방계에서 증기운이 폭발하는 경우도 있다.
보통 인화성가스나 인화성액체가 방출될 때 발생 가능한 화재의 형태는 액면화재(Pool Fire), 제트화재(Jet Fire) 및 플래시 화재(Flash Fire) 등으로 나누며, 폭발의 형태는 탱크 과압 폭발, 비등액체팽창폭발(BLEVE)과 증기운 폭발(VCE) 등으로 구분된다.

 

 

폭발의 성립조건과 폭발방지

인화성가스 및 인화성액체의 취급 시 폭발이 발생하려면 다음의 전제조건이 필요하다.
① 공기 또는 산소와 혼합된 인화성 가스, 증기 및 분진이 일정 농도범위(폭발범위)에 있을 때
② 혼합된 물질의 일부에 점화원이 존재하여 어떤 에너지(최소점화에너지) 이상의 에너지를 가할 수 있을 때

따라서 폭발을 방지하기 위해서는
① 인화성 가스, 증기 및 분진이 폭발범위 내로 축적되지 않도록 환기 실시
② 공기 또는 산소의 혼입 차단(불활성 가스 봉입 등)
③ 점화원의 제거 또는 억제가 필요하다.

과거의 화재·폭발사고는 주로 설비의 결함에 의한 사고가 많은 부분을 차지하여 왔으나, 최근에 이르러 운전시 「안전운전절차 미준수」 및 정비·보수작업시 용접작업 등에 따른 「안전작업허가절차 미준수」 등 작업자의 실수에 의한 사고가 74.6%를 상회하고 있는 실정이다.

또한 화학물질의 위험성 정보부족이나 취급·사용·저장상의 잘못으로 인한 사고도 자주 발생하는 경향을 나타나고 있다. 이는 산업의 다양화와 신제품 개발의 영향으로 위험한 화학물질의 사용하거나 위험성이 확인되지 않은 화학물질을 사용함에 크게 기인하고 있다.

 

 

폭발 물질의 유해·위험 특성

● 폭발성 물질

»  TNT , 다이너마이트 같은 폭발물에서 탄약, 불꽃놀이와 같은 제품도 포함된다.
» 위험하므로 자격이 없는 사람은 취급하지 않는 것이 바람직하다.

 

●  자기반응성 물질, 유기과산화물

» 열(온도)과 마찰 등에 민감하여 폭발적으로 반응할 수 있으니 주의해야 한다.
» 반응성이 커 다른 물질과 격렬하게 반응할 수 있다. 그러므로 다른 물질을 담았던 용기에 담으면 안 된다.

 

 

화재(가연성) 물질의 유해·위험 특성

●  인화성 가스, 액체, 고체, 에어로졸

» 점화원(열, 불, 스파크 등)이 있으면 화재가 날 수 있다.
» 인화성 가스나 액체에서 발생한 증기가 밀페된 공간(예. 도장 부스)에 체적되면 폭발적으로 화재가 발생하여 위험할 수 있으니, 용기나 설비를 접지하거나 방폭 설비를 설치하여 점화 가능성을 없애는 것이 바람직하다.
» 해당 위험성이 있는 화학물질의 취급, 저장 장소 가까이에서는 담배를 피워서는 안 된다.

 

●  자연발화성 액체, 고체

» 점화원이 없이도 공기와 접촉하여 자연적으로 발화할 수 있다.
» MSDS 제9항에 낮은 자연발화점이 기재되어 있다. 저장 시 자연 발화점을 유념하여 저장하지 않으면 아무도 모르는 사이에 불이 날 수 있다.
» 공기에 접촉하지 않기 위해 내용물을 적절한 액체 또는 불활성 가스로 충진하여 보관하거나 밀봉하여 보관(부틸 리튬)하는 경우도 있을 수 있다.

 

 

●  자기발열성 물질

» 공기 중에서 열을 축적하여 스스로 열을 발생하는 물질다.
» 열축적은 세제곱에 비례하고, 열방출은 제곱에 비례하므로 부피가 커지면 열축적이 가속화되어 발열할 수 있으므로 저온을 유지하고 저장 시 적하물 사이에 간격을 유지하여 한다.

 

●  물반응성 물질

» 물과 접촉하여 자연적으로 발화되거나 인화성 가스를 발생하는 물질이다.
» 물과 접촉하지 않도록 불활성 기체 하에서 취급ㆍ저장하거나 습기를 주의하여 건조한 상태를 유지하여야 한다.
» 화재 시 소화제로 물을 쓰는 것은 위험할 수 있다.

 

●  산화성 가스, 액체, 고체

» 연소를 촉진하므로 불이 났을 때 화재를 더욱 격렬하게 할 수 있다. 그러므로 가연성 물질과 따로 보관하여 한다.
» 산화성물질은 부식성을 보일 수 있으므로 취급 시 보호구를 착용하여야 한다.

 

Reference : KOSHA 화학사고 사례연구(2023)