인화성액체 저장탱크 상부 작업 중 화재·폭발

인화성액체 저장탱크 상부에서 배관 설치 등 작업이 이루어 질 때 화재·폭발사고가 발생되는데 이에 대한 사고 사례를 공유하여 사고를 사전에 예방하고자 한다.

 

 

 

인화성액체 저장탱크 상부 작업 중 화재·폭발

사고 개요

제품(인화성 액체인 이소파라핀C*) 저장탱크 상부에서 다음 그림과 같은 VOC** 처리 배관 설치 작업 중 원인미상의 화재·폭발 사고 발생

* 이소파라핀 C는 솔벤트의 한 종류로 페인트 희석제, 금속 세척제, 반응 개시제, 화장품 및 윤활유 등의 원료이다.

- 폭발한계(0.9~6.3%), 인화점(-8℃)

** VOCs(Volatile Organic Compounds, 휘발성 유기화합물)는 탄화수소화합물로서 대기 중의 질소산화물(NOx) 및 다른 화학물질과 광화학반응을 통해 광화학 스모그의 원인이 되는 오존(O3)을 발생시키는 물질을 말한다.

 

<그림 1> 저장탱크 상부 작업개략도

 

 

저장탱크 상부 작업방법

저장탱크 상부 작업방법은 다음 <그림 2>와 같다.

<그림 2> 저장탱크 상부 작업방법

 

➊ 통기관의 곡관부를 분리하여 맹판으로 덮고, 분리한 곡관부는 탱크 하부에서 그라인더로 절단
➋ 사전 제작 배관을 저장탱크 상부 지지대에 고정하기 위한 용접작업 실시
➌ 맹판을 해체하고 절단된 통기관 설치
➍ 통기관 상부에 후드가 설치된 배관(사전 제작) 설치

 

 

사고 원인 분석

탱크 상부 통기관 주변에 이소파라핀 C 유증기가 폭발성 분위기를 형성한 상태에서 원인 미상의 점화원*에 의해 화재·폭발이 발생한 것으로 추정된다.

* 기계적 마찰(맹판제거 시 하부플랜지와 맹판 접촉부위의 기계적 마찰), 기계적 충격(맹판 제거 작업 중 수공구(스패너, 소켓렌치 등)와 플랜지면, 볼트 등과의 충격에 의한 스파크), 열적점화원(연마, 용접) 등

 

 

사고발생 원인

■ 화재위험작업 시 화재·폭발 예방 조치 미실시
» 인화성 액체 취급 저장탱크에서 용접·용단, 연마 등 화염 또는 스파크가 발생할 수 있는 작업을 금지하고 불가피한 작업 수행시 반드시 작업 전 위험물 제거와 질소 또는 스팀 퍼지 등 화재·폭발 예방 조치를 하여야 하나 미실시하였다.

 

■ 안전작업허가 절차 미준수
» 작업허가 지침에 따르면 화기작업 시 허가팀(생산팀)의 사전 조치사항으로 가연성물질 제거 여부를 확인 후 작업허가서를 발급하도록 되어 있으나, 당일 작업사항 검토 및 저장탱크의 안전조치사항을 확인하지 않은 채 부적절하게 작업을 허가하였다.

 

■ 불완전한 작업 절차 및 작업 감독 미흡
» 당초 저장탱크 상부 배관 연결작업은 화기사용(용접) 없이 사전 제작한 배관연결부에 볼트 체결만 계획하였지만,
» 비래된 탱크 상판에서 용접선, 방화포 등이 발견되어 작업자는 사전 제작한 배관 연결부의 볼트 체결 외 배관 지지대 고정을 위한 화기작업(용접 및 절단)을 실시했을 것으로 추정된다. (원청에서 배관 지지대 고정 상세 작업 절차 미제공)
» 작업계획과 다르게 화재위험작업(용접·연마작업)을 수행하였으나 작업금지 및 통제 등 작업감독이 미흡하였다.

 

 

사고예방 대책

■ 작업 절차 준수 및 작업 감독 철저

■ 안전작업허가 절차 준수

■ 작업계획 수립·검토 및 이행 관리

 

 

기타 유용한 정보

■  저장탱크 내 폭발성 분위기 검토

»  저장탱크 내 이소파라핀 C의 증기압으로 사고일 온도(0 ~ 5 ℃)에 따른 탱크 내부 공간 유증기 농도(%)를 계산하면
폭발범위 내에 해당되는 것으로 판단된다

- 계산 된 농도는 1.54 ~ 1.95 %로 MSDS의 폭발범위 0.9 ~ 6.3 % 내에 해당됨

 

<표 1> 온도에 따른 증기압 계산값과 농도변화(Clausius-Claperyron 식)

 

Reference : KOSHA 2023 화학사고 사례연구