화재폭발사고에 의한 피해 영향

화재폭발사고에 의한 피해 평가를 하기 위해서는 사고가 무슨 원인에 의해 발생하여 어떠한 사고형태로 확대되는지를 알 필요가 있다.

 

 

 

화재폭발사고에 의한 피해 영향

초기 원인

저장시설의 위험물질이 누출되는 원인은 정상작업이나 비정상작업과 같은 평상시와 지진 및 쓰나미와 같은 예기치 못한 자연재해에 의해 발생할 수 있다.

이러한 경우에 사고의 시작이 되는 가연성물질 및 독성물질의 누출과 화재폭발과 같은 현상은 사고 피해 발생의 초기 원인이 될 수 있다.

- 평상시 원인을 세부적으로 설펴보면 시설 내의 장비나 기기의 손상, 그리고 운전시의 실수와 착오 등의 휴먼에러가 원인이 되어 누출이나 화재폭발 등이 발생하기도 한다. 또한 장치 및 기기의 손상은 부식이나 노후화, 시공 불량 등이 원인이 되는 경우도 있다.

 

 

사고 확대 형태

사고 확대의 형태는 손상의 발생 위치나 파열부의 크기에 따라 달라진다.

예를 든다면 저장탱크의 배관이 파손된 경우와 본체가 손상된 경우에 작동하는 안전설비와는 달리 설비 본체가 손상된 경우에도 파열부가 작을 때와 클 때의 사고 확대 형태는 전혀 달라지게 된다.

또한 저장탱크 본체의 손상은 대량 유출로 이어질 위험성이 높은 저장탱크 바닥면의 손상을 고려하여 배관에 설치된 원격조작에 의한 긴급 차단밸브와 주차단밸브(master valve)를 기준으로 저장탱크 측의 손상 부분은 저장탱크의 본체에 포함시켜 검토한다.

결론적으로 가연성 가스 저장탱크의 파손 형태의 대소에 따라 누출량이 달라지며 그에 따른 사고형태에 영향을 줄 수는 있다.

 

 

사고 피해의 확대

화학플랜트 및 석유화학공업의 화재폭발사고 원인으로 위험물 저장탱크나 배관의 파손으로 인한 누출이 있다.

이러한 누출량은 설비의 파손 크기에 직접적인 영향을 받는데, 위험물이 누출된 이후에는 긴급차단장치나 긴급이송과 같은 안전설비와 방재활동이 제대로 작동하였는지 여부, 그리고 착화원의 유무에 따라 화재폭발재해의 확대 양상이 결정된다.

저장탱크 중에는 독성이 강한 물질을 보관하는 경우도 있으며 이러한 물질이 누출되는 경우에는 화재폭발로 이어지지 않더라도 공기중에 확산하여 중독위험으로 나타날 수 있다. 또한 화재폭발로 인해 유독성 연소가스를 생성하는 물질인 경우에도 중독위험이 있을 수 있다.

 

 

화재폭발의 형태

가연성 가스가 저장탱크나 배관의 부식이나 균열에 의해 공기중으로 누출된 경우에는 그림 1과 같이 착화 시기에 따라 다양한 화재폭발의 형태로 나타난다.

 

<그림 1> 가연성 물질 누출의 화재폭발 확대

 

- 누출된 가스가 점화원에 의해 착화(즉시 점화)가 일어나면 분출(Jet) 화재가 발생한다.

- BLEVE 및 증기운폭발(VCE ; Vapor Cloud Explosion)은 압축된 가연성 액체를 저장하고 있던 탱크가 분출(Jet) 화재 등에 의해 가열되어 파열되면서 다량의 가연성 증기가 급격하게 방출되면서 발생하며 이때 파이어볼(fireball)이 발생한다.

- 반면에 플래시(flash) 화재는 누설 가스와 공기가 혼합되어 형성된 가연성 증기운의 연소로서 증기운폭발에 비해서 화염전파속도가 느리고 폭발과압도 무시할 수 있을 정도이다.

- 만일 누설 가스가 착화되지 않고 공기중에 누설하는 경우에는 공기중으로 유증기 확산이 계속 확대될 것이다.

- 증기운폭발이 발생한 후에 분출화재 또는 액면화재가 되어 장시간 계속 진행하는 경우도 있다.

 

이와 같이 누출 가스의 연소형태에 따라 주위에 미치는 영향은 달라지며 폭발피해평가 시에는 누출가스의 착화 시기를 고려할 필요가 있다.

 

Reference : KOSHA 보고서 화재폭발 영향도 및 사고 해석모델 연구(Ⅱ)