위험물질 별 제조 및 취급 관련 주요 내용

정부 각 부처에서 산업안전보건법, 위험물안전관리법, 고압가스안전관리법, 화학물질관리법 등을 제정하여 화학물질을 관리하고 있다.

따라서 법의 각 조문을 이해하기 위해 법규별로 화학물질을 어떻게 구분하고 있지를 파악해서 법규 규제 내용을 파악해야 한다.

본 포스팅에서는 법규별 물질 분류를 살펴보고 산안법 기준으로  위험물질 별 제조 및 취급 관련 주요 내용을 살펴보고자 한다.

 

 

 

위험물질 별 제조 및 취급 관련 주요 내용

법규별 화학물질 구분

산업안전보건법, 위험물안전관리법, 고압가스안전관리법, 화학물질관리법 등에서 여러 가지로 화학물질을 구분하고 있고, 다음 표와 같이 화학물질 특성 기준으로 여러 법률에서 구분하고 있는 위험물질을 비교하였다.

 

 

 

위험물질 별 제조 및 취급 관련 주요 내용(산안법 기준)

산업안전보건기준에 관한 규칙 [별표 1]에서 위험물질의 종류를 다음과 같이 7가지로 구분하고 있다.

 

▶ 먼저 포스팅한 “위험물질 등의 제조 및 취급 시 조치”를 참조

https://sec-9070.tistory.com/68

위험물질 등의 제조 및 취급 시 조치

 

산업안전보건기준에 관한 규칙 [별표 1]에서 7가지 위험물질별로 위험물질 별 제조 및 취급 관련 주요 내용을 기술하였다.

 

 

1. 폭발성 물질 및 유기과산화물

위험물안전관리법 제5류 자기반응성물질(Self-reactive Substances)에 해당되는 물질로 가열·마찰·충격 또는 다른 화학물질과의 접촉 등으로 인하여 산소나 산화제의 공급이 없더라도 폭발 등 격렬한 반응을 일으킬 수 있는 고체나 액체로서 산업안전보건기준에 관한 규칙 [별표 1] 1항에 기술되어 있는 질산에스테르류, 니트로화합물, 니트로소화합물, 아조화합물, 디아조화합물, 하이드라진 유도체, 유기과산화물 등이 있다.

 

일반적으로 화약류는 분자 또는 화합물 내에 산소 등의 산화제가 있어 가열·마찰·충격 등의 점화 에너지를 제공하면 공기, 산소, 산화제 등이 없어도 산화되어 액체 또는 고체가 순간적으로 기체 상태로 급변하고, 열이 발생하여 수백에서 수천 배로 부피가 팽창하며, 경우에 따라서는 충격파와 굉음을 발생시킨다.

유기과산화물은 금속산화물 등의 이물질 혼입 또는 공기와 접촉되어 불안정한 분자가 분해 반응 및 산화반응이 일어나 고체 또는 액체가 기체로 변하면서 급격한 부피팽창으로 폭발 또는 화재가 발생한다. 따라서, 저장탱크 및 제조설비의 과압 방지 설비로 안전밸브 대신에 반드시 파열판을 설치하여야 한다.

 

 

유기과산화물류를 제외하고는 니트로기. 아조기 등을 함유한 유기질소화합물이 있다. 모두 가연성 물질이고 자체 분자 내에 포함된 산소에 의하여 연소될 수 있다. 분해할 때는 단시간 내에 이루어지며, 분해 생성물은 CO, CO2, H2, N2, NO2 등 다량의 가스를 방출한다. 일부 물질은 액체이나 대부분 고체이며 모두 물보다 무겁다.

 

니트로글리세린은 규조토에 흡착시키고, 니트로셀룰로스(면화약)는 물이나 알코올에 적시어 안전하게 보관하기도 한다.

 

대부분 물에 잘 녹지 않으며 물과의 직접적인 반응 위험성이 낮아 저장 또는 비상시소화활동에 물을 사용할 수 있다.

 

 

유기질소화합물은 불안정하므로 분해가 용이하고 공기 중 장시간에 걸쳐 분해열이 축적되면 자연 발화하는 것도 있다. 니트로화합물은 니트로기가 많을수록 분해가 용이하고 가열 충격 등에 민감해지며 분해발열량도 크며 폭발력도 커진다. 연소할 때 다량의 연소생성물이 발생한다. 그리고 유독성 가스가 많이 함유되어 있어 밀폐된 곳에서 화재·폭발 시 질식이나 중독 위험이 높다. 니트로화합물은 화기, 가열, 충격, 마찰, 타격에 민감해서 쉽게 발화·폭발한다.

강산화제, 강산류와 혼합한 것은 발화를 촉진시키고 위험성도 훨씬 증가하므로 함께 저장하는 것을 금지하고 있다. 일부 액체상태인 것은 아주 인화되기 쉽고 인화성 액체와 같이 가열에 의해 폭발의 위험이 있다.

 

유기과산화물을 취급하는 건물은 사고 시 피해를 최소화하기 위해 위험물안전관리법에서 규정한 것을 준수하여야 한다. 이들 규정은 단층 또는 최상층에 저장하며 유기과산화물과 접촉 시 위험을 일으키지 않는 재료를 사용하고, 가벼운 지붕체를 사용하고, 외벽은 0.2bar의 충격파에 견딜 수 있는 폭발방산구(Explosive Vent)를 설치하는 것을 권장한다.

 

온도 조절이 필요한 유기과산화물 및 그 제재의 포장물에는 권장 저장온도의 범위로 유지할 수 있도록 냉장실, 냉동실 등에 온도조절장치를 설치한다. 기계적 환기설비에는 바닥면적 ㎡당 0.3㎥/min의 환기용량을 갖추어야 한다. 자동 스프링클러 설비 및 물분무 설비를 소방법령에 따라 바닥면적 ㎡당 10~30L/min 이상, 90분 이상 분무설비 설치를 권장한다.

 

 

2. 물반응성 물질 및 인화성 고체

 

위험물안전관리법 제3류 자연발화성 물질(Spontaneous Combustion Substances) 및 제2류 가연성고체에 해당되는 물질로 스스로 발화하거나 물과 접촉하여 발화하는 등 발화가 용이하다. 그리고 이 범주에 해당하는 물질은 산업안전보건기준에 관한 규칙 [별표 1] 2항의 물질들로서, 물이나 공기와 반응해 수소나 알킬류의 인화성가스가 발생하고 다량의 발열에 의한 자동 점화로 화재나 폭발로 이어질 수 있다.

 

물반응성 물질 및 인화성 고체(자연발화성 물질)가 외부로 누출되어 화재가 발생할 때 가장 먼저 누출을 차단하는 조치가 필요하다. 만약 소량인 경우는 다량의 물을 분사시켜 화재를 진압할 수 있다. 그러나 다량으로 누출된 경우는 물로 화재를 진압할 경우 다량의 인화성 가스가 발생되어 큰 화재로 확대될 수 있어, 모래나 팽창질석으로 덮어 공기와 접촉을 완화시켜 인접 시설로의 화재 확산을 방지할 필요가 있다. 하지만, 이것은 이미 누출된 물질이 수분과 반응하는 것을 지연시킬 뿐 모두 연소될 때까지 기다리는 소극적인 소화방법 밖에 없다.

 

물반응성 물질 및 인화성 고체(자연발화성 물질)는 보통 실온에서 저장하되 물반응성 물질이 들어 있는 드럼, 용기와 빈 용기는 완전밀폐 및 건조해 내화시설이 되어 있는 저장소에 저장한다. 저장·취급하는 건물은 빗물, 지하수 등의 침투를 방지하고, 저장지역에는 일반적으로 물이나 수증기 배관이 지나가서는 안 되며, 스프링클러 등의 물을 사용하는 소화설비를 설치하지 아니한다.

 

 

저장소에는 종류가 다른 위험물, 수용액, 함수물, 흡습성 물질, 수용성 위험물 또는 결정수를 가진 염류 등과 저장을 피해야 한다. 물반응성 물질이 습기와 접촉되어 발생된 수소는 가열, 충격에 의하여 폭발의 위험이 있어 충격을 금지하고, 반드시 장갑, 보안경 등 개인보호구를 착용하고, 환기할 수 있도록 저장소의 상부에 환기시설을 설치한다.

물, 질소, 이산화탄소, 사염화탄소, 탄산칼슘, 포말 또는 분말 소화제를 사용해서는 안 된다.

 

금속 분말은 위험물안전관리법에서 알칼리금속·알칼리토금속류·철 및 마그네슘 외의 금속 분말을 말하고, 구리분·니켈분 및 150μm의 체를 통과하는 것이 50wt% 미만인 것은 제외한 것이다. 마그네슘 분말은 2mm 체를 통과하는 것을 말한다. 황은 순도가 60% 이상이 해당된다.

 

K, Na 및 알칼리 금속은 석유, 등유 등의 산소가 함유되지 않은 석유류에 저장한다. 이 보호액의 증발을 막으며 보호액 중에 물이 들어가지 않도록 한다. 또한, 황인(백린)은 공기 중에 노출되면 자연발화 하므로 오히려 물속에 저장한다.

 

 

3. 산화성 물질

위험물안전관리법 제1류 및 6류 산화성물질(Oxidizing Substances)에 해당되는 물질로 산화력이 강하여 열을 가하거나 충격을 중 경우 또는, 다른 화학물질과의 접촉할 경우 격렬히 분해되어 발생하는 산소, 염소, 브롬 등의 산화제가 다른 물질을 산화시키는 연소반응(화재) 등을 일으킬 수 있다. 이 범주에 해당하는 물질은 산업안전보건기준에 관한 규칙 [별표 1] 3항의 물질들로서, 가연성 물질, 인화성 물질(가스, 액체 및 고체)과 격리시켜 유리, 플라스틱 용기 등에 보관한다.

 

그리고 수용액은 과산화수소를 제외하고 모두 강산에 속한다. 이들의 상대적인 산의 세기는 HNO3<H2SO4<HClO4 으로 강산 특성을 나타내고, 모두 산소를 함유하고 있어 다른 물질을 산화시킨다.

 

산화성 액체의 경우 모두 무기화합물이며 물보다 무겁고 물에 녹기 쉽고 발열반응을 한다. 그러나 산화성 물질 자체는 일반적으로 불연성 물질이며, 다른 물질을 산화시킬 수 있는 산소를 다량으로 함유하고 있는 강산화제로서, 반응성이 강하고 가열 충격 마찰 등에 의해 산소를 방출하기 쉽다. 그러나 이와 반대의 성질을 가지고 있어 환원제로 볼 수 있는 가연성 물질과 혼합되면 격렬하게 연소하며 경우에 따라서는 폭발할 수 있다. 또한 진한 황산과 같은 다른 화학물질과의 접촉에 의해 분해할 수도 있다.

 

 

물질의 상태별 유해·위험요인을 다음과 같이 요약할 수 있다.

산화성 가스는 가연성 물질을 쉽게 점화시키고 발생하는 에너지가 크고, 산화성 액체는 부식성이 강하며 유독하고 가연물 및 분해 촉진 약품과 접촉 시 폭발하는 성질이 있고, 산화성 고체는 열, 충격, 화학약품과의 접촉으로 인해 폭발할 위험이 있다.

 

산화성 물질을 저장 또는 취급할 때에는 가열 충격 마찰 등 분해가 일어나기 쉬운 여건은 피하여야 한다. 또한 분해를 촉진시킬 수 있는 약품과의 접촉을 금지하고 환기가 용이하고 서늘한 장소에 저장하여야 한다. 특히 흡습성이 있는 물질은 방습 조치를 하고 밀폐용기에 보관하여야 한다.

산화성 액체는 내산성 용기를 사용하며 증기는 유독하므로 보호구를 착용하여야 한다.

산화성 고체는 통풍이 잘되는 차가운 곳에 보관하고 점화원과 멀리 떨어져야 한다.

 

 

4. 인화성 액체

 

위험물안전관리법 제4류 인화성액체(Flammable Liquids)에 해당되는 물질로 표준압력 하에서 일반적으로 인화점이 60℃이하(저장 및 취급 중 가열되어 설비 내에서 인화하한값을 초과하는 물질 포함)의 가연성 물질을 말하며, 화기나 불꽃, 아크 및 고열체 등 점화원에 접근되지 않도록 한다.

점화원 등(발화원) 주위에서 인화성 물질을 취급하는 행위, 대기 중에서 인화성 물질을 직접 가열 또는 증발시키는 행위 등을 해서는 안 된다.

 

인화성 액체는 소량의 경우는 불연성 용기에 담아 직사광선을 피하여 통풍이 잘 되고, 서늘한 곳에 보관한다.

위험물 취급시 운반용기 재질별 취급량은 위험물 안전관리법 시행규칙 별표19의 “위험물 운반에 관한 기준” [부표 1] 액체위험물에 대한 기준을 적용하여 취급하여야 한다.

 

 

 

 

다량의 인화성 액체를 저장하는 경우는 하절기 최대 온도가 35℃까지 상승할 경우를 대비하여 부유식 지붕 탱크(Floating Roof Tank)나 압력용기에 저장하고, 인화점이 35℃ 이상인 물질은 고정식 지붕 탱크(Cone Roof Tank )에 보관하는 것을 권장한다.

 

또한, 취급 시 증기가 발생할 수 있는 경우는 인화성 증기가 낮은 곳에 체류하므로 충분한 통풍 및 환기를 실시한 후 작업한다. 인화성 증기가 체류할 가능성이 있는 장소에서는 사용 중에 스파크 발생을 억제할 수 있는 플라스틱 재질의 공구나 방폭 공구 등을 사용하고, 전기설비는 방폭전기기계기구를 사용한다.

 

화재 예방을 위해 건물과 저장탱크와 관련 설비는 피뢰 접지를 하고, 위험물질의 유동 등으로 정전기가 발생하는 경우는 접지 등을 하여 정전기를 제거한다.

 

 

위험물 안전관리법 시행규칙 제50조 관련 [별표 19]의 “위험물 운반에 관한 기준” [부표 2]“유별을 달리하는 위험물질의 혼재기준”을 다음과 같이 제시하고 있다.

 

 

 

5. 인화성 가스

인화성 가스에 대한 정의는 국내 관련 법규별로 조금씩 달라 적용 시 주의를 요할 필요가 있다.

 

산업안전보건법(및 화관법)에서의 “인화성 가스”의 정의는, 인화한계 농도의 최저한도가 13% 이하 또는 최고한도와 최저한도의 차가 12% 이상인 것으로서 표준압력(101.3 ㎪)에서 20℃에서 가스 상태인 물질을 말하고

고압가스안전관리법에서의 “가연성가스”의 정의는, 아크릴로니트릴ㆍ아크릴알데히드ㆍ아세트알데히드ㆍ아세틸렌ㆍ암모니아ㆍ수소ㆍ황화수소ㆍ시안화수소ㆍ일산화탄소ㆍ이황화탄소ㆍ메탄ㆍ염화메탄ㆍ브롬화메탄ㆍ에탄ㆍ염화에탄ㆍ염화비닐ㆍ에틸렌ㆍ산화에틸렌ㆍ프로판ㆍ시클로프로판ㆍ프로필렌ㆍ산화프로필렌ㆍ부탄ㆍ부타디엔ㆍ부틸렌ㆍ메틸에테르ㆍ모노메틸아민ㆍ디메틸아민ㆍ트리메틸아민ㆍ에틸아민ㆍ벤젠ㆍ에틸벤젠 및 그밖에 공기 중에서 연소하는 가스로서 폭발한계(공기와 혼합된 경우 연소를 일으킬 수 있는 공기 중의 가스 농도의 한계를 말한다. 이하 같다)의 하한이 10퍼센트 이하인 것과 폭발한계의 상한과 하한의 차가 20퍼센트 이상인 것을 말한다.

 

 

압축성 물질로 쉽게 압축이 되며, 수소를 제외한 인화성 가스는 압축에 액화시켜 상온에서 저장하거나 저장온도를 낮추어 상압 또는 저압의 상태로 액화시켜 저장해 누출 및 용기의 파열 위험이 상존한다.

 

저장상태에서 액체이지만 누출되면 상온 상압에서는 쉽게 기화되어 확산되고 즉시 공기 중에 산소와 혼합되어 폭발범위에 도달한다. 그리고 주로 화재보다는 폭발이 발생한다. 압축된 고압가스가 분출할 경우는 정전기, 불꽃 등으로 누출과 동시에 혼합가스가 즉시 인화되어 제트화재 등이 발생할 수 있으며, 직접적인 취급자 뿐만 아니라 주위 작업자까지도 화상을 입는 경우가 있다.

제트화재(Jet Fire)는 LPG 등 고압의 인화성 가스 누출 시 주위의 점화원에 의해 점화되어 불기둥을 이루는 것을 말한다. 그리고 누출 압력으로 인해 큰 운동량을 가져 화재의 직경은 작으나 연소 길이는 일반화 재보다 긴 형태의 화재를 말한다.

 

 

인화성 가스를 충전(주입)한 이동용 용기는 소량의 누출된 가스를 쉽게 확산 될 수 있도록 통풍이 잘되고, 직사광선을 피하여 서늘한 곳에 넘어지지 않도록 액화가스 용기를 세워서 보관한다. 아세톤 용액에 흡수시킨 아세틸렌 용기 또는 LPG 용기를 눕혀서 보관하면 용기에 설치된 감압밸브 2차 측에서 액체가 배출되어 다시 도관에서 기화되어 안정된 압력조절이 어렵고, 저온에서 저온취성으로 호스가 파손될 수 있다.

 

또한, 화재 시 내부 압력상승으로 안전밸브 또는 파열판이 작동된 경우 액체가 기체로 증발하지 않고 액체로 배출될 수 있다. 이 경우에 증발에 의한 냉각효과가 현저히 떨어져 안전밸브의 기능 저하로 용기의 파열 및 액체상태의 저장 물질이 단시간에 외부로 누출되어 화재를 확대시킬 수 있다.

 

 

위험물안전관리법은 액체, 고체 위험물 상호 혼재 기준을 제시하고 있지만, 가스, 독성 및 부식성 위험물을 포함한 혼재 가능 여부는 안전보건기술지침(KOSHA GUIDE) P-74-2011(포장된 위험물의 창고저장에 관한 기술지침)의 [부록 1] “위험물 간의 격리기준”을 참조하여, 위험물과 함께 저장·취급해서는 안 되는 물질은 같은 장소에 보관하여서는 안 되며, 같은 장소에 보관이 가능한 경우에는 위험물 간의 격리 지침에 따른다.

 

 

 

용기보관 주변 지역에 화기, 전기설비 등의 점화원을 피한다. 누설되면 신속한 정보를 위해 가스누설감지 경보기를 설치하고, 그 작동상태를 정기적으로 점검한다. 현장에서 사용하는 배관, 호스, 밸브 등의 연결부분은 정기적으로 또는 화기작업 전에 누설 여부를 확인한다. 대량의 LPG 저장탱크에는 액위계, 압력계, 온도계, 안전밸브 등의 계측기기를 설치하고, 긴급차단밸브를 가스누설 감지기와 연동시켜 누출할 때 신속한 차단이 가능토록 한다.

 

6. 부식성 물질

부식성 물질(Corrosive Substance)을 취급할 때 취급물질이 누출되는 경우 근로자의 신체에 접촉하거나 호흡 등으로 인하여 피해를 받지 않도록 한다. 관련 설비 주변에 인화성 가스 또는 산화성 물질 등을 대기 중에 방치하는 행위를 금지한다.

 

부식성 물질은 금속이나 기타 재료가 주위 환경과 반응하므로 본래의 기능을 발휘하지 못하고 그 성질을 약화시키는 물질로 대부분 산·알칼리 물질이다. 기계기구의 부식은 부식된 설비 교체를 위한 공장 운휴, 부식 생성물에 의한 제품 오염, 부식 부위를 통한 원료 및 제품의 유실 등 해당 공장의 경제적 손실을 초래한다. 더구나 설비의 보수, 교체 등이 지연되어 심한 설비 부식에 의한 균열 등으로 화재, 폭발, 유독성 물질의 누출, 구조물 붕괴를 유발하기도 한다.

 

 

강산성은 금속과 기타 재료를 부식시켜 인화성 수소가스가 발생하는 경우가 있다. 대부분은 물과 접촉하면 발열하는 경우가 많고, 산화성 염류와 접촉하면 산화성이 강한 산을 유리시켜 폭발 위험이 크다. 여러 가지 유기화합물과 접촉하면 발화, 폭발을 일으킬 수 있으며, 유독성 가스가 발생하기도 한다.

 

인체에 접촉하면 피부를 손상시키고 눈에 들어가면 아주 큰 통증을 느끼며 실명할 수도 있다. 그러므로 취급할 때는 화학물질안전원고시 제2017-7호(유해화학물질 취급자의 개인보호장구 착용에 관한 규정) [별표 2] “작업 상황별 호흡보호구의 종류”를 참조하여 반드시 보호의, 보호장갑, 보호안경 등을 착용해야 한다. 만약 눈에 들어가 경우는 즉시 흐르는 다량의 물에 적어도 15분간 세척하고 의사의 치료를 받아야 한다.

 

 

【별표 2】작업상황별 호흡보호구의 종류(제4조제2항 관련)

 

 

 

7. 급성 독성물질

급성 독성물질(Acute Toxic Substance)이란 산업안전보건기준에 관한 규칙 별표1의 7호에 의한 “급성독성물질” 정의에 따라 쥐에 대한 4시간 동안의 흡입 실험에 의하여 실험동물의 50%를 사망시킬 수 있는 물질의 농도, 즉 가스 LC50(쥐, 4시간 흡입)이 2,500 ppm 이하인 화학물질, 증기 LC50(쥐, 4시간 흡입)이 10 mg/L 이하인 화학물질, 분진 또는 미스트 1 mg/L 이하인 화학물질을 말한다.

또한, 고압가스안전관리법 시행규칙 제2조에서 “독성가스”란 아크릴로니트릴ㆍ아크릴알데히드ㆍ아황산가스ㆍ암모니아ㆍ일산화탄소ㆍ이황화탄소ㆍ불소ㆍ염소ㆍ브롬화메탄ㆍ염화메탄ㆍ염화프렌ㆍ산화에틸렌ㆍ시안화수소ㆍ황화수소ㆍ모노메틸아민ㆍ디메틸아민ㆍ트리메틸아민ㆍ벤젠ㆍ포스겐ㆍ요오드화수소ㆍ브롬화수소ㆍ염화수소ㆍ불화수소ㆍ겨자가스ㆍ알진ㆍ모노실란ㆍ디실란ㆍ디보레인ㆍ세렌화수소ㆍ포스핀ㆍ모노게르만 및 그밖에 공기 중에 일정량 이상 존재하는 경우 인체에 유해한 독성을 가진 가스로서 허용농도(해당 가스를 성숙한 흰쥐 집단에게 대기 중에서 1시간 동안 계속하여 노출시킨 경우 14일 이내에 그 흰쥐의 2분의 1 이상이 죽게 되는 가스의 농도를 말한다.)가 100만분의 5,000 이하인 것을 말한다.

 

 

급성 독성물질인 염소, 암모니아, 이산화황 등을 고농도로 흡입하면 기관의 점막을 강하게 자극하여 분비물이 생성되어 기관을 막는 폐수종을 일으켜 폐색성 질식을 일으킨다. 일산화탄소의 경우, 적혈구의 헤모글로빈과 강하게 결합하여 헤모글로빈의 산소와 결합을 저해하여 조직에 산소 공급을 막아 화학성 질식을 일으킨다. 또한, 시안화수소, 황화수소 등은 조직세포의 효소에 작용하여 세포가 혈액으로부터 산소를 받는 것을 방해하기 때문에 조직의 질식을 일으킨다.

 

산업현장에서 사용하는 급성 독성물질은 대부분 산성을 띠고, 냄새가 나고, 물에 잘 녹는 경향이 있어 누출 시 근로자 스스로 감지할 수 있다. 또한, 다량의 물을 분사·흡수시킬 수 있어 고정 소방설비 등으로 비상대응이 가능하다. 하지만, 일산화탄소는 허용농도가 엄격하여 공기 중에 0.5%정도만 있으면, 5~10분 사이에 사망할 수 있으며 중성, 무취, 비수용성으로 누출 시 아주 위험한 독성물질에 해당된다.

 

References : 1. 안전보건공단 - 화공기술편람