상압 저장탱크의 안전

 

위험물을 제조·취급하는 화학업종, 폐기물 처리업 등의 사업에서 상압 저장탱크 관련 사고가 발생하고 있어 이에 대한 안전조치에 대해 공유하고자 한다.

 

 

상압 저장탱크의 안전

상압 저장탱크의 위험성

다음과 같이 크게 폭발ㆍ화재 위험성, 질식ㆍ중독 위험성으로 구분할 수 있다.

 

1. 폭발ㆍ화재 위험성

ㆍ상압 저장탱크 상부에서 작업하는 경우가 많아서 폭발시 작업자 추락으로 1차 피해

ㆍ유해위험물질 대량 취급하므로 내용물이 소진될 때까지 진화불가 → 인근 탱크로 화재 전파

☞ 화재위험작업 시에는 반드시 탱크를 비우고 플러싱 및 치환작업을 완료한 후에 작업

※ 화재위험작업 이란?
용접, 용단, 연마, 드릴 등 화염이나 스파크를 발생하는 작업 또는 가연성물질의 점화원이 될 수 있는 모든 기기를 사용하는 작업

 

2. 질식ㆍ중독 위험성

ㆍ대형 저장탱크 특성상 잔류물이 존재할 수 밖에 없어 내부에서 작업 시 각별한 주의가 필요

☞ 수시로 가스농도를 측정, 상시 환기 가동

 

 

주요 사고 형태

1. 배관·통기관 화기작업 중 불티 유입 등으로 폭발·화재

2. 탱크 외벽 화기작업 중 폭발·화재

3. 가스농도 미측정 및 잔류물질 증발로 질식·중독

4. 맹판 미설치로 유체 유입에 의한 질식·중독

5. 과충전으로 넘친 유체에 의한 폭발·화재

6. 샘플링(작업)절차 미준수로 화상·화재

7. 고소작업 중 추락

8. 통기관 막힘 등으로 탱크 붕괴

Source : KOSHA 화학공장 화재ㆍ폭발사고 예방 시리즈

<그림 1> 주요 사고 형태

 

 

상압 저장탱크의 사고사례

● 과압 및 진공에 의한 탱크 파손

● 화염전파에 의한 탱크 폭발

- 가솔린 탱크 폭발 사고(’18년)

- RCO 송풍기 가동 중 폭발로 전파된 화염에 의한 인화성액체 탱크 폭발(’10년)

● Overflow에 의한 증기운 폭발

- 가솔린 탱크 Overflow 및 증기운 폭발 사고 (’05년, 09년)

● 탱크내부 청소작업 중 폭발 및 화재

- 납사탱크 청소작업 중 화재(‘01년)

- Light Polymer 탱크 청소작업 중 폭발(’04년)

● 탱크 정비(화기) 작업 중 폭발

- 황산탱크 배관 핀홀 제거작업 중 폭발(’01년)

- 벙커씨유 탱크 통기관 교체작업 중 폭발(’10년)

* HDPE 사이로 폭발사고(’13년), TPA 사이로 폭발사고(’16년)

 

 

주요 사고 원인

1. 부실한 작업허가 제도 운영

- 탱크 내부상태 및 안전성 검토 실시하지 않고 작업허가 발행ㆍ승인

2. 작업절차 미준수

- 규정된 작업절차가 없거나 작업절차 미준수로 사고 발생

3. 하청사에 유해ㆍ위험정보 미제공

- 하청 근로자에게 유해ㆍ위험정보 미제공으로 물질이 있는 상태에서 맨홀을 개방하는 등의 사고 발생

 

 

과압(진공)에 의한 탱크 파손 방지

● 통기관(안전규칙 제268조)

- 탱크가 진공 또는 가압 상태가 되지 않도록 대기로 개방된 배관

- 정상운전(로딩 또는 언로딩 작업) 및 대기온도 변화에 대응

* 통기밸브(Breather valve)
- 평상시에 닫힌 상태로 있다가 탱크의 압력이 미리 설정된 압력에 도달하면 밸브가 열려 탱크 내부의 가스, 증기 등을 외부로 방출하거나, 탱크 내부로 외부 공기를 흡입하는 밸브(증발에 의한 손실량 감소)

- 가솔린 등의 손실량을 최소화하기 위해 External floating roof tank 사용

- 우수 등에 의한 위험성을 줄이기 위해 Internal floating roof tank 사용

● 긴급통기설비

- 평상시에는 닫힌 상태로 있다가 탱크의 압력이 설정압력에 도달되었을 때 자동으로 열리면서 많은 양의 가스, 증기 등을 방출

- 탱크 주변의 화재로 인해 많은 양의 증기 발생시 작동

● Weak(frangible) roof-to-shell attachment

- 동체와 지붕의 연결부가 동체와 바닥 연결부보다 우선 탈착

- 탱크 내부에서 폭발 등 과도한 압력 발생 시 필요

 

 

화염전파에 의한 탱크 폭발 방지

● 화염방지기(안전규칙 제269조)

- 인화성 액체를 저장, 취급하는 화학설비(저장탱크)에서 증기를 대기로 방출하는 경우 외부로부터의 화염을 방지하기 위하여 화학설비 상단에 설치

* 인화방지망

- 인화점이 38℃ 이상인 인화성액체를 저장, 취급하는 경우에는 화염방지 기능을 가지는 인화방지망 설치 가능

 

<그림 2> 화염방지기 vs. 인화방지망

* 질소 Blanketing 시스템 고려

● 폭굉방지기(안전규칙 제269조)

- 화염방지기를 설치하는 경우 한국산업표준에서 정하는 화염방지장치 기준에 적합한 것을 설치하여야 하며, 항상 철저하게 보수/유지 

☞ KS B 6845(화염방지장치의 성능시험 방법)에 의한 화염방지장치의 종류
- 관말단 폭연방지장치
- 관내 폭연방지장치
- 폭굉방지장치

 

 

Overflow에 의한 증기운 폭발 방지

● 계측장치의 설치(안전규칙 제273조)

- 특수화학설비를 설치하는 경우 내부의 이상상태를 조기에 파악하기 위해 압력계, 온도계, 유량계 등 계측장치 설치

- 인화성액체 저장탱크에는 액위를 측정할 수 있는 액위계 설치

● 자동경보장치의 설치(안전규칙 제274조)

- 특수화학설비에는 내부 이상상태를 조기에 파악하기 위해 자동경보장치 설치

- 인화성액체 저장탱크에는 고(저)액위를 파악하기 위한 고(저)액위 경보장치 설치

● 긴급차단장치 설치(안전규칙 제275조)

- 특수화학설비에는 이상상태 발생에 따른 폭발, 화재 또는 위험물의 누출을 방지하기 위하여 원재료 공급의 긴급차단 등의 장치 설치

- 액위가 고액위 이상의 한계 액위에 도달 시 인입 측 긴급차단밸브 차단

 

 

확산방지조치(방유제)

● 방유제 설치(안전규칙 제272조)

- 인화성액체 등 위험물을 액체상태로 저장하는 저장탱크를 설치하는 경우 위험물이 누출되어 외부로 확산되는 것을 방지하기 위하여 방유제 설치

● 설치 시 고려사항

- 상호간 반응성이 있거나 서로 접촉하여서는 안되는 물질 또는 위험성을 유발하는 물질의 탱크 혼합배치 금지

- 유효용량은 저장탱크 용량 이상(둘 이상 설치된 경우 가장 저장탱크의 용량)

- 방유제 내면과 저장탱크 외면사이의 거리는 최소 1.5 m 유지

- 위험물질에 의한 액압(또는 수두압)을 충분히 견딜 수 있는 구조

- 출입용 계단 설치

- 관통배관은 부등침하 또는 진동으로 인한 과도한 응력을 받지 않도록 슬리브 배관을 묻어 설치하고, 배관에 슬리브 배관 사이에는 충전물 삽입

- 내부에 빗물 등을 외부로 배출하기 위한 배수구 설치 및 외부에 배수밸브 설치

- 배수밸브는 항상 잠겨 있어야 한고 쉽게 확인 가능한 잠금장치, 꼬리표 부착

- 내부에는 배관, 조명설비, 감지기, 계기시스템 등을 제외하고 설치 금지

 

 

상압저장탱크 공정안전 점검 체크리스트

 

 

 

 

 Reference : KOSHA 기술자료 (상압저장탱크의 안전 등)