수증기 폭발방지

고열물을 취급하는 설비는 고온의 용탕과 물과 같이 비점이 낮은 물질과 접촉하여 갑작스런 부피팽창, 즉 급격한 기화로 증기폭발의 위험이 있어 이에 대한 예방을 살펴보고자 한다. 

 

 

 

수증기 폭발방지

 

관련 법규

산업안전보건 기준에 관한 규칙 제248조(용융고열물 취급 피트의 수증기 폭발방지) 

사업주는 용융(鎔融)한 고열의 광물(이하 “용융고열물”이라 한다)을 취급하는 피트(고열의 금속찌꺼기를 물로 처리하는 것은 제외한다)에 대하여 수증기 폭발을 방지하기 위하여 다음 각 호의 조치를 하여야 한다.

1. 지하수가 내부로 새어드는 것을 방지할 수 있는 구조로 할 것. 다만, 내부에 고인 지하수를 배출할 수 있는 설비를 설치한 경우에는 그러하지 아니하다.

2. 작업용수 또는 빗물 등이 내부로 새어드는 것을 방지할 수 있는 격벽 등의 설비를 주위에 설치할 것

 

산업안전보건 기준에 관한 규칙제249조(건축물의 구조) 

사업주는 용융고열물을 취급하는 설비를 내부에 설치한 건축물에 대하여 수증기 폭발을 방지하기 위하여 다음 각 호의 조치를 하여야 한다.

1. 바닥은 물이 고이지 아니하는 구조로 할 것

2. 지붕ㆍ벽ㆍ창 등은 빗물이 새어들지 아니하는 구조로 할 것

 

 

고열물을 취급하는 설비 위험성

고열물을 취급하는 설비는 고온의 용탕과 물과 같이 비점이 낮은 물질과 접촉하여 갑작스런 부피팽창이 일어날 수 있다. 그리고 밀폐된 용기 또는 배관 내에 있는 액체 및 가스가 가열되어 온도가 올라가고 내부 압력상승으로 용기의 파열 위험과 내부 압력방출로 로켓현상이 발생해 장입재가 날아갈 수 있다.

 

또한, 비점이 낮은 첨가제의 급격한 기화로 증기폭발의 위험이 있다. 그리고 대형 장입재 투입에 의한 용탕의 비산과 잘못된 장입으로 중간에 걸린 장입재가 갑자기 떨어지면 용탕이 비산될 수 있다. 또한, 가열로 및 래들의 전도, 파손에 의한 용탕 누출, 시료를 채취할 때 건조되지 않은 수공구 등이 용탕과 접촉되면 수증기 폭발 위험이 있다.

 

 

수증기 폭발에 의한 재해발생 형태

용융상태(고철 용해로의 운전온도는 1,530 ℃ 이상)에 있는 금속, 유리 등의 용융고열물이 물 등의 액체와 접촉하면 급격히 기화된다. 그 때의 팽창에너지로 인한 물리적 폭발이 일어나는데 이것을 수증기 폭발이라 한다. 수증기 폭발이 발생하면 설비와 근로자에게는 물론 주변의 건축물 등에도 막대한 피해를 준다. 

이러한 수증기 폭발에 의한 재해발생 형태는

(1) 가열로 주위의 피트 등의 내부로 지하수, 작업용수, 우수 등의 침투로 발생하는 것

(2) 용융 고열물을 처리하는 로, 래들, 주형 등의 설비를 건축물의 지붕이나 창 등이 파손되어 우수가 새어들어서 발생하는 것.

(3) 용융 고열물을 처리하는 로, 래들, 주형, 피트 등의 취급작업에 대한 안전상태 확인의 불충분으로 인한 것.

(4) 기타 고열의 광물 찌꺼기의 처리설비나 처리방법이 적절하지 못해 발생되는것 등이 있다.

 

 

재해 예방 대책

이러한 수증기 폭발에 의한 재해를 예방하기 위해 피트에 지하수, 작업용수나우수가 침입하지 않는 구조로 한다. 피트의 주변 벽이나 저부를 방수 시공된 콘크리트 또는 내화벽돌 구조로 하여 지하수 등의 피트 내에 유입되지 않도록 한다.또는, 피트 등을 지하수가 스며들지 않도록 높은 장소에 설치한다. 그러하지 못할경우는 피트 내부에 우수가 체류하지 않도록 배수시설 등을 설치한다. 또한, 냉각수및 세척용수 등의 작업용수가 피트의 상부나 주변으로부터 유입되지 않도록 피트주위에 격벽, 암거, 배수관 등을 설치해야 한다.

 

 

고열물 취급 건축물의 구조

금속이나 광물의 용해로 등 다량의 고열물을 취급하는 설비는 화재나 폭발을방지하기 위한 취급설비의 구조는 건물의 재질은 불연성 재질을 사용한다. 바닥은물이 고이지 않는 구조와 지붕·벽·창 등은 빗물이 새어들지 않는 구조로 설치한다.용탕(Molten metal)이 담긴 용해로와 래들 등이 전도, 파손 및 넘쳐서 다량의용탕이 유출되어 철 구조의 건축물, 설비의 지지대 등에 접촉되면 철 구조물을녹여 붕괴될 위험이 있다. 그러므로 철 구조물 주위에는 내화벽돌 등으로 내화처리 한다.

 

용해로, 래들, 경동장치 등의 설비는 작업자가 끼임, 떨어짐 등에 의한 재해를예방하기 위해 안전난간, 안전덮개, 안전거리 유지 등의 적절한 조치를 한다. 유해가스 및 중금속 흄을 배출할 수 있는 전체환기설비를 설치한다. 용해로에서 발생하는 먼지, 유해화학물질 및 중금속 흄 등을 안전하게 처리할 수 있도록 국소배기장치를 설치한다.

 

용탕 유출시 피해를 줄이기 위해 용해로 아래 또는 주위에 설치하는 용탕 배출피트의 최대 부피는 수증기 폭발을 예방하기 위해 용해로 최대 용량의 1.5배 이상으로 한다. 그리고 용해로 바로 밑에서 피트까지 용탕이 잘 흐를 수 있는 구조로설치한다. 피트 내부는 내화벽돌을 설치한다.

 

소형의 용해로는 하부에 철로 만든 격자와 드럼통을 설치하고 주위에 주물사를채워서 누출된 용탕을 안전하게 처리할 수 있다. 지하수는 내부로 새어들지 않도록한다. 운전 중에 외부에서 빗물 등이 유입되지 않도록 격벽 등의 설치와 작업자출입이 용이하게 계단 등을 설치한다.

 

Reference : 화공안전 기술편람