산소 또는 연료 가스 장비 위험성

산소 또는 연료 가스 장비는 용접, 절단, 가열, 바로 펴기, 불순물/스케일 벗기기 (Descaling) 등 여러 분야에 사용된다.

 

 

 

산소 또는 연료 가스 장비 위험성

 

산소/연료 가스 장비 구성

프로판 또는 아세틸렌 등의 연료 가스는 취관(Blowpipe)에서 산소와 혼합되어서 작업에 적정한 온도의 화염을 만들어낸다.

산소 또는 연료 가스 장비의 주요 부품들은 다음과 같다(그림 1 참조).

- 산소 및 연료 가스(프로판 또는 아세틸렌)의 실린더(용기)
- 가스 공급을 중단 또는 격리할 수 있는 수단(주로 용기 밸브)
- 가스 용기의 아울렛 밸브에 장착된 압력 조정기(Regulator)는 가스 압력을 줄이고 제어하는데 사용된다.
- 화염의 역류(Flashback) 및 역화(Backfire) 로부터 용기를 보호하기 위한 역류 방지기

- 용기로부터 취관으로 가스를 전달하기 위한 유연한 호스
- 산소가 연료 라인으로, 그리고 연료가 산소 라인으로 거꾸로 흘러들어가는 것을 막기 위한 역류방지 밸브 또는 체크 밸브(Check valve)
- 연료 가스가 산소와 혼합되어 점화되는 취관 또는 기타 점화 장비

 

<그림 1> 가스용접 및 유사 공정에 사용되는 일반적인 장비

 

 

주요 위험 요인

주요 위험은 화재 및 가스 폭발로 인한 것이며 주요 원인은 다음과 같다.

(1) 점화상태에 있는 취관을 부주의하게 취급함으로서 사용자 및 다른 사람들이 화상을 입는 경우

(2) 취관은 인화성이 많은 자재와 너무 근접하여 사용하는 경우

(3) 인화성이 높은 물질을 담았거나 담았을 가능성이 있는 탱크 또는 용기를 절단하거나 수리하는 경우

(4) 호스, 밸브 및 기타 장비로부터의 가스 누출

(5) 산소의 오용

(6) 역화 및 화염의 역류

 

 

요인별 예방대책

1. 점화된 취관

점화된 상태의 산소/연료 취관은 매우 위험한 부분이다. 많은 사용자가 취관에 의해 화상을 입으며, 일부 중상을 입기도 한다. 또한 다른 작업자들에게 부상을 입히기도 하며, 가연성이 높은 물질을 태우는 등의 사고가 발생하기도 한다.

- 다른 작업자들과 떨어진 안전한 장소에서 작업한다.

- 방호복 또는 개인보호구를 착용한다.

- 사용할 때가 아니면 취관을 차단한다. 점화된 취관을 의자나 바닥에 두지 않는다. 그 이유는 화염의 세기에 의해 취관이 움직일 수 있기 때문이다.

- 공작물을 클램프로 고정하며, 손으로 잡지 않는다.

- 화염, 열, 스파크 등과 접촉하는 것을 막기 위해 작업장에서 열의 피해가 없는 장소로 호스를 치운다.

 

2. 화재

산소 또는 연료 가스 취관에서 나오는 화염은 매우 강력한 발화의 원천이다. 많은 화재가 산소 또는 연료 취관의 부주의한 사용으로 인해 야기된다.

- 화염을 동반한 작업을 할 때는 안전한 장소에서 한다.

- 가연성이 높은 액체, 목재, 종이, 섬유, 포장재, 플라스틱 등과 같이 잘 타는 물질들은 작업 반경 10 m 밖으로 치운다.

- 차량내 구멍 또는 골 등과 같이 증기가 축적될 수 있는 공간을 환기시킨다.

- 움직이기 어려운 인화성이 높은 물질들이 화염, 열, 스파크, 고열의 슬래그 등과 가까이 접근하는 것을 막는다. 금속 시트, 광물섬유보드(Mineral fiber board), 또는 방화 담요 등과 같은 적절한 보호 장비 및 덮개를 사용한다.

- 특히 용접 및 절단 작업이 오래 걸릴 경우에는 벽 또는 칸막이 등의 후면 인화성이 높은 물품들이 있는지를 체크한다. 일부 벽 패널은 인화성이 높은 절연 자재를 포함하기도 한다.

- 문간, 창문 등 바닥이나 벽 등의 틈새 등을 통해서 뜨거운 불똥이 날아가는 것을 막도록 가드 또는 덮개를 사용한다.

- 용접작업이 행해지는 동안 지속적으로 감독하며, 작업이 끝난 후에도 1시간 이상 관찰한다.

- 용접작업 근처에 소화기를 배치한다.

 

3. 폭발

인화성이 높은(고체, 액체, 기체) 물질 등을 담은 탱크 또는 용기에 용접 취관 또는 점화 장치가 사용된다면, 탱크 또는 용기가 강하게 폭발할 수 있다.

- 안전하다고 확신하지 않는 한 인화성 높은 물질을 담았거나, 담았을 가능성이 있는 탱크나 용기에 산소 또는 연료 가스 취관을 절대로 사용하지 않는다.

- 인화성이 높은 물질을 담았다면, 철저하게 세척하거나 비활성화 작업을 해야 한다. 전문 회사에 작업을 맡기는 것이 안전하다. 의문사항이 있으면 담당 회사에 문의한다.

 

 

4. 가스 누출

아세틸렌 및 기타 연료 가스는 인화성이 매우 높으며, 공기 및 산소와 결합하면 폭발성이 강한 물질을 형성한다. 특히 환기가 잘 안되거나 가스가 축적될 수 있는 밀폐된 공간의 경우, 소량이 누출되더라도 심각한 폭발이 발생할 수 있다.

- 가스 누출은 종종 가스 제어 장비, 호스, 블로우 파이프, 밸브 등이 손상되거나 제대로 유지, 보수되지 않거나, 접촉 불량, 사용 후 밸브를 제대로 잠그지 않아 발생한다. 따라서 가스 누출 방지를 위한 안전한 호스 보관 및 취급 등 예방 조치들을 취한다.

- 실린더를 조심스럽게 다룬다. 똑바로 놓고 떨어지거나 넘어지지 않도록 고정시켜 놓는다. 예를 들면, 바퀴가 달린 손수레(Trolley), 또는 벽에 묶어 놓는다.

- 작업이 완료되면 항상 용기의 가스 공급을 차단한다.

- 모든 연결 부분 및 장비를 정기적으로 점검하여 결함이나 가스가 새는 부분이 없는지 체크한다.

- 가스 누출을 점검할 때 적절한 예방 조치를 취해야 한다. 산소 또는 연료시스템에 적합한 누출 점검 스프레이 또는 용액을 사용해야 한다.(비눗물 또는 기름을 포함한 용액은 산소 장비에 사용해서는 안된다.)

- 소량의 누출은 즉시 발견하기 어려울 수 있다. 환기가 잘 안되거나 밀폐된 공간에서 장기간 누출된다면 가스가 위험한 수준으로 축적될 수 있으므로 작업 시 및 용기 보관 시 적절한 환기를 확보한다.

 

5. 산소의 오용

산소 누출도 화재 위험을 높인다. 특히 의복에 산소로 오염되었다면, 불이 쉽게 붙고 격렬하게 타서 심각한 부상을 야기할 것이다. 심지어 방화복도 산소로 오염되면 탈 수 있다. 또한 산소는 혼합되어서는 안 되는 물질과 함께 사용하면 폭발을 야기할 수 있다. 특히 석유 및 기름과 함께 있으면 폭발 반응을 일으킬 수 있다.

- 석유 또는 기름이 산소 밸브 또는 실린더 기구와 접촉하지 않도록 한다.

- 원래 용도가 아닌 장비에 산소를 사용하지 않는다. 특히 조정기가 산소및 용기 압력에 안전한 지를 점검한다.

 

<산소절단기 사용방법>

산소절단기의 산소밸브(저압)가 일부 열린 상태로 방치되면 환기가 불충분한 장소에서는 누출된 산소로 인하여 고농도의 산소가 축적되고 점화원이 존재함으로서 급속한 연소 및 화재로 이어진 사례가 있다.

(아래 그림에서 ①LPG밸브 닫힘 ②산소(저압)밸브 열림 ③산소(고압)밸브 닫힘→ 사고)

<그림 2> 산소절단기

 

※통상적으로 산소절단기의 사용방법은,

• (산소절단기 소화 시) LPG밸브를 잠그고, 산소밸브를 잠그는 순으로 하고, LPG 밸브를 잠그면 산소절단기가 소화되기 때문에 산소밸브는 잠그지 않는 사례가 있음

• (산소절단기 점화 시) LPG밸브를 개방하고 미량의 산소밸브를 열어 점화함

• (산소절단기 사용 시) 절단두께에 따라서 산소밸브의 조절량은 달라지며, 통상적으로 절반 이상 열어서 사용함

 

6. 역화

역화는 화염이 취관 쪽으로 거슬러 올라가 타는 것으로 종종 쿵하는 소리가 동반된다. 이것은 취관을 가공물과 너무 가까이 놓거나, 노즐이 전체 또는 부분적으로 막혔을 때 발생한다.

때때로 화염이 취관 쪽으로 타기도 하며, 이는 혼합 지점(Mixing point)에서 계속된다. 역화는 일반적으로 심각한 부상이나 피해를 야기하지 않지만, 장비에 결함이 있음을 나타낸다.

역화 발생 시 밸브 차단 순서는 취관 밸브 → 산소 밸브 → 연료 가스 밸브 →  산소 및 연료가스 용기의 밸브 순으로 한다.

장비, 특히 노즐 부분이 손상되었거나 결함이 있는지를 살핀다.

 

 

7. 화염의 역류

화염의 역류는 보통 산소가 연료 가스 호스로 (또는 연료가 산소 호스로) 거꾸로 흘러들어감으로써 발생하며, 호스에서 폭발력이 강한 혼합물을 만든다. 그런 후 화염이 취관을 역으로 타면서 역류하면 호스, 압력 조정기 또는 용기에까지 이를 수 있다. 이로 인해 심각한 결과가 발생할 수 있고, 장비의 손상 또는 파괴까지 야기하며, 용기가 폭발할 위험도 있다. 이럴 경우 작업자는 심각한 부상을 입고, 주변에 큰 피해가 발생할 수 있다.

- 화염의 역류 방지 조치

① 올바른 점화 절차를 지킨다. 취관에 불을 붙이기 전에 호스를 깨끗하게 함으로서 있을지도 모를 폭발력 강한 가스 혼합물을 제거한다. 스파크 점화기를 사용하며, 이를 켠 후에는 즉시 가스를 점화한다.

② 취관에 스프링이 달린 비복귀 밸브를 장착하여 가스가 호스로 역류하지 않도록 한다.

③ 작업에 적합한 가스 압력 및 노즐 사이즈를 사용한다. 특히 아세틸렌 압력은 4.27 KPa을 넘어서는 안 된다.

④ 장비를 양호한 상태로 유지한다.

- 용기 보호 조치

① 용기를 보호하기 위해서 화염의 역류방지장치(Flashback arrester)를 조정기에 장착해야 하며, 연료 및 산소 공급 모두를 대상으로 한다.

② 이 장치는 취관에도 장착될 수 있으나, 호스에서 시작된 화재에 대해서는 효과가 없다. 호스의 길이가 길 때에는 이 장치를 취관 및 조정기 모두에 장착한다.

③ 화염의 역류를 방지하는 장치의 장착만으로 안전한 작업 습관을 대체할 수는 없다.

④ 화염의 역류가 발생한다면 다음과 같은 조치를 취한다.

㉮ 필요하다고 판단된다면, 연료 가스 및 산소 모두에 대해 용기 밸브를 즉시 잠근다. 연료 가스가 차단되면 화염이 꺼져야 한다. 불이 즉시 꺼지지 않으면, 사람들을 대피시키고 소방차를 부른다.

㉯ 취관, 호스, 조정기, 역류방지장치 및 기타 부품들이 손상되었을 수 있다. 꼼꼼히 살펴보고, 필요하다면 교체한다. 파악 할 수 없으면, 공급업체와 상담한다.

⑤ 화염의 역류가 발생하거나 화재의 영향을 받은 적이 있는 아세틸렌 용기에는 특별한 주의를 기울인다. 아세틸렌이 변질될 위험이 있으며, 실린더가 수 분 내에 폭발할 수도 있다. 아세틸렌 용기가 뜨거워지거나 흔들리기 시작하면, 건물에서 즉시 대피하고, 소방차를 부른다.

 

Reference : KOSHA GUIDE M-15-2012 가스를 이용한 용접 및 절단 등 작업에 관한 기술지침