최악 및 강 건너 사고 시나리오 선정에 관한 기술지침 – 2020년 12월 21일 목적지침은 중대 산업사고 및 화학사고 예방 및 대응을 위해 사업장에서 필요한 최악 및 강 건너 사고 시나리오를 선정할 때 필요한 사항을 제시하는데 그 목적이 있다.
2.적용범위 사업장에 있어서의 산업안전보건기준에 관한 규칙 별표 1의 위험물질중 인화성 액체, 인화성 가스, 독성물질 기타 위험물질의 누출 화재 폭발에 의한 가상사고 선정시 적용한다.
3.용어의 정의 3.1 ‘끝점’이라 함은 본 지침에서 부여된 끝점농도, 과압 또는 복사열 등의 수치에 도달하는 지점을 말한다.
3.2″냉동액체(Refrigerated liquid)”란 상온·상압 하에서 가스인 물질을 냉각에 의해 액체상태로 만든 것을 말한다.
3.3 “최악의 사고 시나리오”란 누출·화재 또는 폭발을 일으킨 지점에서 끝점의 거리가 가장 먼 가상사고를 말한다.
3.4 강 건너 사고 시나리오란 최악의 사고 시나리오 이외에 사업장에서 현실적으로 발생할 가능성이 높은 사고 시나리오 중 영향 범위가 최대인 시나리오를 말한다.
3.5 ‘최대량’이란 개별 단위설비 또는 배관 등에서 저장 또는 처리될 수 있는 최대용량을 말한다.
‘단위설비’란 탑류, 반응기, 드럼류, 열교환기, 탱크류, 가열로류 등과 이에 연결되어 있는 펌프, 압축기, 배관 등 부속장치 또는 설비 일체를 말한다.
3.7 물 반응성 물질이란 공기 중의 수분과 반응해 유해화학물질을 생성시킬 수 있는 화학물질을 말한다.
4. 사고 피해 결과 분석 변수의 결정 방법4.1 사고 시나리오 선정(1) 사고 시나리오 선정은 화학물질을 취급하는 단위 설비를 대상으로 한다. (2) 사고 시나리오 구간은 해당 단위설비의 인입측 플랜지에서 연결 단위설비의 인입측 플랜지로 한다. 단, 연결배관에 펌프, 자동차단밸브 등이 있는 경우에는 이를 포함하는 부분까지를 시나리오 구간으로 구획할 수 있다. (3) 최악의 사고 시나리오는 5.1항을 강 건너 사닐리오는 6.2항을 고려하여 산정한다.
4.2 종점사업장 밖에서의 사고 시나리오 분석을 실시하기 위해서는 다음의 기준에 따라 종점을 결정해야 한다.4.2.1 독성물질의 경우 농도가 <붙여넣기 1>에 규정된 끝점 농도(//ℓ 또는 ppm)에 도달하는 지점
4.2.2 인화성 가스 및 인화성 액체인 경우(가연성 물질 포함) 폭발인 경우: 0.07kgf/㎠의 과압이 걸리는 지점 2) 화재의 경우: 40초간 5kW/㎡의 방사열에 노출되는 지점3) 누락인 경우: 누출된 물질 폭발 하중 농도의 100%인 지점
4.3 풍속과 대기 안정도-최악의 사고 시나리오 분석의 경우는 지상 10m 높이에서 초당 1.5m 풍속이며 대기 안정도는 F등급을 사용한다.- 강 건너 사고 시나리오 분석의 경우, 풍속은 과거 1년 이상 그 지역의 평균 기상 조건 및 대기의 안정도(「붙여 넣기 2」참조)를 사용한다. 단, 확인 불가 시의 풍속은 지상 10m 높이에서 초당 3m로 하고 대기 안정도는 D등급으로 사용한다.
4.4 대기온도 및 습도(1) 최악의 사고시나리오 분석의 경우에는 대기온도는 40℃, 습도는 50%를 사용한다. (2) 강 건너 사고시나리오 분석의 경우에는 과거 1년 이상 해당 지역의 평균온도 및 평균습도를 사용한다. 단, 확인 불가 시 25℃, 50%로 한다.
4.5 누설원의 높이(1) 최악의 사고 시나리오 분석의 경우에는 지표면에서 누출된다고 가정한다.(2)강 건너 사고 시나리오 분석의 경우에는 실제로 누출되는 높이를 사용한다.
4.6 지표면의 굴곡 상태 (1) 지표면 상태는 도시와 시골 지형 중에서 선택하여 사용한다.(2)도시지형은 건물과 나무 등이 많은 지형을, 시골지형은 평탄한 지형을 뜻한다.
4.7 누출물질의 온도 4.7.1 최악의 사고 시나리오 분석의 경우 (1) 냉동 액체를 취급하는 경우에는 운전 온도를 사용한다.(2)냉동 액체 이외의 액체를 취급하는 경우에는 일중 최고온도 또는 운전온도 중 큰 수치를 사용한다.
4.7.2 대안의 사고 시나리오 분석의 경우 운전 온도를 사용한다.
5. 최악의 사고시나리오 51 사고시나리오 분석대상 사업장은 다음 각 호에 대한 최악의 사고시나리오 분석을 실시한다.(1)모든 독성물질 누출사고를 대표하는 사고 시나리오 1개 이상 (2) 인화성 가스 및 인화성 액체(가연성 물질 포함)의 화재·폭발 대표 사고 시나리오 1개 이상
5.2 최악의 누출량 산정(1) 최악의 누출량은 다음 수치 중에서 큰 것으로 한다.사고 시 비상조치가 가능한 범위 내에서 단일 용기에 저장되는 최대량 사고 시 비상조치가 가능한 범위 내에서 단일배관에 보유하고 있는 최대량
(2) (1) 항의 최대량을 산정하는 경우에 있어 다음 각 호의 내용을 고려한다. (A) 제조·사용시설은 자동차단밸브 등으로 구획된 개별 제조·사용시설의 최대수량으로 한다. 해당 개별시설의 최대수량은 개별시설과 그 시설에 연결된 배관 등에서 어느 순간에도 최대로 체류할 수 있는 양을 말하며, 배관 등에 의해 연결되어 있지 않은 경우에는 개별시설의 최대수량을 말한다. 또, 상시 닫힌 상태로 운전되는 배수(Drain)용 배관으로만 연결된 경우에는 배관 등으로 연결되지 않은 것으로 간주한다.
(B) 2개 이상의 저장탱크가 서로 배관으로 연결되었을 경우, 직접 연결된 모든 저장탱크에 저장할 수 있는 최대용량을 합산한다. 단, 펌프 등 이송 설비 후단에서 배관으로 연결된 경우 또는 저장시설 사이에 자동적으로 차단이 가능한 긴급 차단밸브가 설치된 경우에는 각각의 저장시설별로 체류하는 양을 산정한다.
(C)사업장 경계부지 밖에서 다른 사업장으로 이어지는 배관과 같이 대용량 배관의 경우 배관 내의 최대 체재량을 최대량으로 한다. 단 자동차단밸브 등으로 구획된 경우 구획 단위별로 최대량을 산정할 수 있다.
5.3 최악의 사고 시나리오 분석 5.3.1 독성 물질-가스(1) 대기 온도에서 가스인 물질을 가스 상태로 저장·취급, 압력을 가해 액체 상태로 저장·취급하는 경우(A) 건물 외부에 설치된 설비에서 누출된 경우에는 5.2항에서 산정한 누출량이 10분간 누출되어 확산된다고 가정하여 아래와 같이 계산한다.
여기서
(2) 냉동 액체를 저장·취급하는 경우(가) 누출 물질이 확산되는 것을 방지하기 위한 적절한 조치가 이루어지지 않았거나 누출 물질이 확산되어 액체의 층이 1cm 이하일 때에는 가스의 경우와 같이 5.2항에서 산정한 누출량이 10분간 모두 누출되어 확산되는 것으로 가정한다.
(B) 누출물질의 확산을 방지하기 위한 적절한 조치가 취해지고 있으며 누출액체의 층이 1cm 이상 형성되는 경우에는 동시에 액체가 누출되어 액체층을 형성한다고 가정하고 대기 중에 확산되는 속도는 액체층의 표면에서 그 물질의 끓는점에서 증발하는 속도라고 가정한다.
(C) 증발 속도는 <포함 3>을 이용해 계산한다.
5.3.2 독성물질-액체(1) 대기온도에서 액체인 독성물질을 저장·취급하는 경우에는 5.2항에서 산정된 누출량이 순간적으로 누출되어 액체층을 형성하는 것으로 가정한다.
(2) 액체층의 표면적은 다음과 같이 계산한다. (A) 방유제 등의 확산방지조치가 되어 있지 않을 때에는 액체의 층이 1㎝ 깊이로 형성되는 것으로 가정하여 액체층의 표면적을 계산한다.
(B) 방유제 등의 확산방지조치가 되어 있을 때에는 그 면적을 액체층의 표면적으로 산정한다.
(C) 누출된 주위의 표면이 포장되지 않았거나 평평하지 않을 경우 실제 주위의 표면상태를 감안한다.
(3) 대기 중에 확산되는 속도는 액체층 표면에서 증발하는 속도라고 가정한다.
(4) 증발 속도는 <붙여 넣기 3>을 이용해 계산한다.
(5) 건물 내부에 설치된 설비에서 누출된 경우의 증발속도는 전항에서 계산한 수치에 ‘부착 4’의 밀폐 정도에 따른 완화지수를 적용할 수 있으며, 이 경우는 수동적 완화장치에 한한다.
5.3.3 인화성 가스, 인화성 액체 및 냉동 액체(1) 누출량이 기화되어 증기 구름 폭발을 일으키는 것으로 가정한다. 이 때, 폭발 효율은 TNO 멀티 에너지 모델, TNT 당량 모델등으로 나타내 보이는 효율로 산정하지만, 문헌등의 출처가 불명한 경우는 10%라고 가정한다.
(2) 누출량 및 증발량 산정은 5.3.1항과 5.3.2항을 적용한다.
(3) 누출량 중 증기운폭발로 이어지는 양은 가스의 경우 누출 전량, 액체의 경우 최초 10분간 증발한 양으로 한다.
5.3.4 물반응성 물질(1)이 지침에서 적용되는 물반응성 물질 및 수분과 반응하여 발생 가능한 유해화학물질(이하 ‘반응생성물’이라 한다.)은 <부착 5>의 목록에 따라 여기서의 반응생성물은 가스에 한한다.
(2) 물 반응성 물질을 취급 저장하는 취급 시설에서 물 반응성 물질이 누출되어 확산되는 영향 범위와 반응 생성물이 확산되는 영향 범위를 비교하여 피해 거리가 큰 값을 영향 범위로 선정한다.
(3) 물반응성 물질의 누출량 및 증발량의 산정은 5.2, 5.3.1 및 5.3.2항을 동일하게 적용한다.
(4) 반응생성물의 누출량 및 증발량은 다음과 같이 산정한다.(A) 물반응성 물질이 가스 상태에서 누출되는 경우 반응생성물의 누출량은 누출되는 물반응성 물질이 모두 반응생성물로 전환되는 것으로 가정하여 산정한다.
(B) 물 반응성 물질이 액체 상태로 누출되었을 경우 형성되는 액체층 표면에서 증발한 물 반응성 물질이 모두 반응 생성물로 전환되는 것으로 가정하여 산정한다.
5.4 최악의 사고 시나리오 선정 시에 고려해야 할 인자 5.2항에 따라 선정된 사고 시나리오와 비교하여 끝점의 도달 거리가 클 경우 큰 결과 시나리오를 선정한다.(1)고온 또는 고압의 운전조건 하에서 실제 취급량 (2) 누설원 주위에서 인접 정도
강 건너 사고 시나리오 6.1 사고 시나리오 분석 대상 사업장은 취급하는 독성물질, 인화성 가스, 인화성 액체 및 필요에 따라 유해위험물질에 대하여 각각 하나 이상의 강 건너 사고 시나리오 분석을 하여야 한다.
6.2 사고 시나리오 선정 시의 고려사항 (1) 사고 시나리오 선정 시에는 다음 사항을 고려한다. (A) 최악의 가상 사고 시나리오보다 빈번히 일어날 수 있는 것(나) 끝이 사업장 외부에 도달하는 것
(2) 사고 시나리오는 주로 다음 사고를 대상으로 선정한다.이송호스 사고공정 배관사고 다 압력용기 및 펌프사고 압력용기의 과충전 및 과압이송용기의 파손 또는 누설
(3) 이하의 사항을 시나리오 선정 시에 반영한다. (A) 과거 5년간의 사고 경력 ①사고 범위는 사망, 부상, 재산피해, 대피사례 및 환경피해를 포함한다② 사고이력에는 발생 일시, 유출시간, 유출량, 유출원, 유출형태, 사업장 외부 영향, 비상대응 기관의 조치결과 및 사고조사 후의 개선사항 등을 포함한다.
(B) 위험성 평가 시에 발견된 위험요인 ①공정 및 물질에 관한 위험성을 포함한다.② 사고를 일으킬 수 있는 설비와 인적 실수 및 이를 예방할 수 있는 안전장치를 검토한 결과를 포함한다.③ 누출을 감지할 수 있는 시스템을 포함한다.
6.3 각 설비별 누출 구멍의 크기 선정 (1) 누출 구멍의 크기는 설비에 연결된 화학물질의 주입 또는 배출 배관의 크기에 따라 KOSHAGUIDEP-92-2012 “누설원 모델링에 관한 기술 지침”, KOSHAGUIDEP-110-2012 “화학 공장의 피해 최소화 대책 수립에 관한 기술 지침” 또는 APIRP581″Risk-Bas(가) 설비에 설치된 계기도입관 또는 안전밸브 인입
(B) 유수분리설비 등과 같이 2이상의 배관이 연결되어 있을 때는 폐수배관 등의 주공정 유체 이외의 배관은 고려하지 않는다.
(C) 설비 내부에 액체가 존재할 경우에는 하부 이송 배관 중 최대의 배관을 기준으로 선정한다.
(D) 전체가 가스 또는 증기로 채워진 설비는 상부 및 하부 배관에서 최대 배관을 기준으로 선정한다.
(E)탑조류(Tower)와 같은 설비는 상부는 증기기준으로, 하부는 액체기준으로 구분해 선정할 수 있다.
(2) 누출공의 크기는 이하를 기준으로 작성한다.(가) 다음 각 목의 경우에는 배관 직경을 누출공의 크기로 산정한다.① 가장 큰 연결구의 배관 직경이 50mm 미만인 경우 ②특수화학설비(운전온도가 350℃ 이상 또는 운전압력이 10kg/㎠ 이상) ③ 기타 탱크로리 체결 부위 등 파손확률이 높은 경우
(B)(A)호 이외의 경우는 <표 1>을 참조해 작성할 수 있다. 단, 다른 기준을 적용할 경우에는 근거를 제시해야 한다.
<표 1> 강 건너 누출 사고 시나리 오의 누출 구멍 선정 기준
6.4 누출 시간(1) 누출 시간은 현실적으로 발생할 가능성이 있는 누출 시간을 적용하지만, 산정 근거를 제시한다. (2) 누출 시간 산정 근거의 제시가 곤란한 경우에는 API 581에 의한 누출 시간 산출 방법인 ‘붙여넣기 6’을 참고로 산정할 수 있다.
7. 단점거리 계산 단점거리는 KOSHAGUIDEP-102-2013 ‘사고피해 예측 기법에 관한 기술지침’ 기타 일반적으로 사용하는 모델 등을 이용하여 계산한다.
<붙여넣기1> 독성물질의 끝점농도1. 끝점농도기준의 적용 우선순위는 아래에 의한다.① 미국산업위생학회(AIHA)가 발표한 ERPG2(Emergency response planning guideline2) ②미국환경보호청(EPA)에서 발표한 AEGL2(1시간) (Acute Exposure Guideline Level2) ③미국 에너지부(DOE)에서 발표한 PAC2(Protective Hea)에서 발표한 Icrithided)에서 Ic)
2. 끝점 농도의 ppm은 25℃에서의 수치이며, 끝점거리 계산 시에는 대기의 온도조건에 따라 ppm의 수치가 달라지므로 이를 고려하여 사용한다.
<붙여 넣기 2> 대기 안정도
주) 1. ‘풍속도’는 지상 10m로 측정한 수치이다.2. ‘밤’이란 해가 지기 1시간 전부터 해가 뜬 후의 1시간 동안을 말한다.3. 강이란 맑은 날씨에 고도가 60° 이상을 말한다.4. 중이란 맑은 날씨로 태양의 고도가 60° 미만인 35° 이상을 말한다.5.약이란 맑은 날씨에 태양의 고도가 35도 미만을 말한다.6. 안정도 구분 A: 매우 불안정 B: 불안정 C: 약간 불안정 D: 중간 E: 약간 안정 F: 안정 G: 매우 안정
<붙여넣기 3> 증발 속도 계산 방법
<붙여넣기 4> 밀폐 정도에 따른 완화지수
<붙여넣기 5> 물 반응성 물질 목록
<붙여넣기 6> 누락시간
