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고용노동부 지정 위탁 훈련 기관

원탑에이치알디

폭발 · 화재 ; 
가연물이 혼합된 공기가 점화원과 접촉하는 
순간 발생하는 사고 
위험요인과 재해사례 

폭발·화재 사고는 휘발유, LPG, 세척용제, 유기용제 등의 가연성 및 인화성 화학물질, 용단·용접 작업 시 발생하는 불티, 분진, 화기 작업 절차 미준수, 설비의 유지관리 미흡, 안전운전 절차 미준수 등으로 발생합니다. 산업 현장의 화학물질 사용 및 취급량이 증가함에 따라 폭발·화재 사고의 위험성도 높아지고 있습니다. 폭발·화재 사고는 한번 발생하면 주변으로 피해가 확대될 수 있고, 인명 피해와 경제적 피해가 크기 때문에 작업 시 예방 지침을 마련하고 안전수칙을 철저히 지켜야 합니다.

가연물이 혼합된 공기가 점화원과 접촉하는 순간 폭발과 화재가 발생할 수 있습니다. 특히 자기반응성 물질, 유기과산화물은 온도와 마찰 등에 폭발적으로 반응할 수 있어 주의해야 하며, 자연발화성 액체와 고체, 자기발열성 물질, 물반응성 물질 등 사용하는 물질의 위험을 숙지하고 안전수칙을 철저히 지켜야 사고를 막을 수 있습니다.

작업 전 가연물과 점화원 관리

가연물은 불에 잘 타거나 그러한 성질을 가지고 있는 물건이나 물질을 말합니다. 

산업 현장에서 사용하는 가연물은 휘발유 등 유류, LPG, 도시가스, 세척용제, 수소, 아세틸렌, 알코올류, 시너 등 유기용제 등이 있습니다. 가연물은 산소와 함께 불꽃, 정전기, 충격 및 마찰, 전기 스파크 등의 점화원과 결합하면 폭발 및 화재가 발생할 수 있기 때문에 안전조치와 작업 전후의 관리가 필요합니다.

작업 시작 전에 가연물의 제거・퍼지・차단을 확인하고, 가연물 제거 작업 전에는 가연물의 물질 특성을 파악한 후 시작해야 합니다. 또한 작업장 주변 가연물 제거, 용기나 배관 내용물 배출 표식 등 안전조치 사항을 확인합니다. 독성, 가연성 가스 퍼지 후 가스 잔류 여부를 확인하고, 용단 전에는 냉각 후 테스트 홀을 통해 가스를 감지할 수 있도록 합니다. 이때 비중, 환기 상태, 누출원 등을 고려해서 실시하는 것이 중요합니다.

스티로폼 등 가연물 주변, 용기, 배관 등의 인화성 물질 취급설비 근처와 인화성 물질 취급 밀폐공간에서는 용접, 용단 등 화기 작업을 금지하고, 산소와 점화원은 제거가 불가능하기 때문에 가연물의 격리, 제거, 방호 등의 집중 관리가 중요합니다. 작업 전에는 안전점검 및 화기 작업 허가를 철저히 하고, 작업허가서에 명시된 안전보건조치사항을 확인할 수 있도록 하며 작업 내용에 변동이 있다면 그에 따른 추가 위험 대응조치도 철저히 진행해야 합니다. 

위험물질 취급 작업 시 금지사항 

폭발 · 화재 재해사례 

재해사례 1

운전 중 톨루엔 누출로 화재
경기도 안산시 소재 한 업체에서 톨루엔을 반응기에 투입하던 중 톨루엔이 배관에서 누출, 화재가 발생해 톨루엔 투입밸브를 조작 중이던 근로자가 화상을 입었다.  

재해 원인

1.  정전기 대전 또는 방전이 점화원으로 작용함 
2.  캡슐형 필터 하우징 크랙 또는 원심펌프 과압에 의해 형성된 필터 하우징 크랙에서 톨루엔이 분출되어 가연물로 작용함 
3.  공정배관계장도(P&ID)와 다른 순서로 밸브, 필터를 설치해 운전함으로써 필터에 지속적인 힘이 작용해 크랙이 발생함 

예방 대책

1.  신규로 가동하는 설비는 사용 전 점검을 통해 공정배관계장도(P&ID) 등 도면에 따라 적절히 설치되어 있는지 검토함 
2.  화학설비 또는 그 배관의 밸브나 콕은 개폐빈도를 고려해 내구성이 있는 재질로 사용함 
3.  화학설비와 그 부속설비 사용 방법에 따라 작업을 하는 경우, 밸브 등의 조작을 통한 원재료 공급, 화학설비가 일시적으로 중단된 경우에 대한 작업 방법 등에 대한 작업계획서를  작성해 그에 따라 작업을 실시함  

재해사례 2

배관 설치 작업 중 저류조 폭발

경기도 평택시 소재 사업장에서 저류조 연결 배관 설치 작업 중 저류조가 폭발해 1명이 사망하고, 1명이 화상을 입었다. 

재해 원인

1.  저류조에 유입되는 슬러지에 포함되어 있는 혐기성 미생물이 휘발성 고형물을 추가로 분해시켜 저류조 내부에서 바이오 가스가 생성됨 
2.  바이오 가스가 발생할 수 있는 저류조 기존 배관에 신설 배관 연결을 위해 기존 배관에 용접 작업을 실시함 
3.  저류조 내 인화성 가스 체류 가능성 등 화기 작업 시 필요한 안전보건 정보를 협력업체에 제공하지 않음 

예방 대책

1.  인화성 가스가 발생 또는 체류될 수 있는 소화슬러지 저류조 내부 등을 폭발 위험 장소로 구분·관리해 점화원이 되는 작업을 제한하거나 작업 전 안전조치를 실시함 
2.  설비의 개조, 분해, 해체 또는 철거 작업을 할 때 원청은 안전보건에 대한 정보를 문서 및 기타 방법으로 협력업체에 정보를 제공함 
3.  위험성평가를 실시하고, 작업자 교육, 원청의 현장감독 실시 등 작업에 대한 관리·감독을 철저히 함 

재해사례 3

주형 건조작업 중 용기 폭발
경기도 김포시 소재 사업장에서 이소프로필알코올(IPA)과 LPG 토치를 사용해 주형* 건조 중 이소프로필알코올 소분 용기가 폭발해 재해자가 화상을 입은 후 치료 중 사망했다. 

*주형: 금속을 용해하여 주물 제품을 만들기 위한 형틀(거푸집)

재해 원인

1.  주형을 빠르게 건조하기 위해 주형에 인화성 액체인 이소프로필알코올을 분사함

2.  주물을 건조하기 위해 이소프로필알코올을 분사하는 소분 용기와 점화원이 될 수 있는 LPG 토치의 불꽃 가까이 접근함 
3.  이소프로필알코올 소분 용기에 그림문자, 유해·위험 문구, 예방조치 문구를 담은 경고표지를 부착하지 않음

예방 대책

1.  인화성액체는 화재·폭발의 위험이 높으므로 불꽃, 아크 등 점화원의 접근을 금지함 
2.  위험물질을 소분하는 용기에는 그림문자, 유해·위험 문구, 예방조치 문구 등을 담은 경고표지를 부착해 근로자가 해당 물질의 대한 위험성을 상시 인지하도록 조치함
3.  사업주는 사업장에서 사용하는 화학물질을 본래의 용도 외에 사용하지 않도록 관리·감독을 실시함

재해사례 4

폐황산 이송작업 중 폭발
전라북도 소재 사업장에서 폐황산을 IBC 용기로 이액하던 중 IBC 용기에서 폭발이 발생해 근로자가 화상을 입었다.

재해 원인

1.  IBC 용기에 인화성 액체가 포함된 재생오일이 잔류함 
2.  황산 이액 시 발생하는 충돌 대전, 분출 대전 등 작업상황에서 발생할 수 있는 정전기가 축적됨 
3.  폐황산 전용 IBC 용기의 재고 부족으로 재생오일 전용 IBC 용기를 사용함 

예방 대책

1.  공정에서 취급하는 모든 물질에 대한 작업 절차서를 작성함
2.  공정유체 취급량을 고려하여 IBC 용기의 재고를 관리하도록 시스템을 구축함
3.  생산 절차/작업 절차에 대해 누락없이 위험성평가를 실시함
4.  인화성 물질 취급 시 정전기 축적을 방지하기 위해 접지봉 및 접지 장치 사용하고, 작업자 등전위로 인한 인체 대전 방지를 위한 제전복, 제전화를 착용

재해사례 5 

밸브 정비작업 중 폭발 . 화재
울산시 소재 공장에서 밸브 고착 해소를 위한 정비 작업 중 인화성 물질 누출로 인해 폭발·화재가 발생해 1명이 사망하고 11명이 부상당했다. 

재해 원인

1. 인화점 -97℃인 극인화성 물질 취급 중 밸브에서 누출이 발생함
2.  기계적 에너지, 정전기 등 점화원으로 작용함 
3.  작업허가서 발행 시 공정 격리를 위한 맹판 설치, 밸브 닫힘 조치 여부 미확인

예방 대책

1.  밸브 정비 작업 시 타 설비로부터 공정유체가 흘러나오지 않도록 작업구간에 맹판 설치 등의 조치를 실시함 
2.  작업허가서 발행 및 승인 시 작업 전 안전조치사항에 대한 필요 유무를 교차로 확인하고 각각 점검 항목에 대해서 엄격히 점검함
3.  원료 투입 방법 변경, 부분적이고 일시적인 작업 중지 후 운전재개를 포함하는 등의 작업계획서를 작성함

재해사례 6 

트레일러 탱크 점검 중 폭발
충청남도 당진시 소재 한 현장에서 차량 트레일러 탱크의 시멘트를 사일로로 하역하는 중 탱크가 폭발해 
탱크 상부에서 점검 중이던 재해자가 사망했다.

재해 원인 

1. 맨홀 덮개 고정장치가 반복적인 사용으로 마모되어 고정력을 상실한 상태에서 탱크 내부로 불어넣은 압축공기의 압력으로 인해 덮개의 고정장치가 밀려남 

2.  안전모, 안전대 등 떨어짐 사고에 대비한 안전보호구를 착용하지 않은 상태로 재해자가 탱크 상부로 올라가서 작업함 
3. 하역 작업 시 트레일러 탱크 내부 압력이 2.0kgf/㎝²까지 올라가지만 맨홀 잠금장치에 대한 점검 미실시 

예방 대책

1.  설비 노후도에 따라 주기적인 점검 포인트를 정한 후 정기적인 점검을 실시함
2.  설비 등이 본래 기능을 상실한 적이 있거나 상실한 우려가 있는 경우 예방 정비를 실시함 
3.  공기 압축기 작동 전 맨홀 및 석션홀이 정상적으로 잠겨 있는지 확인하고, 탱크 내 압력이 제거되지 않은 상태에서 배출 호스 분리를 금지함 
4.  배출작업장 호퍼와 연결된 밸브를 개방함 
5.  떨어질 위험이 있는 장소에서 작업 시 안전모, 안전대 등 적절한 보호구를 착용함

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폭발 · 화재를 막는 
유해 · 화학물질 사용 안전수칙 ! 

폭발 · 화재 (暴發火災) 
; 가연물이 혼합된 공기가 점화원과 접촉하는 순간 발생하는 사고 

폭발·화재 사고는 휘발유, LPG, 세척용제, 유기용제 등의 가연성 및 인화성 화학물질, 용단·용접 작업 시 발생하는 불티, 분진, 화기 작업 절차 미준수, 설비의 유지관리 미흡, 안전운전 절차 미준수 등으로 발생합니다. 산업 현장의 화학물질 사용 및 취급량이 증가함에 따라 폭발·화재 사고의 위험성도 높아지고 있습니다.
폭발·화재 사고는 한번 발생하면 주변으로 피해가 확대될 수 있고, 인명 피해와 경제적 피해가 크기 때문에 작업 시 예방 지침을 마련하고 안전수칙을 철저히 지켜야 합니다. 

작업장 내 가연성 가스 또는 액체를 생산, 취급, 저장을 하면서 이들의 가스, 증기 또는 미스트가 생성된다면 언제나 폭발 · 화재 위험은 존재하게 됩니다. 폭발·화재를 방지하려면 폭발성 혼합물이 조성될 수 없도록 하거나 점화원을 제거, 불활성화, 환기 등으로 방지 대책을 세워 대비해야 합니다. 

화학물질 폭발 · 화재의 현상과 특징 

폭발성 혼합물은 가연성 가스, 증기 또는 미스트가 점화되어 폭발 반응이 자동으로 확산 가능한 충분한 양(폭발 범위)으로 존재하는 경우를 말합니다. 폭발・화재는 충분한 가연물과 공기, 유효 점화원의 3가지 요소가 같은 장소에서 동시에 존재해야 발생하며, 1개의 요소만 제거해도 사고를 방지할 수 있습니다. 

공기와 혼합된 가연성 가스, 증기는 특정 범위 내에서만 폭발하게 됩니다. 극히 적은 양이 존재하는 폭발 하한(L F L) 이하에서 혼합물은 농도가 너무 낮고, 매우 많은 양이 존재하는 폭발 상한(U F L) 이상에서는 농도가 너무 진해 폭발이 발생할 수 없습니다. 폭발 하한과 폭발 상한 사이에서만 폭발이 가능한데 이러한 범위를 ‘폭발 범위’라고 하는데요. 폭발 하한(LFL) 값이 낮을수록, 폭발 상한(UFL) 값과 하한 값의 차이가 클수록 화재 위험이 높아지게 됩니다. 폭발 범위는 물질마다 다른 특정 수치를 갖고 있으며 알려지지 않은 물질은 실험에 의하여 결정될 수 있습니다. 

위험 물질의 연소 범위

폭발 · 화재 발생 방지 조치

❶  산소 농도의 제한(불활성화)

폭발이 일어날 수 없는 범위까지 산소를 질소 또는 이산화탄소 등과 같은 불활성 가스로 대체할 수 있는데 이 방법은 매우 효과적이지만, 밀폐 단위 공정에서만 적용할 수 있으며 시스템의 가스 밀폐도와 크기에 따라 불활성 기체 소모 비용과 제어 또는 감시 장비 추가 설치의 부담이 있습니다. 

❷  환기 

환기는 개방된 공간에서 흐르는 공기로 환기가 충분히 이루어지는 ‘자연 환기’와 공기의 흐름을 제한된 공간에서 흐르게 하는 ‘강제 환기’가 있습니다.

강제 환기는 환풍기, 덕트, 배풍기 등의 환기 장치를 적절하게 설치해 공기의 흐름을 선택적으로 흐를 수 있게 해 제한된 공간에서 필요한 농도를 비교적 정확하게 조절할 수 있습니다. 강제 환기를 한다면 가연성 가스 또는 증기의 밀도를 반드시 고려해야 하는데 일반적으로 인화성 액체의 밀도는 공기 밀도보다 높게 됩니다.

즉, 같은 부피의 공기보다 인화성 액체의 증기가 무겁습니다. 수소, 메탄, 일산화탄소, 에틸렌, 시안화 수소, 암모니아, 아세틸렌 등을 제외한 가스들 대부분 공기보다 무겁습니다.

따라서 공기보다 무거운 가스 또는 증기는 가연성 가스감지기의 감지부(S e n s o r)나 가스 흡입 후드 또는 배관의 위치는 바닥에 가까운 장소에 설치해야 하며, 공기보다 가벼운 가스는 천장에 가까운 장소에 설치해야 합니다. 

❸  가연성 가스 감지 경보기 설치

가연성 가스 감지 경보기는 폭발 위험이 있는 장소에 설치되어 안전한 운전조건 내(폭발 하한의 25% 이하)에서 작업될 수있도록 감시해야 합니다. 또한 작업 중 가스 감지가 되거나 경보 시 비상절차에 따라 공장 또는 단위 설비가 정지될 수 있도록 긴급 차단밸브 등 다른 방호조치와 연동되도록 설치합니다.

가스 감지 경보기는 장소에 따라 적합하게 설치해야 하며, 경보기수신반은 항상 감시가 가능한 지역에 설치하고 누구나 감지기 위치를 쉽게 알 수 있도록 배치도를 비치하는 것이 옳습니다. 주기적으로 감지부(S e n s o r) 등을 정비・점검해 항상 정상적으로 작동될 수 있도록 관리해야 합니다. 

❹  가연성 물질을 비가연성 물질로 대체

가연성 용제 또는 세척제를 물이나 비가연성 할로겐화 탄화수소류로 대체하거나 인화점이 낮은 탄화수소를 취급 온도보다 훨씬 높은 온도의 인화점을 가진 탄화수소류로 대체합니다. 가연성 유압유를 할로카본 오일로 대체할 수도 있습니다. 하지만 이 방법은 상당히 제한적이며 이 같은 몇몇 경우만 대체할 수 있습니다.

위험물 취급 시 현장에서 지켜야 할 예방 조치

① 물과 접촉 금지: 물반응성 물질과 인화성 고체를 취급한다면 물 접촉 방지를 위해 완전한 밀폐 용기에 저장 또는 취급하고, 빗물 등이 스며들지 않는 건축물 내에 보관 또는 취급하도록 한다. 

② 인화성 액체 등을 호스 등으로 주입할 때: 위험물을 액체 상태에서 호스 또는 배관 등을 사용해 화학설비, 탱크로리, 드럼 등에 주입하는 작업을 한다면 호스 또는 배관 등의 결합부를 확실히 연결하고 누출이 없는지를 확인한 후에 작업한다. 

③ 가솔린이 남은 설비에 등유 등을 주입할 때: 화학설비로 가솔린이 남은 화학설비, 탱크로리, 드럼 등에 등유나 경유를 주입하는 작업을 할 때 미리 내부를 깨끗이 씻어내고, 가솔린 증기를 불활성 가스로 바꾸는 등 안전한 상태인지 확인 후에 작업을 실시한다. 

④ 산화에틸렌 등을 취급할 때: 산화에틸렌은 폭발 범위 3.6~100%, 아세알데히드는 분자량 44.05, 녹는점 -121℃, 폭발 범위 4.0~60.0%, 산화프로필렌은 폭발 범위 1.9~36.3%로 폭발 범위가 넓어 폭발 위험성이 높다. 산화에틸렌, 아세트알데히드 또는 산화프로필렌을 화학설비, 탱크로리, 드럼 등에 주입 작업을 하고 저장할 때 항상 미리 그 내부를 불활성가스로 바꾸는 등 안전한 상태로 되어 있는지 확인한 상태에서 해당 작업을 실시하거나 저장하도록 한다. 

⑤  폭발 위험 등이 있는 장소 등을 관리할 때: 인화성 액체의 증기나 인화성 가스 등을 제조・취급 또는 사용하는 장소, 인화성 고체를 제조・사용하는 장소에 폭발 위험 장소의 구분도(區分圖)를 작성하는 경우 「 산업표준화법」에 따라 가스 폭발 위험 장소 또는 분진 폭발 위험 장소로 설정해 관리한다. 

⑥  가스 등의 용기를 관리할 때: 가스 용기 중 가연성 가스 (수소, LPG 등)와 조연성 가스(산소 등)는 구분하여 보관 한다. 통풍이나 환기가 불충분한 장소, 화기를 사용하는 장소나 그 부근, 위험물 또는 인화성 액체를 취급하는 장소 및 그 부근이라면 설치・저장을 철저히 하고 방치를 금지한다. 용기의 온도는 40℃ 이하로 유지하고, 충격을 가하지 않도록 하며 운반 시 캡을 씌워야 한다. 가스를 사용하려 한다면 용기의 마개에 부착되어 있는 유류 및 먼지를 제거하고 밸브의 개폐는 천천히 한다. 사용 전 또는 사용 중인 용기 등의 구분은 명확히 해서 보관하고, 용해 아세틸렌의 용기는 세워두어야 한다. 또한 용기의 부식과 마모, 변형 상태를 점검한 후 사용한다. 

⑦ 인화성 액체, 인화성 가스 등을 수시로 취급하는 장소: 환기가 충분하지 않은 상태라면 전기기계・기구 작동을 금지한다. 수시로 밀폐된 공간에서 스프레이 건을 사용해 인화성 액체로 세척・도장 등의 작업을 하는 경우 다음 조치를 철저히 지켜 전기기계・기구를 작동한다. 먼저 인화성 액체, 인화성 가스 등으로 폭발 위험 분위기가 조성되지 않도록 해당 물질의 공기 중 농도가 인화하 한계값의 25%를 넘지 않도록 충분히 환기를 유지한다. 조명등은 고무, 실리콘 등의 패킹이나 실링 재료를 사용해 완전히 밀봉하고, 가열성 전기기계・기구를 사용할 때는 세척 또는 도장용 스프레이 건과 동시에 작동하지 않도록 연동장치 등의 조치를 실시한다. 방폭구조 외의 스위치와 콘센트 등의 전기기기는 밀폐 공간 외부에 설치할 수 있도록 한다.

유해 · 위험물질 관리방법

- 사업장에서 취급하고 있는 화학물질의 목록을 정리한다.
- 목록에 있는 화학물질별로 물질안전보건자료(MSDS)를 비치 혹은 게시하고 있는지 확인한다. 
- 목록에 있는 화학물질별 용기 및 포장에 경고표지가 부착되어 있는지 확인한다.
- 화학물질을 취급하는 작업공정별로 관리 요령을 게시한다. 
- 화학물질을 취급하는 근로자들을 대상으로 교육을 실시한다.