화재·폭발 사고를 예방하기 위한 유해화학물질 사용 안전 수칙

출처 : 안전보건공단 안전보건

 

1. 화학물질 화재·폭발의 현상과 특징

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

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

 

2. 화재·폭발 발생 방지 조치

 1) 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 있다

 2) 환기

• 환기는 개방된 공간에서 흐르는 공기로 환기가 충분히 이루어지는 ‘자연 환기’와 공기의 흐름을 제한된 공간에서 흐르게 하는 ‘강제 환기’가 있다. 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 있다. 강제 환기를 한다면 가연성 가스 또는 증기의 밀도를 반드시 고려해야 하는데 일반적으로 인화성 액체의 밀도는 공기 밀도보다 높다. 즉, 같은 부피의 공기보다 인화성 액체의 증기가 무겁다. 수소, 메탄, 일산화탄소, 에틸렌, 시안화 수소, 암모니아, 아세틸렌 등을 제외한 가스들 대부분 공기보다 무겁다. 따라서 공기보다 무거운 가스 또는 증기는 가연성 가스감지기의 감지부(Sensor)나 가스 흡입 후드 또는 배관의 위치는 바닥에 가까운 장소에 설치해야 하며, 공기보다 가벼운 가스는 천장에 가까운 장소에 설치해야 한다.

 

 3) 가연성 가스 감지 경보기 설치

• 가연성 가스 감지 경보기는 폭발 위험이 있는 장소에 설치되어 안전한 운전 조건 내(폭발 하한의 25% 이하)에서 작업될 수 있도록 감시해야 한다. 또한 작업 중 가스 감지가 되거나 경보 시 비상절차에 따라 공장 또는 단위 설비가 정지될 수 있도록 긴급 차단밸브 등 다른 방호조치와 연동되도록 설치한다. 가스 감지 경보기는 장소에 따라 적합하게 설치해야 하며, 경보기 수신반은 항상 감시가 가능한 지역에 설치하고 누구나 감지기 위치를 쉽게 알 수 있도록 배치도를 비치한다. 주기적으로 감지부(Sensor) 등을 정비・점검해 항상 정상적으로 작동될 수 있도록 관리한다.

 

 4) 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 대체한다. 가연성 유압유를 할로카본 오일로 대체할 수도 있다. 하지만 이 방법은 상당히 제한적이며 이 같은 몇몇 경우만 대체할 수 있다

 

3. 위험물 취급시 현장에서 지켜야할 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.

 

4. 유해위험물질 연소 범위

물질명	연소범위 (공기 내의 부피%)	UFL-LFL	물질명	연소범위 (공기 내의 부피%)	UFL-LFL
산화에틸렌	3.6 ~ 100	96.4	에틸알코올	3.3 ~ 19	15.7
디보란	1 ~ 99	98	아세톤	2.5 ~ 13	10.5
아세틸렌	2/5 ~ 80	77.5	메탄	5.3 ~ 14	8.7
수소	4.1 ~ 74	69.9	에탄	3.2 ~ 12.5	9.3
트리클로로 에틸렌	12 ~ 40	28	프로판	2.4 ~ 9.5	7.1
일산화탄소	12.5 ~ 74	61.5	부탄	1.8 ~ 8.4	6.6
메틸클로로포름	6.8 ~ 10.5	3.7	펜탄	1.4 ~ 7.8	6.4
카본디설파리드	1.25 ~ 44	42.8	벤젠	1.4 ~ 6.7	5.3
황화수소	4.3 ~ 45.5	41.2	톨루엔	1.4 ~ 6.7	5.4
암모니아	15 ~ 28	13	가솔린	1.4 ~ 6.2	4.8

 

 

5. 유해위험물질 취급 작업시 금지 사항

위험물질	물질 예시	금지 행위
폭발성 물질/ 유기과산화물	- 질산에스테르류, 니트로화합물, 아조화합물,   하이드라진, 유기과산화물 등	- 화기나 그밖에 점화원이 될 우려가 있는 것에 접근시키거나 가열하거나 마찰시키거나 충격을 가하는 행위
물반응성 물질 및 인화성 고체	- 리튬, 칼륨, 나트륨, 황, 황인, 마그네슘 분말,   금속 분말, 유기 금속화합물 등	- 각각 그 특성에 따라 화기나 그밖에 점화원이 될 우려가 있는 것에 접근, 발화를 촉진하는 물질 또는 물에 접촉, 가열, 마찰, 충격을 가하는 행위
산화성 액체/ 산화성 고체	- 염소산 및 그 염류, 과산화수소 및 무기과산화물,   질산 및 그 염류 등	- 분해가 촉진될 우려가 있는 물질에 접촉, 가열, 마찰, 충격을 가하는 행위
인화성 액체	- 메탄올, 아세톤, 산화프로필렌, 노르말헥산, 가솔린,   등유, 경유 등 인화점이 60℃ 이하인 액체  - 인화점이 60℃ 이하이거나 고온·고압의 공정 운전    조건으로 인하여 화재·폭발 위험이 있는 상태에서    취급되는 가연성 물질	- 화기나 그밖에 점화원이 될 우려가 있는 것에 접근, 주입, 가열, 증발시키는 행위
인화성 가스	- 수소, 아세틸렌, 에틸렌, 메탄, 에탄, 프로판, 부탄 등  - 인화 한계 농도의 최저 한도가 13% 이하 또는 최고    한도와 최저 한도의 차가 12% 이상인 것으로서 표준    압력 하의 20℃에서 가스 상태인 물질	- 화기나 그밖에 점화원이 될 우려가 있는 것에 접근, 압축· 가열, 주입하는 행위
부식성 물질 / 급성 독성 물질	- 부식성 물질: 황산· 염산· 질산 등의 부식성 산류,   가성소다· 수산화칼륨 등의 부식성 염기류  - 급성독성물질    ① LD50(경구, 쥐)이 kg당 300mg (체중) 이하인        화학물질    ② LD50(경피, 토끼 또는 쥐)이 kg당 1,000mg        (체중) 이하인 화학물질    ③ 가스 LC50(쥐, 4시간 흡입)이 2,500ppm 이하인        화학물질, 증기 LC50(쥐, 4시간 흡입)이 10mg/l        이하인 화학물질, 분진 또는 미스트 1mg/l 이하인        화학물질	- 누출시키는 등으로 인체에 접촉 시키는 행위