반응기 세정작업 중 화재·폭발 사고

재해개요

2020년 2월 ○○○사업장의 공장동(일반합성동) 2층에서 HERP 제조 반응기(R-202)의 내벽에 붙어있는 의약품 중간생성물인 PERP(Erta PNB)*의 세척을 위해 반응기 맨홀을 열고 플라스틱바가지로 DMF를 내벽에 뿌리던 중 화재·폭발로 2명이 화상을 입은 사고임.

※ PERP(Erta PNB): 의약품(항생제)의 중간생성물로 점성이 높아 반응기 내벽에 달라붙어 이를 제거하기 위해 DMF로 세척을 함.

 

 

 

사고발생공정 및 물질

■ 사고발생공정

원료투입 → 교반 → 수소반응 →여과·배출 → 원료이송 → 퍼지 → DMF세척(사고발생)

※ 사고사업장의 동일공정에는 내부물질의 세척을 위한 스프레이 볼이 설치되어, 바가지를 이용한 수작업으로 반응기 내벽을 세척하는 일은 없음.

 

■ 사고발생물질

물질명 (CAS No.)	인화점 (℃)	인화범위 (%)	증기압	증기밀도 (공기=1)	최소점화에너지 (mJ)	비고
THF 109-99-9	-14	2~11.8	19.3kPa	2.5	0.54	원료
IPA 67-63-0	11.7	2~12	4.4kPa	2.1	0.65	원료
PERP 1233939-51-9	584±34	자료없음	자료없음	해당없음	해당없음	1차 중간 생성물
DMF 68-12-2	57	2.2~16.2	3.87mmHg	2.6	자료없음	원료 세척제

※ 반응기내부에서 사용하는 용제 THF, IPA의 인화점이 상온보다 낮아, 반응기 내부는 항상 인화성 증기가 발생할 수 있는 작업조

 

 

 

사고발생원인

1) 반응기 내벽의 세척방법(슬러지 제거방법) 부적절

- 반응기 세척작업 시 반응기 내부에 인화성 증기가 체류하여 폭발분위기가 형성된 상태에서 맨홀을 개방하고 작업을 수행함

 

2) 반응기 내부의 퍼지방법 부적절

- 반응기의 세척작업을 위하여 맨홀을 개방하기 전 압력퍼지 2회(0.5 kgf/cm 1회, 1.0 kgf/cm 1회)를 실시한다고 하였으나, 실제 작업시 충분한 퍼지시간 및 퍼지 횟수가 미실시 되어 인화성 증기가 체류함.

※ 압력퍼지 횟수를 계산한 결과 0.5 kgf/㎠ 압력퍼지는 3회, 1.0 kgf/㎠ 압력퍼지는 2회가 필요함

 

3) 정전기 발생에 의한 점화

- 반응기 세척작업시 정전기를 축적시킬 수 있는 플라스틱 용기 및 바가지를 사용하여 정전기 대전 및 방전이 화재·폭발의 점화원으로 작용함

※ 기상청 자료에 의하면 사고당시 온도는 10.9℃, 습도는 32%로 건조한 날씨로 정전기

발생이 용이한 조건이었음

 

4) 안전운전절차서(Safety Operational Procedure, SOP) 작성 미흡

- 사업장의 안전운전지침을 검토한 결과 반응기의 내부 퍼지방법 및 세척방법 등에 대한 내용을 작성하지 않음.

- 또한, 작업자마다 작업방법(원료이송방법 등) 및 반응기 내부 퍼지방법 및 세척 방법 등도 상이하게 진술하고 있어 표준화된 작업절차가 부재함.

※ 안전운전절차서에는 작성된 내용과 상이하게 작업하는 내용(작업순서, 물질명, 물질량 등)이 다수 발견됨

 

 

 

예방대책

1) 반응기 내벽의 세척방법(슬러지 제거방법) 변경

- 반응기 내벽의 세척작업시 밀폐계에서 질소퍼지 후 배관을 통하여 세척작업을 수행하도록 개선이 필요함.

- 반응기 내부에 스프레이 볼을 설치하여, 맨홀을 열지 않고 용제를 투입하여 반응기 내벽을 세척하도록 설비 변경이 필요함.

 

2) 반응기 내부의 충분한 퍼지시간 반영

- 반응기의 세척작업시 내부 퍼지를 위하여 퍼지방법을 설정하고 충분한 퍼지가 이루어질 수 있도록 퍼지 횟수 및 시간을 확보하여 안전운전절차서에 반영하여야 함.

 

3) 정전기 방지조치 실시

- 반응공정에서의 모든 작업은 정전기 대전 및 방전을 방지하기 위하여 다음의

조치가 필요함.

∙ 세척제 등의 담는 용기 및 도구는 정전기 대전방지가 가능한 도전성(금속제) 용기 및 도구를 사용

∙ 반응기, 배관 등은 정전기 대전방지용 접지 실시

∙ 인체대전 방지를 위한 제전복, 대전방지용 안전화, 정전기 방지용 손목팔찌, 정전기 방지 스프레이 사용

 

4) 세척작업에 대한 안전운전절차서 작성

- 반응기의 내부 세척작업에 대하여 퍼지방법 및 시간, 세척작업 방법 등에 대하여 구체적으로 안전운전절차서를 작성하고 그 내용을 작업자에게 교육을 실시하여야 함.

- 또한, 안전운전절차서는 실제 현장 작업내용과 일치하도록 작성되어야 함

 

 

Lesson Learned

이 사고 사례에서 얻을 수 있는 주요 교훈은 다음과 같습니다. 본 사고는 2020년 2월 ○○○사업장에서 HERP 제조 반응기의 세척 작업 중 화재·폭발이 발생하여 2명이 화상을 입은 사건입니다. 이 사례를 통해 우리는 반응기 세척 작업 시 안전한 작업 절차의 중요성을 알 수 있습니다. 특히, 인화성 증기가 체류할 수 있는 환경에서 작업할 경우, 사전 위험성 평가와 충분한 퍼지 작업이 필수적임을 알 수 있습니다. 또한, 정전기의 발생을 방지하기 위한 조치가 필요하며, 이를 위해 도전성 용기와 장비를 사용하는 것이 중요합니다. 이러한 교훈을 바탕으로 향후 유사한 사고를 예방하고 안전성을 강화하는 노력을 지속해야합니다.