반응기 외부 용접작업 중 반응기 내부 화재·폭발 사고

재해개요

2020년 3월 ○○○사업장의 반응동 3층에서 외부 공사업체 소속 작업자 3명이 소포제 투입배관 연결을 위해 반응기(R-201A) 상부 6인치 노즐부위에 알곤용접 중 반응기 내부 유증기에 점화되어 폭발로 인한 급격한 화염 전파로 작업자 3명이 화상을 입은 사고임(사망 1명, 부상 2명)

 

 

 

사고발생 공정 및 물질

■ 사고발생공정

주요 제조공정 순서는 ①중합, ②함침, ③탈수, ④건조, ⑤코팅, ⑥저장 순이며, 사고발생은 중합공정 반응기에 소포제 투입설비 설치 중에 발생함.

 

■ 사고발생물질

함침용 펜탄은 KOCOSOL-FA2(제품명)을 사용하며, 구성성분은 n-Pentane 45∼55%와 iso-Pentane 40∼50%, 기타물질 0∼5%임

물질명			CAS No.	폭발범위 (%)	인화점 (℃)	발화점 (℃)	증기밀도 (kg/m3)
주원료	Styrene Monomer		100-42-5	0.9~6.8	31	490	3.60
	KOCOSOL-FA2	n-펜탄	109-66-0	1.5~7.8	-41	260	2.48
		iso-펜탄	78-78-4	1.4~7.6	-51	420	2.50
제품	EPS	Poly Styrene	9003-53-6	-	345~360	427	-

※ EPS의 주요 구성성분은 Poly Styrene 92%이상, 펜탄 5∼7%임

 

 

 

사고발생원인

1) ISO‐펜탄 투입배관 Drain 및 맹판 체결 미실시

- 반응기 상부에 3중(수동밸브-자동밸브-자동밸브 순)으로 밸브가 설치되어 있어 배관내 잔류 펜탄 Drain작업시 밸브 Leakage가 발생하지 않을 것으로 판단하여 반응동 3층 펜탄 유량계부터 반응기 상부 자동밸브 구간은 Drain작업 및 맹판 체결을 미실시함

 

2) 화기작업허가 절차 미준수

- 안전작업허가규정에 따라 사내 보전팀 공무샵을 제외하고는 화재․폭발위험이 있는 장소에서 화기사용 작업 전에 배관내 물질 Drain, 가연성물질의 가스농도 측정, 밸브차단표시 부착 등의 조치를 하여야 하나 화기작업허가서 및 현장 확인 결과 해당 항목에 대한 조치가 누락된 상태에서 작업이 진행됨

 

3) 펜탄에 대한 안전보건정보 제공 누락

- 반응기에 소포제 투입방식 변경을 위해 설비 개조·설치 작업을 외부 공사업체에 도급방식으로 진행함으로 문서형태로 해당공정에서 취급하는 Styrene Monomer와 펜탄의 유해성․위험성, 주의사항 등의 안전 및 보건상의 정보를 제공하고 해당 정보에 따라 안전 및 보건조치 여부를 확인하여야 하나

- 사업장 교육서류 확인 및 관계자 진술 결과, Styrene Monomer와 펜탄이 동일하게 인화성물질에 해당되어 Styrene Monomer만 안전 및 보건상의 정보만 제공하고 실제 배관내 잔류되어 있던 펜탄은 누락됨.

 

4) 위험성평가 미준수

- 외부 공사업체에서 작성한 작업위험성평가표의 작업구분은 ①배관재 교체 작업, ②고소작업, ③화기작업으로 구분되어 있고 각 작업에 대한 주요 작업절차에 밸브잠금 및 맹판설치, 가스 및 산소농도측정이 포함되어 있으나 작업위험성 평가표의 주요 작업절차에 대한 현재안전조치 반영상태 확인없이 작업을 실시함.

 

 

 

예방대책

1) 배관 및 용기 용접작업 전 내부 잔류물 제거

- 밸브는 내부시트 불량, 이물질 등에 의해 누설될 수 있으므로 내부 물질을 Drain하고 반응기 등 다른 화학설비 및 부속설비와 연결된 부분에는 맹판 설치, 배관 분리 등을 통하여 격리시킨 상태에서 화기작업을 실시하여야 함.

※ 반응기 내부 EPS스크랩 제거를 위해 일정주기별로 입조작업이 실시됨으로 작업시 맹판(Blind) 설치가 누락되지 않도록 하나의 맹판으로 차단과 개방을 수행할 수 있는 스텍타클 블라인드(Spectacle Blind)를 배관내 설치 권장함.

 

2) 화재위험작업 허가절차 준수

- 폭발위험장소 등 위험분위기가 생성될 수 있는 장소에서 화재위험작업을 실시할 경우에는 다음 각 호 사항이 누락되지 않고 준수될 수 있도록 조치 및 확인 후 작업허가서를 발행하여야 함.

 

① 작업준비 및 작업절차 수립

② 작업장내 위험물의 사용․보관현황파악

③ 화기작업에 따른 인근 가연성물질에 대한 방호조치 및 소화기구 비치

④ 용접불티 비산방지조치

⑤ 가스농도 측정 및 인화성액체의 증기 및 인화성가스 환기 등의 조치

⑥ 작업근로자에 대한 화재예방 및 피난교육 등 비상조치

 

3) 도급작업시 취급물질에 대한 안전보건정보 제공

- 소포제 투입방식 변경 등의 사유로 사업장내에서 화학설비 및 부속설비를 개조․분해․해체․철거작업을 도급으로 진행할 경우에는 수급인에게 문서형태로 해당공정에서 취급하는 위험물질의 유해성․위험성, 주의사항, 위험물질 누출 등 사고발생시 필요조치사항을 제공하여야 함.

 

4) 위험성평가 내용 이행여부 관리

- 작업허가서 발급자는 사내 안전작업 허가규정에 따라 위험성평가 결과 및 추가적인 안전조치 반영여부를 확인 후 발급되도록 관리하여야 함