石油化學 産業과 安全

A Table of Contents 석유화학산업의 정의 석유화학산업에서의 안전 - 공장안전 운전측면에서의 안전 - Process 와 안전 - 환경보호 측면에서의 안전 Responsible Care Process Safety Management Integrated Risk Management System

1. 석유화학 산업의 정의 석유화학 산업이란 석유(납사등) 또는 천연가스를 원료로 에틸렌 프로필렌등 기초 유분과 이를 원료로 합성수지, 합성섬유원료, 합성고무 및 각종 화학 제품을 생산하는 산업

2. 석유화학 산업에서의 안전 석유화학 산업에서의 안전은 크게 공장 초기 설계시 반영되는 일반적 안전요구사항 과 Process 에서 요구되는 공장안전과 산업이 환경에 미치는 영향을 최소화하여 쾌적한 삶을 위한 환경안전으로 나눌 수 있다.

3.1 공장 안전 측면에서의 안전 일반적 안전요구사항 이는 공장건설 초기 입지조건 및 기후 특성 그리고 관련법에 의한 안전의무 등을 설계에 반영하는 사항으로 크게 1) 부지와 배치 2) 화재감지기 및 보호 3) 빌딩과 구조물 4) 공정기기와 배관 5) 전기 계기 6) 건강과 산업위생 등으로 나눌 수 있다

3.1.1 부지 및 배치 3.1.2 화재감지기 및 보호 부지 및 단위공장의 배열은 인근 공장간의 이격거리 및 위험물로부터 시설 및 인명을 보호하기 위한 최소한의 요구 사항을 명시하며,특히 주조정실과 공장시설과의 이격거리 등의 요건을 기술 3.1.2 화재감지기 및 보호 공장안전 시스템의 필수적인 요소인 소방용수시스템 및 용수 이송시스템 그리고 용수의 압력 및 유량, 설비용량 또한 소화전의 위치 및 사양등 공장안전 요건 기술

3.1.3 빌딩 과 구조물 3.1.4 공정기기와 배관 각종 구조물 및 건물 설치 그리고 내화벽 설치를 위한 각종 안전 설계기준이 명시되며 특히 기초 구조물(Pile 등) 설치를 위하여 - Maximum static loads (최대 정적 부하) - Dynamic loads (동적 부하) - Wind loading (풍향 부하) - Seismic activity (지진 활동) - Environmental corrosiveness (환경적인 부식) 등이 고려된다. 3.1.4 공정기기와 배관 기기 및 배관의 표식 및 재질의 선택 그리고 유채의 특성별 관련 기기장치 그리고 각종 밸브에 대한 안전 요구사항

3.1.5 전기 계기 3.1.6 건강과 산업위생 전기기기의 설치는 국제 적인 Electrical Code, National 전기 장치의 설계기준 명시, 뿐만 아니라 공장내에 설치되는 계전기기는 방폭 성능이 입증되어야 하며, 이에 대한 Certificate 의 발행이 필수이다. 3.1.6 건강과 산업위생 소음 및 고온으로부터 인체의 보호 및 유해물질에 의해 폭로 되었을 경우 대처하기 위한 안전설비등에 대한 설치기준 및 위치 등을 기술 산업안전에 기초가 되는 사항.

3.2 Process 측면에서의 안전 3.2.1 Interlock System 분산제어 시스템(Distributed Control System)를 이용, Process 의 비정상운전 및 반응에 대비하여 순차적 원료 및 열원차단 그리고 감압등의 조치를 자동적으로 실행시키는 Interlock System 및 각종 Safety Valve등이 설치되어 Process 의 불안전 상황에 대처할 수 있도록 설계된다. 3.2.1 Interlock System Process의 긴급상황 발생시 시간의 촉박함 및 Human Error로 인한 피해를 최소화 하기위해 순차적으로 각종 유체를 차단 및 배출시키기 위해 사용되는 system 이며,대부분의 석유화학 공장에서는 이의 사용이 보편화 되어있으며, 이의 구성이 공장 안전운전에 절대적인 영향을 미친다.

Interlock System 의 개략적 소개

3.2.2 Safety Valve 용기 및 배관의 비정상 운전에 의해 온도 및 압력 상승시 set value 이상이 될 경우 내부 유체를 주로 Flare line 를 통해 Flare stack으로 배출시키는데 이용되는 Valve 이며, 주로 Tower 나 용기의 상부에 위치한다. 이의 작동이 원할 하지 못할 경우 폭발 등의 심각한 상황이 초래될 수 있다

기계적 안전장치

3.3 환경 안전 측면에서의 안전 3.3.1 폐수 처리장 공장 운전과정에서 발생되는 폐유, 폐수등 각종 폐기물 및 공정에서 발생되는 폐 가스와 비상 상황에서 토출되는 인화성, 폭발성 가스 등의 처리를 위해 환경 설비인 폐수처리장, Flare stack(폐 가스 소각탑) 등을 설치 환경 오염으로부터 인간생활을 보호하는데 목적이 있다. 3.3.1 폐수 처리장 공장 내에서 발생되는 폐유 및 폐수를 정해진 집수조로 이송 후 이를 생물학적 또는 화학적처리방법에 따라 일정수준 이상의 수질로 배출시키는 설비.

3.3.2 Flare Stack Hydro-Carbon를 주원료를 이용 각종 합성수지 석유화학 제품을 생산하는 공장에서는 공장에서는 시스템의 비정상운전 또는 START-UP및 SHUT DOWN 시 공정 폐 가스(WASTE GAS) 가 배출되며,배출된 폐 가스는 소각탑(Flare stack)으로 이송, 태워지게 된다.이 소각탑은 공장 운전시 항시 운전 되어야하며 공장 가동 전 먼저 정상운전 되어야한다. 또한 소각시 완전 연소를 통해 SHOOT 방지를 위해 다량의 STEAM이 분사된다. 그리고 상부에는 Pilot Burner가 설치되어 항상 점화원 역할 을 할 수 있도록 설계되어있다 (공장 비정상 운전시 배출될 수 있는 전체 폐 가스량을 산출 이의 설계시 반영한다)

3.3.3 Dust & Mist 포집 및 Nox & Sox 저감 석유화학 공장에서 필요한 전력 및 Steam 발생 설비인 보일러에 서 발생되는 분진 포집 설비로 전기 집진기가 설치 운용되며, 합성수지 공장에서 발생되는 소규모 분진 경우 해당 설비의 상부에 Bag Filter를 설치, 분진의 외부 유출을 방지한다. 또한 열병합 발전소 경우 보일러의 운전이 필수적이며, Stack를 통해 질소 및 황 산화물이 배출되며 오염물의 농도는 계측되어 TMS (Tele Monitoring System)를 통하여 환경부에 자동 전송 된다.

Bag Filter

4. 여수 Complex의 안전 과 환경 1967년 단지 조성에 착수 GS-Caltex 정유를 필두로 많은 화학 공장이 입주를 시작했으며,현재는 약 148여 업체에 약 13,000명 정도의 인원이 종사하는 동양최대의 석유화학 산업단지 이다. 석유화학 산업은 대규모 장치 산업으로 초기 설계시 안전 및 환경 보호 측면에서의 대규모 투자가 이루어진다. 하지만 대규모 초기 투자에도 불구하고 Human Error 또는 관련 시설의 미비로 인해 각종 안전 및 환경 사고가 발생되고 있다. 또한, 최근 산단 주변마을 이주에 따른 비용분담 문제가 제기되어 안전 운전 및 환경 보호에의 관심이 더욱 증대되고 있으며, 이에 대한 투자도 지속적으로 이루어지고 있다.

4.1 여수 Complex 의 대형 안전사고 사진 2003년 10월 호남 석유화학 HDPE Plant , N-Hexane tank에서 N-Hexane이 외부로 누출되어 화재와 함께 폭발사고가 발생하여 사상자 발생

Responsible Care (책임 있는 배려)

산업혁명이후 대량생산/대량소비의 산업구조, 의학기술의 급격한 발달에 따른 과도한 인구증가… 1. RC의 출현배경(1) ▶ 산업구조의 변화 : 1차산업 → 2차산업(중화학) 산업혁명이후 대량생산/대량소비의 산업구조, 새로운 화학물질의 개발 또는 발견, 의학기술의 급격한 발달에 따른 과도한 인구증가… 지구온난화 해양오염 열대림소실 오존층파괴 산성비 사막화 불치질병 환경호르몬 생태계변화

RC의 출현배경(2) ▶ ‘화학’에 대한 인식변화 Favorability toward various industries (U.S. Survey,1990)

RC의 출현배경(3) ▶ ‘환경/안전’에 대한 인식변화 에너지위기 ▼ ▼ Exxon 발데츠호 사고 ▼ UN인간환경회의 ▼ “지구의 날” 제정 ▼ 인도 보팔 사고 ▼ “침묵의 봄” 발간 ▼ 1960 1970 1980 1990 ※ 과거 30년 동안 화학업계 주요사건사고로 75억$ 손실

2. Responsible Care (책임 있는 배려) 화학산업의 양면성 (편리성 및 잠재위험성) 대중 인식악화 및 여론압력 규제강화 화학산업의 사업경쟁력 악화 이미지 실추 Responsible Care는 석유 화학 산업계의 대중에 대한 약속 환경. 안전. 보건의 지속적인 개선을 한다 화학산업 활동에 대한 대중의 우려를 적극 배려한다

3. Responsible Care 란? 개 념 정 의 화학산업에 대한 이미지 제고와 신뢰 회복을 목적으로 하는 화학산업계의 자발적 운동 환경·안전·보건 개선 프로그램 국제적 활동 정 의 화학산업에 대한 이미지 제고와 신뢰 회복을 목적으로 하는 환경, 안전, 보건 자발적 개선활동 특 징 전부문의 참여 회원사간 협력 지속적 개선 성과 외부 공개

4.1 Responsible Care 역할(1) ` ` ` ` ` ` 선택이 아닌 생존 차원에서 이미지 제고가 필요 석유 화학산업을 환경유해산업이라고 인식하는 압력 심화 세계국제기구(OECD, ILO, UNEP, ICCA)로부터 압력 지역주민이 참여하는 비상조치 계획수립 공정 안전관리 제도화 위험물질 사고예방, 운송, 근로자 건강, 안전확보 제품에 대한 책임관리 지역주민의 알 권리 (Right to know) 지역주민과의 협력관계 구축 필요 화학산업 사고는 인근 지역사회에까지 영향 ` ` ` ` 미국화학제품제조자협회(American Chemistry Council)는 RC채택을 회원사의 의무사항으로 하고있음. ` `

4.2 Responsible Care 역할(2) 지속 가능한 발전 유지 환경 안전 보건 사고 예방에 화학 업계 공동 대처 지구 환경 보호를 위해 자발적으로 선도, 실천하는 운동 환경 안전 보건 사고 예방에 화학 업계 공동 대처 회원사간 정보/기술 교환 및 효과적인 사고 예방 수익의 증대 (이익 창출) 사고 감소로 인한 직접적인 손실 방지 기업의 신뢰 회복으로 간접적인 이익

Process Safety Management (공정안전 관리)

공정 안전 관리의 필요성 화학공장은 고도의 기술 집약적인 장치산업으로서 많은 종류의 유해·위험물질을 다량으로 취급하고 많은 종류의 유해·위험물질을 다량으로 취급하고 있으므로 유해·위험물질의 누출로 인한 화재·폭발· 중독 등의 사고가 발생할 가능성이 항상 잠재하고 있으므로, 이러한 사고를 미연에 예방, 관리하기 위한 별도의 관리도구 필요성 대두

1. P.S.M 도입 과정 국제노동기구, 경제개발협력기구(OECD), 미국 및 유럽 연합에서 유해· 위험물질의 누출로 인한 화재·폭발·중독 등의 사고를 “중대산업사고”라 정하고 법제화 우리나라 경우 ‘96년 1월 P.S.M (Process Safety Management) 제도 시행 원유정제 및 기초유분, 합성수지 , 비료, 농약, 화약류 제조업체에 적용

2. Process Safety Management System ? 유해·위험물질의 누출로 인한 화재· 폭발등 잠재적 위험성이 있는 공정에 대해 이의 위험을 예방하기 위한 별도의 관리 도구 필수 포함사항 : 공장안전자료, 위험성평가서 안전운전계획, 비상조치 계획 12개의 구성 요소

Process Safety Management System Safety Information Risk Assessment MOC Operating Procedure Subcontract management Mechanical Integrity Emergency Plan Training Self Audit Accident Investigation Start-up Check Safety Permit

Integrated Risk Management System (종합 위험관리체제)

1. 종합위험관리체제(IRMS) 개요 사업장의 위험도를 지도상에 나타나게 하고, 위험지도를 완성하여 시각적으로 표시함. 위험수준을 수치화 하고, 완화할 수 있으며, 피해 최소화 대책 수립이 가능한 종합위험관리체제 임. 이와 같은 관리체제를 통하여 화재·폭발·위험물질 누출등 중대산업사고를 과학적으로 예방

2. Integrated Risk Management System 의 기대효과 중 대 산 업 사 고 예 방 위험설비 전산관리 위험설비 신뢰도향상 위험도 정량적 평가 안전 비용과 편익분석 자율안전기반 구축 안전기술의 선진화 중대산업사고 예방

3. 위험지도 작성 프로그램 여수, 울산 등 5개 석유화학단지 53개 사업장 위험설비 위치정보 근로자, 지역주민, 비상대응기관 피해영향 (인적·물적) 비상대응 지원

3.1 IRMS 의 실례 (기기 장치의 위치)

3.2 IRMS 의 실례 (여수산단 전자 지도)

3.3 장치 폭발에 따른 사고 피해 예상(예시)

3.4 2차 사고 예방 대책 (예시)

3.5 사고에 따른 도로 차단 계획(예시) 차단지점

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