위험물 취급 및 점화원 관리 EMS정보지원자료 근로자 안전보건 교육자료 2006. 10 한국산업안전공단 교재자료개발팀

목 차 위험물의 종류 및 취급 관리 점화원의 종류 및 취급 관리 폭발위험지역 구분에 의한 전기적 안전

I. 위험물의 종류 및 취급 관리

위험물의 정의 ▣ 일반적 의미 ▣ 위험물 안전관리법 ◈ 생명과 건강 또는 재산에 피해를 줄 수 있는 폭발물, ◈ 생명과 건강 또는 재산에 피해를 줄 수 있는 폭발물, 독극물, 인화물 및 가연성가스, 방사선물질 등을 총칭 ◈ 자연계에 흔히 존재하는 물, 산소와의 반응으로 짧은 시간 내에 화재 또는 폭발을 일으킬 수 있는 물질 ◈ 반응속도가 급격히 진행되며 반응 시 수반되는 발열 량으로 화재 또는 폭발을 일으킬 수 있는 물질 ▣ 위험물 안전관리법 ◈ 화재 위험이 큰 것으로서 인화 또는 발화성 물품과 인화 또는 발화를 촉진시키는 물품으로 한정

위험물 발생 메카니즘 ▣ 사업장에서 사용하는 물질들이 상온(25℃), 상압(1기압)이 아닌 고온, 고압 등 다양한 상태로 취급, 위험물 및 위험 상황 발생 ◈ 고온의 고체 or 물보다 비점이 높은 비수용성 액체 100℃ 이상에서 물과 접촉 격렬히 폭발 수증기 폭발 ◈ 물과 격렬히 반응하는 물질 물 접촉 화재·폭발 Na ＋ H2O → NaOH ＋ ½H2↑ ＋ ∆H ◈ 물 분자 내의 화학결합을 끊을 수 있는 고(高)에너지 하에서는 물이 분해되어 격렬히 연소된다. H O → H₂＋ ½O₂

위험물질과 법령과의 관계

위험물질의 종류

위험물질의 관리 ▣ 위험물질의 저장 ◈ 저장형태의 분류는 저장용기에 의해 드럼, 봄베, 탱크로 분류되고 저장물의 상태에 따라 상압, 기 압, 액화, 저온기압 등으로 분류되며 내부압력이 증가할수록 구형형태 ◈ 위험물질 저장탱크 형태는 다음과 같음 ▷ 수직 고정 지붕형 상압 탱크(Fixed Roof) 콘 루프(Cone Roof) 탱크, 돔 루프(Dome Roof) 탱크 ▷ 수직 유동 지붕형 상압 탱크(Floating Roof) ▷ 수평 원통형 압력 탱크(Horizontal Cylindrical Pressure Vessel) ▷ 구형 압력 탱크(Spherical Pressure Vessel)

유동 지붕형(Floating Roof) 탱크 원추 지붕형(Cone Roof) 탱크 유동 지붕형(Floating Roof) 탱크

수평 원통형(Cylindrical) 탱크 구형 압력(Spherical) 탱크

위험물질의 저장/취급 방법

위험물질의 저장탱크 안전대책 ▣ 과압 및 진공발생 억제 대책 원인 대책 ① 내부폭발  ① 내부폭발    - In/out breathing으로 인한 공기   - 증기의 혼합가스 형성 - 공정상 수소와 같은 불순물 존재  ② 탱크의 찌그러짐  - In/out breathing 용량 부족으로 인한 과압 또는 진공발생    - 갑작스런 온도 및 압력 강하로 인한 진공발생  - 불활성가스 주입  - 불순물 제거 및 억재  - 충분한 용량의 통기관 설치  - 통기관의 막힘 방지 및 청소  - 진공파괴 장치  - 최대 출하속도 제한

▣ 과량의 증기발생 억제 대책 원인 대책 ① 설계보다 온도 차이 또는 휘발성 - 적정한 크기의 안전밸브 이 클 때 설치  ① 설계보다 온도 차이 또는 휘발성 이 클 때 - 대기온도, 지열, 냉각  ② 내부에 히터가 있는 경우 액위가 낮게 유지되면 자기 발화온도 까지 온도상승  ③ 탱크 내 종합반응열에 의한 온도 상승 과압 발생 - 중합 고형물에 의한 안전밸브 의 막힘 발생  - 적정한 크기의 안전밸브 설치  - 고액위 경보장치 및 과충 전 방지 자동밸브 설치  - 화재를 대비한 물 분무설 비 설치  - 다이크 내 집수조 설치  - 충분한 부식여유  - 용접검사 철저

▣ 위험물질의 유출 방지 대책 원인 대책 - 조작자의 실수를 방지할 수 있는 고액위 경보기 설치  ① 과충진(Overfilling) - 조작자 실수 - 액위계 고장  ② 탱크의 기계적 결함  ③ 탱크하부로의 배수  ④ 많은 양의 적설강수로 인한  탱크의 붕괴  ⑤ 탱크부식 - 조작자의 실수를 방지할 수 있는 고액위 경보기 설치 - 적산유량계 설치 - 긴급차단 밸브설치 및 액위계와  연동 - 고액위계는 가능한 압력차식 - Overflow를 안전한 장소로 유도 - 방류 뚝 설치 - 충분한 크기의 Overflow관 설치 - 정기점검 및 보수실시

▣ 탱크의 파손 방지 대책 원인 대책 ① 과 압(過 壓) ② 내부 화학반응 ③ 저장물질의 끓음 ④ 용접부 결함  ① 과 압(過 壓)  ② 내부 화학반응  ③ 저장물질의 끓음   ④ 용접부 결함 - 적정한 크기의 안전밸브 설치 - 고액위 경보장치 및 과충전 방지     자동밸브 설치 - 화재를 대비한 물 분무설비 설치 - 다이크 내 집수조 설치 - 충분한 부식여유 - 용접검사 철저

위험물질 취급 시 금지 사항 ▣ 폭발성 물질을 화기 또는 기타 점화원이 될 우려가 있는 것에 접근시키거나 가열하거나 마찰시키거나 충격을 가하는 행위 ▣ 발화성 물질을 각각 그 특성에 따라 화기 또는 기타 점화원이 될 우려가 있는 것에 접근시키거나 산화를 촉진하는 물질 또는 물에 접촉시키거나 가열하거나 충격을 가하는 행위 ▣ 산화성 물질을 분해가 촉진될 우려가 있는 물건에 접촉시키거나 가열 또는 충격을 가하는 행위

▣ 인화성 물질을 화기 또는 기타 점화원이 될 우려가 있는 것에 접근시키거나 주입 또는 가열하거나 증 발시키는 행위 ▣ 가연성 가스를 화기 또는 기타 점화원이 될 우려가 있는 것에 접근시키거나 압축·가열 또는 주입하는 행위 ▣ 부식성 물질 또는 독성물질을 누출시키는 등으로 인하여 인체에 접촉시키는 행위 ▣ 위험물을 제조하거나 취급하는 설비가 있는 장소 에 가스 또는 산화성 물질을 방치하는 행위

위험물질 취급 시 기타 주의사항 ▣ 입·출하 설비 ◈ 차량의 이동성 ◈ 위험분위기 ◈ 누출 관리 ▷ 차량 등의 운행에 필요한 충분한 공간 확보 ▷ 차량과 설비간의 충돌방지를 위한 동선 확보 ▷ 기기나 호스의 보호 조치 ◈ 위험분위기 ▷ 호스나 배관내의 내용물의 치환 불활성가스 사용 ◈ 누출 관리 ▷ 물질별 배관 설치 및 연결부의 형태나 크기를 달리함 ▷ 플렉시블 호스가 꼬이거나 꺽이는지 여부 ▷ 운반 차의 열쇠를 호스의 고정장치의 열쇠로 사용

위험물 저장 및 입·출하 설비

불활성 가스 주입

▣ 탱크 내부 폭발 원인 ▣ 탱크 내부 폭발 예방 대책 ◈ 공정의 이상으로 불순물이 침투하여 수소가스 발생 ◈ 탱크의 재료와 내용물이 반응하여 수소가스 발생 ◈ 위험분위기에서 정전기에 의한 폭발 ▣ 탱크 내부 폭발 예방 대책 ◈ 지붕과 벽체의 용접을 약하게 함 ◈ 지붕과 벽체를 케이블이나 스프링으로 연결 ◈ 수직레일이나 통로 등의 견고한 연결 지양 ◈ 묻힌 파이프(Dip Pipe;침액 파이프) 사용, 불활성가스 봉입

▣ 기타 안전상의 고려 사항 ◈ 안전밸브 및 파열판 등 압력방출장치 ◈ 물 분무설비 등 냉각장치 ◈ 강도 저하에 대비한 내화설비 ◈ 대량 누출에 대비한 방유제

안전밸브(Safety Valve)

파열판(Rupture Disk)

II. 점화원의 종류 및 취급 관리

점화에너지 ▣ 점화에너지(E) ▷ 연소는 화학반응의 일종인 산화반응에 해당되므로 계 (系)에 일정한 에너지(E), 즉 점화에너지가 주어져서 활성상태에 도달하면 반응이 진행되어 에너지(W)를 방출하면서 생성계로 옮겨가는 것으로서 생성계와 반 응전의 에너지차이(Q)가 연소열에 해당 ▣ 인화점(Flash Point) ▷ 액체 표면에서 증발이 일어나 연소범위의 혼합물을 만들어 점화가 가능한 가장 낮은 온도 ▣ 발화점(Ignition Point) ▷ 별도의 점화원이 없어도 가연성 물질을 계속 가열하면 일정온도에 도달 시 불이 붙게 되는 온도

화학반응 시 에너지 변화 연소 메카니즘

최소 점화 에너지 -6

점화원의 종류 ▣ 기계적 점화원 ▷ 충격 및 마찰 - 경도가 높은 고체 등은 충격마찰에 의하여 국부적 으로 고온 발생 ▣ 기계적 점화원 ▷ 충격 및 마찰 - 경도가 높은 고체 등은 충격마찰에 의하여 국부적 으로 고온 발생 - 동력구동장치 및 기계·기구는 에너지가 커서 기계 적인 고장과 파손이 운전 중에 발생 ▷ 단열 압축 - 자동차 실린더 안에 가솔린과 공기는 공기가 발화 온도를 초과하는 단열온도로 압축되면 점화되는 원리에 의한 단열압축

기계적 점화원

▣ 전기적 점화원 ▷ 전기 불꽃 ▷ 정전기 불꽃 ▷ 낙뢰(落雷) - 전기설비의 회로 상에서 스위치 개폐 시에 발생하는 전기불꽃 - 전기설비 등에서 고장이 발생하면 고온이 발생되고, 배선이 단락 되면서 아크 발생 ▷ 정전기 불꽃 - 두 가지의 다른 물질이 서로 접촉하여 마찰시키고 떨어지면 정전기가 발생 - 대전량이 많을 때에는 다른 물체가 접근함으로써 전기불꽃이 비산 ▷ 낙뢰(落雷) - 벼락은 대기 중에 발생하는 일종의 정전기로서 낙뢰에 의하여 발생하는 온도는 순간적으로는 최고 약 섭씨 10,000℃에 도달

전기적 점화원

정전기 방지를 위한 탱크 및 탱크로리 접지

▣ 열적 점화원 ▷ 직접 화염 ▷ 고온 표면 ▷ 복사열 - 가스를 사용하는 용접 및 용단 시 화염, 화로, 성냥 및 담배 불의 화염, 그 외에 화염을 일으키는 가열원과 아크 방전 불꽃 ▷ 고온 표면 - 전열 및 고열액체 또는 가열공기 및 가열증기로서 가열된 고체 표면 ▷ 복사열 - 대형 발열체의 복사열은 단 시간에 가연물을 발화시키지만, 비교적 약한 복사열도 장시간 방사로 발화가능

열적 점화원

자 연 발 화 ▣ 특 성 ▣ 자연발화 영향 인자 ① 점화원 없이 공기 중에서 수분흡수, 다른 화학물질 접촉, ① 점화원 없이 공기 중에서 수분흡수, 다른 화학물질 접촉, 산화,분해 등으로 열 축적, 발화점이상 상승 하여 연소 ② 축열 과정에서 냄새, 연기, 그을음 등 사전 징후 ③ 주간 축열, 야간 발화 ▣ 자연발화 영향 인자 ① 축열량 : 통풍 불량, 단열재 내부, 산화.분해반응 시 ② 공기 접촉면적 : 분말, 섬유, 면, 종이 등 접촉면적 大 → 산화반응 용이 ③ 고온,다습 : 공기 중 수분과 반응

자연발화 예방대책 ◈ 가연성물질 제거 : 장기간 보관 피하고 청소, 정돈 철저 ◈ 가연성물질 제거 : 장기간 보관 피하고 청소, 정돈 철저 ◈ 건물구조 : 창고, 작업장 등의 건물은 불연성, 난연성 자재 사용, 통풍 및 환기 양호하게 할 것 ◈ 화학물질 취급 − 직사광선 및 수분의 접촉을 피하고 일단 개봉한 용기는 전량 사용 바람직함 − 완전 밀봉 필요 시 산소공급 차단, 용매 중 침적 보관

III. 폭발 위험지역 구분에 의한 전기적 안전

폭발위험 용어 정의 ◈ 폭발성 가스분위기 − 연소 계속 가능한 가스, 증기상의 가연성 물질이 혼합 되어 있는 상태 ◈ 폭발성 가스분위기 − 연소 계속 가능한 가스, 증기상의 가연성 물질이 혼합 되어 있는 상태 ◈ 폭발위험지역 − 전기기구를 설치 및 사용 시 주의를 요하는 폭발성 가스 분위기가 조성될 우려가 있는 지역 ◈ 폭발 비위험 지역 : 위의 우려가 없는 지역 ◈ 누출원(漏出原) − 폭발성 가스 분위기가 조성될 우려가 있는 가스 등이 공기 중으로 누출될 우려가 있는 곳

폭발위험지역 설정 ◈ 가연성 가스가 존재할 가능성이 있는 지역 ◈ 가연성 가스가 존재할 가능성이 있는 지역 ◈ 인화점이 40[℃] 이하의 액체가 저장 및 취급되고 있는 지역 ◈ 인화점이 65[℃] 이하의 액체가 인화점 이상으로 저 장 및 취급되고 있는 지역 ◈ 인화점이 100[℃] 이하 액체가 해당 액체의 인화점 이상으로 저장 및 취급되고 있는 지역

폭발위험지역 분류 ▣ 지역 구분은 폭발성 가스분위기의 생성빈도와 지속시간에 따라 분류 ◈ 0종 장소(Zone 0) : 폭발성 가스분위기가 지속적 또는 장시간 존재하는 지역 ▷ 기기의 내부(밀폐함 내부, 장치 및 배관의 내부) ▷ 인화성 물질 또는 가연성 가스가 존재하는 피트 (Pit) 등의 내부 ▷ 인화성 물질 또는 가연성 가스가 지속적 또는 장 기간 체류하는 곳

◈ 1종 장소(Zone 1) : 정상운전 중에 폭발성 가스 분위기가 생성될 수 있는 지역 ▷ 상용 상태에서 위험분위기가 쉽게 생성되는 곳 ▷ 운전․정비 또는 누설에 의하여 자주 위험분위기 가 생성되는 곳 ▷ 기기 일부의 고장 시 가연성 물질의 누출과 전 기기기의 고장이 동시에 발생되기 쉬운 곳 ▷ 환기가 불충분한 장소에 설치된 배관계통으로 배관이 쉽게 누설되는 구조의 곳 ▷ 주변 지역보다 낮아 가스나 증기가 체류할 수 있는 곳

◈ 2종 장소(Zone 1) : 정상운전 중에는 폭발성 가스 분위기가 조성될 가능성이 없는 지역 ▷ 환기가 불충분한 장소에 설치된 배관계통으로 쉽게 누설되지 않는 구조의 곳 ▷ 가스킷(gasket), 패킹(packing) 등의 고장과 같 이 이상상태에서만 누출될 수 있는 공정기기 또 는 배관이 환기가 충분한 곳에 설치될 경우 ▷ 1종 장소와 직접 접하며 개방되어 있는 곳 또는 1종 장소와 덕트, 트렌치, 파이프 등으로 연결 되어 이를 통해 가스나 증기의 유입이 가능한 곳

폭발위험지역 표시 폭발위험지역 표시(가스) 폭발위험지역 표시(분진)

폭발위험지역 장소 구분 예시 ◈ 옥외 지상에 설치된 산업용 펌프 ◈ 옥외 지상에 설치된 산업용 펌프 a : 3m (누출원에서 수평) b : 1m (지면 밑 누출원 위)

◈ 인화성 액체 저장탱크 a : 3m (배출구로부터) b : 3m (지붕에서 위) c : 3m (탱크에서 수평)

방 화 대 책 ◈ 화재발생 배제 : 누출방지, 점화원 관리 ◈ 비상시 물질 이송 : 압력해제 및 플래어 스택(Flare ◈ 화재발생 배제 : 누출방지, 점화원 관리 ◈ 비상시 물질 이송 : 압력해제 및 플래어 스택(Flare Stack)으로 유도, 블로우 다운(Blow Down), 폐기 ◈ 내화성 강화 : 내화구조 ◈ 화재 전파방지 : 화염방지기, 방화구획, 불연. 난연 재료 ◈ 화재 감지, 경보 시스템 ◈ 소화용수, 소화제 ◈ 고정식 소화시스템 : 물, 포, 가스계 소화설비 ◈ 이동식 소화시스템 : 각종 소화기

방 폭 대 책 ◈ 점화원 관리 ◈ 폭발 범위 형성 방지 ▷ 직화 관리 : 용접기, 화로, 성냥 등 ◈ 점화원 관리 ▷ 직화 관리 : 용접기, 화로, 성냥 등 ▷ 고열, 고온물체 표면관리 : 설비, 배관, 회전기기 표면 ▷ 충격ㆍ마찰 : 기계긱구 구동부, 동력 전달부 ▷ 전기설비 : 방폭 설비, 접지, 정전기 제거 ◈ 폭발 범위 형성 방지 ▷ 공기 중 누설, 누출 방지 ▷ 설비내부 공기혼입 금지 ▷ 필요 시 환기, 희석 ▷ 불활성 물질 주입

◈ 폭발 피해의 확대 방지 ▷ 입지조건 및 배치 : 설비,공정간 안전거리 ◈ 폭발 피해의 확대 방지 ▷ 입지조건 및 배치 : 설비,공정간 안전거리 ▷ 위험공정 및 설비의 자동화 : 연동설비(Inter lock) ▷ 방호벽 : 충격파 안전방향으로 방산 유도 ▷ 긴급배출설비 : 가스 등을 안전장소에서 처리 ▷ 저장량 최소화 : 방유제, 자동소화설비 ▷ 안전장치 ㆍ 안전밸브, 파열판, 용융 안전 플러그 ㆍ 폭발 방산구 ㆍ 화염방지기

모든 근로자가 안전하게 일하는 세상, 한국산업안전공단이 열어갑니다.