최악 및 대안의 누출 시나리오 선정

▣ 사고 피해 예측

◈ 사고 피해 예측 절차

1단계 : 근본적인 위험요소 확인

- HAZOP, Check List 등 여러 평가 기법으로부터 파악된 위험요소

 

2단계 : 누출 모델 작성

누출이 어떻게 발생되었는지 분석(배관파손, 플랜지 누출, PSV 작동 등)

- 누출시나리오 : ①Rupture, ②Gas, ③Liquid, ④Two-Phase, ⑤Flashing Liquids, ⑥Liquid Pool Evaporation

 

3단계 : 확산 모델

누출모델을 근거로 대기 중 확산되는 위험물질 거리 별 농도 등 예측

 

4 단계 : 피해 예측

독성, 화재, 과압, 파편 비산의 영향이 근로자 및 주변시설 그리고 인근 주민 및 주변환경에 어떠한 영향을 미치는지 계산

 

◈ 피해 예측 시나리오 선정

공정별 다양한 사고 시나리오를 평가하고 준비할 수록 상황에 잘 대처 할 수 있음

 

1) 최악의 사고시나리오

누출·화재 또는 폭발을 일으킨 지점으로부터 끝점의 거리가 가장 먼 가상 사고

※ 이해 Tip : 설비안의 화학물질이 모두 누출된 경우

 

2) 대안의 사고시나리오

최악의 사고 시나리오 외, 사업장에서 현실적으로 발생 가능성이 높은 사고 시나리오 중 영향범위가 최대인 시나리오

→ 수동적, 능동적 완화시스템에도 불구하고 누출·화재·폭발로 인해 사람 및 환경에 미치는 영향범위가 사업장 밖까지 미치는 가상사고 중 가장 최대인 사고

※ 이해 Tip : 설비의 배관, 플랜지, 밸브의 구경 중 가장 큰 구경에서 누출이 일어나는 경우

 

3) 임의의 사고시나리오

최악, 대안의 시나리오 외, 사업장 외부에 영향을 미치지는 않지만 임의적으로 사고빈도가 많고 근로자에게 영향을 미치는 사고

 

◈ 피해결과분석 변수 결정(표준평가조건, 분산영향매개변수)

1) 끝점 : 누출 시나리오 분석 위해 다음의 기준에 의하여 끝점 결정

- 독성물질 : ERPG2, LC50*0.2, IDLH*0.1

- 인화성 물질 : 폭발_과압 1Psi, 화재_40초: 5kw/m2, 확산_폭발하한농도 100%

2) 기상조건(온도, 습도, 풍속 및 대기안정도)

3) 누출지점(높이)

4) 지표면 상태

 

◈ 최악의 누출 시나리오 분석

1) 분석 대상 선정

①독성물질 누출

②인화성 가스 및 액체 누출

 

2) 누출량

최악의 누출량은 사고 시 비상조치가 가능한 범위 내에서 아래 수치 중 큰 

- 누출량 = Max[단일 용기 저장 최대량 or 단일 배관계 보유 최대량]

- 누출시간 : 10분 가정

 

3) 시나리오 분석

가. 독성물질 - 가스(압축가스, 액화가스)

① 건물 외부 설치 설비 : 누출속도(R, Kg/min) = 누출량(𝑲𝒈) 𝟏𝟎𝒎𝒊𝒏 = 𝑸(𝑲𝒈) 𝟏𝟎𝒎𝒊n(10분 동안 누출 전량 확산 가정)

② 건물 내부 설치 설비 : 누출속도(R’, Kg/min) = 0.55 * R = 0.55 * 𝑸(𝑲𝒈) 𝟏𝟎𝒎𝒊n(10분 동안 55% 누출 확산 가정)

 

나. 독성물질 - 냉동액체 저장·취급 설비

① 방유제 없는 경우 : 누출물질확산 방지 미 조치 및 누출물질 액체층 1cm 이하 경우

→ 가스와 동일하게 10분 동안 산정 누출량 전량 확산 가정

② 방유제 있는 경우 : 누출물질확산 방지 조치 및 누출 물질 액체층 1cm 이상 경우

→ 확산속도 = 액체층표면으로 부터 증발속도 at 해당물질 비점

 

다. 독성물질 - 액체

① 대기온도에서 저장·취급경우 누출량이 순간적으로 누출되어 1cm 깊이 액체층을 형성하는 것으로 가정 

② 대기확산속도는 액체층 표면에서 증발되는 속도로 가정(단, 건물내부설치 설비는 계산된 증발속도의 10%적용

 

라. 인화성가스, 인화성 액체 및 냉동액체

① 누출량 기화되어 증기운 폭발 일으키는 것으로 가정

② TNT 당량모델 사용하는 경우 누출량 10%폭발하는 것으로 가정 (폭발수율계수 , η = 10%)

③ 누출량 중 증기운 폭발로 연계되는 양은 가스 경우 누출전량, 액체 경우 최초 10분간 증발된 양으로 산정

④ 누출량, 증발량 산정은 독성물질 산정방법 적용

 

4) 최악의 누출시나리오 선정시 고려사항

산정 시나리오 중 끝점 도달 거리가 큰 결과의 시나리오 선정

가. 고온 고압 운전조건에서 취급량

나. 누출원 주위로 부터 인접 정도

 

◈ 대안의 누출 시나리오 분석

1) 분석 대상 선정

①독성물질 누출 ②인화성 가스 및 액체 누출 ③필요시 유해·위험물질에 대해 각각 하나 이상 대안 누출 시나리오 분석

 

2) 시나리오 선정 시 고려사항

가. 최악의 가상사고 시나리오보다 자주 일어나는 것

나. 끝점이 사업장 외부에 도달 하는 것

 

3) 시나리오 반영사항

가. 과거 5년간 사고 이력

① 사고범위는 사망, 부상, 재산피해, 대피사례 및 환경피해 포함

② 사고이력은 발생일시, 누출공, 누출시간, 누출량, 누출원,형태, 사업장외부 영향, 비상대응기관조치결과 및 사고조사 후 개선사항 포함

 

나. 위험성평가 시 발견된 위험요인

① 공정 및 물질과 연관된 위험성 포함

② 사고를 일으킬 수 있는 설비 및 인적오류와 이를 예방할 수 있는 안전장치 검토 결과 포함

③ 누출을 감지할 수 있는 시스템 포함

 

4) 사고 대상 시나리오 선정

가. 이송 호스 사고

나. 공정 배관 사고

다. 압력용기 및 펌프 사고

라. 용기 과충전, 과압, 부식 및 충격 사고

마. 이송용기 파손 또는 누출 사고

 

5) 선정된 시나리오 구성의 구체화

사고 시나리오가 선정되고 사고특성이 규정된 후 누출위치, 누출공, 누출시간 등 구체화함

 

가. 누출위치 결정 : 화학설비에서 가장 많이 누출되는 지점

① 입·출입 배관 부위의 누출

② 용기의 부식(혹은 외부충격)에 의한 누출

③ 펌프 seal 파손으로 인한 누출

④ 안전밸브 작동에 따른 대기 누출 등

 

나. 누출공의 결정

① 누출속도는 누출단면적에 비례함. 따라서 누출공은 사고 규모를 결정하는 매우 중요한 변수 임

② 사고시 누출공 추산은 쉽지 않아 경험적으로 판단하며, 압력이 클수록 온도 가 높을 수록 누출직경은 커짐

 

다. 누출시간의 결정

① 가연성 물질이 대기 중에 누출될 경우 짧은 시간내에 화재·폭발을 초래할 수 있는 분위기 형성

② 신속한 초기 대응은 사고 규모 최소화할 수 있는 가장 중요한 변수 임 ③ 최악의 누출시나리오는 최대누출시간을 10분으로 제시(P-107) ④ 누출감지기술 및 인터록시스템으로 인하여 10분 이내에 초기사고 제어할 수 있을 경우 조치가능실제시간을 누출지속시간으로 규정할 수 있음 ⑤ 미국 석유화학협의회의 RBI기준(API 581)에 따른 누출시간 산출방법 참조 - 검출시스템 유형 및 차단 시스템 분류 등급 결정 후 이를 고려한 누출시간 산출

 

라. 누출량 산정(모델링)