제목 : 혼합기 내부폭발 사고
속보번호: CCPS-9803
날짜 : 1998년 06월
업종 : 전자제품제조업
기인물 : 스테인레스봉
재해유형 : 화재폭발
피해정도 : 부상3명
공정 : SAND MILL공정
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│혼합기 내부폭발 사고│
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1. 사고발생 개요
98. 6. ○○ 20:20분경 경기도 소재 ○○ (주) SAND MILL공정 2호기에서
카세트테이프제조용 코팅액을 제조하기 위하여 혼합기(1,300ø×1,836H,
SUS304)에 용제(MEK, 톨루엔)류 640ℓ 가량을 배관을 통해 투입하고 탱크
상부측면에 설치된 투입구를 통하여 CrO2 700㎏을 투입한후 교반을 하던중
분말원료인 CrO2가 용제와 잘 혼합되지 않자 혼합기상부의 분말원료 투입구로
약 1.3m 스테인레스봉을 넣어 문제를 해결하던중 정전기 또는 기계적인 마찰
스파크로 추정되는 점화원에 의해 혼합기에서 내부폭발이 발생하여 작업자
3명이 화상을 입은 사고임.
2. 사고발생공정
가. 공정 흐름도
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┃N2 퍼지후 원료(MEK, 톨루엔) 투입┃ 15 min.
┃약 640ℓ ┃
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┃CrO2 투입 ┃ 1 hr.
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┃첨가제주입 ┃→ ┃용 해 ┃ 4 hr.
┃(자성체 등) ┃ ┃ ┃
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┃분 산 ┃
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┃이송·저장 ┃
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나. 공정설명
용제(MEK, 톨루엔)류를 지하탱크로부터 펌프를 통하여 혼합기에 이송하고
약15분정도 교반후 자성체 및 첨가제를 넣고 Premixing 후 분산시키고,
이것을 또다시 2차로 혼합·분산시켜 저장함.
다. 물성자료
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┃항 목 │MEK │톨루엔 │CrO2 │비 고 ┃
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┃ 분 자 식 │CH3COCH2CH3 │C6H5CH3 │CrO2 │ ┃
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┃ 인 화 점(℃) │- 6.7 │4 │- │ ┃
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┃ 증 기 압(㎜Hg) │71.2 │22 │- │ ┃
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┃ 허용농도ppm │200 │100 │0.5mg/㎥│ ┃
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라. 작업 및 사고당시 상황
- 98. 6. ○○ 20:20분경 질소(N2) 퍼지(Purge)를 완료한 혼합기에
저장탱크로부터 펌프를 통하여 용제류(MEK 517ℓ, 톨루엔 113ℓ,
Cyclo Hexanone 10.5ℓ)를 이송하여 15분간 교반을 실시한후
- Chromium dioxide(CrO2) 700㎏을 혼합기상부 측면 분말원료 전용투입
구로 투입하여 교반을 함.
- 혼합기에 주입한 CrO2가 미세한 분말이므로 교반이 잘 이루어지지 않자
작업자 3명이 인근 주변에 있던 분말원료 투입구로 약 1.3m 스테인레스
봉을 넣어 문제를 해결하려함.
- 스테인레스 봉재에서 정전기 또는 기계적 마찰로 추정되는 스파크가
발생하여 혼합기 내부에서 폭발이 발생함.
- 폭발화염 및 압력이 분말원료 투입구로 분출되어 천정(약 7∼8m)까지
전파되면서 투입구 주변에 있던 작업자 3명의 얼굴에 화상을 입음.
- 사고발생 직후 인근 공정에서 폭발음을 듣고 달려온 작업자가 피재자를
병원으로 이송하고 하고, 하론 소화설비를 가동하여 폭발화염을 진화함
3. 사고원인
가. 직접원인
- MEK(인화점 - 6.7℃), 톨루엔(인화점 4℃)을 기계적으로 교반할때, 운동
에너지가 열에너지로 바뀌면서 용제의 온도를 약 40℃까지 승온시키는
역할을하여 혼합기 내부는 용제 증기가 다량 발생하였고, 분말원료 투입
구를 열자 혼합기 내부에 주변공기가 유입되어 용제 증기는 폭발 분위기
가 형성되었고 작업자가 주입한 스테인레스 봉재에 의한 기계적 스파크
또는 정전기에 의해 폭발이 발생함.
- 작업자가 분말원료 투입구로 삽입한 스테인레스 봉은 길이 1.3m 직경
1.5㎝ 정도로 평소에는 혼합을 목적으로 사용된 적이 없으며, 혼합상태가
불량할 때는 나무막대 등을 사용한 것으로 추정되며, 작업자가 부주의하
게 혼합기에 삽입하여 폭발을 유발함.
나. 간접원인
① 자동 경보기능 부족
사고 혼합기처럼 인화점이 매우 낮은 용제류를 취급하여 INERTING을
실시하는 설비는 질소 등의 Purge 가스공급이 제대로 공급되지 않거나
외부공기가 유입하여 산소농도가 증가할 경우 자동으로 경보를 하여
주는 자동경보설비의 설치가 바람직하나 이러한 설비가 미설치됨.
② 근로자의 공정 내용 오인
해당작업 근로자는 작업중 질소 Purge를 실시하기 때문에 혼합기
내부에 양압(+압)이 걸려 외부공기가 탱크 내부로 유입지 않을 것
이라는 생각을 한 것으로 추정되나, 해당공정의 Purge System은 Sweep
Through Purging 으로서 혼합기 내부에서 발생한 압력(＋압)이 Vent
Line을 통하여 배출되므로 항상 ＋압이 걸리는 Pressure Purging과는
다소 차이가 있으며, 상압으로 운전되기 때문에 외부공기가 혼합기 내
부로 유입 될 수 있음.
4. 동종재해 예방대책
가. 방폭공구사용
MEK, 톨루엔 등 인화점이 낮은 물질을 취급하는 공정에서 사용하는 공구
는 기계적 마찰이나 정전기 등을 피할 수 있는 베릴륨동 등 방폭용 공구를
사용하여야 함.
나. 산소농도 자동 경보설비 설치
혼합작업중 INERT GAS 주입이 중단되거나 원료투입구 등을 통하여 외부
공기가 유입되어 산소농도가 증가 할 경우 자동으로 경보를 발생하는 자동
경보설비를 설치하여야 함.
다. 작업자 교육
해당공정 작업자를 대상으로 취급물질의 인화점, 폭발 상하한 농도, 접지,
정전기방지 등의 교육을 실시하여 기계적스파크 또는 정전기 등으로 인한
사고를 예방하여야 하며, Purge System에 따른 탱크 내부압력 변화에 관
한 교육을 실시하여야 함.
라. 자성체 투입시스템 변경
자성체 투입시 혼합탱크 내부로 외부의 공기가 유입되지 않도록 투입시스
템을 변경하여야 함.
마. 질소 공급시스템의 변경
자성체 용액을 제조하기 위하여 초기 몇분간은 질소를 공급하고 있으나 그
이후에는 질소를 공급하지 않아 밴트나 자성체 투입구로 외부의 공기가
유입되어 폭발 분위기를 형성할수 있으므로 질소가 항상 공급되는 시스템
으로 변경하여야 함.
[그림 1내부폭발이 발생한 혼합기(T-2 탱크)
[사진 2참조] 분발원료 전용투입구
[사진 3참조] 혼합탱크 내부에 삽입한 스테인레스 봉
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