제목 : 부천 LPG 충전소 화재 및 폭발사고
속보번호: CCPS-9805
날짜 : 1998년 09월
업종 : 가스업
기인물 : LPG
재해유형 : 화상
피해정도 : 부상61명
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│부천 LPG 충전소 화재 및 폭발사고│
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1. 사고개요
부천시 오정구 소재 ○○에너지(주) LPG 충전소에서 '98. 9.○○, 14:14분경
화재· 폭발이 발생하여 61명의 부상자가 발생함.
※ 재해자 : 충전소직원(4명), 한국화장품(1명), 민간인(29명),
소방서(24명), 공익요원(3명)
2. 사고 발생과정
o 사고 당일 10:30분경부터 13:30분경까지 ○○공사에서 탱크로리 이충전
배관의 기밀시험(약 18kg/㎠g)등 정기검사를 실시함.
o 15톤 용량의 부탄 탱크로리 및 프로판 탱크로리 2대가 충전소에 도착하여
프로판 탱크로리는 대기하고, 부탄탱크로리는 지하저장탱크에 기밀시험
완료후 하역작업을 실시함.
o 14:14분경 기계실 주변에서 화재·폭발이 발생하자, 사고발생 수분후에
소방서에서 출동하여 소화작업을 실시하였으나, 약 10여분후 부탄 탱크
로리가 복사열에 의해 가열되어 2차로 폭발하고, 곧이어 프로판 탱크로리의
3차 폭발(비등액체 팽창 증기폭발 ; BLEVE)이 발생함.
o 폭발 당시 화구(Fire Ball)가 형성되면서, 탱크로리 파편이 약 30m 밖으로
비산되는 등 화염, 비산물, 폭풍압 등에 의해 충전소 직원 4명 등 61명이
중화상을 입은 재해가 발생함.
o 충전된 가정용LPG통이 간헐적으로 폭발되면서 화재·폭발이 계속되었고,
인근지역으로 화재가 번져 사고 주변에 소재한 인근사업장 10여개소가
피해를 입음.
o 17:10분경 주변화재는 진압되었으나 지하저장탱크에서 프로판 및 부탄
가스가 계속 누출· 연소됨에 따라 6일후에야 완전 소화됨.
3. 액화석유가스의 화재·폭발 특성
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┃구 분│화학식│인화점(℃)│폭발한계(Vol. %) │최소 │증기밀도 ┃
┃ │ │ ├─────┬─────┤착화에너지 │(공기대비)┃
┃ │ │ │하한(LEL) │상한(UEL) │(mJ) │ ┃
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┃부 탄│C4H10 │-60℃ │1.5% │8.5% │0.25mJ │2.05 ┃
┃ │ │ │ │ │(4.7%, Vol) │ ┃
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┃프로판│C3H8 │-105℃ │2.0% │9.5% │0.26mJ │1.55 ┃
┃ │ │ │ │ │(5%, Vol) │ ┃
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4. 사고원인 추정
■ 가스누출 및 폭발분위기 형성 원인
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│추정 1│
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탱크로리 이충전 액체라인의 퍼지밸브(벤트 밸브)에서의 누출
① 기밀시험 완료후 퍼지밸브(C)를 열어 벤트시키는 과정에서 작업자의 자리
이탈 등에 의한 망각현상으로 밸브상태를 원위치로 복귀시키지 않았을
가능성이 있음.
즉, 주밸브(D)와 안전밸브 전단 블록밸브(B)는 잠겨져 있고 퍼지밸브(C)는
열려진 상태로 있었을 것으로 가정할수 있음.
② 탱크로리 기사는 이러한 기계실내의 밸브 개폐변동 사실을 모르고 평소대로
기계실 밖의 중간밸브(A), (E)에 로리호스를 체결한 후 이 충전작업을
위하여 밸브(A) 및 (E)를 개방하고, 사무실에서 기체라인의 압축기 스위치
를 넣고 그대로 사무실에 있었을 수 있음.
※ 압축기 기동 스위치가 사무실에만 있음.
③ 2∼3kg/㎠g로 가압되면서 탱크로리의 부탄이 액체라인을 타고 열려진 퍼지
밸브(C)를 통하여 기계실 내부로 대량 누출되면서 단시간에 기계실 공간
(6m×9m×3m)이 폭발범위 하한치인 1.5%이상의 농도를 형성하였을 것으로
추정할수 있음.
※ 퍼지밸브 배출구가 기계실내에 위치하고 있음.
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│추정 2│
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탱크로리 연결호스 또는 호스 체결부에서의 누출
① 기밀상 시험후 퍼지밸브(C)를 열어 벤트시키고, 벤트를 완료한후 퍼지밸브
(C)만 잠그고, 작업자의 실수로 주밸브(D) 및 안전밸브 전단 블록밸브(B)를
개방하지 않았을 것을 가정할수 있음.
② 탱크로리 기사는 평소대로 기체, 액체라인 호스체결후 중간밸브(A) 및 (E)를
개방한 다음 사무실로 와서 압축기 스위치를 넣고 사무실에 있었을수 있음.
※ 호스체결후 중간밸브(A)를 개방하지 않고 압축기 스위치를 넣었을
가능성도 있으나 밸브 설치 위치상(기계실 밖에 설치) 희박함.
③ 압축기에 의해 가압되면서 상대적으로 강도가 약한 탱크로리 호스부위가
파손되었거나 체결불량 등에 의하여, 호스체결부 또는 호스부위에서 많은
가스가 옥외로 대량 누출되면서 폭발농도의 증기운을 형성하였을 것으로
추정할수 있음.
※ 부탄가스 이충전시 압축기의 언로딩 설정치는 약 4kg/㎠g 정도이고,
압축기 및 탱크로리 상부에는 11kg/㎠g 정도로 설정된 안전밸브가
설치되어 있음.
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│추정 3│
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저장탱크에서 충전설비 사이 배관에 설치된 퍼지밸브에서의 누출
① 저장탱크에서 자동차 충전설비까지의 배관에 대한 기밀시험을 완료한 후
퍼지밸브(H)를 통해 벤트시킨 다음 퍼지밸브(H)를 잠그고, 주밸브(F, G)
및 안전밸브 전단 블록밸브(I)를 열어야 하나, 벤트만 시키고 밸브상태를
원상태로 복귀시키지 않았을 것을 가정할수 있음.
③ 차량 충전을 위해 주밸브(F, G)를 개방하자 열려진 퍼지밸브(H)로 부탄
가스가 대량 누출되어 기계실내에 폭발범위를 형성하였을 것으로 추정할
수 있음.
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│추정 4│
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이충전라인 밸브류에서의 누출
① 기밀상 시험후 퍼지밸브(C)만 원상태로 잠근후 작업자 실수로 주밸브(D)와
안전밸브의 전단블록밸브(B)는 열어 놓지않고, 잠긴상태로 있었을 것을
가정할 수 있음.
② 탱크로리 기사가 이충전작업을 위해 압축기 스위치를 넣자, 압축기에 의해
가압 되면서 이충전라인상에 설치된 밸브류중 취약한 밸브에서 누출되어
기계실내에 폭발범위를 형성하였을것으로 추정할수 있음.
그밖에 안전밸브를 통해 누출되었을 가능성도 있으나 토출구가 지상 5m이상으로
설치되어 있어 누출시 쉽게 발견되고, 지상 체류시까지 상당한 시간이 소요될
것으로 판단되어 그 가능성이 적으며,
위에서 언급한 4가지 가능성중
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│추정 3│은 주밸브가 기계실 내부에 설치되어 있어
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주밸브를 개방하면서 인접 설치된 퍼지밸브에서 누출이 발생할 경우, 밸브
조작자가 누출사실을 쉽게 인지할수 있으므로 가능성이 낮다고 판단되며,
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│추정 4│는 사고당일 18kg/㎠G의 압력으로 기밀시험을 실시한 결과 이충전라인의
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기밀에 이상이 없었던 것으로 보아 그 가능성이 적은 것으로 판단됨.
따라서, 평상시 주밸브(D)는 항상 개방된 상태에서 탱크로리 기사가 중간밸브
(A, E)만 조작하여 이충전하는 점, 기체라인 압축기 스위치를 사무실에 와서
ON 시키는 점, 사고 당일 탱크로리 기사가 기밀시험 내용을 알지 못한점,
단시간에 LP 가스가 대량 누출되어 폭발범위의 농도를 형성한 점, 탱크로리
폭발전 화재초기 1차 대형폭발이 발생한 점 등을 고려해 보면
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│추정 1│이나 │추정 2│ 에 의해 누출되었을 가능성이
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│추정 3│과 │추정 4│에 비해 상대적으로 크다고 생각됨.
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■ 점 화 원
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│가정 1│
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가스 누출시 발생한 정전기에 의한 점화
퍼지밸브를 통해 부탄가스가 대량 누출 되면서 분출입자 상호간의 충돌에 의해
분출정전기가 최소착화에너지(약 0.25mJ)이상이 되어, 폭발범위를 형성한 혼합
증기가 점화되었을 가능성이 있음.
※ 배관설비는 접지되어 있으나 작은 분출구로 대량 분출되는 경우에는 대전된
상태로 분출될 수 있음.
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│가정 2│
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LPG 택시의 시동에 의한 점화
기계실 주변에 정차중이었던 LPG 택시의 시동에 의해 누출증기가 점화되었을
가능성이 있음.
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│가정 3│
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기계실내 전기설비의 스파크 등에 의한 점화
기계실내에 설치되어 있는 전기 접속설비등 전기설비의 절연불량, 전기 스파크
등에 의해 점화되었을 가능성이 있음.
※ 기계실내 설치된 전기설비의 방폭성능 등 설비사양 확인이 어려움.
그밖에 누출당시 호스 체결부분이 충전압(약 3kg/㎠g)에 의해 바닥과 부딪히면서
마찰스파크가 발생하였을 가능성 및 행인 등의 흡연에 의해 점화되었을 가능성도
배제 할 수 없음.
5. 재해예방대책
○ 안전작업요령의 작성 및 준수
화학설비 및 그 배관 등을 사용하여 위험물을 취급하는 다음 작업에 대해서는
화재·폭발 방지를 위한 안전작업 요령을 작성하여 근로자에게 주지시키고
이를 준수하여야 함.
① 위험물 이충전시 밸브·코크 등의 조작
② 압축장치의 조작
③ 밸브, 코크등 접합부에 위험물 누출유무 점검
④ 화학설비의 운전이 일시 또는 부분중단시 작업방법과 운전재개시 작업방법
⑤ 이상상태 발생시 응급조치
⑥ 위험물 누출시 조치요령 등
○ 위험물 주입시 체결 및 누출여부 확인
가연성 가스 또는 인화성물질을 호스나 배관 등을 사용하여 저장탱크 등에
주입할 때에는 결합부를 확실히 체결하고 누출이 없는 것을 확인한 후 안전
하게 작업하여야 함.
※ 압축기 기동스위치는 작업자가 스위치 조작후 초기 가스누출등 이상유무를
현장에서 확인할 수 있도록 현장에 설치하여야 함.
○ 위험물 취급 근로자에 대한 특별안전교육 실시
LPG 등 가연성가스나 인화성물질을 취급하는 근로자에 대해서는 다음과 같은
내용의 특별 안전교육을 실시하여야 함.
① 위험물의 성상 및 성질
② 폭발한계, 취급방법, 점검요령
③ 이상발생시 응급처리 및 대피요령 등
○ 위험물 취급 작업시 안전담당자 지정 및 작업지휘
LPG 이충전 작업등 위험물 취급 작업시에는 안전담당자를 지정하여 현장에서
당해 작업을 지휘하고 가스누출등 이상 발견시에는 즉시 필요한 조치를
하여야 함.
○ 안전한 장소로 위험물 배출구 연결처리
벤트밸브, 안전밸브 등으로부터 배출되는 위험물질은 화재·폭발 또는 질식
등의 사고위험이 없는 안전한 장소로 연결하여 처리하여야 함.
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┃탱크로리 이충전도 ┃
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┃사고현장 주요시설 배치도┃
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┃주변 사업장 피해현황┃
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※ (---)안은 피해지역 표시임.
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┃피해결과 예측 모델링 결과 ┃
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○ 사용프로그램 : 미국 듀퐁에서 개발한 SAFER
○ 모델링 변수
- 대상물질 : 액화석유가스(프로판)
- 취 급 량 : 15톤
- 사고시나리오 : Fireball
○ 모델링 결과
① Fireball 직경 : 144m
② Fireball 직경높이 : 72m
③ Fireball 지속시간 : 12초
④ 복사열의 영향범위
- 중심으로 부터 약350m 반경이내에 있는 사람이 8초 동안 노출시에는
고통을 느끼고, 20초 동안 노출시에는 2도 화상을 입을 수 있음.
- 중심으로 부터 약 480m 이내에 있는 사람은 수분내에 대피하여야 함.
- 중심으로 부터 약820m 밖에 있는 사람은 영향이 없음.
[그림 4참조]
복사열이 인체에 미치는 영향
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│복사열(W/㎥)│인체에 미치는 영향 │
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│ 1580 │노출허용 │
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│ 4730 │수분내에 대피하여야 함. │
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│ 9460 │8초 동안 노출시 고통느낌 │
│ │20초 동안 노출시 2도 화상 │
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┃사고현장관련 사진 ┃
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[그림 5참조] 하역작업하던 탱크로리의 폭발후 모습
[그림 6참조] LPG 택시 내부 운전석 상태
[그림 7참조] 계속 연소되고 있는 지하 저장탱크 Vent부
[그림 8참조] 2차 폭발시 30m 밖으로 날라간 탱크로리 파편
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