제목 : TDI 공정의 독성가스 누출
업종 : 화학제품 제조업
기인물 : 분리탑
피해정도 : 사망3명,중독39명
재해유형 : 가스누출
날짜 : 1994년 08월
1. 재해 개요
1994년 8월 8일 ○○케미칼(주) TDI제조공정 분리탑 하부의
REBOILER에 이르는 배관이 (8″-SUS 316L-S/40)부식에
의하여 4W×40L(㎝)정도 파열되면서 순간적으로 유독가스(HCI, TDI,
PHOSGENE)가 누출, 인접 공장까지 확산되어 사망 3명, 가스중독
39명이 발생한 재해임.
2. 재해요인 조사
가. 기인물 : 분리탑(D-410)
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│ 높 이 │ 10,328 mm │ 설 계 온 도│ 175 ℃ │
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│ 외 경 │ 1,200 mm │ 운 전 온 도│ 75 ∼ 160 ℃ │
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│ 설계압력 │ 20 BAR │ 재 질│SUS 316L(SA-204 TY 316L)│
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│ 운전압력 │ 15 BAR │ 배 관 규 격│ 8″-s/40(8.2 mm thk.) │
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나. 공정물질 특성
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│ 물 질 명 │TDI(Toluene-2, │ Phosgene │Hydrpgen │
│ │ 4-diisocyanate)│ │ Chloride │
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│ 화 학 식 │CH3C6H3(NCO)2 │ COCI2 │ HCI │
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│ 분 자 량 │ 174.15 │ 98.92 │ 36.5 │
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│ 융 점 │19.5 ∼ 21.5℃ │ -128℃ │ -114℃ │
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│ 기 점 │ 251℃ │ 8.2℃ │ -85℃ │
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│ 액 체 비 중 │ 1.22 │ 1.40 │ 1.19 │
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│ 기 체 비 중 │ 6.16 │ 3.5 │ 1.29 │
├───────┼────────┼────────┼───────┤
│ 허 용 농 도 │TLV-TWA:0.005PPM│TLV-TWA:0.1PPM │TLV-Ceiling: │
│ │TLV-STEL:0.02PPM│ │ 5PPM │
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│ 인체의 영향 │맹독성 물질로서 │맹독성 가스를 흡│흡입시 기도를 │
│ │흡입시 폐수종, │입하면 기침이 나│자극하여 기침 │
│ │화학성 폐렴, │고 폐수종을 일으│이 나고 목 부 │
│ │기관지염을 일으 │킨다. │위에 궤양, 피 │
│ │킴. │ │부접촉시 화상 │
│ │ │ │을 입을 수 │
│ │ │ │있다. │
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다. 재해발생 공정도 [그림 참조]
라. 작업상황
1) 분리탑 하부 배관이 (8″-SUS 316L-S/40) 염화수소와 수분에
의하여 극심한 부식이 일어나 배관의 하단부 두께가 1.4㎜
이하로 부식되었음.
2) 분리탑 상부에서 배출되는 염화수소를 흡수하여 염산을
제조하는 흡수탑에서 물공급량과 염화수소 가스의 공급량 비율이
잘못되면서 HCI 흡수량이 감소하고, 흡수탑의 압력이 상승됨.
3) 분리탑 내부에서 흡수탑으로 배출되는 염화수소량이 감소됨.
4) 분리탑 내부 압력이 평상시 운전압력(15.0BAR)보다 높은
16.6BAR까지 상승함.
5) 분리탑 하부의 부식된 배관이 압력상승에 따라 파열됨.
6) 가스가 유출되자 운전을 중지하고 유출되는 양을 최소화하기
위한 안전조치를 취하는 과정에서
7) 저농도 PHOSGENE GAS 방독면을 착용하고 작업하여 방독면의
정화통에서 미처 제거되지 않은 유독가스를 흡입하여 사망자와
중독 재해자가 발생하였으며,
8) 다량의 가스가 유출되면서 인접공장 근로자 및 간접부서
직원들에게도 안전한 곳으로 대피할 수 있도록 경보조치가
되지 못하여 피해가 확대된 것으로 판단됨.
마. 재해 발생 과정
【정상운전(설계)】 【사고직전】
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│ 분리탑 하부 배관의 부식 │- 배관두께:【8.2 mm】 ⇒【1.4 mm】
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┌──────────────┐
│ 염화수소 흡수탑 흡수량 감소│- 흡 수 량:【2270kg/hr】⇒【500∼1500kg/hr】
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┌──────────────┐
│ 염화수소 흡수탑 압력 상승 │- 압 력:【0.2BAR】 ⇒【0.33 BAR】
└──────┬───────┘
▼
┌──────────────┐
│분리탑에서염화수소배출량감소│
└──────┬───────┘
▼
┌──────────────┐
│ 분리탑 내부 압력 상승 │- 압 력:【15.0BAR】 ⇒【16.5 BAR】
└──────┬───────┘
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┌──────────────┐- 파열길이: 420 mm
│ 분리탑 하부 배관 파열 │- 파 열 폭: 50 ∼ 20 mm
└──────┬───────┘
▼
┌──────────────┐
│ 유 독 가 스 누 출 │- TDI, HCI, PHOSGENE 등
└──────┬───────┘
▼
┌──────────────┐
│ 운전중지 및 안전조치 │- 유입 밸브 차단
│ (부적절한 보호구 착용) │- 물분무 및 중화처리
└──────┬───────┘- 저농도 활성탄 흡착방식의 방독마스크를
│ 착용하고 조치작업을 함.
▼
┌──────────────┐
│인접공장까지 유독가스 확산 │- 인근의 ○○산업(주) 등 3개사에 누출
└──────┬───────┘ 가스 확산
▼
┌──────────────┐
│ 재 해 발 생 │- 사망 3명, 중독 39명
└──────────────┘
3. 재해원인
가. 직접원인
1) 분리탑 하부 배관 부식
분리탑과 재비기(REBOILER) 내부의 염화수소와 수분에 의하여
하부에 설치된 배관이 부식된 것으로 추정됨.
2) 염화수소 흡수탑 기능 저하로 분리탑 내부 압력상승
분리탑 상부에서 배출되는 염화수소를 흡수하여 염산을
제조하는 흡수탑에서 물 공급량과 염화수소 공급량 비율이
잘못되어 염화수소 흡수량 감소로 분리탑 내부 압력이
정상운전 압력 15.0BAR 보다 높은 16.5BAR로 순간적 상승이
이루어지면서 부식된 배관이 압력에 못이겨 파열된 것으로 추정됨.
나. 간접원인
1) 자체 및 법정검사 실시가 미흡함
동 설비에 대한 사업장과 해당기관의 검사가 이루어졌음에도
불구하고 배관의 부식상태를 사전에 인지하지 못하여 대형
누출사고로 확대됨.
2) 부적절한 보호구 사용
순간적으로 고농도의 독성가스가 누출될 경우에는
공기라인마스크, 송기마스크 등과 같은 보호구를 착용하고
비상조치를 취하여야 하나 저농도에서 사용하는 활성탄흡착
방식의 방독마스크를 착용하여 미처 제거되지 않은 독성가스가
호흡기로 유입, 재해가 발생하게 됨.
3) 비상시 근로자의 안전한 대피조치가 미흡
다량의 독성가스가 누출될 경우에는 근로자가 안전한 곳으로
대피할 수 있도록 신속하게 경보.조치하여야 하나 경보가
지연되어 인접공장까지 유독가스가 확산되므로써 재해자가
많이 발생함.
4. 동종 재해예방대책
가. 철저한 검사
부식성 유체를 취급하는 설비 및 배관들은 정기적으로 부식상태를
포함한 균열, 마모등을 자체점검, 측정하여 필요시 보수하는 등
재료의 부식관리를 하여야 하며, 검사자나 검사기관도 중대위험이
잠재된 독성물질 및 취급설비에 대하여는 철저하고 성실한 검사를
실시하여야 한다.
나. 다량의 유독가스가 누출되어 근로자가 고농도의 유독가스에
폭로될 우려가 있는 경우에는 공기라인마스크, 송기마스크 등과
같은 적격의 보호구를 착용하여야 한다.
다. 다량의 유독가스가 누출될 경우에는 긴급조치에 필요한 최소
필수인원을 제외하고는 신속히 안전한 장소로 대피할 수 있도록
경보하여야한다.
라. 특히 조정실 등은 비상운전정지 등 필요한 조치를 취하여야 하는
만큼 이 지역을 독성가스로부터 보호될 수 있는 양압 등의 조치가
이루어져야 함.
마. 비상계획 및 교육훈련계획을 수립하여 이상발생시 신속히 대처할
수 있도록 관계자 및 간접부서 직원에게도 교육·훈련을 철저히
하여야 함.
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