정량적 위험성 평가에 의한 프로필렌 회수공정의 위험분석

한성환 명지대학교 대학원 2013 국내석사

화학공장은 고압·고온에서 독성 및 인화성 물질을 대량으로 취급하고 있을 뿐만 아니라 설비의 노화 등으로 인하여 화재 및 폭발 등의 중대산업사고가 발생될 가능성이 높으며, 사고발생 시에는 공장내부는 물론 인근지역의 주민과 환경에 이르기까지 치명적인 영향을 미칠 수 있다. 따라서 화학공장에서 사고발생을 예방하고, 사고발생 시에 피해를 최소화하기 위해서는 화학설비에 내재된 잠재위험요소를 확인 및 평가하여 위험요소를 제거하거나 안전대책을 수립하여 시행하여야 한다. 그리고 이를 위해서는 정량적 위험성 평가를 통해 화학설비뿐만 아니라 인적 상해를 최소화시키기 위한 위험분포를 평가하여 초기설계 시 위험으로부터 벗어나 사람이 상주할 수 있는 건물의 적절한 위치를 결정할 필요성이 있다. 본 연구에서는 에틸렌과 함께 가장 중요한 석유화학 기초유분 중의 하나인 프로필렌을 회수하는 프로필렌 회수공정(Propylene Recovery Unit, PRU)이 사고발생에 의한 영향이 다른 공정에 비해 크기 때문에 PRU를 대상공정으로 선정하고, 정량적 위험성 평가를 수행하여 건물 및 사람에게 미치는 위험도를 평가한 후 위험관리 방안을 제시하고자 하였다. 이를 위해 대상공정에서 현실적인 상황을 고려한 누출 시나리오를 선정하고, 고장빈도와 화재 및 폭발사고에 의한 사고 피해크기를 산출한 후 상용프로그램인 PHAST RISK 프로그램에 의해 얻은 위험도 순위와 위험도 곡선(risk contour)을 해석하였다. 그 결과, 프로필렌 회수공정에서 선정된 31개의 구간 중에서 고장빈도는 C3 Heat Pump Compressor 구간에서 가장 높게 나타났으며, 5개의 공정구역 중에서 고장빈도는 디프로파나이저 구역이 가장 높은 것으로 나타났다. 또한 누출에 의한 연소하한거리는 C3 LPG Pumps 구간, Deethaniser Reflux Drum 구간 및 Propylene Product Pump 구간에서 크게 나타났으며, 이들 구간에서 화재 및 폭발에 의한 사고 피해크기도 상대적으로 크게 나타났다. 그리고 프로필렌 회수공정에서 공정내의 위험도는 밤과 낮 모두 외국의 위험도 기준과 비교할 때 허용 가능한 범위(ALARP)에 해당하는 것으로 나타났다. 그러나 대부분의 공정은 여러 개의 공정이 이웃하여 배치되어 위험도 중첩으로 인해 위험도가 증가될 수 있기 때문에 QRA 분석 시에는 반드시 이웃하는 공정의 위험과 함께 평가하여야 한다. 따라서 정량적 위험성 평가를 프로필렌 회수공정에 적용함으로써 화학설비에 내재된 잠재 위험요소를 확인 및 평가할 수 있었으며, 고장빈도 및 사고 결과크기를 분석하여 위험도 곡선을 통해 공장의 위험도를 관리할 수 있는 방안을 수립하는데 도움을 줄 수 있었다. 또한 이와 같은 결과를 바탕으로 정량적 위험성 평가를 활용하여 초기 설계 시 위험으로부터 벗어나 사람이 상주할 수 있는 건물의 적절한 위치를 평가하는데 도움을 줄 것으로 판단된다. Chemical plants handle in large quantities of toxic and flammable materials under high pressure and temperature and chemical facilities become aging. Therefore, these factors increase the possibility for potential hazards of the major industrial accidents by explosion and fire accidents which effects severe damage to near environment and people. Therefore, chemical plants must prepare plans of management to reduce or to eliminate the risk with identifying and evaluating potential hazard of the chemical facilities for preventing accidents and minimizing damages. Also, the location of residential building must be built in area that it is not affected by risk. In this study, the propylene recovery unit (PRU), one of the basic petroleum oil process unit, was selected as a analytical process. To propose plan of managing risk after assessing risk to buildings and human, this study carried out the quantitative risk assessment (QRA) for the PRU. Also, this study analyzed risk ranking and drew risk contour after estimating the failure frequency and the consequence with release scenario by PHAST RISK software. As a result, the node of the highest failure frequency was the C3 Heat Pump Compressor node within 31 nodes in the PRU. Also, the section area of the highest failure frequency was the Depropanizer area within 5 section areas in the PRU. The 3 nodes (C3 LPG Pump node, Deethaniser Reflux Drum node, Propylene Product Pump node) were shown longer distance reaching for lower flammable limit (LFL) than other nodes. Therefore consequences by fire or explosion accidents in these 3 nodes were relatively higher than other nodes. The risks of a daytime or a night was shown as lower 10-3/year and the risks were shown in as low as resonable practices (ALARP) according to the risk criteria of advanced countries. However, the QRA must be implemented with near units, because the overall risk can be increased by the risk of near units. Based on this study, this study could identify and assess the potential hazard in chemical facilities by implementing the QRA in the PRU. Also, it helps to plan the safety measurement of risk in a chemical plant based on risk contour by analyzing the frequency of failure and the consequence of failure. Also, the results of this study help to select location of the residential building which it has a ALARP risk in initial design step of a chemical plant using QRA.

청소년의 재난안전 의식수준 향상을 위한 안전체험 교육시설의 설치 및 운영 효율화 연구

조철호 명지대학교 2020 국내박사

1999년에 발생한 화성 씨랜드 화재, 인천 호프집 화재 등의 대형사고로, 많은 청소년과 시민들이 희생되자 화재, 지진, 태풍 등의 각종 재난상황을 가상으로 설정하여 시민들의 재난 대처능력을 배양할 수 있는 안전체험관이 2003년에 국내 최초로 건립되었다. 그 후 현재까지 총 7개소를 건립하여 전국 시·도(소방관서)에서 각각 운영하고 있으며, 1시·도 1체험관 건립계획에 따라 향후 지속적으로 건립할 예정이다. 특히, 2014년에 발생한 세월호 침몰사고를 계기로, 전국 11개의 시·도교육청에서 체험중심의 안전교육을 강화하기 위해 안전체험 교육시설을 건립 중에 있다. 또한 정부는 안전교육과 홍보 등을 통하여 국민들의 안전의식 수준향상을 위한 다양한 활동을 지속적으로 전개하고 있다. 특히, 중·고등학교의 경우 연간 44시간 이상의 학교안전교육을 실시하여야 하고, 학교안전교육의 일환으로, 소방안전체험관에서 실시하는 재난안전 체험교육에 참여하고 있다. 본 연구에서는 소방안전 체험교육이 청소년의 안전의식에 미치는 영향을 분석하고, 기존의 소방안전체험관 운영과정에서 제기된 문제점을 해소하며, 효과적인 체험교육을 실시하기 위한 과제를 도출하여 안전교육의 실효성을 제고하는 한편, 현재 시·도 교육청 등에서 추진 중인 안전체험 교육시설의 설치 및 운영에 대한 정책방향을 제시하고자 하였다. 이를 위해 선행연구 등의 문헌조사·분석을 통하여 이론적 배경과 근거를 제시하고, 안전체험교육을 받은 고등학생과 교육을 받지 않은 대조군을 대상으로, 안전의식 및 안전체험교육 만족도를 조사하여 효율화 방안을 마련하기 위한 설문조사를 실시하였다. 그리고 안전체험관의 운영실태 분석, 안전체험관의 정보공개 자료, 국회입법조사처의 현장조사보고서를 분석하여 효과적인 체험교육을 위한 개선방안을 도출하였다. 안전체험교육이 청소년의 안전의식에 미치는 영향분석은 설문지를 활용하였는데, 설문항목은 2007년 소방방재청에서 개발한 국민안전의식지수 측정항목을 본 연구의 목적에 맞게 수정·보완하였다, 이때, 안전체험교육의 만족도 및 도움의 정도, 그리고 운영 효율화를 위한 개선 욕구에 대한 사항(14개 항목)을 추가하여 설문을 실시한 결과, 안전체험교육은 조사대상 학생들의 생활안전의식, 소방안전의식 및 재난안전의식에 모두 정(+)의 영향을 미치는 것으로 확인되었다. 그리고 교육참여 학생들의 안전체험교육에 대한 만족도가 안전의식에 미치는 영향을 분석한 결과, 교육 만족도가 높을수록 생활안전의식에 정(+)의 영향을 미치는 것으로 나타났다. 그러나 소방안전의식과 재난안전의식에는 유의한 영향이 나타나지 않았다. 또한 교육 참여횟수가 증가할수록 소방안전의식에 정(+)의 영향을 미치는 것으로 나타났으나, 생활안전의식과 재난안전의식에는 유의한 영향을 보이지 않는 것으로 확인되었다. 이러한 설문분석 결과는 응답자들이 교육참여 및 만족도에 따라 안전의식 수준이 향상되면서 안전(생활, 소방, 재난)에 대비한 활동에 공감하고, 이를 적극적으로 실천하고 있는데 따른 것으로 보인다. 다만, 가스폭발, 화재 등에 대비한 소방안전 활동의 필요성에는 공감하면서도 이를 실천하지 않고, 미루다가 교육 참여횟수가 증가할수록 점차 실천하는 경향이 높아지는 것으로 분석되었다. 따라서 체험교육의 참여 및 교육에 대한 만족도를 높이는 동시에 소방안전 활동을 실천할 수 있도록 적극적으로 지원할 필요가 있다. 그리고 체험교육의 만족도와 체험교육시설의 효율화에 대한 설문분석 결과와 체험시설의 운영실태 및 안전체험관의 정보공개 자료 등을 바탕으로, 체험교육시설의 설치 및 운영 효율화 방안을 마련하여 제시하였으며, 이를 요약하면 다음과 같다. 안전체험관의 운영을 시·도(소방관서) 이외에 시·도교육청과 시·군·구(태백시) 등에서 담당하게 될 경우 컨트롤 타워의 부재에 따른 운영의 효율성 약화와 전문성 부족 문제 등이 발생할 가능성이 있으므로, 이와 같은 문제점 해소를 위해서는 컨트롤 타워 기능을 수행할 수 있는 조직을 명확히 하는 한편, 운영주체 간의 정보 공유와 협업체계를 구축할 필요가 있다. 이때, 필수 체험시설은 콘텐츠, 체험동선, 체험인원 및 소요시간 등을 표준화하고, 임의 체험시설은 체험교육시설의 설치지역 환경과 기존에 발생한 안전사고 유형 등을 고려하여 특화된 시설을 설치할 필요가 있다. 특히, 안전체험 교육시설의 추가 개관 등으로, 체험교육에 활용할 콘텐츠에 대한 수요가 크게 증가할 것으로 예상되는 만큼, 정부는 안전교육 관련 전문인력이 참여하는 콘텐츠 개발팀을 구성하여 생활안전, 교통안전, 자연재난안전, 사회기반안전, 범죄안전, 보건안전 등과 같은 분야별 표준화된 모델을 개발하여 보급하는 방안을 검토할 필요가 있다. 또한 교육에 참여하는 교관(인력)은 체험참여자의 특성을 파악하여 체험자 중심의 교육이 가능한 역량을 갖출 필요가 있다. 이를 위해 소방안전교육사의 자질과 역량을 갖춘 자체인력 양성, 체험교육시설에 소방안전교육사 배치, 체험교육을 담당할 소방공무원을 안정적으로 확보(지원), 퇴직 소방공무원을 자원봉사자로 모집하여 활용하는 방안 등을 제안한다. 방문인원 확대 및 교육의 효율화 방안으로, 학교안전교육을 정규 교육과정에 편성하고, 교육기준에서 정한 교육방법을 개정하여 체험교육이 어려운 재난안전교육은 별도의 체험교육시설에서 실시하는 ‘교육이수제도’ 도입을 제안한다. 아울러 반복체험 시 고객이 희망하는 프로그램의 선택, 배후도시 연계, 청소년의 흥미 및 참여 유도를 위해 안전이라는 주제를 바탕으로 하는 게임, 애니메이션 등과 같은 엔터테인먼트 요소를 접목한 체험교육 실시가 필요하다. 현행 소방안전체험관의 운영방식은 지방자치단체의 부담이 가중되는 실정이므로, 운영예산의 안정적 확보를 위해 안전체험 교육시설의 설립·운영 및 육성지원에 관한 법을 제정할 필요가 있다. 또한 민관협력을 통한 예산 절감방안과 함께 적정한 이용요금의 징수를 검토할 필요가 있다. 뿐만 아니라, 사회적 환경의 변화와 새로운 유형의 재난에 대비한 시설 보강이나, 확장이 필요하게 되는 경우를 대비하여 신규시설의 건립 시에 이를 반영할 필요가 있으며, 사정이 여의치 않을 경우에는 기존 시설(소방파출소)의 리모델링, 폐교 활용 등을 검토할 필요가 있다. 이상과 같이 본 연구에서 제안한 안전체험 교육시설의 설치 및 효율화 방안을 통하여 청소년의 재난안전 의식수준 향상에 크게 기여할 수 것으로 기대한다. As many youths and citizens were sacrificed due to various large-scale accidents, the first safety experience center was established in 2003 in Korea to cultivate the disaster response ability of citizens by virtually setting up various disaster situations such as fire, earthquake and typhoon. Since then, seven safety experience centers have been established nationwide, helping the public to improve level of safety awareness. Therefore, this study aims to suggest the policy directions for the installation and operation of safety experience education facilities by solving problems raised during the operation of safety experience centers and deriving tasks for effective experience education. To this end, this study surveyed and analyzed previous studies, safety awareness and satisfaction for safety experience education of high school students, and the operation status of safety experience centers, and derived improvement plans for effective experience education. As a result of analyzing the survey about the effect on safety awareness of adolescents, safety experience education affects safety awareness (life, fire fighting, disaster), and the higher the participation and satisfaction in training, the higher the safety awareness level. Therefore, it is necessary to actively support the participation in and satisfaction of experience education, and at the same time, to practice fire fighting safety activities. Based on the results of the survey analysis on the satisfaction of the experience education, the efficiency of the experience facilities, the operational status of the experience facilities, and information disclosure materials from safety experience centers, the installation and efficient operation of experience education facilities were prepared and presented as follows. While there is a need to clarify an organization that can perform as a control tower, there is a need for information sharing and cooperation system between entities. At this time, essential experience facilities need to standardize contents, experience flows, number of people, and time required. And the discretionary experience facilities need to install specialized facilities considering the environment of the experience education facilities and the type of safety accidents that have occurred. In particular, the government has form a content development team with the participation of experts in safety education to review and develop standardized models for areas such as living safety, traffic safety, natural disaster safety, social infrastructure safety, safety from crime, and health safety. In addition, instructors who participate in the education need to have the capability to enable the experience-centered education by understanding the characteristics of the participants. To this end, it is necessary to cultivate its own human resources with the qualities and capabilities of fire fighting safety educators, deploy fire safety educators at experience education facilities, secure (support) fire fighters who will be in charge of experience training, and recruit and use retired fire fighters as volunteers. In order to expand the number of visitors and make the training more efficient, it is suggested to organize the school safety education into the regular curriculum and to introduce the "education completion system", which is implemented in a separate experience educational facilities for disaster safety education that is difficult to experience. In addition, it is necessary to provide experience education that combines entertainment elements to select programs that customers want, to connect cities behind and to induce youth's interest and participation. As the current operation of safety experience centers is burdened by local governments, it is necessary to establish a stable operation budget by enacting laws on the establishment, operation and support of safety experience education facilities. Also, it is necessary to consider the appropriate collection of use charges along with the budget reduction through public-private cooperation. In addition, it is necessary to reflect the changes in the social environment and cases where facilities need to be reinforced or expanded against new types of disasters when constructing new facilities. If the situation does not allow new facilities to be constructed, it is necessary to consider the remodeling of existing facilities and the use of closes schools. As mentioned above, it is expected that the installation and efficiency measures of the safety experience education facilities proposed in this study can greatly contribute to the improvement of the level of disaster safety awareness of adolescents.

화학사고 예방을 위한 안전관리 선진화에 관한 연구

이선자 명지대학교 2020 국내박사

화학사고 예방을 위한 안전관리 선진화에 관한 연구 이 선 자 명지대학교 대학원 재난안전학학과간협동과정 지도교수 김 태 옥 우리나라는 급속한 경제성장으로 석유화학산업은 세계 4위를 차지하고 있고, 경제규모는 세계 11위를 차지하고 있다. 그러나 유해화학물질의 제조·사용·취급 등의 유통량 증가와 더불어 화재, 폭발, 독성물질의 누출 등의 화학사고는 끊임없이 발생되고 있으며, 사고사망만인율 등의 안전관리 수준은 미국, 일본, 영국 등의 선진국에 비해 상당히 낮은 수준을 유지하고 있다. 그동안 화학사고 예방을 위한 안전관리 연구는 주로 개별적인 제도의 미비점 개선, 효과분석을 통한 운영방안 개선, 일부 중복규제의 문제점 개선 등에 관한 것이었으나, 국내·외 화학사고 예방제도와 안전관리 수준을 종합적으로 비교·검토하고, 안전관리 제도의 선진화 방안을 제시한 연구는 거의 없는 실정이다. 따라서 본 연구에서는 국내 화학사고 현황과 화학사고 예방제도의 운영현황을 분석하고, 안전관리 수준을 외국과 비교·분석하여 국내 화학사고 예방제도와 안전관리를 선진국 수준으로 향상하기 위한 방안을 제시하고자 하였다. 화학사고를 조사·분석한 결과, 화학물질관리법에서 화학사고는 화학물질의 모든 유·누출사고 상황(incident 개념)으로 정의하고 있으나, 다른 법령 또는 규정에는 사고(accident) 개념으로 다르게 정의하고 있다. 또한 화학사고 발생신고에 대한 규정이 제시되어 있으나, 인적, 물적 및 환경 피해에 관한 명확한 판단기준이 없고, 화학사고 분류도 제시되어 있지 않다. 따라서 화학사고의 정의는 사람이나 환경에 영향을 주는 일체의 상황으로 변경하는 것이 바람직한 것으로 판단된다. 그리고 화학사고의 판단기준은 인적, 물적 및 환경 피해를 포함하는 것이 타당하며, 인적 및 물적 피해 또는 환경피해 중의 어느 하나에 해당하는 경우에 화학사고로 볼 수 있을 것이다. 이때, 인적, 물적 및 환경 피해의 판단기준(안)과 화학사고 분류방안(긴급, 대형, 중형 및 소형 화학사고)을 제안하였다. 고용노동부에서는 화학사고를 별도로 관리하고 있지 않고, 산업재해율 또는 사고사망만인율을 주요 지표로 관리하고 있으며, 공정안전관리(Process Safety Management, PSM)제도에서는 중대산업사고를 주요 지표로 관리하고 있다. 이때, 중대산업사고는 산업안전보건법과 시행령 등에서 인근지역 피해와 인근지역 주민피해로 다르게 규정하고 있다. 따라서 PSM제도에서 중대산업사고의 정의를 명확하게 할 필요가 있고, 부상의 판단기준을 구체적으로 설정할 필요가 있다. 또한 PSM제도와 환경부의 화학사고 관리제도의 중복규제를 해소하기 위한 방안으로, 중대산업사고를 중대사고(major accident)로 변경하고, 사업장 내·외의 인적 피해뿐만 아니라, 환경피해와 재정적 손실 등을 포함할 필요가 있다. 이때, 중대사고 판단기준(안)을 선진국 제도를 바탕으로 제안하였다. 화학사고 예방제도의 선진화 방안으로, 미국 위해관리계획(Risk Management Plan, RMP)제도와 같이 화학물질 취급사업장을 화학물질의 종류 및 사용량, 화학설비의 종류 등 사업장 규모와 위험 특성에 따라 차별화하여 관리할 필요가 있다. 즉, 현재의 사업장을 고위험, 중위험 및 저위험 사업장으로 구분하고, 화학물질 관리체계를 차등화 및 차별화할 필요가 있다. 이때, 위험군은 사업장 내·외부의 사고피해 여부와 사고발생 빈도 등으로 분류하고, 위험군에 따라 관리·감독하는 방안을 제안하였다. 또한 환경부 RMP제도의 보고서 재제출 폐지 등의 규제 해소, 보고서 작성 및 지도, 민간기관의 역할 증대 등의 화학사고 예방제도의 작동성 강화방안 등을 제안하였다. 사망사고만인율과 화학사고 예방제도 등의 도입에 따른 재해율 변화 등으로부터 안전관리 수준을 비교·분석한 결과, 우리나라의 산업안전 관리수준은 지속적으로 높아지고 있으나, 미국 등의 선진국에 비해 낮은 수준이다. 또한 약 70% 이상의 인적 오류가 원인인 화학사고가 발생하여 제도적인 시스템은 구축되어 있으나, 능동적이고 주도적인 안전관리 수준에는 미치지 못하는 것으로 판단되었다. 따라서 화학산업의 안전관리 선진화를 이루기 위해서는 정부주도의 규제방식에서 사업장 스스로가 주도적이고, 능동적이며, 통합적인 자율 안전관리체계로 전환하는 방안이 필요하다. 이를 실행하는 방안으로, 정부는 범부처 협의체 구축이나 공동관리기관을 설립하여 다양한 화학사고 예방제도의 운영을 통합하거나, 정보 공유 등을 통해 사업장의 이중부담을 해소하고, 고위험 사업장은 중대사고 예방관리 및 대응 등과 같이 집중적으로 관리하는 방안이 필요하다. 또한 사업장은 스스로 유능한 직원을 양성하여 법령과 규정을 준수하고, PSM제도 등의 각종 제도를 수준별 통합관리하며, 아차사고 등의 정보공유와 민간기관의 역할증대를 통해 안전보건환경을 위험관리시스템으로 안전문화를 정착시킬 필요가 있다. 이상의 연구결과와 같이 본 연구에서 제시한 화학물질 관리체계의 선진화, 중복규제 해소, 작동성 강화 등의 화학사고 예방제도의 선진화 방안과 민간 주도의 자율적이고, 능동적인 안전관리 선진화 방안이 우리나라 화학산업의 안전관리 수준을 선진화하는데 도움을 줄 수 있을 것으로 기대한다. 주제어(키워드) 화학사고, 사고예방 제도, 안전관리, 선진화, 공정안전관리(PSM), 위해관리계획(RMP) A Study on the Advancement of Safety Management for Preventing Chemical Accidents Lee Sunja Department of Disaster and Safety Graduate School, Myongji University Directed by Professor Kim, Tae-Ok, Ph.D. Due to rapid economic growth in Korea, the petrochemical industry of Korea ranks fourth and the economy ranks 11th in the world. However, chemical accidents such as fire, explosion, and release of toxic substances are constantly occurring along with the volumetric increase in the manufacturing, use, and handling of hazardous chemicals, and the level of safety management such as accident death rate remains significantly lower than that of advanced countries such as the United States, Japan, and the United Kingdom. Until now, safety management studies to prevent chemical accidents have mainly been focused on improving the deficiencies of individual systems, improving the operation methods through analysis of effects, and resolving the problems of overlapping regulations, but few studies have compared and reviewed and suggested ways to advance the safety management system. Therefore, this study aimed to analyze the current status of domestic chemical accidents and the operation status of chemical accident prevention systems, and to present a plan to improve the domestic chemical accident prevention system and safety management to the level of advanced countries by comparing and analyzing the safety management level with foreign countries. As a result of investigating and analyzing chemical accidents, the Chemicals Management Act defines chemical accidents as all spill and release situations (incidental concept) of chemicals, but other laws or regulations define it differently as an accident concept. Although regulations for reporting chemical accidents have been proposed, there are no clear criteria for judging human, physical and environmental damages, and no classification of chemical accidents has been presented. Therefore, it is desirable to change the definition of chemical accident to any situation that affects people or the environment. Also, it is resonable that the criteria for chemical accidents include human, physical and environmental damage; thus, it can be regarded as chemical accident when it falls under any of human, physical or environmental damage. At this time, we proposed the criteria for judging human, physical and environmental damage and classification method for chemical accidents (emergency, large, medium and small chemical accidents). The Ministry of Employment and Labor does not manage chemical accidents separately, but manages the industrial accident rate or accidental death rate as the main indicator, and the Process Safety Management (PSM) system manages major industrial accidents as one of the main indicators. At this time, the major industrial accidents are differently defined in the Industrial Safety and Health Act and the Enforcement Ordinance as damage to neighboring areas and damage to residents in nearby areas. Therefore, it is necessary to clarify the definition of the major industrial accident in the PSM system and to set the criteria for judging the injury in detail. As a way to resolve the overlapping regulations of the PSM system and the Chemical Accident Management System of the Ministry of Environment, the major industrial accidents need to be changed to major accidents that include environmental damages, financial losses, and human damage in inside and outside of workplaces. At this time, the criteria for determining the major accidents was proposed based on bases on the systems of developed countries. As a way to advance the chemical accident prevention system, such as the U.S. Risk Management Plan (RMP), chemical handling sites are differentiated and managed according to the size and risk characteristics of the sites, such as types and amounts of chemicals and types of chemical facilities. In other words, it is necessary to classify the current workplace into high-risk, medium-risk and low-risk sites, and differentiate the chemical management system. At this time, the risk group was categorized into whether the accident occurred inside and outside the workplace, and frequency of the accident, and proposed a method to manage and supervise the risk group. It also proposed to strengthen the operability of the chemical accident prevention system, such as resolving regulation such as the abolition of re-submission of reports of the RMP system, preparing and guiding reports, and increasing the role of private institutions. As a result of comparing and analyzing the level of safety management from changes in the accident rate change due to the introduction of the death accident rate and chemical accident prevention system, the level of industrial safety management in Korea continues to increase, but it is lower than that of developed countries such as the United States. And an institutional system has been established since more than 70% of chemical accidents have been caused by human errors, but it was judged that it did not reach the level of active and proactive safety management. Therefore, in order to achieve the advancement of safety management in the chemical industry, it is necessary to move from a government-led regulatory method to a self-directed, activated and integrated operation of various chemical accident prevention systems. As a way to implement this, the government integrated the operation of various chemical accident prevention systems by establishing a cross-government consultative body or a joint management organization, or eliminated the double burden of workplaces through information sharing. And high-risk workplaces need intensive management such as prevention and response to major accidents. In addition, it is necessary for workplace to train their competent employees to comply with laws and regulations, to integrate and manage various systems such as the PSM systems by level, and to establish a safety culture as a risk management system by sharing information such as near misses and increasing the role of private institutions. As shown in the above research results, we expect that the advanced chemical accident prevention system, such as the advanced chemical management system, the elimination of overlapping regulations, and the enhancement of operability, as well as private-led autonomous and active safety management measures, will help advance of the safety management level of chemical industry of Korea. Keyword Chemical accident, Accident prevention system, Safety management, Advancement, Process Safety Management (PSM), Risk Management Plan (RMP)

ISO 45001 국제표준 제정에 따른 안전보건경영시스템 구축 활성화 연구

이승복 명지대학교 2020 국내박사

과거 우리나라의 산업재해 감소방안은 고용노동부의 산업안전보건법에 의한 지도·감독 및 규제에 의한 방법으로 안전보건정책을 주도해 왔다. 그러나 현대사회의 기업은 고용형태의 다양화, 위험의 외주화, 새로운 공정설비에 따른 복잡한 생산체계 등으로 인하여 정부 주도형의 타율적인 안전관리 정책만으로는 그 한계가 있음을 알게 되었다. 이에 따라 법적인 규제만으로는 한계가 있음을 인정하고 산업재해를 감소시키고자 하는 노력이 제기되었고, 그 방안의 하나가 자율적인 안전보건경영시스템의 인증구축이라고 할 수 있다. 이러한 안전보건경영시스템(OHSMS)이 2018년 3월 12일 국제표준인 ISO 45001가 제정됨에 따라 기존의 OHSAS 18001은 ISO 45001 규격으로 변경되었으며, 안전보건공단(KOSHA)의 KOSHA 18001은 KOSHA-MS로 인증기준이 변경되어 기존 인증사업장은 새로운 인증기준으로 규격을 전환하기에 이르렀다. 따라서 본 연구에서는 1999년도부터 국내에 도입된 안전보건경영시스템의 현황과 적용실태를 알아보고, 새롭게 대두된 ISO 45001 및 KOSHA-MS 인증기준에 따른 기존 시스템과의 비교·분석을 통하여 규격전환 시 자율적인 안전보건활동체제인 안전보건경영시스템의 구축 활성화 방안을 제시하고자 하였다. 이를 위해 먼저 안전보건경영시스템에 관한 선행연구를 통해 이론적 배경과 연구의 근거를 제시하였고, 안전보건경영시스템의 인증 현황 및 효과를 조사하였다. 또한 인증 전환을 앞두고 있는 사업장의 안전보건 관계자를 대상으로 안전보건경영시스템의 운영 문제점과 현장에서 생각하는 활성화 방안 등의 의견수렴을 하기 위해 설문조사를 실시하였다. 먼저 국내의 안전보건경영시스템 인증현황과 이에 따른 효과를 알아보기 위해 안전보건경영시스템 구축 사업장과 제조업 사업장의 재해율을 비교한 결과, 인증사업장보다 제조업 사업장의 재해율이 약 2배 이상 높은 것으로 나타났으며, 안전보건경영시스템은 재해예방의 효과가 크지만 시스템 구축이 활성화 되지 못하고 있었다. 또한 ISO 45001 인증기준의 제정으로 최고경영자의 리더십과 관여가 보다 강조되었으며, 위험요인(hazard)과 위험성(risk)의 파악 등에 대하여 근로자의 참여와 협의가 보다 강조된 만큼 안전보건경영시스템의 운영과정에서 많은 참여를 위한 방안마련이 필요하다. 따라서 설문분석 결과를 바탕으로 ISO 45001 국제 인증기준의 제정으로 인한 사업장의 안전보건경영시스템 구축상의 문제점과 이에 따른 활성화 방안을 제시하면 다음과 같다. 먼저 안전보건경영시스템의 구축지원에 있어서 무엇보다 관련 교육지원이 부족한 만큼 충분한 교육기회를 제공하는 것이 필요하다. 그 이유는 안전보건경영시스템이 상위 레벨구조(high level structure)에 따라 새롭게 인증기준이 추가된 것도 있고, 기존 인증기준에서 강화된 조항도 있으나 사업장에서는 이를 잘 모르고 있기 때문이다. 또한 인증구축 및 규격전환 컨설팅에 대한 현실적인 지원의 확대가 필요하다. 즉, 컨설팅에 필요한 충분한 M/D(man/day)의 설정과 더불어 컨설팅 비용도 현실화할 필요가 있다. 그리고 심사비의 지원에 있어서도 동종업종 평균이상의 재해율을 나타내는 사업장이나 허가대상 유해화학물질을 취급하는 사업장 중에서 경제적으로 어려운 사업장이 안전보건경영시스템을 구축하고자 하는 경우에는 심사비를 대폭 감면하거나 면제해 주는 방안도 검토해 볼 필요가 있다. 또한 성과 및 보상에 있어서는 위험성평가 인정제도처럼 안전보건경영시스템도 적절한 평가체계에 따라 인증을 받은 우수 사업장에 대하여 인센티브를 제공하는 것이 필요하다. 이에 따른 선결과제로는 안전보건경영시스템에 대한 객관적인 성과평가 지표의 개발이 시급하다고 판단된다. 제도개선 측면에서는 기존에 합동심사를 통해 공동인증을 추진했듯이 KOSHA-MS와 ISO 45001의 경우에도 기존 방식과 같이 합동심사를 통한 공동인증이 필요하다. 또한 KOSHA-MS와 ISO 45001이 공동인증이 성사되지 않을 경우에는 어떤 인증을 취득하더라도 고용노동부나 안전보건공단의 공생협력프로그램 실시 등에서 동일하게 인정할 필요가 있다. 특히, 안전보건공단의 경우 모든 사업장에 KOSHA-MS 인증을 취득하게 하기보다는 상대적으로 재해율이 높은 중소규모의 유해위험 업종에 대하여 KOSHA-MS 안전보건경영시스템 인증을 받도록 선택의 집중을 할 필요가 있다. 그리고 재해발생이 동종업종 평균 재해율보다 높은 사업장이나 유해위험물질 취급사업장에 대하여는 KOSHA-MS 인증구축을 법적으로 의무화하고, 이를 안전보건관리시스템 구축을 위한 보조지원을 통해 산업재해를 감소하고자 하는 안전보건공단의 CLEAN 지원사업과 연계하여 작업환경을 개선하고, 심사를 통해 안전보건공단이 지속적으로 관리하는 제도를 수립하는 것이 중요하다고 판단된다. 이밖에 안전문화를 이루기 위하여 안전보건경영시스템이 전사적인 안전보건활동인 만큼 참여를 통한 안전이 무엇보다 중요하며, 이 경우 최고경영자가 리더십을 발휘하여 근로자의 참여를 의무화하는 노력이 필요하다. 또한 안전보건경영시스템 운영에 있어서 문서와 기록을 배제할 수는 없지만, 최소한의 문서와 기록만을 유지할 수 있도록 하고 현장의 위험요소 개선에 보다 초점을 맞추어야 할 필요가 있다고 본다. 이상의 연구결과들을 통하여 새롭게 변화된 안전보건경영시스템의 인증규격에 따라 기존의 운영상 문제점을 개선하여 안전보건경영시스템을 실행해 나간다면 인증을 위한 인증이 아닌 한 단계 더 발전된 모습으로, 안전보건경영시스템이 정착될 수 있을 것이라 기대한다. 주제어(키워드) 안전보건경영시스템, ISO 45001, OHSAS 18001, K-OHSMS 18001, KOSHA 18001, KOSHA-MS, 인증기준, 시스템 구축, 활성화 방안 In the past, the nation's measures to reduce industrial accidents have led safety and health policies through guidance, supervision and regulation under the Occupational Safety and Health Act of the Ministry of Employment and Labor (MOEL). However, we have found that the government-led, dutiful safety management policy alone has its limits due to the diversification of employment patterns, outsourcing of risks, and complex production systems based on new process facilities. Accordingly, efforts have been made to recognize limits in legal regulations alone and to reduce industrial accidents, and one of the measures is to establish the autonomous certification of the Occupational Health and Safety Management Systems (OHSMSs). With the establishment of the ISO 45001, an international standard, on March 12, 2018, the existing OHSAS 18001 was changed to the ISO 45001 standard, and the KOSHA 18001 of the Korea Occupational Safety and Health Agency (KOSHA) was changed to the KOSHA-MS, which led to the conversion of new certification standards in existing certification sites. Therefore, this study examined the current status and application of the OHSMS introduced in Korea from the year 1999. In addition, it was intended to compare and analyze the ISO 45001 and the KOSHA-MS certification standards with existing systems and to propose measures to promote the establishment of the OHSMS, an autonomous safety and health activity system, in the event of a change of standards. To this end, we first conducted a literature survey on the OHSMS and presented the theoretical background and the basis for the research, and investigated the current status and effectiveness of the certification of the OHSMS. In addition, a survey was conducted to gather opinions from safety and health officials at workplaces that are about to be converted to certification, such as problems with the operation of the OHSMS and ways to revitalize the OHSMS. First, the current status of certification of the OHSMS in Korea and the effects thereof were compared with the accident rates of the OHSMS established and the manufacturing workplace. As a result, the accident rate of manufacturing workplace is about twice as high as that of certified workplace, and the OHSMS has a great effect on disaster prevention, but the system establishment is not activated. In addition, the establishment of the ISO 45001 certification basis requires more emphasis on the leadership and involvement of the top management, and more emphasis on the participation and consultation of workers in identifying hazards and risks, so measures are needed for actual participation in the OHSMS's operation process. Therefore, based on the results of the survey analysis, the problems in the establishment of the OHSMS in the workplace due to the establishment of the ISO 45001 international certification criteria and the corresponding activation measures are presented as follows. First of all, it is necessary to provide sufficient educational opportunities as there is a lack of educational support related to the OHSMS. This is because the OHSMS has newly added certification standards under its high-level structure, and although there are provisions reinforced by existing certification standards, its operations are not aware of them. It is also necessary to expand realistic support for certification establishment and specification conversion consulting. In other words, consulting costs need to be realized as well as the sufficient man-day required for consulting purposes. Also, it is necessary to consider ways to drastically reduce or exempt the examination costs of OHSMS from those workplace that are economically difficult to establish the OHSMS among those that deal with hazardous chemicals or those having the accident rates of more than average of the same industry, in support of the examination costs. In terms of performance and compensation, the OHSMS, like a risk assessment recognition system, is also required to provide incentives to outstanding workplace that are certified under the appropriate assessment framework. As a result, it is deemed urgent to develop objective performance assessment indicators for the OHSMS. And in terms of system improvement, the KOSHA-MS and the ISO 45001 need to be jointly certified through joint screening, as previously promoted through joint screening. In addition, in the event that the joint certification between the KOSHA-MS and ISO 45001 is not achieved, it is necessary to recognize the same certification in the implementation of symbiotic cooperation programs by the MOEL or the KOSHA. In particular, in the case of the KOSHA, rather than requiring all workplaces to obtain the KOSHA-MS certification, it is necessary to focus on obtaining the KOSHA-MS certification for small and medium-sized hazardous industries with relatively high accident rates. In addition, it is considered important to establish a system for continuous management by the KOSHA through examination and improvement of the working environment in connection with the CLEAN support project of the KOSHA, which aims to reduce industrial accidents through auxiliary support for the establishment of the OHSMS. In addition, as the OHSMS is an enterprise-wide safety and health activity, safety through participation is more important than anything else, and in this case, efforts should be made for the CEO to exercise leadership and require the participation of workers mandatory. Also, documents and records cannot be excluded from the operation of the OHSMS, but it is necessary to ensure that only minimal documents and records are maintained and to focus more on improving risk factors at the site. Based on the above results, it is expected that OHSMS will be successfully established in a more advanced form than certification if it is implemented by improving the existing problems in accordance with the newly changed certification standards. Keyword Occupational Health and Safety Management System (OHSMS), ISO 45001, OHSAS 18001, K-OHSMS 18001, KOSHA-MS, Certification standards, System establishment, Activation plan

용융 NaCl내에서 δ-FeOOH에의 Ba2+ 확산에 의한 BaFe12O19 생성과정

안재용 부산대학교 대학원 2004 국내석사

Ba-ferrites has been studied intensively for many years due to their importance as permanent magnets, perpendicular recording media, microwave devices among other applications. Various techniques have been developed to prepare BaFe12O19 for these purposes; these include the chemical coprecipitation method, hydrothermal synthesis method, solid state reaction method, sol-gel method, glass crystallization method, molten salts method, and so on. In this study, we investigated preparation process of BaFe12O19 by diffusion of Ba2+ to δ-FeOOH in the molten salt NaCl. The following are summarized as conclusions of the present work. 1) Formation mechanism would be supposed that Ba2+was dissolved in melts and then diffused at surface of δ-FeOOH to form Ba-ferrites. 2) Both rapid reaction and slow reaction, Ba-ferrite was formed at 750℃ and single phase was formed at 1000℃. 3) The shape of particle was hexagonal. The particle at slow reaction had homogeneous structures because of nucleation and growth, but the particle at rapid had heterogeneous structures because of rapid temperature increasing. 4) In synthetic powders, Ba2+ contents of the outside were more large that the inside.

원유생산공정에서 황화수소 누출사고의 독성영향 분석

김영란 명지대학교 2016 국내석사

최근 독성가스를 사용하는 시설이 늘어나면서 취급량도 급속하게 증가하였고, 동시에 취급하는 독성가스의 종류도 다양해지고 있다. 그러나 이들 설비의 노후화, 기계적인 결함, 인적오류 등으로 인하여 독성가스 사고의 발생 가능성이 매우 높아지고 있으며, 사고발생 시에는 심각한 피해를 주고 있다. 그러나 독성가스 누출사고의 영향평가에 관한 연구는 화재 및 폭발 사고 결과분석에 비해 상대적으로 적을 뿐만 아니라, 대부분 특정조건과 환경조건에서 순수물질의 누출에 대해서만 연구되어 왔으며, 혼합물이 누출되는 경우에 사고 피해범위를 예측하는 모델이나 방법이 제시된 바 없는 실정이다. 따라서 독성가스를 취급하는 화학공정에서 다양한 누출 시나리오를 선정하여 모사방법에 따른 독성영향을 비교·해석하고, 독성가스 분산 및 독성에 미치는 누출조건과 환경조건과 같은 주요 매개변수의 영향 해석과 사고피해를 감소시키기 위한 완화대책 등의 안전관리 방안을 제시할 필요가 있다. 이를 위해 본 연구에서는 원유생산공정에서 중압(MP) 및 저압(LP)의 기-액분리기에서 황화수소가 누출되는 경우에 대해 상용 프로그램인 PHAST Ver.6.7을 사용하여 다양한 누출 시나리오에서 사고 피해범위를 산출하여 모사방법의 적용성과 황화수소의 독성영향을 해석하였다. 그리고 각 누출 시나리오에서 독성가스의 사고 피해범위에 미치는 주요 매개변수의 영향을 해석하고, 블로우다운에 의한 사고피해 완화효과를 해석하였다. 그 결과, 유사한 물리적 성질을 갖는 가스 혼합물 중에 포함된 황화수소가 누출되는 경우에 사고 피해범위는 가스 혼합물의 농도로부터 산출할 수 있었다. 또한 MP 및 LP 기-액분리기에서 황화수소의 독성영향을 해석한 결과, 임의의 경우와 표준조건의 누출 시나리오에서는 누출속도 증가 효과와 바람속도 증가 효과가 서로 상쇄되어 피해범위가 비슷하였다. 이때, LP 분리기에서 열교환 실패로, 공정온도 상승에 따른 사고 피해범위는 크게 변화하지 않았으며, 동일한 누출조건에서 MP 분리기에서는 공정압력이 높아서 LP 분리기에서보다 피해범위가 약 10배 이상을 나타내었다. 황화수소 누출사고의 피해범위인 ERPG-2 피해거리와 probit-2 피해거리는 누출공의 크기가 작은 경우에는 누출공의 크기에 거의 비례적으로 증가하지만, 약 1인치 이상의 누출공 직경에서는 지수함수 형태를 유지하며 서서히 증가하였다. 또한 바람속도가 증가할수록 가스 분산이 이루어져서 사고 피해범위는 감소하였으며, 공정압력이 낮을수록 그 영향이 증가하였다. 그리고 대기 안정도가 낮을수록 대기분산이 증가하며, 누출공의 크기가 작은 경우에는 대기 안정도의 영향이 적으나, 누출공의 크기가 큰 경우에는 그 영향이 증가하였다. 사고피해 완화대책 방안으로, 기-액분리기의 배출배관에 연결된 블로우다운 시스템에 의해 독성가스 누출사고의 피해범위를 약 3배 이상 감소시킬 수 있었으며, 누출공의 크기가 작을수록 블로우다운 효과가 증가되었다. 이상의 결과와 같이 본 연구에서 얻은 결과로부터 혼합 독성가스의 사고 피해범위를 예측하고, 독성영향에 미치는 매개변수의 영향을 해석하여 블로우다운 등의 사고 완화대책을 수립함으로써 플랜트의 적정 배치와 비상조치계획 수립 및 사고발생시 피해를 최소화 하는데 도움을 줄 수 있을 것으로 기대한다. Recently, the type of toxic gas handled is becoming various and quantities of toxic gases are rapid increasing in accordance with increased of the facilities using the toxic gas in chemical industries. However, the likelihood of toxic gas release accident is increasing due to aging of equipment, mechanical failure, human error, etc. and when an accident occurs it gives significant damage. But, research on consequence analysis of the toxic gas release accident is relatively small compared to research on analysis of fire or explosion accidents. Furthermore, the most research has been studied only for the release of pure substance under specific and environmental conditions. Also, the models and methods to predict the damage ranges of release accidents of toxic gas mixtures are not given at present situation. Therefore, there is a need to compare and analyze the toxic effects of toxic gases estimated by simulation methods through selecting release scenarios in a chemical process. And research is necessary for analysis of major parameters that affect on dispersion and toxicity of the toxic gas, and suggestion for safety management plan, such as mitigation measures of the accidents, etc. is needed. In this study, applicability of simulation methods estimating the damage ranges of accidents and toxic effects of hydrogen sulfide were analyzed by using the PHAST program for the case of the release accident of hydrogen sulfide at the medium pressure (MP) and the low pressure (LP) gas-liquid separators in a crude oil production process. Then, the effects of major parameters that affected the damage ranges of toxic gases for each release scenario and mitigation effect of the accident damages by the blow-down were analyzed. As results, for the case of the release of the hydrogen sulfide contained in gas mixture having similar physical properties, the damage ranges of accidents can be estimated with concentrations of the gas mixture. From the results of the toxic effects of the hydrogen sulfide in the MP and the LP gas-liquid separators, we found that the damage areas of accidents estimated for the release scenarios of the alternative case were similar to the damage areas estimated for the release scenarios of the standard conditions. At this time, the damage ranges of accidents according to process temperature rise caused by heat exchange failure did not change significantly in the LP separator. Under the same release conditions, the damage ranges in the MP separator were about 10 times or more than those in the LP separator because of the higher process pressure. For the case of the small release hole diameter, the damage ranges of EPRG-2 and probit-2 of the hydrogen sulfide were increased nearly proportionally to the release hole diameter. But, for the case of 1 inch or large release hole diameter, the damage ranges were kept the shape of exponential function and gradually increased. Also, the damage ranges were decreased with increasing the wind velocity because of gas dispersion and the influence of the wind velocity on the damage ranges was increased for the low process temperature than that for the high temperature. And the lower the atmospheric stability has increased gas dispersion and the influence of the atmospheric stability was increased for the large size of the release hole. As an accident damage mitigation plan, the damage ranges of the toxic gas release accident by blow-down system connected to the discharge pipe of the gas-liquid separator could be reduced about three times or more. And the influence of the blow-down was increased for the small size of the release hole diameter. As mention above, the results of this study could predict the damage ranges of release accidents of toxic gas mixture and analyze the effects of the parameters on the toxic effects. And it could establish mitigation measures, such as the blow-down. Therefore, the results help to place plant layout, to establish emergency action plans, and to minimize the damages of an accident.

국가기반시설과 다중이용시설의 안전성 확인체계 개선 연구

권우철 명지대학교 대학원 2019 국내석사

우리의 기후·사회구조적 재난환경은 더욱 악화되고 있고, 불특정 다수의 재해들이 지속적으로 발생하고 있다. 또한 대형사고 발생 이후의 각종 안전관련 규정의 강화에도 불구하고, 실제현장에서는 제도가 제대로 작동하지 않는 사례가 발생하는 등 국민 불안감은 급증하여 왔으며, 그 결과로 대형사고에 대한 예방활동이 재난안전관리의 최우선적 과제로 대두되고 있다. 현재 안전관리는 재난유형별로 해당분야의 중앙행정기관에서 자체관리하고 있으며, 산하기관으로 각종 공사·공단을 두어 개별 법령 및 규정에 따라 서로 다른 안전관리기준과 점검일정을 적용하여 안전성을 확인하고 있다. 그러나 다양한 안전성 확인활동이 분야별 개별적 또는 산발적으로 이루어지고 있으며, 각 검사 및 점검 사항의 차별화 미비로 점검횟수는 과다한 반면, 수검자의 내성(耐性)과 피로도는 가중되고 있고, 제도 연계성은 취약하며, 개별 부처의 행정력은 낭비되고 있는 실정이다. 이에 따라 본 연구에서는 가스, 전기, 소방, 시설물 등을 대상으로 개별 법령에서 규정하고 있는 재난예방을 위한 안전성 확인체계의 실태조사를 통해 안전 검사 및 점검 대상에 따른 법 적용 및 특징의 차이점과 안전 확보를 위한 수행역할에 대하여 제도 및 수행주체별 관리현황을 조사·분석하였다. 또한, 교량, 터널, 댐, 저수지, 산업단지, 철도, 지하철, 항공기 등의 주요 국가기반시설과 요양병원, 백화점, 영화관, 전통시장, 유원시설, 지하도상가, 초고층빌딩, 여객선 등의 주요 다중이용시설을 대상으로 한 안전 검사 및 점검 시행사례를 분석하였다. 그리고 외국의 안전성 확인체계와의 비교를 통해 우리나라 안전 검사 및 점검 체계의 문제점과 시사점을 도출하고, 이를 바탕으로, 도출된 정책적 및 제도적 측면에서 재난 예방기능의 재정립과 효율적인 안전성 확인체계의 개선방안을 제시하였다. 개선방안으로, 안전 검사 및 점검의 유기적인 수행을 도모하는 통합점검 형태로의 변화와 조정기능 강화로, 중복점검에 따른 문제점을 해결하고, 기준 미흡으로 인한 위해요인을 제거하는 국가안전기준의 체계적인 관리시스템 구축 운영과 자기감독식 및 독점식 위임·위탁방식을 개선하여 안전관리의 공정성·투명성을 제고하고, 안전관리 업무의 독립성과 공정성을 훼손하는 관리·감독체계 개선을 제안하였다. 또한 인사 등의 성과 보상체계를 확실히 정하고, 인적 자원별 특성에 따라 최적의 자원 투입 및 지원이 가능하도록 사전준비 및 교육‧훈련에 집중하는 등 이력관리 강화와 아울러 시설물별 안전 검사 및 점검에 필요한 인적자원 분류체계 도입 및 역량수준 적용을 통하여 공공기관 및 민간전문가가 안전 검사 및 점검에 참여할 통로를 확보하여 전문성을 보완하는 방안을 제시하였다. 그리고 단기간에 전 시설물에 대한 점검 등은 지양하고, 정보공유를 통해 점검이력을 검토한 후 지적사항 개선 유무 확인점검 및 점검이 실시되지 않은 시설물과 사각지대 위주로 점검계획을 수립 및 시행하는 방안, 행정조치의 관대화 경향을 사전에 차단하고, 안전 검사 및 점검자 공개를 포함한 실명제 실시 등 공정성과 투명성 확보방안, 공유시스템 미비로 인한 시스템별 분절적인 운영 및 관리비용의 증가와 단편적으로 수행되었던 안전관리 문제점을 해소하고, 자율안전체계를 강화하고 민간의 안전투자확대를 유인하는 방안도 제시하였다. 이상의 연구결과를 바탕으로, 우리나라 안전성 확인체계의 정책적 및 제도적 측면의 문제점을 개선하고, 안전문화와 자율 안전관리의식의 확산을 통해 안전한 대한민국 실현에 기여하였으면 한다. The public's anxiety has increased rapidly with the worsening climate and social disaster environment, the constant number of unspecified disasters, and the number of cases where the system is not working properly despite the strengthening of various safety-related regulations after the massive accident. As a result, the prevention of large accidents has emerged as a top priority of disaster safety management. Currently, safety management is managed by the central government agency in the concerned area by disaster type, and safety assurance is confirmed by applying different safety management standards and inspection schedules according to individual statutes and regulations. However, various activities for safety verification are carried out individually and sporadically, and inspection frequency is excessive due to lack of differentiation between inspection and inspection items. Also, the tolerance and fatigue of the examinees are increasing, institutional linkages are weak, and the administrative power of the individual ministries is wasted. Therefore, in this study, we examined and analyzed the difference of the application of the law and the characteristics and the role of the performance according to the safety inspection and inspection subjects through a survey on the safety confirmation system for disaster prevention specified in individual laws and regulations for gas, electricity, firefighting, facilities, etc. Also, cases of safety inspections and safety checks of major national infrastructures such as bridges, tunnels, dams, reservoirs, industrial complexes, railroads, subways, and aircraft and major public-use facilities such as nursing facilities, department stores, movie theaters, traditional markets, amusement facilities, underground shopping malls, skyscrapers, and ferries were analyzed. In addition, the problems and implications of the safety inspection and safety check system in Korea were drawn up through comparison with the foreign safety verification system. Based on this, the readjustment of disaster prevention functions and the improvement of the effective safety verification system were presented as follows. It proposed to solve the problems caused by redundant inspection, improve systematic management system of national safety standards, improve the fairness and transparency of safety management, and improve the management and supervision system, which undermines safety management independence and fairness. Also, it is necessary to clearly define performance compensation systems such as personnel, and to focus on training and training in advance to enable optimal resource input and support according to the characteristics of each human resource. The introduction of the resource classification system and the application of the competency level have provided a way for public and private experts to secure the channels for participation in safety inspection and safety check and to complement their expertise. In the short term, it is necessary to avoid inspection of all facilities, to review the inspection history through information sharing, to check whether there is any improvement in the facilities, to check and inspect facilities, to establish and implement the inspection plan centered on blind areas. It is necessary to prevent the tendency of intervention of the measures beforehand and to solve the problem of security management which was carried out in a fragmented manner by increasing the operation and management cost for each system due to the fairness and transparency securing methods such as safety inspections. It also suggested ways to strengthen the autonomous safety system and induce private investment in safety. From the above results of this research, I hope that the system and operation methods of the safety verification system in Korea will be improved, and that we will contribute to the realization of the safe Republic of Korea through the spread of the sense of safety culture and autonomous safety management.

한국형 위험기반검사의 절차 개발 및 석유화학공장에 대한 적용

김환주 명지대학교 대학원 2004 국내석사

본 연구에서는 석유화학, 정유, 가스, 화학산업 등에서 사용되고 있는 압력설비를 안전하고 효율적으로 사용하기 위해 API-581 절차서를 바탕으로 국내실정에 적합하도록 개발된 한국형 위험기반검사(K-RBI) 프로그램의 수행절차를 개발하였다. 그리고 석유화학공장에서 대상공정을 선택하여 공정 및 설비의 위험도를 평가하여 K-RBI 프로그램의 적용성 검토와 프로그램의 신뢰성을 확보하고자 하였다. K-RBI 수행절차는 RBI 수행팀의 자료 수집 및 분석을 위해 인벤토리 그룹 설정, 유체흐름 정보, 설비정보 등의 규칙과 같은 시스템화에 근거하여 개발하였다. 이때, 인벤토리그룹은 모터구동 밸브(MOV)에서 MOV 구간 또는 제어밸브의 구간을 기준으로 나누고, 동일한 유체에 대하여 적용하였으며, 유체흐름 정보의 구분기준은 유체흐름 특성에 따라 유체번호를 부여하여 적용이 가능하도록 하였다. 그리고 설비 데이터는 설비번호, 설비형태, 유체번호, 두께, 길이, 직경 등과 같은 정보를 설비유형에 따라 기준을 설정하고, 적용하였다. 개발된 K-RBI 절차를 바탕으로 석유화학공장에서 공정과 배관, 고정설비, 회전설비 등의 압력설비에 대해 RBI를 수행한 결과, 공정의 안전관리 이행수준은 916점을 나타내어 우수하였으며, 공정 위험도는 중위험도를 나타내었다. 또한 설비의 고, 중상, 중, 저위험도 분포는 각각 3.13%, 30.21%, 53.12%, 13.54%로 나타났다. 그리고 설비에서는 두께감소의 손상메카니즘이 가장 활발하게 진행되었으며, 배관, 열교환기, 칼럼의 순으로 활동 중인 것으로 나타났다. 이를 바탕으로 압력설비의 검사주기, 검사방법 등의 검사계획을 수립하고, 위험경감방안 수립에 도움을 줄 수 있었다. For safe and effective use of pressurized facilities, an implemental procedure for K-RBI program was developed in this study. The K-RBI program had been developed, based on API-581 Based Resource Document. Also, the risks of the process and facilities of a petrochemical plant were estimated and analyzed through the use of the implemental procedure and the K-RBI program. For the RBI attendance team to effectively collect and analyze the input data to the K-RBI program, the implemental procedure of K-RBI was developed by adopting the systemization which is basically the various rules of inventory group setting, fluid stream information, and also facilities information. A same inventory group setting was maintained between motor-operated valves or between control valves, but with a same fluid presented. The information on fluid stream was classified by assigning a stream number according to the physicochemical characteristics of the fluid. Also, the information on the facilities was categorized according to the assigned number, types, dimensions and shapes of the facilities as well as the given stream number and other factors. The RBI was conducted by applying the implemental procedure of K-RBI to a process and pressurized facilities including pipes, static and rotatic equipment in a petrochemical plant. The results showed that the level of process safety management was excellent, marking 916 point, while the degree of risk of the process fell in the medium range. Also, the risk distribution among the facilities were revealed as a 3.13% for high risk, 30.21% for high-medium risk, 53.12% for medium, and 13.54% for low, respectively. The actively progressing damage mechanism in the facilities was verified as the thinning, which deteriorate pipe, heat exchanger, and column in that order. The results of this study can be helpful in establishing inspection plans including frequencies and methods of inspection for the pressurized facilities, and also risk reduction plans.

초고층 건축물의 성능위주설계를 위한 정량적 화재 위험성 평가

오형식 명지대학교 산업대학원 2010 국내석사

세계적으로 초고층 건축물의 건설 증가와 함께 화재와 재난 발생에 따른 인명안전에 대한 문제가 제기되면서 기존의 법규중심의 설계에서 벗어나 과학을 근거로 한 공학적 설계방법인 성능위주설계(PBD)가 전 세계적으로 시행되고 있다. 우리나라도 2009년 1월 1일부터 일정 규모의 건축물은 의무적으로 성능위주설계를 하도록 하고 있으나, 표준화된 설계지침서와 정량적인 화재 위험성 평가에 관한 자료의 미비 등으로 PBD의 기반이 현재까지 정립되어 있지 않은 실정이다. 본 연구에서는 미국 방화엔지니어협회(SFPE)에서 규정한 표준설계 지침서의 절차에 따라 화재안전 목표에서 정한 성능기준을 만족하는지의 여부를 정량적으로 평가하여 설계에 반영함으로서 방재설비의 효율성과 인명안전의 목표를 이루도록 하고자 하였다. 이를 위하여 정량적 화재 위험성 평가를 위하여 주거용 초고층 건축물의 화재발생 데이터에 의한 확률적 분석과 존 모델링에 의한 화재 시뮬레이션을 통한 결정론적 분석의 결과로부터 피난 안전성을 평가하여 개인위험을 정량화 하였다. 설계 화재 시나리오는 스프링클러, 감지기 및 알람시스템이 설치된 침실화재로 가정하여 거주 가능조건인 열에 의한 영향, 가시도 및 독성에 의한 영향을 평가하였다. 그 결과, 열 감지기를 설치한 경우에는 필요 안전피난시간(RSET)보다 유효 안전피난시간(ASET)이 최소 56.5초에서 최대 116초 까지 짧게 나타났으며, 이와 같은 결과는 열 감지기의 감지시간이 연기 감지기보다 지연되어 경보발령이 늦어졌기 때문이었다. 또한 거주가능조건으로부터 화재위험에 노출된 개인위험의 크기는 4.4×10^(-2) yr^(-1)로, 수용 가능한 개인위험의 크기인 1.0×10^(-4) yr^(-1)보다 높게 나타났으며, 연기 감지기를 설치한 경우에는 화재실을 제외하고, 안전피난시간(RSETASET)을 충족하였으나, 개인위험은 1.2×10^(-2) yr^(-1)로 평가되어 개인위험의 수용한계를 초과하였다. 그리고 화재실에서 스프링클러의 작동이 실패할 경우에 플래쉬오버(flashover) 발생을 예측한 결과, 복사 수열량 및 화재실 온도가 각각 4 kW/m²와 450℃로를 나타내어 플래쉬오버가 발생하지 않는 것으로 예측되었으나, 스프링클러 및 화재감지 시스템의 설치에 의한 작동만으로는 거주자의 피난에 대한 인명안전을 보장받지 못함을 알 수 있었다. 따라서 체류가능조건의 연장 방안으로 배연설비, 가연물 종류의 제한 및 고감도 연기 감지기의 설치가 요구되었다. 이와 같은 결과로부터 초고층 건축물의 화재에서 거주자의 인명과 재산을 보호하기 위해서는 화재에 노출된 개인의 위험을 정량적으로 평가하여 이를 설계에 반영함으로서 방재설비의 효율성을 증가시켜 인명안전의 목표를 달성할 수 있었으며, 성능위주설계에 대한 표준 지침서와 화재분석과 관련된 체계적인 자료 등이 구축된다면 초고층 건축물에서 성능위주설계의 적용은 거주자의 인명안전에 크게 기여할 것으로 확신할 수 있었다. Due to the increasing construction of high-rise buildings and concerns for life safety from fire and disaster, away from the conventional design method centered on codes and regulations, a performance-based design (PBD) is being implemented in the world as a scientific and engineering design method. Since January 1, 2009, for the building of a certain size, you are obligated to performance-based design, but the foundation of PBD has not been established yet because of inadequate standardized design guidelines and quantitative data on fire risk assessment. In this study, the goal of disaster prevention equipment efficiency and safety of life is to be fulfilled by the quantitative evaluation of the satisfaction of performance goals set forth as fire safety objectives and reflection to the design, according to the standard design guidelines prescribed by the United States Society of Fire Protection Engineers (SFPE). For the quantitative risk assessment to the fire, the probabilistic analysis of fire data for high-rise residential buildings and the deterministic analysis of the fire simulation results through zone modeling have been performed, the evacuation safety was assessed, and the personal risk was quantified. As the design fire scenarios, a bedroom fire was assumed with the sprinklers, fire detectors and alarm systems installed. Thermal effects, visibility, and the toxic effect were assessed as habitable conditions. As a result, when a thermal detector is installed, the Available Safe Egress Time (ASET) is shown 56.5^(-1)16 seconds shorter than the Required Safe Egress Time (RSET). This is because the issue of warning came late due to the delayed warning generated from the thermal detection than the smoke detection. Based on habitable conditions, personal risk of exposure to the risk of fire is the size of 4.4×10^(-2)[yr^(-1)], higher than the size of acceptable personal risk of 1.0×10^(-4)[yr^(-1)]. If you have installed smoke detectors, safe evacuation time (RSETASET) has been satisfied except the fire room, but the personal risk evaluated as 1.2×10^(-2)[yr^(-1)] exceeds the acceptable limit. In addition, when the failed operation of fire sprinklers was assumed in the fire room, the flashover was analyzed not to occur because the receiving heat radiation and the fire room temperature are 4kW/㎡ and 450℃, respectively. Sprinkler and fire detection systems installed could not guarantee the life safety by the evacuation of residents. As a way to extend the condition for room stay, it is known that the additional installation is required for the flue gas equipment, restriction of flammable materials, and highly-sensitive smoke detectors. These results show that, for the protection of residents' life and property from the high-rise building fire, the goal of increased life safety can be achieved by the improved effectiveness of disaster prevention equipments, coming from the design reflecting the quantitatively assessment of the risk of exposed individuals to the fire. In addition to that, with the continued construction of performance-based design guidelines and systematic data relating to fire analysis, the performance-based design applied to the high-rise building will contribute greatly to the improved life safety of the residents.

스티렌 현탁중합반응에서 반응조건 및 조업조건에 따른 폭주반응 해석

김소미 명지대학교 대학원 2004 국내석사

본 연구에서는 최근 산업안전 측면에서 중요하게 대두되고 있는 폭주반응을 해석하는 방법을 제시하고, 조업 및 설계의 기초자료를 제공하기 위하여 스티렌의 회분식 현탁중합 반응에서 반응조건 및 조업조건에 따른 폭주반응을 해석하였다. 이를 위해 반응조건으로 단량체(스테렌, M)와 분산매(물, W)의 질량비(M/W)를 1~3, 개시제(BPO, I) 농도(I/M)를 1~3 wt%으로, 단량체 질량을 125~165 g으로, 그리고 조업조건으로 냉각속도를 1.5 또는 24ℓ/min, 교반속도를 150 또는 200 rpm으로 변화시키면서 반응시간에 따른 온도변화를 측정하고, 폭주개시시간, 최대발열온도 및 최대발열시간을 산출하여 폭주반응을 해석하였다. 실험결과, 일정한 단량체 질량에서 M/W의 질량비가 감소할수록 열전달 면적의 증가에 의해 냉각속도는 증가하지만, 물의 높은 열적 안정성에 의해 폭주개시시간과 최대발열시간은 지연되고, 최대발열온도는 감소하였다. 또한 개시제 농도가 증가할수록 폭주개시시간과 최대발열시간은 감소하여 폭주반응의 위험성이 증가하였다. 그리고 일정한 M/W 질량비와 개시제 농도에서는 단량체 질량이 증가할수록 폭주개시시간과 최대발열시간은 감소하였으나 최대발열온도는 크게 변화하지 않았다. 조업조건인 냉각속도와 교반속도가 증가할수록 총괄열전달계수의 증가로, 폭주개시시간과 최대발열시간이 지연되고, 최대발열온도는 다소 감소하여 폭주반응의 제어에 효과적이었으며, 특히, 폭주개시시간이 느릴수록 폭주반응에 미치는 교반속도의 영향이 큼을 알 수 있었다. 자유 라디칼 중합반응 속도론에 의한 물질 및 에너지 수지식과 반응전화율의 함수로 가정한 총괄열전달계수로부터 수치모사에 의해 산출한 이론온도는 실험값과 매우 잘 일치하였다. 이때, 폭주반응은 온도곡선과 유사한 형태를 갖는 성장단계의 반응속도상수에 크게 영향을 받으며, 폭주반응에서는 단량체와 개시제 농도 및 총괄열전달계수는 급격하게 감소하고, 라디칼 생성은 급격히 증가하였다. 또한 제시된 모델식을 사용하여 모사한 결과, 본 실험조건에서는 스티렌의 현탁중합 반응의 최적 반응조건은 개시제 농도가 약 1 wt% 이하이거나 M/W 비가 약 0.25일 때, 또는 M/W 비가 약 0.5 이하이고, 개시제 농도가 3 wt% 이하이었다. 따라서 안전적으로 조업하기 위해서는 최적 반응조건에서 조업하거나 폭주개시시간 이전에 조업 또는 폭주개시시간 이전에 폭주반응을 제어하여야 할 것으로 판단된다. The purpose of this study is to propose a method of analyzing runaway reaction which has recently becoming important from the view point of industrial safety, and also to provide basic data of operation and design. To accomplish these purposes, effects of reaction and operation conditions on runaway reactions were analyzed at styrene batch-suspension polymerization. In the experiments for the study, reaction temperatures with time were measured under the reaction conditions of monomer(styrene, M) and water(W) ratios(M/W) ranging 1-3; initiator(I) and monomer(M) ratios(I/M) ranging 1-3 wt%; monomer weight ranging 125-165 g. However; operation conditions were cooling rates being 1.5 and 24 ℓ/min; agitation speed being 150 and 200 rpm. From the measured reaction temperatures, the initiation time of runaway, the maximum exothermic temperature and the maximum exothermic time were estimated and analyzed. The experimental results showed the following aspect. With the M/W ratios decreasing at constant monomer weight, the initiation time of runaway and the maximum exothermic time were delayed, while the maximum exothermic temperatures were reduced. This is believed to be the consequence of high thermal stability of water. With increasing concentrations of initiator, the initiation time of runaway and the maximum exothermic temperature decreased indicating the high risk level of the runaway reaction. With increasing monomer weights at constant M/W ratio and initiator concentration, the initiation time of runaway and the maximum exothermic time were decreased, but the maximum exothermic temperature did not change appreciably. As the cooling rates and the agitation speeds increased, the initiation time of runaway and the maximum exothermic time were delayed, and the maximum exothermic temperature decreased. This is due to a high overall heat transfer coefficient. Therefore, these were found that the operation conditions were important parameters for the control of the runaway reaction and that the slower the initiation time of runaway, the bigger the effect of the agitation speed on the runaway reaction. To estimate the theoretical reaction temperatures of the styrene batch-suspension polymerization, the equations of mass and energy balances based on the kinetics of the free radical polymerization were used, incorporating overall heat transfer coefficient as a function of reaction conversion to the energy balance equation. Theoretical reaction temperatures were estimated by a numerical analysis with the above equations that incorporate the overall heat transfer coefficient. The estimated temperatures were in good agreement with experimental temperatures throughout the entire reaction and operation conditions. The simulation with the proposed equations showed that the intensity of the runaway reaction was significantly affected by the propagation rate constant in the equations which was similar to the temperature curve. In a runaway reaction, concentrations of monomer and initiator and overall heat transfer coefficient were drastically decreased, but concentration of radical was stiffly increased. In another simulation using the proposed equations, optimum reaction conditions defined as prohibiting the runaway reaction were found to be that either I/M was below 1 wt%, or M/W ratio was about 0.25, or I/M was below 3 wt% with M/W ratio about less than 0.5. Consequently, the safe operations should be conducted either under the optimum reaction conditions or before the initiation time of runaway. Another way for the safe operations is to control runaway reaction by adjusting the cooling rate before the initiation time of runaway.