사고피해영향 평가에 관한 기술지침(P-88-2012)

o 관련규격

   - CCPS : Guideline for Chemical Process Quantitative Risk Analysis

   - 캠브리지대학교 : Probit Analysis

 

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사고피해영향 평가에 관한 기술지침(P-88-2012)

 

 

1. 목 적

2. 적용범위

3. 정의

4. 사고영향 평가 절차

5. 화재시 피해영향 산정

6. 폭발시 영향 산정

7. 독성물질 누출시 영향 산정

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1. 목 적

이 지침은 산업안전보건법 제49조의 2(공정안전보고서의 제출 등), 동법 시행령 제33조의 7(공정안전보고서의 내용) 및 동법 시행규칙 제130조의 2(공정안전보고서의 세부내용 등)의 규정에 의한 중대산업사고예방을 위하여 사업장에서 사고피해영향을 평가하는데 필요한 사항을 정하는데 그 목적이 있다.

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2. 적용범위

산업안전보건법 시행령 제33조의 6(공정안전보고서의 제출대상)에서 규정한 사업장에서 산업안전보건기준에 관한 규칙 별표 1의 위험물질에 의한 화재, 폭발 또는 누출시의 사고피해영향 평가시 적용한다.

​

3. 정의

(1) “프로빗(Probit)분석법”이란 가상사고의 피해크기와 피해영향 가능성의 연관관계를 실험식을 이용하여 분석하는 방법을 말한다.

(2) 그 밖에 이 지침에서 사용하는 용어의 정의는 특별한 규정이 있는 경우를 제외하고 는 법, 동법 시행령, 동법 시행규칙, 산업안전보건기준에 관한 규칙 및 기타 고시에서 정하는 바에 따른다.

​

4. 사고영향 평가 절차

사고영향 평가 절차는 다음과 같다.

​

4.1 피해예측

화재, 폭발 또는 독성물질 누출 등과 같은 중대산업사고 발생시 사업장내의 근로자, 인근주민 또는 주변 시설물 등에 미칠 수 있는 사고의 크기를 KOSHA GUIDE “사고피해예측기법”에 따라 계산한다.

​

4.2 영향평가

(1) 프로빗 변수와 백분율 값과의 관계를 나타낸 것이며 다음과 같이 표현된다.

​

여기서, P = 백분율(Percentage)

Pr = 프로빗값(Probit variable)

erf = 에러함수(Error function)

​

또한, 식(1)을 도식화하면 <그림 1>과 같다.

<그림 1> 프로빗값과 백분율의 상관관계도

​

​

(2) 프로빗값을 백분율로 환산하기위해서는 <표 1>의 환산표를 활용한다.

​

<표 1> 프로빗값과 백분율의 상관관계표

프로빗값 백분율(%)	0	1	2	3	4	5	6	7	8	9
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90	- 3.72 4.16 4.48 4.75 5.00 5.25 5.52 5.84 6.28	2.67 3.77 4.19 4.50 4.77 5.03 5.28 5.55 5.88 6.34	2.95 3.82 4.23 4.53 4.80 5.05 5.31 5.58 5.92 6.41	3.12 3.87 4.26 4.56 4.82 5.08 5.33 5.61 5.95 6.48	3.25 3.92 4.29 4.59 4.85 5.10 5.36 5.64 5.99 6.55	3.36 3.96 4.33 4.61 4.87 5.13 5.39 5.67 6.04 6.64	3.45 4.01 4.36 4.64 4.90 5.15 5.41 5.71 6.08 6.75	3.52 4.05 4.39 4.67 4.92 5.18 5.44 5.74 6.13 6.88	3.59 4.08 4.42 4.69 4.95 5.20 5.47 5.77 6.18 7.05	3.66 4.12 4.45 4.72 4.97 5.23 5.50 5.81 6.23 7.33
%	0	0.1	0.2	0.3	0.4	0.5	0.6	0.7	0.8	0.9
99	7.33	7.37	7.41	7.46	7.51	7.58	7.65	7.65	7.88	8.09

(3) 영향평가 결과를 얻기 위해서는 화재, 폭발 또는 독성물질 누출 등 사고형태에 맞는 프로빗 계산식을 5항, 6항 그리고 7항에서 선정한 후 4.1항 에서 산정된 피해의 크기 및 노출시간 등을 반영하여 프로빗 값을 계산한다.

(4) 계산된 프로빗값을 <표 1>에 대입하면 백분율로 환산한 값을 얻게 되며 이는 화재, 폭발 또는 누출로 인해 인체나 구조물이 부상, 사망 또는 손상 에 이르는 확률을 백분율로 쉽게 표현한 것이다.

​

5. 화재시 피해영향 산정

열복사로 인한 사람의 상해정도는 화재로 인한 화염에 노출된 시간과 복사열 강도값의 함수인 프로빗 분석 계산식을 이용하여 산정 한다.

​

5.1 인체의 영향

(1) 1도 화상의 경우

Pr = -39.83 + 3.0186 ln(tQ4/3)---------------------- (2)

(2) 2도 화상의 경우

Pr = -43.14 + 3.0186 ln(tQ4/3) --------------------- (3)

(3) 화재 사망의 경우

Pr = -36.38 + 2.56 ln(tQ4/3) ------------------------(4)

​

여기서, Pr = 프로빗(Probit) 값

t = 노출 시간 [s]

Q = 복사열강도[W/㎡]

​

6. 폭발시 영향 산정

폭발사고는 비산물 등에 의한 직접적인 피해와 폭풍 과압의 영향에 의한 간접적인 피해를 야기하며 과압 또는 임펄스(Impulse)의 함수인 프로빗 계산식을 이용하여 산정한다.

​

6.1 인체 영향평가

6.1.1 아이젠버그 (Eisenberg) 계산식

(1) 폐출혈로 인한 사망의 경우

Pr = -77.1 + 6.91 lnPs -------------------------------------------------------(5)

(2) 고막파열의 경우

Pr = -15.6 + 1.93 lnPs -------------------------------------------------------(6)

(3) 충격으로 인한 사망의 경우

Pr = -46.1 + 4.82 lnIs -------------------------------------------------------(7)

(4) 충격으로 인한 부상의 경우

Pr = -39.1 + 4.45 lnIs -------------------------------------------------------(8)

(5) 작은 파편의 비산으로 인한 부상의 경우

Pr = -27.1 + 4.26 lnIs -------------------------------------------------------(9)

​

여기서, Ps = 피크과압(N/㎡)

Is = 임펄스(N·s/㎡)

​

6.1.2 티엔오(TNO) 계산식

(1) 폐출혈로 인한 사망의 경우

Pr = 5.0 - 5.74 ln( 4.2/Ph + 1.3/Iq) -------------------------------------- -------(10)

(2) 고막파열의 경우

Pr = -12.6 + 1.524 ln Ps ---------------------------------------------------- (11)

(3) 머리 충격의 경우

Pr​ = 5.0 - 8.49 ln( 2.43×103/Ps + 4×108/PsIs ) ------------------------------------(12)

(4) 몸 전체 충격인 경우

Pr ​= 5.0 - 2.44 ln( 7.38 ×103/Ps + 1.3×109/PsI s ) ----------------------------------(13)

​

여기서 Ph = P/Pa

Iq​ = Is/Pa1/2 mb1/3

P = Ps + Pd (N/㎡)

Ps = 과압 (N/㎡)

Pd = 동압(Dynamic load) (N/㎡)

Pa = 대기압, 1.013 × 105 (N/㎡)

Is = 양압부의 사고 충격량 (N․ s/㎡)

mb = 인체의 질량 (㎏)

​

6.2 구조물 영향평가

6.2.1 아이젠버그(Eisenberg) 계산식

(1) 구조물 손상의 경우

Pr = -23.8 + 2.92 lnPs -----------------------------------------------------(14)

(2) 유리파손의 경우

Pr = -18.1 + 2.79 lnPs ---------------------------------------------------- (15)

​

6.2.2 티엔오(TNO) 계산식

(1) 약간의 손상

Pr = 5.0 - 0.26 ln[( 4,600/Ps)3.9 + ( 110/Is )5.0] ------------------------------------(16)

(2) 중대한 손상

Pr = 5.0 - 0.26 ln[( 17,500/Ps)8.4 + ( 290/Is)9.3] ------------------------------------(17)

(3) 건물붕괴

Pr = 5.0 - 0.22 ln[( 40,000/Ps)7.4 + ( 460/Is)11.3] -----------------------------------(18)

​

7. 독성물질 누출시 영향 산정

독성물질누출에 의한 사람의 상해정도는 누출물질에 노출된 시간과 독성치에 비례하여 다음과 같이 계산한다.

​

7.1 독성부하(Toxic load, TL) 계산

(1) 시간에 관계없이 일정한 농도의 경우

시간에 관계없이 일정한 농도인 경우 독성부하는 다음식으로 계산한다.

TL = Cn te ------------------------------------------------------------(19)

​

여기서, TL = 독성부하(ppm․ 분)

C = 폭로시간( te​)동안 독성물질 농도(ppm)

n = 특정 독성물질의 상수, <표 3> 참조

te = 폭로시간(분)

​

(2) 농도가 시간에 따라 변하는 경우

시간에 따라 농도가 변하는 경우 독성부하는 다음 식으로 계산한다.

 

------------------------------------------------(20)

여기서, TL = 독성부하(ppm․ 분)

C = 폭로시간( te)동안 독성물질 농도(ppm)

n = 특정 독성물질의 상수, <표 3> 참조

tei = 폭로시간(분)

​

7.2 프로빗 모델을 이용한 피해영향평가

독성물질 누출로 인한 피해영향을 계산하기 위해 사용되는 프로빗 분석식은 다음과 같다.

​

Pr = At + Bt lnTL --------------------------------------------- (21)

여기서, At, Bt = 특정 독성물질의 상수(ppm) (<표 3> 참조)

 

<표 3> 독성 물질에 대한 프로빗 계산식의 상수

물 질 명	미국 해안경비대(1980)			월드뱅크(1988)
	At(ppm)	Bt(ppm)	n	At(ppm)	Bt(ppm)	n
아크롤레인 아클릴로니트릴 암모니아 벤젠 브롬 일산화탄소 사염화탄소 염소 포름알데하히드 염화수소 시안화수소 불화수소 황화수소 메틸브로민화물 메틸이소시아네이트 이산화질소 포스겐 산화프로필렌 아황산가스 톨루엔	-9.931 -29.42 -35.9 -109.78 -9.04 -37.98 -6.29 -8.29 -12.24 -16.85 -29.42 -25.87 -31.42 -56.81 -5.642 -13.79 -19.27 -7.415 -15.67 -6.764	2.49 3.008 1.85 5.3 0.92 3.7 0.408 0.92 1.3 2.00 3.008 3.354 3.008 5.27 1.637 1.4 3.686 0.509 2.10 0.408	1 1.43 2 2 2 1 2.50 2 2 1.00 1.43 1.00 1.43 1.00 0.653 2 1 2.00 1.00 2.50	-9.93 ​ -9.82 ​ 0.54 -5.3 ​ -21.76 ​ -26.3 ​ -19.92 ​ -19.27	2.05 ​ 0.71 1.01 0.5 ​ 2.65 ​ 3.35 ​ 5.16 3.69	1.0 ​ 2.00 ​ 0.5 2.75 ​ 1.00 ​ 1.0 ​ 1.0 ​ 1.0

 

​

<붙임 1>

​

복사열 영향평가예시

화재로 인한 복사열이 1500W/㎡인 경우 5분동안 노출된 인체의 피해 영향 범위를 추정

1. 1도 화상의 경우 : 식(2) 사용

Pr = -39.83+3.0186 ln (t Q4/3)

​

t = 5 min = 300s

Q = 1,500W/㎡

Pr = -39.83+(3.0186) ln[(300)(1500)4/3]

​

Pr = 6.82 ⇒ 96～97%(1도 화상의 가능성)

​

2. 2도 화상의 경우 : 식(3) 사용

​

Pr = -43.14+3.0186 ln (t Q4/3)

Pr = -41.14+(3.0186) ln[(300)(1500)4/3]

​

Pr = 3.51 ⇒ 7%(2도 화상의 가능성)

​

3. 화상 사망의 경우 : 식(4) 사용

​

Pr = -36.38+2.56 ln (t Q4/3)

Pr = -36.38+(2.56) ln[(300)(1500)4/3]

​

Pr = 3.18 ⇒ 3～4%(화상 사망의 가능성)

​

​

<붙임 2>

​

폭발의 영향평가예시

인화성물질의 폭발에 의한 영향을 조사하기 위해 폭발압을 계산하였더니 피크과압이 7psi, 동압이 1psi, 양압부의 사고 임펄스가 50psi-msec을 일으킨 폭발에 관련된 인체의 손상과 구조물 피해의 영향범위를 추정 (단, 개인 목표물의 질량이 150파운드이고 서있는 자세이다. 그리고 가까운 주변에 어떠한 수직표면도 없다.)

1. 인체의 손상

​

1.1 아이젠버그 프로빗 모델 적용

​

(1) 폐출혈로 인한 사망의 경우 : 식(5) 사용

​

Pr = -77.1+6.91 ln Ps

Ps = 7psi = 4.8×104 (N/㎡)

Pr = -77.1+(6.91) ln(4.8×104)

​

Pr = -2.67 ⇒ 폐출혈로 인한 가능성은 거의 없음

​

(2) 고막 파열의 경우 : 식(6) 사용

​

Pr = -15.6+1.93 ln Ps

Pr = -15.6+(1.93) ln(4.8×104)

​

Pr = 5.20 ⇒ 고막파열의 가능성이 58% 임

​

(3) 충격으로 인한 사망의 경우 : 식(7) 사용

​

Pr = -46.1+4.82 ln Is

Is = 345(N-sec/㎡)

Pr = -46.1+(4.82) ln(345)

​

Pr = -17.9 ⇒ 충격으로 인한 사망 가능성은 거의 없음

​

(4) 충격으로 인한 부상의 경우 : 식(8) 사용

​

Pr = -39.1+4.45 ln Is

Pr = -39.1+(4.45) ln(345)

​

Pr = -13.1 ⇒ 충격으로 인한 부상 가능성은 거의 희박함

​

1.2 티엔오 프로빗 모델 적용

​

(1) 폐출혈로 인한 사망의 경우 : 식(10) 사용

​

Pr = 5.0 - 5.74 ln [ 4.2/Ph + 1.3Iq ]

​

Ph = P / Pa 과 Iq = Is / Pa½mb⅓

P = Ps+Pd = 8 psi = 5.5×104(N/㎡)

Pa = 14.7psi = 1.013×105(N/㎡)

Is = 50psi․ msec = 345 (N․ sec/㎡)

mb = 150lb = 68(㎏)

Ps = 7psi = 4.8×104(N/㎡)

Ph = (5.5×104) / (1.013×105) = 0.54

Iq = (345) /(1.013×105)½ (68)⅓ = 0.27

Pr = 5.0-(5.74) ln [ (4.2 / 0.54) + (0.3 / 0.27) ]

​

Pr = -9.54 ⇒ 폐출혈로 인한 사망 가능성이 없음

​

(2) 고막 파열의 경우 : 식(11) 사용

​

Pr = -12.6+1.524 ln Ps

Pr = -12.6+(1.524) ln(4.8×104)

​

Pr = 3.82 ⇒ 고막파열의 가능성이 12%임.

​

(3) 머리충격의 경우 : 식(12) 사용

​

Pr = 5.0-8.49 ln[ 2.43×103 /Ps + 4×108 / PsIs)

Ps = 4.8×104(N/㎡)

Is = 345(N-sec/㎡)

Pr = 5.0-(8.49) ln[ (2.43 ×103 / 4.8 × 104) + (4× 108 /(4.8× 104×345) ]

​

Pr = -22.1 ⇒ 머리충격으로 인한 사망 가능성이 아주 희박함

​

(4) 몸전체 충격의 경우 : 식(13) 사용

​

Pr = 5.0-2.44 ln[ 7.3×103 /Ps + 1.3×109 / PsIs ]

Pr = 5.0-(2.44) ln[ (7.3 × 103 / 4.8 × 104) + (1.3 × 109 /(4.8× 104×345) ]

​

Pr = -5.65 ⇒ 몸전체의 충격으로 치명상을 야기시킬 가능성이 매우 희박함

​

2. 구조물손상

​

2.1 아이젠버그 프로빗 모델적용

​

(1) 구조물 손상의 경우 : 식(14) 사용

​

Pr = -23.8+2.92 ln Ps

Ps = 4.8×104N/㎡

​

Pr = 7.67 ⇒ 구조물 손상의 가능성이 99.6%임.

​

(2) 유리파손의 경우 : 식(15) 사용

​

Pr = -18.1+2.79 ln Ps

Pr = -23.8+(2.92) ln(4.8×104)

Pr = -18.1+(2.79) ln(4.8×104)

​

Pr = 12 ⇒ 유리파손의 가능성이 100%임.

​

2.2 티엔오 프로빗 모델 적용

​

(1) 약간의 손상 : 식(16) 사용

Pr = 6.48 ⇒ 경미한 파손의 가능성이 93%임.

​

(2) 중대한 손상 : 식(17) 사용

Pr = 5.42 ⇒ 심각한 구조물 파손의 가능성이 66%임.

​

(3) 건물 붕괴 : 식(18) 사용

Pr = 4.28 ⇒ 붕괴의 가능성 24% 임.

​

​

​

<붙임 3>

​

독성물질 영향누출의 예시독성물질 영향누출의 예시

“○ ○ ”시에 소재하는 K 화학회사의 염소 저장탱크가 30분동안 누출하여 염소가스 100ppm에 노출될 경우 사망가능성 추정

1. 염소노출에 의한 사망가능성 : 식(21) 사용

​

Pr = At + Bt ln[TL]

​

Toxic load = Cnte

C = 100(ppm)

te = 30(min)

n = 2

At = -8.29

Bt = 0.92

​

Pr = -8.29+(0.92) ln[(100)2(30)]

​

Pr = 3.31 ⇒ 사망 가능성이 4~5% 임.

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[첨부자료] 사고피해영향 평가에 관한 기술지침(P-88-2012)

P-88-2012 사고피해영향 평가에 관한 기술지침 .pdf

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