사고 영향범위 산정에 관한 기술지침[화학물질안전원지침 제2021-2호(2021.6.18.)]

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사고 영향범위 산정에 관한 기술지침

 

화학물질안전원지침 제2021-2호(2021.6.18.)

2015.1.28. 제정
2021.6.18 개정

 

제1장 개 요

1-1. 목적
이 기술지침의 목적은 「화학물질관리법」(이하 “법”이라 한다) 제23조, 같은 법 시행규칙(“규칙”이라 한다) 제19조의2에서 제19조3까
지 규정에 따른 화학사고예방관리계획서 작성에 필요한 사고시나리오에 따른 영향범위 산정을 위한 세부 사항을 정하는 것이다.

1-2. 적용범위
이 지침은 화학물질안전원 고시“화학사고예방관리계획서 작성 등에 관한 규정”에 따른 사고시나리오의 영향범위를 산정하기 위한 세부
조건에 적용된다.

1-3. 정의
① 이 지침에서 사용되는 용어의 정의는 다음 각 호와 같다.
1) “유해화학물질”이란 유독물질, 허가물질, 제한물질, 금지물질, 사고대비물질, 그 밖에 유해성 또는 위해성이 있거나 그러할 우려
가 있는 화학물질을 말한다.
2) “끝점(종말점)”이란 사람이나 환경에 영향을 미칠 수 있는 독성농도, 과압, 복사열 등의 수치에 도달하는 지점을 말한다.
3) “영향범위”란 화학사고로 인해 유해화학물질이 화재‧폭발 또는 유출․누출되어 사고지점으로부터 사람이나 환경에 영향을 미칠 수
있는 구역을 말한다.
4) “사고시나리오”란 유해화학물질 취급시설에서 화재, 폭발 및 유출ㆍ누출 사고로 인한 영향범위가 사업장 외부로 벗어나, 보호
대상에 영향을 줄 수 있는 사고를 의미한다. 취급시설에서 사용되는 동일 유해화학물질의 화재ㆍ폭발과 독성 시나리오 영향범위가
사업장 부지 경계를 벗어날 경우, 모두 사고시나리오로 선정한다.
5) 최대보유량”이란 유해화학물질 취급시설에서 어느 순간이라도 기준 함량 이상의 유해화학물질이 취급되거나 존재할 수 있는 유해
화학물질의 체류최대 용량을 말한다. 다만 배관 내에서 체류하는 양은 제외한다.
6)“인화성 가스”란 인화한계 농도의 최저한도가 13% 이하 또는 최고한도와 최저한도의 차가 12% 이상인 것으로서 표준압력(101.3
㎪)에서 20℃에서 가스 상태인 물질을 말한다.
7)“인화성 액체”란 표준압력(101.3 ㎪)에서 인화점이 60℃ 이하이 거나 고온ㆍ고압의 공정운전조건으로 인하여 화재ㆍ폭발위험이 있
는 상태에서 취급되는 물질을 말한다.
8)“독성물질”이란 국립환경과학원고시 “화학물질 분류 및 표시 등에 관한 규정”에 따라 건강유해성이나 환경유해성이 있는 유해
화학물질을 말한다.
9)“누출모델”이라 함은 피해예측 또는 확산결과를 계산하기 위하여 사용되는 누출에 관한 일련의 자료, 즉 누출량, 누출속도, 누출시
간 및 누출되는 유해화학물질의 상태 등을 예측하는 방법을 말한다.
10)“순간누출”이라 함은 저장탱크 또는 배관에서 유해화학물질이 순간적으로 누출되는 것을 말한다.
11) “연속누출”이라 함은 저장탱크 또는 배관에서 유해화학물질이 연속적으로 누출되는 것을 말한다.
12)“확산”이라 함은 유해화학물질이 공기 등과 같은 주변의 유체에 의하여 희석되어지는 것을 말한다.
13)“비등액체폭발”이라 함은 인화성의 과열된 액체/기체 혼합물이 대기중에 누출되어 점화원에 의해 폭발 및 화염이 발생하는 현상을
말한다. 대부분의 경우 화구를 동반한다.
14)“화구” 라 함은 인화성의 과열액체나 증기혼합물이 공기중으로 누출되면서 점화되어 생기는 원형과 비슷한 화염 덩어리를 말한다.
15)“증기운 폭발” 이라 함은 저온 액화가스나 고압의 인화성 증기가 대기중으로 급격히 방출되어, 분산・확산된 증기운에 발화원
이 주어져 폭발하는 현상을 말한다.
16)“과압”이라 함은 임의의 지점에 대기압 보다 큰 압력으로 전달되는 압력을 말한다.
17)“폭발파”라 함은 폭발에 의하여 형성되는 압력 파동을 말한다.
18)“증기운 화재"라 함은 누출된 화학물질이 공기중으로 확산되어 증기운 형태로 떠다니다가 물질의 폭발하한계 이하로 희석되기 전
발화원을 만나면 화재가 발생하는 것을 말한다.
19)“고압분출 화재"라 함은 배관, 저장 탱크등에서 연속적으로 누출되는 고압의 화학물질이 누출원 근처의 발화원에 의하여 점화되
는 현상을 말하며, 이 경우 연속적으로 복사열이 발생된다.
20)“액면 화재"라 함은 액체(액화가스포함)의 화학물질이 누출되어 주변 바닥에 고여 있는 액체가 기화하여 발화원에 의해 점화된 것
을 말한다.
21)“화학사고예방관리계획서 작성지원 범용프로그램(이하 범용프로그램)"이라 함은 화학사고예방관리계획서 작성지원을 위해 화학
물질안전원에서 개발한 프로그램을 말한다.
② 시행규칙 제19조제7항제1호나목에서 화학물질안전원장이 정하는 위험이 증가하는 경우란 아래의 경우를 말한다.
1) 동일 유해화학물질이 함량·농도가 증가하면서 물질의 인화점이 낮아지는 경우
2) 동일 유해화학물질이 함량·농도가 증가하면서 물질의 증기압이 증가되는 경우
3) 고체인 유해화학물질을 액체나 기체의 형태로 바꾸어 취급하는 경우
4) 액체인 유해화학물질을 기체로 바꾸어 취급하는 경우
③ 이 밖의 이 지침에서 사용하는 용어는 이 지침에서 특별히 규정하는 경우를 제외하고는 「화학물질관리법」(이하 “법”이라 한다), 같
은 법 시행령, 같은 법 시행규칙(이하 “규칙”이라 한다) 및 화학사고예방관리계획서 작성 등에 관한 규정」에서 정하는 바에 따른다.

제2장 영향범위 예측 절차
화학물질안전원 기술지침 “사고시나리오 선정 및 위험도 산정에 관한 기술지침”에 따른 사고시나리오를 중심으로 영향범위 예측을 수
행한다.

2-1. 위험요소 평가
시설 또는 공정에서 존재하는 위험에 대하여 정성적 또는 정량적으로 위험성 등을 평가하는 단계이다. 이를 위한 방법으로는 주로 체크리
스트 기법, 위험과 운전분석 기법, 예비 위험성 분석 등이 있다.

2-2. 누출 분석
① 위험요소 평가 후, 해당 시설 또는 공정에서 유해화학물질이 어떻게 누출되는 지를 분석하는 단계이다. 누출 분석은 설비 및 배관의
파손, 플랜지 누출, 안전밸브 작동, 운전원 실수 등에 의한 잠재적인 누출원 등을 확인하여 비정상적으로 외부로 누출되는 유해화학물질의 양,
온도, 누출시간, 누출상태(가스, 증기, 액체, 혼합물) 등을 계산한다.
② 일반적으로 누출되는 유해화학물질의 가스 또는 증기는 누출시간에 따라 순간누출 및 연속누출<부록 1>, 그리고 확산운의 밀도에 따
라 가벼운 가스와 무거운 가스<부록 2>로 구분한다.
③ 누출 유량은 설비(용기에서의 누출과, 배관에서의 누출 그리고 용기의 파열되는 경우에 따라 증기, 가스, 액체 또는 2상(액체-증기) 상
태에 대해 열역학을 적용하여 산출한다. 사고시나리오의 누출유량 산정은 화학물질안전원 기술지침 “사고시나리오 선정 및 위험도 산정
에 관한 기술지침”을 참고한다.

2-3. 영향범위 예측
① 누출되는 유해화학물질이 독성물질인 경우에는 확산모델을 사용하여 대기 중으로 확산되는 유해화학물질의 거리에 따른 농도, 형태를
예측한다.
② 누출되는 유해화학물질이 인화성가스 또는 인화성액체, 기타 화재․폭발을 유발 가능성이 있다고 판단되는 가스 또는 액체인 경우에는
화재모델 또는 폭발모델을 사용하여 복사열・과압으로 인한 화재․폭발 영향을 예측한다.
③ 실란류, 고체 상태의 물질, 물리화학적 성질이나 독성 끝점의 미확보로 영향범위 예측모델을 적용하기 어려운 물질, 범용프로그램을 활
용하기 어려운 물질 등의 영향범위 예측은 제5장을 참고한다.

제3장 영향범위 예측모델
사고시나리오의 영향범위를 예측하기 위해 범용프로그램에서 활용되는 예측모델은 아래에 제시한 모델들이며, 사용자는 아래에서 제시된 모델
이외 정확성이 높다고 인정되는 모델을 활용할 수 있다. 다만, 이 경우 화학물질안전원과의 협의를 통하여 모델의 정확성 및 신뢰성을 인정받
아야 한다.

3-1. 확산모델
① 공기보다 가벼운 가스의 확산의 적용 가능한 모델은 다음과 같다.
“범용프로그램”에서 사용하는 가우시안 플룸 모델은 <부록 3>을 참조할 수 있다.
1) 가우시안 플룸 모델
2) 가우시안 퍼프 모델
3) 기타
② 공기보다 무거운 가스의 확산모델은 다음과 같다. “범용프로그램”에서 사용하는 SLAB 모델은 <부록 4>을 참조할 수 있다.
1) SLAB 모델
2) BM(Britter & McQuaid) 모델
3) HMP(Hoot, Meroney & Peterka) 모델
4) Degadis 모델
5) 기타

3-2. 화재모델
① 인화성 액체가 저장탱크나 파이프라인에서 누출되었을 때, 액면을 형성하여 발생하는 액면화재 모델은 다음과 같다. 범용프로그램”에
서 사용하는 CCPS 액면화재 모델은 <부록 5>을 참조할 수 있다.
1) CCPS 액면화재 모델 (Center for Chemical Process Safety, 이하 CCPS)
2) TNO 액면화재 모델 (Netherlands Organisation for Applied Scientific Research, 이하 TNO)
3) 기타
② 고압분출 화재모델은 다음과 같다. “범용프로그램”에서 사용하는 미국석유화학협회(API) 고압분출 화재모델은 <부록 6>을 참조할 수 있다.
1) 미국석유협회(API) 고압분출 화재(Jet Fire) 모델
2) TNO 모델
3) CCPS 고압분출화재(Jet Fire) 모델
4) 기타

3-3. 폭발모델
① 인화성의 과열된 액체/기체 혼합물이 대기중에 누출되어 점화원에 의해 점화된 경우에 일어나는 비등액체폭발/화구를 모사하는 모델은
다음과 같다. “범용프로그램”에서 사용하는 CCPS 제안 모델은 <부록 7>를 참조할 수 있다.
1) CCPS 화구 모델
2) TNO 모델
3) 기타
② 대량의 인화성가스 또는 인화성액체의 누출에 따른 증기운 폭발 예측에 사용되는 모델은 다음과 같다. “범용프로그램”에서 사용하는
TNO 멀티에너지 모델은 <부록 8>을 참조할 수 있다.
1) TNO 멀티에너지 모델
2) TNO 상관 모델
3) TNT 당량모델
4) 기타

제4장 영향범위 평가

4-1. 영향범위 평가 기준
영향범위를 결정하기 위한 끝점(종말점)은 다음 각 호에 따른다.
① 독성물질
“사고시나리오 선정 및 위험도 분석에 관한 기술지침”에서 규정한 끝점농도(mg/L 또는 ppm)에 도달하는 지점을 영향범위의 끝점으로
한다.
② 인화성 가스 및 인화성 액체
- 폭발 : 1 psi의 과압이 걸리는 지점
- 화재 : 40초 동안 5 kW/m2 의 복사열에 노출되는 지점

- 유출·누출 : 유출·누출물질의 인화하한농도에 이르는 지점

4-2. 영향범위 평가 결과
① 영향범위 예측결과에 사용된 예측모델을 제시한다. 화학물질안전원의 범용프로그램이 아닌 상용소프트웨어를 사용한 경우 해당 소프
트웨어 명칭도 함께 제시한다.
② 영향범위 예측결과 자료에는 누출량, 누출시간, 기상조건 등 영향 범위 계산에 사용한 예측모델 기본자료 및 거리에 따른 과압, 복사열,
독성물질의 농도 등 가상 사고로 인한 영향범위를 예측할 수 있는 아래의 자료가 포함되어야 한다.
1) 풍향, 풍속, 대기안정도, 대기온도, 대기습도 등
2) 누출물질의 명칭, 양 및 누출속도
3) 끝점(종말점) 농도
4) 영향범위 예측 결과

(가) 확산 - 거리에 따른 농도 등

(나) 액면화재 - 액면의 크기(지름), 복사열에 따른 거리 등

(다) 고압분출 화재 - 불꽃의 길이, 복사열에 따른 거리 등

(라) 비등액체폭발/화구 - 화구의 지름, 화구의 높이, 화구의 지속 시간, 복사열에 따른 거리 등

(마) 증기운 폭발 - 거리에 따른 과압 등

 

제5장 기타

5-1. 실란류 등 물반응성물질의 영향범위 결정
사고시나리오 선정 및 위험도 분석에 관한 기술지침 내 붙임 5에 해당하는 물반응성물질의 경우(특히 실란류), 공기 중에서 외부 점화없
이 자연 발화하는 극인화성 고압가스로 밸브파열 등에 의한 압력배출 누출시 수막설비 작동에 따라 영향범위의 거리가 상이하므로 아래 제
시된 완화장치에 따른 거리와 범용프로그램을 활용한 결과를 비교하여 선택할 수 있다.
① 실외시설의 실란류 등 물반응성물질의 독성 영향범위를 결정하는 경우 해당시설의 완화장치에 따라 다음 각 호에 따를 수 있다.
1) 3중 수막설비가 설치된 경우 사업장 경계로부터 100m 적용
2) 2중 수막설비가 설치된 경우 사업장 경계로부터 300m 적용
3) 1중 수막설비가 설치된 경우 사업장 경계로부터 500m 적용
4) 수막설비가 없는 경우 사업장 경계로부터 1,000m 적용
② 실외시설의 실란, 디실란의 경우 화재·폭발만 고려하고, 독성 영향은 고려하지 않을 수 있다.

5-2. “범용프로그램” 평가가 불가능한 물질의 영향범위 결정
“범용프로그램”으로 평가되지 않는 물질의 영향범위 결정은 해당시설의 실내·외 여부 및 물질의 성상에 따라 다음 각 호에 따를 수 있다.
① 실내 취급시설
1) 고체인 경우 건축물 벽체(외벽)으로부터 5m 적용
2) 액체인 경우 건축물 벽체(외벽)으로부터 10m 적용
3) 기체인 경우 건축물 벽체(외벽)으로부터 50m 적용
② 실외 취급시설
1) 고체인 경우 취급시설 방류벽으로부터 5m 적용
2) 액체인 경우 취급시설 방류벽 외벽으로부터 50m 적용
3) 기체인 경우 취급시설 방류벽 외벽으로부터 100m 적용

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<부록 1> 연속누출과 순간누출 분류
<부록 2> 무거운 가스와 가벼운 가스의 분류
<부록 3> 가우시안 플룸 모델 (Gaussian Plume Model) - 가벼운 가스
<부록 4> SLAB 모델 - 무거운 가스
<부록 5> 액면화재 모델 (Pool Fire Model)
<부록 6> 고압분출화재 모델 (Jetfire Model)
<부록 7> 비등액체폭발 (BLEVE Model) / 화구 (Fireball) 모델
<부록 8> 증기운폭발 모델 (Vapor Cloud Explosion Model

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[첨부자료] 사고 영향범위 산정에 관한 기술지침[화학물질안전원지침 제2021-2호(2021.6.18.)]

4-사고 영향범위 산정에 관한 기술지침.pdf

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