암모니아 냉동기 내압시험 파열 사고 원인 재발 방지 대

화공안전기술사 126회에 출제된 사고 원인 및 재발방지 대책에 대해 알아보겠습니다. 인터넷을 많이 찾아 보았지만 해당 내용을 파악하기에는 어려웠습니다. 재질과 관련하여 암모니아와 엮어 볼까 싶기도 했지만 쉽지 않았습니다. 주어진 제원에 맞춰 보는것 보단 사고 발생 과정과 개략도, 코샤 가이드 등 참고하여 작성해 보았습니다.

화공안전기술사 과년도 기출문제 문제지 통합본 다운로드(2001년~)

 

<화공안전기술사 출제문제>

(2022-126-25) 2교시
암모니아 냉동기를 사용하는 곳에서 배관의 용접 부위가 파열되는 사례가 가끔 발생하고 있다. 이와 유사한 사례로 액상 암모니아를 담아 판매하는 이동용 압력용기를 일정기간사용 후 정기검사 시 내압시험을 실시하는 과정에서 압력용기가 파열되어 검사자 1명이 사망하는 사고가 발생한 적이 있다. 용기의 제원과 사고 개략도를 참조하여 제시된 범주 내에서 원인과 재발방지 대책을 설명하시오.
(내압 시험압력은 500 psi인데, 승압 과정의 300 psi에서 정체 중에 파열됨)

관련 사항은 KOSHA Guide (D-54-2014) 화학설비의 압력시험에 관한 기술지침 참고하시면 됩니다.

D-54-2022 화학설비의 압력시험에 관한 기술지침.pdf

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1. 내압시험의 위험성

1) 내압시험은 원칙적으로 수압 시험을 원칙으로 함

2) 하지만 다음과 같은 상황에서 기체를 사용하여 내압시험을 실시할 수 있음.

① 물을 구하기가 현저하게 어려운 경우

② 수압시험 후 물을 완전히 제거할 수 없는 경우

③ 용기 또는 배관에 가득 채운 물의 무게로 인해 용기, 배관 또는 그 지지구조에 과다한 응력이 발생할 경우

④ 용기 또는 배관에 가득 채운 물로 인해 용기 및 배관 라이닝에 손상이 발생할 경우

⑤ 수압시험을 실시할 경우 재질상 문제가 발생하거나 완전히 제거되지 않은 물로 인해 공정운전에 지장을 초래하는 경우

3) 내압 시험을 기체로 하는 경우, 물보다 약 200배 이상의 에너지를 축적하고 있으며, 설비의 어느 한 부위의 파손으로 인해 파열 시 인명 및 시설 피해로 이어질 수 있음.

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2. 사고 원인 파악

1) 내압시험을 질소로 실시

- 원칙상 수압 시험을 실시하도록 하고 있으며, 암모니아의 경우 독성도 함께 가지고 있음

- 수압시험을 실시하지 않아 에너지 발산으로 인해 사고 피해 확산

 

2) 내압시험 압력의 적정성

- 내압시험의 경우 물로 실시할 경우 최고허용압력 / 설계압력의 1.5배

- 기체로 실시할 경우 최고허용압력 / 설계압력의 1.1배

- 설계 / 허용압력이 확인되지 않으나 해당 사항 확인 필요

 

3) 승압 도중 근로자 입회 가능성

- 내압시험 시 50% 승압 후 10분 이상 대기

- 이상 유무 확인 후 진행 하여야 함

- 승압 도중 근로자가 주변에 있어야 하더라도 방호될 수 있는 조치 필요

 

4) 근로자 1인 작업 가능성

- 이상 발생 시 가스 유입 차단 및 배출 시켜줄 사람도 함께 있어야 함

- 이상 발생시 조치하지 못했을 가능성 있음

 

5) 압력계 2개 이상 미설치

- 압력계는 작업자가 보기 쉬운 위치에 설치

- 압력계는 최소 2개 이상 설치

- 개략도상 압력계 1개만 설치됨

 

6) 급속 승압 가능성

- 500Psi에서 250Psi 까지 승압

- 10 분 이상 대기 후 50psi씩 승압해야 함

- 급속도로 300Psi 까지 승압하여 사고 발생 가능성

 

7) 용접 용기 비파괴 검사 미실시

- 암모니아 계목 용기를 사용할 경우

- 비파괴 검사를 실시하고 이상 없는 경우 실시하여야 하나

- 비파괴 검사를 하지 않아 용접부 결함 등에 압력이 가해져 파손 가능성

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3. 재발방지대책

1) 내압시험은 수압으로 실시

2) 설계압력, 시험 온도 등 고려하여 시험압력 확인

3) 승압시 가급적 방호벽 주변 위치

4) 근로자 2명 작업(필요시 차단 및 감압 조치)

5) 압력계 2개 이상 설치

6) 승압시 기준에 따라 실시

7) 용접 용기의 경우 비파괴 검사 실시 후 이상 여부 확인

8) 내압시험 장소로부터 10m 위치에 펜스 및 출입 금지 조치

9) 가능한 20m 이상 이격

10) 압력방출장치 설치(사고 시험 압력보다 낮은 압력에서 파열로 인해 관계는 없어 보이나, 현재 PSV설치 후단 밸브 차단된 상태로 시험 용기 승압시 배출 곤란)

 

다른 문제들은 아래 링크 참조 바랍니다.

공정안전보고서 PSM 제출대상 한 종류 물질, 두 종류 이상 물질

 

본질적으로 안전한 플랜트 설계 위한 접근 방법 4가지