공업단지 내 인화성 액체 화재·폭발 시 시뮬레이션을 이용한 영향평가 | Consequence analysis of Accidental Flammable Liquid Fire and Explosions in Industrial Area by Simulation

학위논문(석사)--아주대학교 공학대학원 :환경안전공학과,2017. 2

가습기 살균제 사건, 구미 불산 사고 등과 같은 대형사고로 인하여 국민들의 화학물질에 대한 관심은 증대 되었다. 이러한 화학물질사고는 기업의 경제적 손실과 인명피해를 초래할 뿐 아니라 주변 환경까지 오염시킴으로써 사전 예방에 대한 각별한 주의가 필요하다. 정부는 이와 관련하여 적극적인 정책 추진으로 2015년 1월 1일부터 화학물질관리법을 시행하게 되었으며 사업장의 유해화학물질 취급에 따른 규제를 강화시켰다. 특히 화학물질관리법 내 유해화학물질 취급시설의 장외영향평가 제도는 사업장에서 화학사고 발생을 가정하여 주변사람이나 환경에 미치는 영향을 평가함으로써 위험도를 감소시킬 수 있는 안전대책을 수립하도록 한 제도이다. 이를 통해 사람과 환경의 안전을 지키고자 하는 것이다. 그러나 유해화학물질의 범주 내에는 포함되지 않지만 화재·폭발에 대한 위험성이 높은 물질들이 다수 존재한다. 휘발유가 대표적인 예이며 고인화성 물질로 주유소 등과 같이 주변에서 쉽게 접할 수 있으면서 매년 크고 작은 사고들이 발생하고 있는 물질이다. 본 연구에서는 연구 및 시험을 목적으로 휘발유를 취급하고 있는 공업단지 내 임의의 사업장을 중심으로 누출 시 미치는 영향을 영향평가 프로그램인 KORA, ALOHA, AERMOD를 통해 피해 반경을 모사하고 비교함에 따라 안전대책을 수립하는데 도움을 주고자 한다. 우선 휘발유는 단일물질이 아닌 혼합물질이므로 휘발유를 대표할 수 있는 물질로 이소옥탄을 선정 하였다. 그리고 피해 반경 시뮬레이션에 필요한 기상자료, 지형자료, 저장탱크 제원 등을 수집하였다. 프로그램별로 요구하는 입력값이 상이하여 시나리오에 따라 최대한 동일하게 기준을 맞췄다. 발생되는 피해형태는 독성(Toxic)과 증기운 폭발(VCE)로 피해기준은 독성의 경우 이소옥탄의 PAC-2 값인 830 ppm을 적용 하였으며 증기운 폭발은 유리창이 깨지는 정도의 폭발 과압인 1 psi를 적용 하였다. 시나리오는 한국산업안전보건공단의 “최악 및 대안의 누출 시나리오 선정에 관한 기술지침”과 화학물질안전원의 “사고시나리오 선정에 관한 기술지침”을 참조 하였다. 독성의 최악의 시나리오 영향평가 결과 피해반경은 ALOHA > AERMOD > KORA 순이었으며 대안의 시나리오 영향평가 결과 피해반경은 ALOHA > KORA > AERMOD 순이었다. 증기운 폭발의 최악의 시나리오 영향평가 결과 피해반경은 KORA > ALOHA 순이었으며 대안의 시나리오 영향평가 결과에서 ALOHA는 증기운의 농도가 폭발 하한계(LEL) 이상으로 형성되지 않아 폭발이 발생 하지 않는 것으로 평가 되었다. 상용 프로그램마다 적용하는 모델과 알고리즘이 다르고 요구하는 입력값들이 다르기 때문에 결과값은 다소 차이를 보였다. 시뮬레이션의 목적은 피해범위를 예측함으로써 주변의 피해를 최소화 할 수 있는 안전대책수립에 목적이 있으므로 사용자들이 사용 가능한 프로그램을 선택하여 활용할 수 있다. 본 연구 결과를 통해 휘발유가 독성과 증기운 폭발에 대한 위험성을 가지고 있는 물질임을 확인할 수 있었으며 결과값을 토대로 적절한 안전대책 수립 시 도움을 주고자 한다.

국문요약 ⅰ 목 차 ⅲ 표 목 차 ⅴ 그림목차 ⅵ 제 1 장 서 론 1 제 2 장 이론적 배경 3 제 1 절 휘발유 특성 3 1. 일반 특성 3 2. 물리적·화학적 성질 3 3. 대표물질 선정 (이소옥탄) 4 제 2 절 국내 화학물질 사고 발생 현황 6 1. 연도별 사고발생 현황 6 2. 사고원인 화학물질 6 3. 휘발유 사고 사례Ⅰ 7 4. 휘발유 사고 사례Ⅱ 8 제 3 절 영향평가 프로그램 9 1. KORA 9 2. ALOHA 10 3. AERMOD 12 제 4 절 독성 기준 13 1. ERPG 14 2. AEGL 15 3. TEEL 15 제 5 절 증기운 폭발(VCE)의 경험적 모델 17 1. TNT equivalency Method 17 2. TNO Multi-Energy Method 19 3. Baker–Strehlow–Tang Method 23 제 3 장 연구 내용 및 방법 26 제 1 절 연구 체계 26 제 2 절 프로그램 입력자료 28 1. KORA 입력자료 28 2. ALOHA 입력자료 35 3. AERMOD 입력자료 49 제 4 장 연구 결과 53 제 1 절 KORA 영향평가 결과 53 제 2 절 ALOHA 영향평가 결과 55 제 3 절 AERMOD 영향평가 결과 60 제 5 장 결 론 62 참고문헌 66 Abstract 69

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