고양 위험물 저유소 화재 원인 분석
고양저유소 화재의 탱크 본체에 대한 문제제기 (화염의 통로인 환기구의 존폐를 중심으로..)
고양저유소의 화재
에 대한 여러 가지 원인에 대해서 중과실 혐의를 받고 있는 스리랑카인의 풍등 점화원 이외의 여러 관리적인 원인들을 이야기하고 있다.
나는 점화원과
관리적인 요인 외에 폭발과 함께 화재가 발생한 탱크 본체에 대해 이야기하고자 한다.
풍등의 낙하로
인해 탱크 주위의 잔디와 잡풀에 옮겨 붙은 화재가 해당 탱크로 접근했고, 해당 탱크 상부의 환기구(Circulation Vent)를 통해 내부 유증기와 화염이 접촉된 것으로 추정되고 있다.
환기구가 없었더라면,
풍등에 옮겨 붙은 화재에도 불구하고, 지중탱크는 견고한 철판으로 이루어진 지붕판으로 외부 점화원과는 격리되어 폭발 및 화재가 일어날 확률은 극히 낮다.
그렇다면, 환기구에 대한 다음과 같은 검토가 필요하다.
1. 환기구는 어떤 기능을 하고, 어떤 기준에 의해 설치가 되었나.
2. 환기구가 있는 것과 없는 것의 차이점은 무엇인가.
3. 그렇다면 환기구는 꼭 있어야 했나.
4. 화재를 계기로 하여 조사되고, 결론 내어야 할 사항은 무엇이 있는가 라는 4가지를 스스로 질문하고 답하고자 한다.
1. 환기구는 어떤 기능을 하고, 어떤 기준에 의해 설치가 되었나.
화재가 발생한 탱크는 현재 위험물 안전관리법상 옥외탱크 저장 소중 지중탱크로 분류되며, 설치 연도는 1992년도(?)에 설치되었다. 2004년 위험물 안전관리법이 전면 개정되며, 그 설치기준이 정해졌으며, 그 이전에는 설치기준조차 없었기 때문에 그 당시 소방시설기준에 관한 규칙 중 위험물 옥외탱크저장소의 설치기준의 인허가상의 요건을 갖추고, 여러 기술적 사항은 API650의 기준을 적용한 것으로 보인다.
지중탱크이면서 증기압이 높은 휘발유를 저장하며, Breathing Loss를 줄이기 위해 내부 부상 지붕(IFRT)을 적용하였는데, IFRT의 기술적인 사항은 API 650 App. H (APPENDIX H-INTERNAL FLOATING ROOFS)의 H.5.2.2 Tank Circulation Vents이고 원문은 다음과 같다.
H.5.2.2 Tank Circulation Vents
H.5.2.2.1 Peripheral circulation vents shall be located on the tank roof (unless otherwise specified by the Purchaser) and meet
the requirements of H.5.3.3, so that they are above the seal of the internal floating roof when the tank is full. The maximum spacing
between vents shall be 10 m (32 ft), based on an arc measured at the tank shell, but there shall not be fewer than four equallyspaced
vents. The venting shall be distributed such that the sum of the open areas of the vents located within any 10 m (32 ft)
interval is at least 0.2 m2 (2.0 ft2). The total net open area of these vents shall be greater than or equal to 0.06 m2/m (0.2 ft2/ft) of
tank diameter. These vents shall be covered with a corrosion-resistant coarse-mesh screen (13 mm [1/2 in.] openings, unless specified
otherwise by the Purchaser) and shall be provided with weather shields (the closed area of the screen must be deducted to
determine the net open vent area).
H.5.2.2.2 A center circulation vent with a minimum net open area of 30,000 mm2 (50 in.2) shall be provided at the center of the
fixed roof or at the highest elevation possible on the fixed roof. It shall have a weather cover and shall be provided with a corrosion-
resistant coarse-mesh screen (the closed area of the screen must be deducted to determine the net open vent area).
H.5.2.2.3 If circulation vents (per H.5.2.2.1 and H.5.2.2.2) are not installed, gas blanketing or another acceptable method to
prevent the development of a combustible gas mixture within the tank is required. Additionally, the tank shall be protected by
pressure-vacuum vents in accordance with 5.8.5, based on information provided by the Purchaser.
설계의도는 H.5.2.2.3의 대안을 제시하는 문장에서 알 수 있듯이 부상 덮개와 지붕판 사이에 가연성 혼합기의 생성을 방지하기 위한 자연환기가 설치 목적이다.
2. 환기구가 있는 것과 없는 것의 차이점은 무엇인가.
단순하게 생각한다면, 환기구가 있는 조건에서 자연환기에 의해 부상 지붕 상부에 생성된 유증기가 희석되어 그 농도가 저하될 수 있으며, 환기구가 없다면 내부의 유증기의 농도는 그렇지 않은 경우보다는 높을 것이다.
유증기의 발생의 절대량은 ① Loading시 부상 지붕의 하강으로 인한 벽면에 묻어있는 액체의 증발량과 ②부상 지붕 자체의 기밀이 불량한 부분에서 새어 나오는 량이라고 볼 수 있다.
여기서 휘발유의 폭발 범위인 LFL 1.6% ULF 15.1%를 고려하여, 탱크 내부의 가연성 혼합기의 측면에서 본다면, 환기구 설치상태의 희석을 통해서 유증기의 농도 1.6%를 유지하는 것과 환기구 없이 밀폐구조로 하여 15.1%를 유지하는 것 중 어떤 것이 화재의 물적 조건(가연물+산소 공급원)의 요건의 중대함을 판단해야 해야 하겠다. 물론 조사와 실험이 필요하다.
또 한 가지 환기구가 있는 상태는 외부화 재가 점화원으로 작용할 수 있는 환기구 설치상태와 외부 화재의 점화원과 격리가 되어있는 밀폐상태인 경우에 에너지 조건에 대해서는 실험을 하지 않아도 자명한 일이다.
점화 원관점의 에너지 조건에서는 그 확률적으로 지상탱크와 지중탱크와는 다르다. IFRT구조의 지상탱크에 환기구가 있는 경우에는 예를 들어 풍등이 지상 10여 m 상부의 환기구를 정확히 타격해야만 폭발 또는 화재가 발생할 수 있지만, 지붕이 지면과 닿아있는 지중탱크의 경우는 외부 화재로부터 접촉할 확률이 더 클 수밖에 없다.
3. 그렇다면 환기구는 꼭 있어야 했나?
API에서 기준한 옥외탱크의 여러 공학적인 고려와 검토 끝에 설계된 거라고 생각하지만, IFRT의 부상 덮개 상부의 지붕에 설치하는 Circulation Vent의 설치에 대해서 방호하고자 하는 공간의 화재의 물적 조건(공기+유증기=가연성 혼합기의 폭발 범위)의 측면에서 어떤 것이 유리한지는 조사와 실험을 통하여 검증되어야 한다.
하지만,
지상탱크가 아닌 지중탱크의 경우에는 외부화 재가 점화원이 될 수 있는 에너지 조건을 고려한다면 지중탱크에는 Circulation Vent가 절대적으로 없어야 하고, 그 공간을 밀폐공간으로 하며, 폭발 위험장소 중 0종 장소 (Division 1)으로 관리하는 것이 바람직하다는 생각이다.
Circulation Vent의 유효성이 자연풍의 풍향과 풍속에 의존하는 편이고, 밀폐공간의 유체의 거동 행태를 고려했을 때 낙관적이지 않다는 생각이다.
4. 화재를 계기로 하여 조사되고, 결론 내어야 할 사항은 무엇이 있는가?
화재를 포함한 사고를 통해서, 시설과 인식의 변화가 이루어지며 미처 보지 못했던 부분으로 시선이 향하게 되는 관점의 변화까지 기대할 수 있다면, 인명사고가 아니라 재산상의 손실이었을 때 오히려 그 사고는 또 다른 가치를 생산해 낼 수 있다.
화재의 점화원과 관리적인 요인 외에 탱크 본체에 대한 문제제기를 하였으니, 지중탱크와 지중탱크 중 Circulation Vent가 있는 탱크 내부의 물적 조건(가연성 혼합기의 농도 측정)을 조사하고, 환기구 설치 시 내부의 공간은 폭발 범위 하한으로 유지되고 있는지. Circulation Vent가 없는 IFRT의 경우의 물적 조건은 폭발 상한으로 유지되고 있는지의 여부를 조사해야 하겠다.
그 조사 결과를 토대로 지중탱크의 Circulation Vent 폐쇄, 지상탱크 Circulation Vent폐쇄 등을 결정해야 하겠고, 좀 더 확대하여 차용된 위험물 안전관리법상의 기술기준에 대해서 고찰과 검토, 조사와 연구의 결과로써 많은 기준과 대안들이 제시되길 바란다.
written by 조경래
