[Procedural HAZOP #6] 플랜트 과도기 공정 중 사고 사례들과 절차적 위험성 평가의 필요성 - 2

플랜트 과도기 공정 중 사고 사례들과 절차적 위험성 평가의 필요성 (제2 편)

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(이전편 “플랜트 과도기 공정 중 사고 사례들과 절차적 위험성 평가의 필요성” (1/2)에서 연속)

 

[Procedural HAZOP #5] 플랜트 과도기 공정 중 위험성 통제의 중요성을 일깨워 주는 사고 사례들 - 1

 

 

과도기 공정 유형별 대표 사고 사례

• 과도기 공정 유형 - Emergency Operation (비상 운전) 관련 사고 사례​

1) Deepwater Horizon 원유 시추선 폭발 사고 (미국, 2010)

Macondo Blowout and Explosion | CSB

 

멕시코만 해상 시추선에서 유정 폭발 방지를 위한 임시 폐쇄 절차 중 비상 상황(Kick)이 발생했다. 유입된 가스를 통제하기 위한 비상 운전(Well Control)에 실패하여 가스가 시추선까지 올라와 폭발했다. 11명이 사망하고 역사상 최악의 해양 오염이 발생했다.

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유정의 건전성을 확인하는 음압 테스트(Negative Pressure Test) 결과가 이상했음에도 운전원들은 이를 오판하고 작업을 진행했다. 해저에서 가스가 급격히 올라오는 '킥' 현상이 발생했을 때, 이를 막아야 할 폭발 방지기(BOP)가 작동하지 않았다. 가스는 시추선 위로 분출되어 점화되었다.

사고 발생의 직접 원인	유정 통제 실패, 폭발 방지기(BOP) 작동 실패, 테스트 결과 오판
사고 발생의 근본 원인	비용 절감을 위한 무리한 공정 진행, 위험 신호 무시, 비상 대응 절차의 혼선, 그리고 복잡한 지휘 체계 등

 

해당 사고와 관련하여 사람, 설비, 시스템 및 절차 위험성 평가 측면의 시사점은 다음과 같다.

사람	비상 징후(압력 상승 등) 발견 시 즉시 작업을 중단하고 보수적으로 판단해야 한다.
설비	최후의 방어선인 BOP와 같은 안전 설비의 신뢰성을 확보해야 한다.
절차/시스템	비상 대응 매뉴얼은 명확하고 실행 가능해야 한다.
절차적 위험성 평가	만일 Procedural HAZOP을 통해 '음압 테스트 단계'에서 'Wrong Interpretation(잘못된 해석)'이나 'Ambiguous Criteria(모호한 기준)'를 분석했다면, 테스트 통과 기준을 명확히 하고 비상 차단 절차를 강화하여 사고를 예방했을 것이다

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2) Chevron Richmond 정유공장 화재 (미국, 2012)

Chevron Richmond Refinery Fire | CSB

 

원유 증류 공정의 배관에서 누출이 발견된 비상 상황에서 발생했다. 운전원들은 공장을 비상 정지하지 않고, 운전 상태에서 누출 부위를 확인하려 했다. 단열재를 제거하는 순간 배관이 파열되어 거대한 화재가 발생했고, 15,000명의 주민이 연기 피해를 입었다.

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낡은 배관에서 경유 성분이 새어 나오는 것을 발견했다. 절차상 비상 정지를 해야 했으나, 관리자들은 생산 손실을 우려해 운전 중 검사를 지시했다. 소방대가 출동해 물을 뿌리는 와중에 단열재를 벗기자 얇아진 배관이 찢어지며 고온의 유체가 분출되어 자연 발화했다.

사고 발생의 직접 원인	부식된 배관의 파열, 운전 중 위험 작업 강행
사고 발생의 근본 원인	황 부식에 취약한 재질 사용, 설비 검사 미흡, 안전보다 생산을 우선시하는 비상 대응 문화 등

 

해당 사고와 관련하여 사람, 설비, 시스템 및 절차 위험성 평가 측면의 시사점은 다음과 같다.

사람	누출 시에는 현장 접근을 통제하고 비상 정지를 우선 고려해야 한다.
설비	부식에 강한 재질로 배관을 교체하고 두께 측정을 주기적으로 해야 한다.
절차/시스템	누출 대응 절차에 '운전 중 작업 금지' 원칙을 세워야 한다.
절차적 위험성 평가	만일 Procedural HAZOP을 통해 '누출 발견 시 대응 단계'에서 'Action Error(잘못된 조치)'를 분석했다면, 운전 중 단열재 제거가 얼마나 위험한지 인지하고 즉각적인 정지 절차를 따르도록 유도했을 것이다.

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3) MGPI Processing 화학 물질 누출 사고 (미국, 2016)

 

MGPI Processing, Inc. Toxic Chemical Release | CSB

 

공장에서 황산 탱크에 황산을 채우려는 비상/수시 운전 상황에서 발생했다. 외부 운송 기사가 황산 배관이 아닌 차아염소산나트륨(락스 원료) 배관에 황산을 잘못 연결하여 주입했다. 두 물질이 반응하여 독성 염소 가스가 발생, 140명이 호흡기 질환을 앓았다.

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배관 연결구가 서로 비슷하여 혼동이 쉬웠고, 라벨링도 불명확했다. 운전원이 자리를 비운 사이 기사가 임의로 연결하고 밸브를 열었다. 비상 상황처럼 급박하게 돌아가는 하역 현장에서 발생한 전형적인 인재였다.

사고 발생의 직접 원인	이종 화학 물질의 혼입, 하역 절차 위반
사고 발생의 근본 원인	배관 연결구의 표준화 실패(Fool-proof 미적용), 외부 인력에 대한 관리 감독 소홀, 명확하지 않은 하역 절차 등

 

해당 사고와 관련하여 사람, 설비, 시스템 및 절차 위험성 평가 측면의 시사점은 다음과 같다.

사람	하역 작업 시 입회자가 반드시 끝까지 확인해야 한다.
설비	서로 다른 물질의 배관 연결구 모양을 다르게 하여 물리적으로 오연결을 막아야 한다.
절차/시스템	하역 절차서에 '연결 확인' 단계를 강화해야 한다.
절차적 위험성 평가	만일 Procedural HAZOP을 통해 '배관 연결 단계'에서 'Wrong Connection(잘못된 연결)' 시나리오를 분석했다면, 물리적 차단 장치나 키 시스템 도입의 필요성을 도출하여 절차적 안전성을 확보했을 것이다.

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4) Arkema Crosby 공장 화재 (미국, 2017)

 

Arkema Inc. Chemical Plant Fire | CSB

허리케인 하비로 인한 홍수로 공장이 침수되어 전력이 끊긴 비상 상황에서 발생했다. 유기 과산화물은 냉동 보관이 필수적인데, 냉각 설비가 멈추자 온도가 상승하여 분해 폭발했다.

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비상 발전기마저 침수되어 멈췄다. 직원들은 냉동 컨테이너로 제품을 옮기는 등 필사적으로 대응했으나 역부족이었다. 결국 제품이 자연 분해되며 화재가 발생했고, 인근 주민들이 대피했다.

사고 발생의 직접 원인	냉각 실패로 인한 유기 과산화물의 분해 및 발화
사고 발생의 근본 원인	자연재해(홍수)에 대한 위험성 평가 및 대비 부족(홍수위 예측 실패), 비상 전원 설비의 위치 선정 실패 등

 

해당 사고와 관련하여 사람, 설비, 시스템 및 절차 위험성 평가 측면의 시사점은 다음과 같다.

사람	극한의 비상 상황에서 대피 및 대응 우선순위를 명확히 해야 한다.
설비	중요 안전 설비(발전기 등)는 예상 홍수위보다 높게 설치해야 한다.
절차/시스템	자연재해 대응 비상 시나리오를 구체화해야 한다.
절차적 위험성 평가	만일 Procedural HAZOP을 통해 '전원 상실 시 대응 단계'에서 'Backup Failure(백업 실패)' 상황을 가정했다면, 다중의 방어 계층(예: 질소 퍼지, 화학적 안정제 투입 등)을 준비하여 사고 피해를 줄였을 것이다.

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5) Fukushima Daiichi 원전 사고 (일본, 2011)

 

TEPCO : Fukushima Daiichi - A One Year Review

 

지진과 쓰나미로 전원이 상실(SBO) 된 극한의 비상 운전 상황에서 발생했다. 비상 냉각 시스템이 작동을 멈추면서 원자로 노심이 용융되었고, 수소 폭발로 이어져 방사능이 대량 누출되었다.

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쓰나미가 방파제를 넘어 비상 발전기를 침수시켰다. 전기가 없으니 밸브 조작도, 계기 확인도 불가능했다. 운전원들은 매뉴얼에 없는 상황에서 자동차 배터리를 연결하는 등 고군분투했으나 노심 용융을 막지 못했다.

사고 발생의 직접 원인	전원 상실에 따른 냉각 기능 마비, 수소 폭발
사고 발생의 근본 원인	예상을 뛰어넘는 자연재해에 대한 설계 기준 미흡, 중대 사고 상황(Severe Accident)에서의 비상 절차 및 대응 체계의 부재 등

 

해당 사고와 관련하여 사람, 설비, 시스템 및 절차 위험성 평가 측면의 시사점은 다음과 같다.

사람	매뉴얼을 넘어선 상황에서의 유연한 대처 능력과 지휘 체계가 중요하다.
설비	이동형 발전차 등 독립적인 비상 전원을 확보해야 한다.
절차/시스템	모든 전원이 나갔을 때의 비상 운전 절차를 수립해야 한다.
절차적 위험성 평가	만일 Procedural HAZOP을 통해 '비상 냉각 단계'에서 'Total Power Loss(전체 전원 상실)' 시나리오를 심도 있게 분석했다면, 수동 벤트 절차나 대체 주수 수단을 미리 강구하여 최악의 사태는 면했을지 모른다.

 

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• 과도기 공정 유형 - 유지보수 및 유지 보수 후 재가동 관련 사고 사례

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1) Formosa Plastics Illiopolis 공장 폭발 사고 (미국, 2004)

 

Formosa Plastics Vinyl Chloride Explosion | CSB

 

PVC 생산 공정에서 정전으로 가동 정지 후, 설비를 세척하고 재가동하는 과정에서 발생했다. 작업자가 반응기 하부 밸브를 닫는 것을 잊은 채, 안전 인터록을 바이패스하고 원료(VCM)를 투입했다. 원료가 누출되어 폭발했고 5명이 사망했다.

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재가동 절차상 반응기를 비우고 밸브를 잠가야 했다. 그러나 밸브가 열려 있었고, 시스템은 밸브가 열려 있다는 경보를 보냈다. 작업자는 이를 센서 오류로 착각하고 인터록을 해제한 뒤 원료를 넣었다. 고압의 VCM이 작업장으로 쏟아져 나와 점화되었다.

사고 발생의 직접 원인	밸브 개방 상태에서 원료 투입, 인터록 무단 해제, 작업자 실수
사고 발생의 근본 원인	재가동 절차 미준수, 인터록 관리 부실, 작업자 실수에 대비한 방호 계층 부족, 안전보다 생산 속도를 중시한 문화 등

 

해당 사고와 관련하여 사람, 설비, 시스템 및 절차 위험성 평가 측면의 시사점은 다음과 같다.

사람	경보가 울리면 반드시 현장을 확인해야 하며 인터록을 임의로 해제해서는 안 된다.
설비	밸브 위치 스위치의 신뢰성을 높이고, 인터록 해제 권한을 엄격히 제한해야 한다.
절차/시스템	재가동 전 밸브 정렬 확인(Valve Line-up)을 더블 체크해야 한다.
절차적 위험성 평가	만일 Procedural HAZOP을 통해 '원료 투입 단계'에서 'Valve Open(밸브 열림)' 및 'Interlock Bypass(인터록 해제)' 시나리오를 분석했다면, 물리적인 현장 확인 절차를 의무화하여 인적 오류를 차단했을 것이다.

 

2) Williams Olefins 공장 폭발 사고 (미국, 2013)

Williams Olefins Plant Explosion and Fire | CSB

 

프로필렌 분별 증류탑의 리보일러 유지보수 후 재가동 중 발생했다. 정비 중 격리되어 있던 리보일러 내부에 차가운 액체 프로필렌이 가득 찬 상태였다. 운전원이 밸브를 열어 뜨거운 공정 유체를 급격히 유입시켰고, 열팽창으로 리보일러가 파열되어 폭발, 2명이 사망했다.

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리보일러가 운전되지 않는 동안 밸브 누설 등으로 액체 프로필렌이 찼다. 재가동을 위해 뜨거운 물(Quench Water)을 순환시키자 갇혀 있던 프로필렌이 급격히 팽창했다. 릴리프 밸브가 차단된 상태여서 갈 곳 없는 압력이 설비를 찢어발겼다.

사고 발생의 직접 원인	열팽창에 의한 설비 파열(액봉 현상), 과압 방지 장치(PSV)의 차단
사고 발생의 근본 원인	정비 후 재가동 절차(PSSR)의 결함, MOC 미흡(릴리프 밸브가 격리된 상태 인지 못함), 위험 인지 부족 등

 

해당 사고와 관련하여 사람, 설비, 시스템 및 절차 위험성 평가 측면의 시사점은 다음과 같다.

사람	재가동 전 모든 안전 밸브의 개방 상태를 확인해야 한다.
설비	열팽창이 우려되는 구간에는 파열판이나 열팽창 릴리프 밸브를 설치해야 한다.
절차/시스템	PSSR 체크리스트에 PSV 상태 확인을 필수로 넣어야 한다.
절차적 위험성 평가	만일 Procedural HAZOP을 통해 '가열 시작 단계'에서 'Blocked Outlet(출구 막힘)' 시나리오를 분석했다면, 액봉에 의한 파열 위험성을 찾아내고 릴리프 밸브 확인 절차를 강화하여 사고를 예방했을 것이다.

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3) Husky Energy 정유공장 폭발 사고 (미국, 2018)

FCC 공장의 유지보수(Turnaround)를 위해 정지했다가 재가동하는 초기 단계에서 발생했다. 밸브의 마모로 인해 공기가 혼입되었고, 시스템 내에 폭발성 혼합물이 형성되어 폭발했다. 인근 주민이 대피하는 소동이 벌어졌다.

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정비 기간 중 밸브를 점검했으나 마모 상태를 정확히 파악하지 못했다. 재가동 시퀀스 중에 예기치 않게 산소가 유입되었고, 고온의 탄화수소와 만나 폭발했다. 파편이 아스팔트 저장 탱크를 뚫어 2차 화재를 일으켰다.

사고 발생의 직접 원인	밸브 기밀 불량, 산소 유입에 의한 폭발
사고 발생의 근본 원인	정비 품질 관리 실패, 재가동 시 공정 변수 모니터링 미흡, 노후 설비에 대한 위험성 평가 부재

 

해당 사고와 관련하여 사람, 설비, 시스템 및 절차 위험성 평가 측면의 시사점은 다음과 같다.

사람	정비 후에는 설비가 새것과 같다고 맹신하지 말고 기밀 테스트를 철저히 해야 한다.
설비	임계 안전 부품에 대한 품질 검사를 강화해야 한다.
절차/시스템	재가동 절차에 산소 농도 측정 단계를 추가해야 한다.
절차적 위험성 평가	만일 Procedural HAZOP을 통해 '퍼지/치환 단계'에서 'High Oxygen(고산소)' 시나리오를 분석했다면, 산소 분석기의 중요성을 인지하고 퍼지 절차를 보완하여 폭발 분위기 조성을 막았을 것이다.

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4) BP Husky Toledo 정유공장 사고 (미국, 2022)

 

BP - Husky Oregon Chemical Release and Fire | CSB

 

유지보수 후 재가동은 아니었으나, 정기 보수를 앞두고 공정을 비우는 과정(정지와 재가동의 경계)에서 발생했다. 가스 누출이 발생하여 2명의 형제 작업자가 사망했다. 과도기 공정인 정비 준비 단계의 위험성을 보여준다.

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나프타 수소화 처리 공정에서 액체 넘침(Flood) 현상이 발생했다. 이를 해결하기 위해 밸브를 조작하던 중 가연성 가스가 누출되어 점화되었다. 작업자들은 화상을 입고 사망했다.

사고 발생의 직접 원인	액체 넘침 현상, 밸브 조작 중 누출
사고 발생의 근본 원인	비정상 상황(Upset)에서의 운전 절차 미비, 알람 관리 실패(알람 홍수), 작업자 피로 등

 

해당 사고와 관련하여 사람, 설비, 시스템 및 절차 위험성 평가 측면의 시사점은 다음과 같다.

사람	공정 변수가 흔들릴 때는 현장 조작을 신중히 해야 한다.
설비	액위 제어 시스템의 신뢰성을 높여야 한다.
절차/시스템	트러블 슈팅 절차에 대한 위험성 평가가 필요하다.
절차적 위험성 평가	만일 Procedural HAZOP을 통해 '비정상 대응 단계'에서 'Valve Failure(밸브 고장)'나 'Overflow(넘침)' 상황을 가정했다면, 현장 접근을 제한하고 원격 제어를 우선시하는 절차를 수립하여 인명 피해를 줄였을 것이다.

 

 

5) Silver Eagle 정유공장 배관 파열 (미국, 2009)

 

Silver Eagle Refinery Flash Fire and Explosion and Catastrophic Pipe Explosion | CSB

 

유지보수 후 재가동은 아니었으나, 정기 보수를 앞두고 공정을 비우는 과정(정지와 재가동의 경계)에서 발생했다. 가스 누출이 발생하여 2명의 형제 작업자가 사망했다. 과도기 공정인 정비 준비 단계의 위험성을 보여준다.

​

나프타 수소화 처리 공정에서 액체 넘침(Flood) 현상이 발생했다. 이를 해결하기 위해 밸브를 조작하던 중 가연성 가스가 누출되어 점화되었다. 작업자들은 화상을 입고 사망했다.

사고 발생의 직접 원인	액체 넘침 현상, 밸브 조작 중 누출
사고 발생의 근본 원인	비정상 상황(Upset)에서의 운전 절차 미비, 알람 관리 실패(알람 홍수), 작업자 피로 등

 

해당 사고와 관련하여 사람, 설비, 시스템 및 절차 위험성 평가 측면의 시사점은 다음과 같다.

사람	공정 변수가 흔들릴 때는 현장 조작을 신중히 해야 한다.
설비	액위 제어 시스템의 신뢰성을 높여야 한다.
절차/시스템	트러블 슈팅 절차에 대한 위험성 평가가 필요하다.
절차적 위험성 평가	만일 Procedural HAZOP을 통해 '비정상 대응 단계'에서 'Valve Failure(밸브 고장)'나 'Overflow(넘침)' 상황을 가정했다면, 현장 접근을 제한하고 원격 제어를 우선시하는 절차를 수립하여 인명 피해를 줄였을 것이다.

 

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• 과도기 공정 유형 - 제품 등급/Batch 공정 변경 중의 사고 사례

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1) Synthron 화학 공장 폭발 사고 (미국, 2006)

 

Synthron Chemical Explosion | CSB

 

아크릴 폴리머를 생산하는 회분식 반응기에서 제품 등급(레시피)을 변경하여 생산하던 중 발생했다. 주문량이 늘어나자 작업자가 생산량을 늘리기 위해 평소보다 많은 원료를 한 번에 투입했고, 폭주 반응이 일어나 폭발, 1명이 사망했다.

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변경된 레시피에 따라 원료 투입 속도를 조절해야 했으나, 작업자는 모든 원료를 급격히 쏟아부었다. 반응기의 냉각 용량이 이를 감당하지 못해 온도가 치솟았고, 증기가 뿜어져 나오다 폭발했다.

사고 발생의 직접 원인	원료 과다 투입(절차 위반) 및 냉각 용량 초과에 의한 폭주 반응
사고 발생의 근본 원인	제품 변경에 따른 위험성 평가(MOC) 미흡, 작업자 교육 부족, 설비의 냉각 능력 한계에 대한 정보 부재 등

 

해당 사고와 관련하여 사람, 설비, 시스템 및 절차 위험성 평가 측면의 시사점은 다음과 같다.

사람	레시피 변경 시 투입량과 속도를 엄격히 준수해야 한다.
설비	반응기 냉각 용량을 초과하는 투입을 막는 유량 제한 오리피스 등을 설치해야 한다.
절차/시스템	새로운 레시피 적용 전 반드시 MOC를 수행해야 한다.
절차적 위험성 평가	만일 Procedural HAZOP을 통해 '원료 투입 단계'에서 'Too Fast(너무 빠름)' 또는 'More Amount(과량)' 가이드워드를 분석했다면, 투입 속도가 안전에 미치는 치명적 영향을 인지하고 물리적 제한 장치를 설치하여 사고를 막았을 것이다.

 

▼ <Synthron 화학 공장 폭발 사고> 관련 포스트 ▼

 

[Procedural HAZOP #14] 과도기 공정인 제품 변경 중 발생한 2006년 Synthron 화학공장 폭발 사고

 

2) 압력 용기 파열 사고 (미국, 2009)

 

NDK Crystal Inc. Explosion with Offsite Fatality | CSB

인조 수정을 성장시키는 고온/고압 오토클레이브 공정에서 발생했다. 수정의 크기와 종류를 변경(Grade Change)하기 위해 공정 조건을 조정하던 중, 용기 덮개가 파열되어 파편이 인근 사무실을 덮쳐 1명이 사망했다.

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수정 성장은 고압에서 이루어진다. 내부의 부식성 용액이 용기 재질을 침식시켜 응력 부식 균열(SCC)이 발생해 있었다. 등급 변경을 위해 온도를 조절하는 과정에서 용기가 압력을 견디지 못하고 터졌다.

사고 발생의 직접 원인	응력 부식 균열에 의한 용기 파열
사고 발생의 근본 원인	공정 조건 변경에 따른 설비 재질 적합성 검토 미흡, 압력 용기 검사 절차 부실, 내부 부식을 감지하지 못함 등

 

 

해당 사고와 관련하여 사람, 설비, 시스템 및 절차 위험성 평가 측면의 시사점은 다음과 같다.

사람​	운전 조건이 설비의 설계 한계 내인지 확인해야 한다.
설비	부식에 강한 라이닝을 적용하고 주기적인 비파괴 검사를 해야 한다.
절차/시스템	등급 변경 시 설비에 미치는 스트레스를 평가해야 한다.
절차적 위험성 평가	만일 Procedural HAZOP을 통해 '승온/승압 단계'에서 'Material Failure(재질 파손)' 가능성을 검토했다면, 주기적인 두께 측정 절차를 운전 절차에 포함시켜 설비의 건전성을 확보했을 것이다.

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3) CAI Inc. 잉크 공장 폭발 사고 (미국, 2006)

 

 

잉크와 용제를 혼합하는 배치 공정에서 제품 배합 비율을 변경하며 생산하던 중 발생했다. 가열된 탱크 내부에 인화성 유증기가 꽉 찬 상태에서 작업자가 상태를 확인하기 위해 맨홀을 열었고, 유증기가 공장 내부로 퍼져 점화원에 의해 폭발했다.

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제품 특성을 맞추기 위해 프로펠러 속도를 높이고 온도를 올렸다. 환기 설비가 부족한 상태에서 증기가 누출되었고, 정전기나 전기 스파크에 의해 폭발하여 공장이 전소되었다.

 

사고 발생의 직접 원인	인화성 유증기 누출 및 환기 불량, 점화원 접촉
사고 발생의 근본 원인	공정 변경에 따른 환기 용량 검토 미흡, 개방형 공정 설계, 인화성 물질 취급 절차 부재 등

 

해당 사고와 관련하여 사람, 설비, 시스템 및 절차 위험성 평가 측면의 시사점은 다음과 같다.

 

사람​	가동 중인 혼합 탱크의 뚜껑을 열어서는 안 된다.
설비	밀폐형 시스템과 국소 배기 장치를 설치해야 한다.
절차/시스템	배합 변경 시 증기 발생량을 계산해야 한다.
절차적 위험성 평가	만일 Procedural HAZOP을 통해 '혼합 단계'에서 'Vapor Release(증기 누출)' 시나리오를 분석했다면, 작업 중 맨홀 개방 금지 절차와 환기 필수 요건을 도출하여 화재를 예방했을 것이다.

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4) Didion Milling 분진 폭발 사고 (미국, 2017)

옥수수 제분 공장에서 제품 종류를 바꾸는 과정(Gap 조정 등) 중 발생했다. 공정 내 분진이 과도하게 쌓여 있었고, 설비 과열로 인해 1차 폭발 후 바닥에 쌓인 분진이 날리며 2차 대폭발이 일어나 5명이 사망했다.

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제품 등급 변경을 위해 제분기 간격을 조정하던 중 마찰열이나 스파크가 발생했다. 이것이 부유 분진을 점화시켰고, 청소 불량으로 쌓여있던 분진이 연쇄 폭발을 일으켰다.

 

사고 발생의 직접 원인	가연성 분진의 축적 및 점화
사고 발생의 근본 원인	분진 청소 관리 미흡, 변경 작업 시 발화 위험성 평가 부재, 분진 폭발 방호 설비 미비 등

 

해당 사고와 관련하여 사람, 설비, 시스템 및 절차 위험성 평가 측면의 시사점은 다음과 같다.

 

사람​	등급 변경 작업 전 청소 상태를 확인해야 한다.
설비	분진 폭발 억제 장치 및 방폭 설비를 갖춰야 한다.
절차/시스템	변경 작업 절차에 '청소(Housekeeping)'를 최우선 순위로 둬야 한다.
절차적 위험성 평가	만일 Procedural HAZOP을 통해 '운전 변경 단계'에서 'Dust Accumulation(분진 축적)' 위험을 분석했다면, 작업 시작 전 청소 검사 절차(Hold Point)를 의무화하여 폭발 원인을 제거했을 것이다.

 

 

5) AL Solutions 금속 분말 폭발 사고 (미국, 2010)

 

AL Solutions Fatal Dust Explosion | CSB

 

티타늄/지르코늄 분말을 압축하여 제품(Puck)을 만드는 공정에서 발생했다. 제품 규격을 변경하여 생산하던 중 기계적 마찰로 인해 금속 분진이 폭발하여 3명이 사망했다.

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금속 분말은 반응성이 매우 높다. 압축기 설정을 변경하는 과정에서 설비 이상으로 마찰열이 발생했고, 이것이 분진을 점화시켰다. 물을 뿌리면 수소가 발생하는 금속 화재 특성을 간과한 대응도 문제였다.

사고 발생의 직접 원인	금속 분진 점화, 설비 마찰열
사고 발생의 근본 원인	가연성 금속 취급 기준 미흡, 공정 변경 시 기계적 위험성 평가 부재, 적절한 소화 설비 부재 등

 

해당 사고와 관련하여 사람, 설비, 시스템 및 절차 위험성 평가 측면의 시사점은 다음과 같다.

사람​	금속 분말의 위험성과 전용 소화 방법을 숙지해야 한다.
설비	스파크 감지 및 자동 소화 시스템을 설치해야 한다.
절차/시스템	규격 변경 시 설비 부하를 고려해야 한다.
절차적 위험성 평가	만일Procedural HAZOP을 통해 '압축 단계'에서 'Friction/Spark(마찰/스파크)' 시나리오를 분석했다면, 설비 이상 시 자동 정지 인터록과 주기적인 설비 점검 절차를 마련하여 사고를 예방했을 것이다

 

절차적 위험성 평가(Procedural HAZOP), 선택이 아닌 필수

 

지금까지 살펴본 25건의 해외 사고 사례들은 시운전, 정지, 비상 운전 등 과도기 공정이 얼마나 취약한지를 여실히 보여준다. 사고의 원인은 단순히 설비 고장에 그치지 않는다. 오히려 사람의 판단 착오, 절차의 부재나 오류, 그리고 이를 걸러내지 못하는 시스템의 한계가 복합적으로 작용하여 발생했다.

구분	정상 운전 (Steady State)	과도기 공정 (Transient Operation)
운전 특성	변수 일정, 자동 제어 위주	변수 급변, 수동 조작 빈번
주요 위험 요인	설비 고장, 제어 루프 실패	인적 오류, 절차 위반, 인터록 바이패스
적합한 평가 기법	HAZOP (P&ID 기반)	Procedural HAZOP (절차서 기반), JSA
사고 발생 비중	상대적으로 낮음 (<30%)	매우 높음 (>70%)
관리 핵심	설비 신뢰성 확보	절차 완결성 확보, 운전원 역량 강화

 

정상 운전 중심의 안전 관리와 P&ID 기반 HAZOP 만으로는 시시각각 변하는 과도기 공정의 위험을 잡아낼 수 없다. 따라서 사업장은 설비가 아닌 '행위(Action)'와 '순서(Sequence)'를 분석하는 Procedural HAZOP을 필수적으로 도입해야 한다. 이는 작업 절차서의 한 줄 한 줄을 가이드워드(Omit, Wrong Order 등)로 검증하여, 작업자가 실수하거나 절차가 누락되었을 때의 결과를 예측하고 방어막을 세우는 가장 강력한 도구다.

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절차의 빈틈을 매우는 것이 진정한 공정 안전이다. 이제 공정 안전 관리는 하드웨어의 건전성을 넘어, 그 설비를 운용하는 소프트웨어인 '절차'의 건전성을 확보하는 방향으로 나아가야 한다. Procedural HAZOP의 실행을 통해 우리 사업장의 공정 안전 수준을 한 단계 높이고, 반복되는 과도기 공정 사고의 사슬을 끊어내야 할 때다.

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[Technical Insight] Procedural HAZOP Series

 

[Procedural HAZOP #5] 플랜트 과도기 공정 중 위험성 통제의 중요성을 일깨워 주는 사고 사례들 - 1

[Procedural HAZOP #1] 과도기 공정의 위험을 잡는 필수 기법

[Procedural HAZOP #2] 플랜트 과도기 공정의 위험성과 Procedural HAZOP의 필요성

 

 

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Risk Analysis

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