【중대산업사고속보】

     제목 : 메탄가스 저장탱크 폭발사고
  속보번호: CCPS-0313
     날짜 : 2003년 11월
   기인물 : 메탄가스
 재해유형 : 폭발
 피해정도 : 

                   【메탄가스 저장탱크 폭발사고】

1. 사고개요

  2003년 11월 14일(금) 22시30분경 제주시 소재 ○○사업소 하수종말처리장에서 메탄가스
  저장탱크 1기가 폭발한 사고임.

2. 사고물질의 특성

 가. 물리적 반응

  ○ 혐기성소화조의 소화가스 성분         
               

 나. 기인물
  ○ 가스저장탱크사양
    - 제 작 사 : ○○중공업 (설치년도 : 91년도)
    - 형    식 : 멤브레인 (막 밀봉형 가스홀더)
    - 용    량 : 1,000 ㎥
    - 사용압력 : 250 ㎜Aq
    - 최대설계압력 : 350 ㎜Aq
    - 재  질 
      · 가스홀더 : 철판(SS41)
      · 멤브레인(Membrane) : 합성인조고무 3mm(나일론 타이어 코드로 짠 기포에 
                              고무로 입혀져 있음)
    - 중  량 : 약 5,000 Kg 
    - 직  경 : 13,500 ㎜
    - 높  이 : 10,570 ㎜
     - 안전장치 
      ·멤브레인: PRESSURE PROTECT,
      ·가스홀더: PRESSURE RELIEF ,FLAME ARRESTER

3. 사고발생공정 및 운전상황

  ○ 하수처리공정
               

4. 사고원인 분석

○ 사고현장 조사 및 사고당일 야간 근무자와 보일러 운전자의 진술을 토대로 다음과 
   같이 사고발생원인을 추정함.

 ♧ 추정 1 : 탱크에 가스 과충전에 의한 폭발
   - 사고당시 가스저장탱크의 가스잔여량이 207.7㎥로 가스저장탱크의 용량(1000㎥)에 
     미달된 상태임.
   - 따라서 과충전에 의한 폭발 가능성은 희박함.

  ※ 사고당시 폭발한 가스저장탱크의 가스량을 추정해 보면

    - 보일러 가동중지 시간 : 사고당일 07시 43분

    - 사고당일 08시부터 22시까지 소화조 가스발생량 : 총578㎥(1,2호기)
     · 사고당일 시간당 가스발생량(1,2호기) : 41.2㎥(20.6㎥/1기당)
     · 소화조의 가스발생량은 금일 08시부터 명일 08시(24시간)까지 누계량으로만 기록 
        관리되고 있으며, 
     · 가스저장탱크의 가스 잔여량은 현장에서 레벨로 확인 관리하고 있어 사고당시 
        가스저장탱크의 가스잔여량은 정확하게 파악 할 수 없음.

    - 사고당일 18:00경 보일러 운전자가 퇴근하면서 육안으로 확인한 가스저장 탱크의 
      가스 레벨은 약1500mm(112㎥) 
    - 따라서 사고당시(22:30) 가스저장탱크의 가스잔여량은 204.7㎥로 추정됨.
 
      ※ 가스 잔여량 
         = 18:00경 가스잔여량(112㎥)+시간당 소화조 가스발생량(20.6㎥/1기당) × 4.5시간 

 ♧ 추정 2 : 기계적 또는 전기적에너지에 의한 폭발
  - 맴브레인의 수축팽창시 상하운동상태 등 탱크구조를 검토한 결과 금속과 금속의 마찰 
    또는 충격으로 인한 스파크가 발생할 가능성은 희박함.
  - 탱크에 투입되는 전원을 조사한 결과, 유량계 조작전원이 있으나 탱크외부에 설치되어 
    있으며 전선피복상태 등을 점검한 결과 누전 또는 합선의 흔적이 없는 것으로 보아 탱크
    에서 사용하고 있는 전원에 의한 화재폭발 가능성은 희박함.
  - 그러나 맴브레인의 수축· 팽창시 고무막이 분리 또는 접촉을 반복하면서 발생한 정전기
    에 의해 가스가 점화되면서 폭발할 가능성이 있음.
  ※ 멤브레인(membrane)재질 : 합성인조고무 (나일론 타이어 코드로 짠 기포에 고무로 
                              입혀져 있음)
 
 ♧ 추정 3 : 자연발화에 의한 폭발
   - 자연발화란 점화원 없이 가연성가스가 공기 또는 산소 중에서 발화 또는 폭발하는 것으로, 
   - 사고당시 가스저장탱크의 운전조건을 조사한 결과 자연발화온도에 도달할 가능성이 희박함.
   ※ 메탄(CH₄)의 자연발화온도 : 537℃ 
   
 ♧ 추정 4 : 방화에 의한 폭발
  - 사고당시 야간 근무자 3명 모두 통제실에서 근무 중이였으며, 
  - 외부 제3자에 의한 방화였다면 방화자가 방화 후 폭발현장을 미쳐 빠져나가지 못하고
    부상을 입었을 것으로 판단됨.
  - 따라서 사고당시 부상자가 발생하지 않은 것으로 보아 근무자나 제3자에 의한 방화일 
    가능성은 희박함.

 ♧ 추정 5 : 맴브레인의 강도부족에 의한 폭발
  - 폭발한 가스저장탱크의 맴브레인은 ’91년도에 설치한 후 교체하지 않아 장기간 반복적인 
    수축·팽창으로 인해 인장강도와 신장률이 저하되었을 것으로 판단됨.
   ※ 국내 맴브레인 생산업체에 맴브레인 교체주기를 확인한 결과 약10년 사용 후 교체하는 
      것이 적정하다는 의견을 제시하였음.
  - 따라서 맴브레인의 노화로 인해 맴브레인(재질 : 합성인조고무)이 압력에 견디지 못해 
    파열되면서, 피스톤덱(재질 ; SS41)이 가스홀더(재질 : SS41)에 부딪쳐 발생된 스파크로 
    인해 화재가 발생되었을 가능성이 다소 있음. 
 
5. 결론

 ○ 상기 사고 발생 원인은 사고현장에서 수집 가능한 각종 자료의 검토와 목격자의 진술을
    토대로 사고당시 가스저장탱크가 폭발할 수 있는 조건을 추정 한 것으로 정확한 원인을 
    파악하기 위해서는
 
  - 가스발생 및 저장설비에 대한 설계도서(도면) 및 각종 재료의 시험성적서 등의 자료 
    추가검토와 탱크 제조회사의 설계담당자 입회 하에 정밀 조사가 이루어  져야 할 것으로 
    사료됨.

 ○ 현재까지 조사한 결과로는 추정2(정전기) 와 추정5(맴브레인 노화)에 의한 폭발가능성이 
    있는 것으로 추정됨.      

6. 사고현장사진 : 붙임자료 참고