본 연구는 가스사고의 전형적이고 대표적인 폭발사고와 관련하여 LP가스용기밸브 압력정기, 중간밸브(볼밸브) 및 염화비닐호스로부터의 가스누출량이 어느 정도 되는지에 대하여 이론적으로 계산한 가스누출량과 실제 가스누출량에 대하여 실험을 통하여 연구함으로서 체적공간에서의 폭발과정과 점화원 및 사고경위를 조사하는데 중요한 자료로 활용하고 의도적이거나 취급 또 시공상의 부주의에 의한 가스누출 발생시 사고당시 가스누출량을 확인하는데 활용하고자 연구하게 되었다.
아현동 밸브기지 폭발사고(94. 12. 7), 대구 지하철공사장 폭발사고(95. 4. 28), 부천의 LPG충전소 폭발사고(98. 9. 11)는 세계적으로도 그 유래를 찾아보기 힘든 사고들이다. 가스의 소비가 늘어나면서 크고 작은 가스사고 특히 대형사고의 위험성은 항상 주변에 상존하고 있다. 대형사고사례는 사고조사와 분석을 통하여 많은 것을 교훈으로 얻을 수 있다. 그러나 부천사고의 직접적인 원인이 아직도 규명되지 못하고 있다. (중략)
지난 30년간의 LPG(Liquified Petroleum Gas)자동차의 사용으로 현재 전국에는 500여 곳의 LPG자동차 충전소가 운영되고 있다. LPG자동차의 운행대수에 비하면 충전소의 수가 절대적으로 부족하고, 또한 LPG자동차의 보급확대를 위해서는 충전소 확충이 필수적이다. 그러나 최근의 아현동 도시가스 밸브기지 폭발사고나 대구 지하철 공사장 도시가스 폭발사고와 같은 대형 가스 폭발사고의 여파로 충전소 설치 부지의 확보에 큰 어려움을 겪고 있다. 특히, 대도시 지역 내에서의 충전소 설치는 인근 지역주민의 강력한 반대로 거의 불가능한 실정이다. (중략)
가스로 인한 화재 및 폭발사고의 예측 가능한 프로그램을 구체화하고, 적절한 사회적 위험기준을 제시하기 위하여 최근 11년간의 가스사고 데이터베이스를 분석하였다. 먼저 동일유형의 가스사고 발생가능 성을 판단할 수 있는 Poisson 분석 방법을 적용하기 위해 3개의 사고유형, 즉 누출, 폭발, 화재로 구분하여 총 16개 항목으로 나누어서 적용하였다. 그 결과, 시공 작업 부주의-폭발-배관의 항목의 사고발생반도가 가장 작았으며, 배관연결부이완부식-누출-배관의 경우는 가장 높은 빈도를 나타내었다. 따라서 이에 대한 적절한 가스사고 대응책이 마련되어야 할 것이다. 또한 치명적인 가스사고의 추세와 합리적인 위험정책에 대한 지침을 결정하기위해 D. O. Hagon 방정식과 회기직선식을 이용하여 F.N 곡선의 누적사망자의 최소 및 최대점에 대응시켜 허용가능영역을 설정하였다. 향후 가스사고에 대한 신뢰성 있는 분석을 위해서는 가스로 인한 화재 폭발사고에 대한 데이터베이스를 지속적으로 확충보완을 시켜야 되며, 이를 위한 표준 코드화 작업이 요구된다.
지난 30년간의 LPG(Liquified Petroleun Gas)자동차의 사용으로 현재 전국에는 600여 곳의 LPG자동차 충전소가 운영되고 있다. LPG자동차의 운행대수에 비하면 충전소의 수가 절대적으로 부족하고, 또한 LPG자동차의 보급확대를 위해서는 충전소 확충이 절대적으로 필수적이다. 그러나 최근의 부천의 가스충전소 폭발사고, 아현동 도시가스 밸브기지 폭발사고와 같은 대형가스 폭발사고의 여파로 충전소 설치 부지확보에 큰 어려움을 격고있다. (중략)
이 논문에서는 2층 건물 지하층의 다방에서 가스냄새가 난다고 119신고가 되어 소방대원들이 출동하여 옥상에 있는 LPG 가스통들의 밸브를 직접 잠그고 지하층 다방의 중간밸브의 잠금 상태를 확인하고 현장에 도착한 가스공급 및 설치 업자에게 안전조치를 취하도록 요구하고 철수한 후 7분 만에 가스폭발사고가 발생하여 2명이 사망하고 21명이 부상을 입은 사례를 분석하고 있다. 법원은 가스폭발사고의 원인이 규명되지 아니하였으므로 가스공급 및 설치 업자와 한국가스안전공사에 배상 책임을 물을 수 없고 안전조치를 하지 않고 철수한 소방기관에게만 배상책임이 있다고 판결하였다. 그러므로 가스가 누설된다고 119신고가 되는 경우에 출동한 소방대는 가스 밸브를 잠그고 사람들을 대피시키거나 접근하지 못하게 하고 환기를 시키는 등 안전조치를 하고 화재나 폭발가능성이 없음을 확인한 후 철수해야 한다.
현재 가정이나 산업용으로 사용하는 가스 화기나 보일러 등에서 가스 누출에 의한 화재사고나 폭발사고가 빈번하게 발생하고 있다. 가스 누출에 의한 사고는 오랜 시간 가스 누출 후 점화원에 의한 폭발이나 화재사고가 대다수를 차지한다. 일반적으로 천연가스를 사용하는 경우 상단부에 가스누출검지기를 설치하고 있다. 하지만 이러한 설치 위치는 대략적인 가스의 특성을 고려한 것이다. 본 연구에서는 가스 누출이 발생할 수 있는 누출위치를 가정의 가스레인지 화구와 밸브 연결부로 선정하고, 전산유체역학(CFD)을 이용하여 가스누출검지기의 시간에 따른 응답특성을 파악하여, 빠른 가스 검지를 위해 가스누출검지기 설치 위치를 최적화하였다. 본 연구의 결과를 기초로 가정이나 건물의 가스누출검지기출 설치할 경우, 가스가 누출되었을 때 신속한 검지를 통하여 위험을 알림으로서 가스폭발이나 사고를 미연에 방지할 수 있을 것이다.
가정에서 일어나는 가장 일반적인 사고 중의 하나는 실내 가연성 가스누출에 의한 폭발 사고이다. 이러한 폭발 사고현장의 분석에 의하면 경우에 따라서 누출가스가 실내를 완전히 연소 하한계의 농도로 채올 수 있는 양보다 매우 작은 가연성 가스 양에 의하여 발생할 수 있다. 따라서 폭발이 일어날 수 있는 최소한의 가스 양은 실내 누출된 가스농도의 불균일한 정도에 의존하게 된다. 일반적으로 메탄과 같은 공기보다 가벼운 가스는 천장에서 축적되는 경향이 있고, 프로판의 경우에는 바닥에 축적되는 경향이 있다 본 논문에서는 매우 작은 양의 가스 누출에서 폭발 위험성 분석을 위한 가우스분포폭발 모델을 제시하였다. 이 모델은 연소한계농도에 기초를 두고, 특정 폭발 압력이 나타날 수 있는 최소한의 가스 누출량을 예측하는데 사용할 수 있다. 가우스모델을 이용하여 분석하면, 가정집에서 누출된 가스의 부피가 실내 부피에 비하여 $0.5\%$ 이하에서도 건물이 붕괴되는 폭발사고가 일어날 수 있다. 본 모델은 가스안전기기 개발을 위한 가스폭발 위험성 분석과 가정집에서 폭발사고 원인조사에 유용하게 활용될 수 있을 것으로 사료된다.
본 연구에서는 1991년부터 최근까지 16년간 발생된 3,593건의 가스사고[천연가스(NG) 및 액화석유가스(LPG)]사례를 수집하여 Database를 구축하였으며, 이를 근거로 사고의 발생건수를 형태 및 원인별로 분석하였다. 분석결과를 살펴보면 사고의 형태로는 누출, 폭발, 그리고 화재의 순서로 많이 발생하였다. 사고발생위치로는 화재는 밸브부위에서, 폭발은 호스부위에서, 그리고 누출은 배관부근에서 가스사고가 많이 발생한 것으로 나타났다. 또한 화재, 폭발, 누출의 각각의 경우에 Poisson 분석법을 적용하여 향후 5년 이내의 화재, 폭발 및 누출에 대한 가장 가능성이 높은 발생확률을 예측하였다. 향후 본 연구에서 구축한 국내가스사고 Database를 매년 지속적으로 보완 개정을 하면 국내 가스사고 예측에 대한 보다 신뢰성 있는 정보를 제공해 줄 수 있어 효과적인 가스안전관리 대책수립에 기여할 것으로 기대된다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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