본 연구에서는 국내 안전문화의 향상과 가스 관련 사고의 재발을 방지할 수 있으며, 사고 원인 분석의 원활한 수행을 도모할 수 있도록 기술적 지원을 할 수 있는 $\lceil$가스 사고 근본 원인 해석 시스템$\rfloor$을 개발하였다. 본 연구에서 개발한 프로그램은 가스산고 조사시사고원인을 체계적으로 분석할 수 있도록 사고사례를 분석하여 사고원인 데이터베이스를 구축하였으며, If${\~}$Then Rule을 적용하여 사고의 1차 원인을 찾을 수 있게 하였다. 이때 사고 발생장소, 사고 형태, 사고시 운전 상황, 사고 가스, 사고 발생 기계장치 및 구성요소들을 유기적으로 연결하여 도출되는 1차 원인의 수를 줄이도록 하였다. 또한, 인적 오류, 장치 결함, 외부 요인을 시작점으로 하여 5단계의 질의를 통하여 근본 원인을 찾아갈 수 있도록 하는 Root Cause Analysis Map을 구축하였다.
Objective: The purpose of this study is to identify the kinds and exposure levels of health hazards in the metalworking process in relation to acute poisoning accidents caused by methanol in 2016. Methods: The number of industries, workplaces, exposed workers, regional distribution, and exposure level of health hazards in metalworking process were investigated based on employee exposure assessment database provided by KOSHA (the Korea Occupational Safety and Health Agency), which was collected from workplace hazard evaluation programs in Korea. Exposure metrics for methanol were assessed by RCR (risk characterization ratio). Results: The numbers of processes, workplaces, and exposed workers of metalworking, which include CNC (computer numerical control) were 25, 14,405, and 169,102 respectively. The numbers of samples of chemical hazards including methanol were 91,325, and it was found that workers in metalworking were exposed to 249 kinds of chemical hazards. There were 16 kinds of special controlled substances including beryllium. It is estimated that the number of workplaces involving CNC process was 2,537, and the number of exposed workers was 27,976. In CNC process, the total number of workplaces handling methanol was 36, and 298 workers were estimated to be exposed. There was no exceeded that surpassed the OEL and 49% of samples were below the limit of detection. Methanol exposure concentrations in Gyeonggido Province were statistically significantly higher than in other areas (p <0.0001). Conclusions: In the metalworking process including CNC, there is exposure to a wide variety of health hazards. There was no sample exceeding the OEL for methanol. Therefore, it is necessary to recognize the limits of the employee exposure assessment system and urgently improve measures to prevent the occurrence of events like methanol poisoning.
최근 급속히 발전하고 있는 과학기술과 산업발달에 따라 화학물질, 위험물의 사용, 저장 및 운송물이 날로 증가하고 있다. 이러한 물질들은 우리의 일상생활과 인류문화 발전에 크게 기여하고 있지만 인화성, 폭발성 등의 잠재위험성을 가지고 있다. 세계 각국은 물질의 분류와 표시가 달라 국제무역에서 많은 사고가 증가하고 있는 실정이다. 이 연구의 목적은 위험물에 대한 국제적인 시험방법을 개발하는 것이며 시험데이터를 기준으로 선택가능방식(Building Block Approach)으로 분류하고자 한다. 국내 위험물안전관리법에서는 위험물을 산화성고체, 가연성고체, 자연발화성물질 및 금수성물질, 인화성액체, 자기반응성물질, 산화성액체로 분류하고 있다. 1차적으로 산화성고체 35종에 대하여 위험물안전관리법에 의한 시험방법, UN시험방법으로 시험한 데이터를 비교하여 이들의 연관성을 도출하고, 국제적으로 분류하여 국내실정에 적합한 산화성고체 시험방법을 제시하였다.
본 연구에서는 LPG(Liquefied Petroleum Gas) 인수기지에 대해 HAZOP(Hazard and Operability), LOPA(Layer of Protection Analysis) 및 SIL(Safety Integrity Level) 위험성 평가기법을 적용하여, 국내 LPG 인수기지 중 사고발생시 피해영향이 가장 큰 부탄 및 프로판 저장탱크를 중심으로, 사고위험성을 감소시킬 수 있는 방안을 고찰하였다. HAZOP 기법을 통해 잠재위험성을 분석하여 사고시나리오를 도출하고, 사고피해영향이 큰 시나리오를 선정하여 LOPA를 분석하였다. LOPA 분석시에는 해당시나리오에 대한 IPL(Independent Protection Layer)을 분석하여 완화된 결과의 빈도를 도출한 후, 설정된 위험성 허용기준($1.0{\times}10^{-05}$/년)에 대한 충족여부를 판단하였다. LOPA의 독립방호계층으로서 SIF(Safety Instrumented Functions)의 경제성을 분석하여 SIF가 현장의 특성에 맞는 IPL이 되도록 개선안을 제시하였다. 또한, 독립방호계층으로서 해당공정에 사용된 SIF의 수준을 분석해보고, SIF의 수준에 따라 공정의 사고발생빈도가 어느 정도 변화하는지를 당해 공정에서 도출된 사고시나리오를 중심으로 연구하였다.
In the chemical process industries, accidents have a high potential and large effects on catastrophic results. Therefore the safety management for accident prevention plays a crucial role to guarantee the process safety. For these reasons, many systematic methods for safety management system have been widely employed in the fields of chemical processes. PSM (Process safety management) is one of most representative methods. The audit system, which is one of PSM system components, evaluates the performance of PMS system. However, most existing safety audit systems are not systematic and these are performed based on knowledges and experiences of various specialist. Moreover, the safety audit is only performed based on each independent technical component. So, the results of safety audit are not a quantitative index but only a series of commentaries. Finally, it is very difficult to obtain the comparison with other plants or industries. In this study, the novel systematic method and index-based accident database of auditing safety management systems for quantitative assessment are proposed. First, the elements of safety audit replace technical methods to categories of accident database. The F-N curve of each category for accident database is employed to derive the index for quantitative assessment. The Accidental Factor Risk Index (AFRI) is suggested for evaluating the effect of each element in accident database and safety audit system. The safety audit can be modified according to the proposed index.
Recently, there have been several cases of serious accidents on concrete structure resulting from rapid deterioration of concrete strength. On the view point of long term stability of concrete, deterioration of concrete strength is mostly due to chemical reaction between alkali and reactive aggregates (alkali-aggreagte reaction; AAR) in concrete rather than a problem of execution. For long-term stability of concrete, concrete aggregates must be carefully selected. Some of rocks used for concrete aggregates contain deleterious minerals reactive to alkali components in concrete. Most of AAR result from chemical reaction between alkali components and reactive silica minerals in aggregates (so called alkali-silica reaction; ASR). The silica minerals are as follows; quartz with seriously distorted lattice structure, volcanic glass, chalcedony, opal, cristobalite, tridymite, etc. ASR may cause expansion and cracks, further collapse in concrete structure, in a few years. In case of crushed aggregates, only a part of rock mass without reactive minerals must be produced in aggregates mine after thorough examination of the distribution of rocks with reactive minerals. In case of natural aggregates, the total content of reactive minerals must be calculated, if, the content is more than 20%, the rate should be lower by mixing other non-reactive crushed- or natural aggregates. If it is obliged to use concrete aggregates all containing deleterious minerals in a discrete area, they must be used with low alkali cement Even if it is low quality in the chemical properties, aggregates with suitable range in the physical properties can be utilized as the aggregate of other purposes.
본 연구는 화학공장에서 원료 및 중간재로 많이 사용되는 Heavy Gas인 염소를 화학설비의 가압 염소포화액체 저장탱크에서 2상 흐름 연속누출에 대한 유해위험거리를 정량적으로 예측하기 위한 피해영향 모델링이다. 피해예측을 위한 평가방법과 사고영향평가모델들을 기준으로 액체염소 저장용기의 누출사고에서 사고결과에 미치는 최적의 변수를 나타나기 위해 조업조건을 표준조건으로 하였다. 장외영향평가의 위험성 평가에 사용되는 것으로 USEPA와 NOAA에서 공동 개발된 대기확산 모델인 ALOHA (V5.4.4) 모델을 사용하였다. 화학물질을 대량으로 제조 및 취급하고 있는 여수 국가산업단지를 연구 대상지역으로하여, 기상변수와 공정변수들을 설정하여 시나리오별로 모델링을 하여 누출사고에 대한 특성을 도출하였다. 가우시안 확산모델에 따른 관심지점의 농도 추정치를 산출하였고, ALOHA 모델링 결과 염소 확산에 의한 유해위험거리는 대기온도가 높고 풍속의 감소와 대기 안정도가 안정할수록 증가 하는 것으로 분석되었다.
화학물질은 사회 전반에 다양하게 사용되고 있어 사용량은 앞으로도 증가할 것으로 예상된다. 이에 따른 화학물질 및 위험물과 관련한 다양한 사고가 발생하고 있으며 발생 빈도 또한 지속해서 증가할 것으로 보인다. 이에 본 연구를 통해 화학물질 및 위험물 사고 발생에 따른 각 관련 기관별 사고 조사서, 관리시스템의 분석을 통해 문제점 및 개선 방향을 제시하고, 조사서 입력 시스템을 개선하여 화학물질 및 위험물 사고조사에 따른 세부 정보 수집 및 통계산출에 효율을 높임으로써, 화학물질 및 위험물 사고의 예방과 피해를 최소화하기 위한 기초자료로 활용할 수 있을 것으로 기대한다.
Most factories deal with toxic or flammable chemicals in their industrial processes. These hazardous substances pose a risk of leakage due to accidents, such as fire and explosion. In the event of chemical release, massive casualties and property damage can result; hence, quantitative risk prediction and assessment are necessary. Several methods are available for evaluating chemical dispersion in the atmosphere, and most analyses are considered neutral in dispersion models and under far-field wind condition. The foregoing assumption renders a model valid only after a considerable time has elapsed from the moment chemicals are released or dispersed from a source. Hence, an initial dispersion model is required to assess risk quantitatively and predict the extent of damage because the most dangerous locations are those near a leak source. In this study, the dispersion model for initial consequence analysis was developed with three-dimensional unsteady advective diffusion equation. In this expression, instantaneous leakage is assumed as a puff, and wind velocity is considered as a coordinate transform in the solution. To minimize the buoyant force, ethane is used as leaked fuel, and two different diffusion coefficients are introduced. The calculated concentration field with a molecular diffusion coefficient shows a moving circular iso-line in the horizontal plane. The maximum concentration decreases as time progresses and distance increases. In the case of using a coefficient for turbulent diffusion, the dispersion along the wind velocity direction is enhanced, and an elliptic iso-contour line is found. The result yielded by a widely used commercial program, ALOHA, was compared with the end point of the lower explosion limit. In the future, we plan to build a more accurate and general initial risk assessment model by considering the turbulence diffusion and buoyancy effect on dispersion.
화학공정에서 의도되지 않게 발생하는 이상은 큰 사고를 유발할 수 있다. 이러한 문제를 해결하기 위해, 신속하게 이상의 원인을 감지하고 판별하는 이상 진단 모델이 필요하다. 하지만, 이상 진단을 연구하는 대부분 연구의 경우, 상용프로그램에서 공정 시뮬레이션을 이용하여 이상 데이터를 생성하고 이를 이용하여 연구한 방법론을 적용하고 있다. 이는 실제 공정상에서 이상을 포함하는 실제 데이터를 얻는 데 많은 제약이 있음을 의미한다. 본 연구에서는 실제 폴리스티렌 반응기에서 얻은 이상 데이터와 정상 데이터를 분석하여 적절한 이상 진단 모델을 설계하고자 하였다. 먼저, 정상 데이터를 분석하여 세 가지의 조업 모드가 존재함을 확인하였으며, 모드 판별을 위한 모델을 SVM (Support Vector Machine)을 이용하여 만들었다. 각 조업 모드 별로 PCA (Principal Component Analysis)를 이용하여 이상 진단 모델을 만들었으며, 실제 이상 데이터를 이용하여 계산한 결과 신속하게 이상을 진단할 수 있음을 확인하였다. 본 연구에서 제안한 모델을 통해, 실제 사고가 발생하는 경우 신속한 대처가 가능하며, 이는 잠재적인 손실의 감소에 기여할 수 있음을 의미한다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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