고려대 캠퍼스 정화조 PIT 폭발사고 (2019.11.12)

2019년 11월 12일 오후 4시 5분
서울 고려대학교에서 폭발과 함께 정화조 맨홀 뚜껑이 10m 튀어 건물 외벽 일부가 파손되었다. 인명피해는 없다.  정화조 내부에 가스 발생 압력을 해소하지 못하여 폭발한 것으로 추정된다. 현장에서는 사고 이후 암모니아 계열의 역겨운 냄새가 진동을 했다는 진술이 있다.

정화조 역시 압력용기입니다. 음식물, 배설물 등의 유기성 성분이 분해하여 메탄가스, 암모니아가스, 황화수소가스를 생성하게됩니다. 생성된 가스는 정화조 내부의 상부층에 채류하게됩니다. 따라서 발생되는 가스의 양이 증가할수록 압력이 상승하게 됩니다. 이 압력은 적절히 배출되어야 합니다. 또한 이 가스는 질식을 일으키거나 중독을 일으키는 가스입니다.

▶우수/하수/정화조에서의 유해가스 생성
[CH4 가스생성]
CH3COOH (유기물) + 2H2O → 2CO2 + 8H (산화반응) 
8H +CO2 → CH4 + CO2 (환원반응)

[H2S 가스생성]
유기물(C,H,O,N,S) → SO42- + 2C + 2H2O →2HCO3-+H2S↑

황화수소 질식재해예방(OPS).pdf

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▶폭발 사고의 원인 
식물성 유지, 동물성 유지, 기타 유기물들이 분해되는 과정에서 발생하는 가스도 가연성이므로 역시 누출되었을 때에는 폭발 사고의 가능성이 있다. 산패(rancidity)란 저장탱크에서 유지분이 장기간 방치되면 가수분해나 자연산화로 인하여 과산화지질이 생기고, 이것이 분해되어서 알데히드․케톤 등이 생성되고 식물이 썩을 때 발생하는 메탄 등의 탄화수소류 등 가연성물질이 발생하는 작용을 말한다. 이러한 사고는 주로 매설된 쓰레기 매립장, 정화조, 하수도 배관이나 정화시설 등에서 혼입되어 있는 유기물이 분해되면서 발생하는 메탄가스가 주변의 공기와 연소성 혼합가스를 생성하고, 주변의 점화원에 의해서 착화된다. 메탄가스는 공기보다 비중이 낮기 때문에 지하에서 발생 또는 누출될 경우에도 토양의 공극을 통해서 점차적으로 상부로 상승하게 되고 대기 중으로 확산된다. 상승 경로 중에 암반이나 인공구조물에 의한 공간을 만나게 되는 공간에서 일정 양으로 모여 있을 수 있다. 흔히 탄광에서 가스폭발사고가 발생하는 것이 바로 이러한 것이다. 암반 사이에서 확산되지 못하고, 갇혀있던 메탄가스가 굴착 착업 등에 의해서 누출되면서 별도의 점화원에 의해 폭발하는 것이다. 공간 내에서 외부로 충분한 환기가 이루어지지 않는다면 메탄가스가 갇혀 존재하면서 그 공간 내에 점화원이 주어지는 순간 폭발 사고가 발생할 수 있다. 또 에초부터 탱크의 내부나 콘크리트 구조물과 같은 정화조 등 공간에서 메탄가스가 발생할 경우에는 환기가 충분하지 않을 때에는 내부에 채류하게 된다. 분뇨, 음식물 쓰레기 등에서 발생하는 메탄가스는 우리가 일반적으로 난방이나 조리를 할 때 연료로 사용하는 도시가스와 같은 것이다. 시내버스 등 자동차를 움직이는 연료인 압축천연가스 동일한 것이다. 

▶밀폐공간작업 안전수칙
1. 3대 절차(밀폐공간 평가→ 출입금지 표시→ 출입허가제) 준수  
질식위험 작업장소에 대하여 밀폐공간 해당 여부를 평가하여 밀폐공간은  출입금지조치를 하고 밀폐공간 내 작업시에는 출입허가제 시행 등 3대 사전예방시스템을 구축·운영 

2. 안전대 등 보호구 및 대피용 기구의 비치  
밀폐공간에서 작업을 하는 근로자가 산소결핍이나 유해가스로 인하여 추락할 우려가 있는 경우에는 해당 근로자에게 안전대나 구명밧줄, 공기호흡기 또는 송기마스크를 지급하여 착용하도록 하고, 비상시에 근로자를 구출하기 위한 공기호흡기 또는 송기마스크, 섬유로프, 사다리, 삼각대 등 대피용 기구를 비치  

3. 작업자 관리감독 철저   
관리감독자는 밀폐공간에서 작업 시 산소결핍이나 유해가스에 노출되지 않도록 맨홀 내 적정공기여부 평가, 환기 및 송기마스크의 착용 관리 등 작업을 지휘·감독하는 유해·위험 방지업무 철저  

▶폭발사고의 대책
메탄가스가 발생할 것으로 예상되는 상황에서는 환기 또는 포집 시설 등 폭발을 막기 위한 장치와 시설이 설치 운영되는데, 이로 인한 사고가 발생하는 사례를 살펴 보면 메탄가스의 발생을 전혀 예상하지 못한 경우, 환기 또는 포집시설이 고장 난 경우, 전혀 관심이 없이 방치된 경우 등에 발생하는 폭발이 주를 이룬다.

▶사고사례
2006년 9월 식물성 유지류의 산패
경남 밀양시 소재 한 공장내 옥외 탱크에는 폐식용유가 저장되어 있었으며, 장시간 사용하지 않은 상태로 방치되어 있었지만 사건 당일 용기의 재가동을 위해서 상부에서 LG 설치작업을 위해 용접작업 및 드릴 천공작업을 하는 중 폭발이 발생하였는데, 이 사고로 작업자 3명이 사망하였다. 사고의 원인으로는 탱크의 해치는 개방된 상태였는데, 저장탱크의 내부에는 식물성 유지가 산패작용 등으로 발생된 가연성가스가 체류되어 있는 상태에서 작업 중 발생한 용접불티 등이 탱크의 내부로 비산되어 폭발이 발생한 것으로 추정된다.

1996.12.26 매립지 분해가스 폭발
인천 서구경서동 수도권 쓰레기 매립지 2블록에서 메탄가스 가 폭발해 이곳에서 흙파기를 하던 굴삭기 운전기사가 얼굴과 팔 등에 2도 화상을 입었다. 이날 날 사고는 메립지 내에서 발생하는 메탄가스를 처리하기 위해 메탄가스 수평포집관을 뚣기 위해 땅을 파던 중 굴삭기 엔진부위에서 일어난 불꽃이 땅속 쓰레기 더미 속에서 새어 나온 메탄가스에 옮겨 붙으면서 발생하였다.

2013.04.03 매립지 분해가스 누출
삼척시 교동 삼척초교 실내체육관 공사현장에서 가스가 유출돼 불꽃이 튀자 경찰과 한국가스안전공사가 조사를 벌였다. 이날 공사현장 지하 22ｍ 지점에서 철재 파일을 용접하던 근로자가 불꽃이 튀자 119에 신고했는데 다행히 불꽃은 3초간만 이어져 피해는 없었다. 소방 당국과 경찰 조사 결과 해당 공사 현장은 30여년전 쓰레기 매립장이었지만 학교측과 공사업체 모두 전혀 알지 못했다. 주변에 가스배관 등 폭발 위험시설은 없는 점으로 보아 지하를 굴착하면서 매립되었던 쓰레기의 분해가스인 메탄가스가 흘러나와 용접기의 불꽃에 옮겨 붙은 것으로 보고 있다.

2012.04.03 정화조 분해가스
경상남도 산청군 단성면 남사리 모 축사에서 분뇨 액비 정화조가 폭발, 4명이 부상하는 사고가 발생했다. 3일 경찰에 따르면 이날 오전 10시 5분께 산청군 단성면 남사리 모 축사에서 분뇨 처리장 신축을 위한 용접작업을 하다가 불꽃이 인근 분뇨 액비 정화조에서 발생한 가스에 옮겨붙어 분뇨 액비 정화조가 폭발했다. 이 사고로 분뇨처리장 신축 공사를 하던 공사관계자 J (42) 씨 등 4명이 머리 등에 상처를 입고 인근 진주시 경상대학병원으로 이송돼 치료 중이다. 정화조 및 이를 처리하는 공정에서는 유기물의 분해가 이루어지면서 메탄가스가 발생할 수 있다. 

2010.08.13 아파트 정화조 메탄가스 폭발 
대전시 동구 홍도동 홍도아파트105동 지하 정화조에서 메탄가스가 폭발하는 사고가 발생했다. 이 폭발로 정화조의 맨홀 뚜껑이 깨져 나가면서 정화조 옆에 있던 김모(18)군 등 2명이 다리에 파편을 맞아 다치고, 주변에 주차 중이던 무쏘의 유리창이 깨지는 등 차량 2대가 파손됐다.

2007.08.23 아파트 정화조 메탄가스 폭발 
대구의 한 아파트 지하 정화조가 폭발했습니다. 일단 가스 폭발로 추정되는데 정화조 위의 지반, 그리고 아파트 진입로까지 폭삭 내려앉았습니다. 아파트 진입로가 폭격을 맞은 듯 폭삭 내려앉았습니다. 아스팔트는 갈기갈기 찢겨 나갔고 승용차는 무너진 지반을 경계로 위태롭게 걸려 있습니다. 정화조 입구를 막고 있던 철제 뚜껑은 5미터 이상을 날아올라 차량 지붕을 덮쳤습니다. 

2004.05.24  아파트 정화조 메탄가스 폭발 
한 아파트에서 지하 정화조가 폭발해 주차장이 지진이 난 듯 내려앉고, 주차돼 있던 차량 등이 피해를 입는 사고가 발생했다.