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득희 맹
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#8 송영호ㅣ대전과학기술대학교, sshae5@dst.ac.kr 1. 연구배경및필요성 2014 년연구실사고발생건수는 2013 년대비 55.

주무부처는미래창조과학부로서, 연구실의고발생건수의비율은낮지만, 피해규모를산출하면오히안전한환경조성과안전문화확산및정착을위해법개정, 려대학의단일사고당피해규모보다훨씬크다.

따라서사고발생에따른인증제도, 사전유해인자위험분석관련고시제정, 정밀안파급효과는대학의경우보다훨씬크다고볼수있다.

1 #8 송영호ㅣ대전과학기술대학교, 1. 연구배경및필요성 2014 년연구실사고발생건수는 2013 년대비 55.1% 증가 2003 년 KAIST 풍동실험동폭발사고등대덕연구단지하였고, 특히대학의경우전체사고발생건수의 87.3% 를내에서발생된일련의연구실사고로인하여태동된 연구차지하고있다. 정부출연연구기관및기업부설연구소의실안전환경조성에관한법률 이 2006 년 4월 1일부터시경우도 2014 년총발생건수가 21건으로서대학에비해사행되고있다. 주무부처는미래창조과학부로서, 연구실의고발생건수의비율은낮지만, 피해규모를산출하면오히안전한환경조성과안전문화확산및정착을위해법개정, 려대학의단일사고당피해규모보다훨씬크다. 즉연구다양한연구개발사업및교육컨텐츠개발등의업무를활기관에서발생된사고는발생빈도는낮지만, 피해는큰중발히추진하고있으며, 그성과로서안전관리우수연구실대사고의경향을나타내고있다. 따라서사고발생에따른인증제도, 사전유해인자위험분석관련고시제정, 정밀안파급효과는대학의경우보다훨씬크다고볼수있다. 전진단관련고시제정등연구실의안전한환경을조성하기위해노력하고있다. 이러한정부부처와관계기관의노력으로연구실안전법의적용대상인대학및정부출연연구기관, 기업부설연구소의연구실환경이상당부분개선이되었으며, 비상샤워장치및세안장치등사고발생시피해를최소화하기위한안전설비및장비등이각기관에설치되었다. 그림 1. 최근 3년간연구실사고발생현황 ( 출처 : 미래창조과학부, 2015) 그러나이와같은노력에도불구하고 64 화학세계

이러한사고발생경향을나타내는이유는근본적으로연구실사고가복잡, 다양한원인에의해발생되기때문인것으로전문가들은지적하고있지만, 근본적인원인을분석해보면연구자의경험 훈련의미숙, 실험안전수칙미준수, 유해화학물질취급부주의, 개인보호구의미착용등이주요원인으로도출되었으며, 이러한인적오류에의한사고가전체중 76.5% 에달할정도로높은비율을나타내었다. 그림 2.

이러한잠재적인재해는아차사고 (nearmiss) 에서중대사고 (critical accident) 에이르기까지많은사고가실험 실습실에서발생되고있다. 사고에취약한실험 실습실에서의위험은일상적인수업및연구의친숙함으로인하여연구원및학생들은인지된위험수준을낮게느끼게된다.

실험 실습실의안전한환경구축이란연구원및학생들이실험 실습활동을수행하는동안부주의나실수등불안전한행동에의해사고가발생하더라도피해를최소화하거나, 사고발생가능성을최소화하도록안전장비및설비를확충하는것을말한다.

2 이러한사고발생경향을나타내는이유는근본적으로연구실사고가복잡, 다양한원인에의해발생되기때문인것으로전문가들은지적하고있지만, 근본적인원인을분석해보면연구자의경험 훈련의미숙, 실험안전수칙미준수, 유해화학물질취급부주의, 개인보호구의미착용등이주요원인으로도출되었으며, 이러한인적오류에의한사고가전체중 76.5% 에달할정도로높은비율을나타내었다. 그림 년연구실사고사례분석결과 ( 출처 : 미래창조과학부, 2015) 과학기술발달의근간이되고있는연구개발의증가로많은우수인력이실험 실습실에서연구활동을하고있지만, 실험 실습실내의전기, 화학, 기계, 가스등의물질적위험요인, 노후장비, 배선불량등의불완전한관리상태, 연구책임자및연구원및학생들의위험인식부족등다양한사고유발요인에의한잠재적인재해의다양한유형들이존재하고있다. 이러한잠재적인재해는아차사고 (nearmiss) 에서중대사고 (critical accident) 에이르기까지많은사고가실험 실습실에서발생되고있다. 사고에취약한실험 실습실에서의위험은일상적인수업및연구의친숙함으로인하여연구원및학생들은인지된위험수준을낮게느끼게된다. 그리고실험 실습실내의위험성교육의부재는연구원및학생들의위험정보를제한하게되어인지능력의한계가나타나게되고복잡한환경인실험 실습실에서의다양한위험요인을간과하고지나치게되어사고로이어질수있다. 이러한문제점을개선하기위해서는대학의실험 실습실의안전한환경구축이무엇보다도필요하다고할수있다. 실험 실습실의안전한환경구축이란연구원및학생들이실험 실습활동을수행하는동안부주의나실수등불안전한행동에의해사고가발생하더라도피해를최소화하거나, 사고발생가능성을최소화하도록안전장비및설비를확충하는것을말한다. 따라서본연구는대학실험 실습실유형별세부설계지침을개발하여, 각대학에서새롭게설치, 운영되는실험 실습실의안전한환경을구축, 운영하는데이용할수있도록 대학실험 실습실안전환경설계지침 을제시하고자한다. 설계지침을제시하기위한기초연구로서진행한실험 실습실의유형을결정하는방법으로서, 학문분야 (A ~ F형 ) 및연구분야를모두고려하여계층형실험 실습실유형분류방법을제안하였고, 이에따른실험 실습실별필요시설및기자재, 안전관리기준, 안전장비성능기준, 안전설비의설치기준등세부설계지침을제시하였다. 세부적으로는실험 실습실유형별연구활동의특성, 실험장비의종류, 대표적인취급화학물질, SHE(safety, environment & health) 관련된중요사항, 실험 실습실의일반적인레이아웃과세부설계지침, HVAC(heating, ventilating, and air conditioning) 시스템관련사항등을제시하였다. 그림 3. 대학실험 실습실의환경개선사례 ( 출처 : 교육부 ) 그림 4. 대학실험 실습실의환경개선사례 ( 출처 : 교육부 ) 2. 실험 실습실유형의선정분과학문의발전형태와기존실험 실습실유형의분석을통하여실험 실습실의주요연구가융복합연구를수행하고있었으며, 학문분야별유형은무의미한상황이었다 화학세계 65

3 즉, 실험 실습실유형선정에있어기존의유형들은학문분야로연구의관련성을통한학과단위의분류가되어있었지만, 현재의학문은융합학문으로발전되고있기때문에학문분야의형태로실험 실습실유형을선정하기가어렵다는결론에도달하였다. 결국실험 실습실유형분류에대한근본적인목적에서활용성이나접근성에따라단순화의어려움이있으므로세분화의필요성이있다고할수있다. 따라서, 아래그림과같이기존의 A-F 형의분류방법을바탕으로연구분야에대한세분화와유해 위험요인의안전분야 ( 화학, 생물, 기계, 레이저, 전기등 ) 을접목시킨계층형실험 실습실유형을선정함으로써, 각대학에서는실험 실습실의안전관리활동을하는데있어서보다쉽게적용하고활용할수있을것으로판단된다. 이러한계층형실험 실습실유형분류방법에있어서의장점으로서는동일한유해 위험요소를갖는실험 실습실의경우학문분야에관계없이동일한안전관리활동을수행할수있을것으로판단되며, 향후다학문간의경계를넘는융합학문및연구에능동적대처가가능하다고할수있다. 이러한방법론에있어서실험 실습실의유형을세분화하는이유는학문분야별로실험 실습실을분류할경우연구분야가너무다양하고, 최근에는융복합연구의활성화로인하여실험 실습실의성격이모호해지는특성을나타내기때문에효율적안전관리를위해서는실험 실습실의유형을보다세분화하지않을수없다. 따라서본연구에서는실험 실습실의유형을대분류로서학문분야별, 중분류로서연구분야별로구분하여아래표에제시하였으며, 각각의실험 실습실유형별특성및위험요인을분석하고세부설계지침을개발하였다. 각각의실험 실습실유형별세부설계지침에는다음과같은사항들에대해서제시하였다. 실험 실습실개요 - 연구활동에대한특성 - 사용되는주요실험장비 - 취급화학물질의종류및특성 - SHE(safety, health & environment) 관련사항 실험 실습실레이아웃 실험 실습실세부설계지침 HVAC system No 유형 A B C D E F 표 1. 실험 실습실유형분류및코드화대분류 ( 학문분야 ) 코드 No. 중분류 ( 연구분야 ) 생물 생명 방사능 화학 기계 전기 전자 미술 체육 A B C D E F 대분류 ( 학문분야 ) 생물 생명 방사능 화학 기계 전기 전자 미술 체육 일반 / 분석화학실험실 (General / Analytical chemistry) 고독성실험실 (High-toxicity) 기계실험실 (Engineering) 나노테크놀로지실험실 (Nanotechnology) 동물연구실험실 (Animal research) 물리실험실 ( 레이저포함 ) (Physics) 방사능실험실 (Radiation) 생물안전실험실 (Biosafety) 해부학실습실 (Anatomy) 미술관련실습실 (Art) 체육관련실습실 (Physical) 표 2. 계층형실험 실습실의세부유형분류 중분류 ( 연구분야 ) 코드 G T E N A P R B An Ar Ph 일반 / 분석화학실험실고독성실험실동물연구실험실생물안전실험실해부학실습실방사능실험실일반 / 분석화학실험실고독성실험실나노테크놀로지실험실방사능실험실일반 / 분석화학실험실기계실험실나노테크놀로지실험실물리실험실 ( 레이저포함 ) 방사능실험실일반 / 분석화학실험실나노테크놀로지실험실물리실험실 ( 레이저포함 ) 회화실습실조소실습실 ( 목조, 석조, 금속 ) 판화실습실공예실습실일반 / 분석화학실험실체육장체육관수영장 66 화학세계

본원고에서는대학의실험 실습실중가장분포가많을것을판단되는일반및분석화학실험실만을대상으로하여세부설계지침을나타내기로한다. 일반화학관련실험실에서사용되는대표적인실험장비는위에서나열한실험장비와더불어반응기 (reactor), 증류기 (evaporator), 결정기 (crystallizer) 등이있다. 3.

4 본원고에서는대학의실험 실습실중가장분포가많을것을판단되는일반및분석화학실험실만을대상으로하여세부설계지침을나타내기로한다. 일반화학관련실험실에서사용되는대표적인실험장비는위에서나열한실험장비와더불어반응기 (reactor), 증류기 (evaporator), 결정기 (crystallizer) 등이있다. 3. 일반및분석화학실험실의세부설계지침 (1) 실험 실습실개요일반및분석화학실험실의경우나노그램단위부터킬로그램단위까지매우다양한화학물질을이용하여양을측정하거나분석, 실험을수행한다. 그렇기때문에매우안전하고쾌적한실험실환경을조성해야한다. 대부분의분석장비들은유기용제, 폭발성가스, 독성물질등을포함한다수의유해화학물질을취급하기때문에안전하고적절한취급을필요로한다. 이러한이유로오피스빌딩에위치하는것은부적절하다. 3) 취급화학물질분석화학관련실험실에서주로사용되는화학물질은소량이긴하지만고독성, 고인화성, 고휘발성의액체종류와압축및인화성가스등을주로사용한다. 경우에따라서는인화성및가연성의분진 (dust) 을사용하기도한다. 독성물질의경우분석이진행되는동안반응에의하여비독성의화합물로분해되기도하지만, 대부분독성이잔류하는상태로된다. 때때로비독성의화학물질이분해나반응에의해독성이있는반응부산물 (reaction by-product) 을생성하기도하지만, 그런경우는거의드물다고할수있다. 1) 연구활동의특성일반적인화학관련분야의연구실은화학물질을시험하거나실험을위하여혼합, 가열, 냉각, 증류, 증발, 희석, 반응등다양한연구활동을수행하게된다. 분석화학과관련된실험실은좀더구체적인연구활동을수행하는데, 대표적인예로서분석을위하여시편을준비하거나, 시편처리를위하여혼합, 회분화 (ashing), 침출 (digesting) 등이다. 이러한연구활동들은매우다양한연구장비로부터레이저나극초단파 (microwave) 등유해한요소들이발생될수있다. 그렇기때문에이러한연구활동들은대부분흄후드 (fume hood) 내에서수행해야한다. 2) 사용장비분석화학관련실험실에서사용되는대표적실험장비는다음과같다. spectrophotometer( 분광광도계 ) GC(gas chromatograph) / LC(liquid chromatograph) magnetic resonance spectroscopy( 자기공명분광기 ) scintillation counter( 섬광계수기 ) mass spectrometer( 질량분석계 ) 기타 : 오븐, 전기로 (furnace), 추출기등 4) SHE 관련사항일반및분석화학실험실의경우고전압 (high-voltage) 을필요로하는분석장비가설치되기때문에, 개별분전반 (breaker box) 과긴급차단스위치 (emergency shut-off switch) 를별도로설치해야한다. 설치위치는개별장비주변에설치하되모든연구원및학생들이쉽게작동시킬수있는범위내에설치해야한다. 실험장비와분전반사이에는충분한통로를확보해야한다. 이통로는실험장비의수리또는청소및정리정돈등에도활용될수있기때문이다. 또한분전반은실험장비뒤쪽으로설치하게되면경우에따라서는동작시키기어렵기때문에가급적실험장비에가려지지않는곳에설치해야한다. 그림 5. 긴급차단장치의설치예 화학세계 67

5 (2) 실험 실습실레이아웃 일반및분석화학실험실의레이아웃은거의유사하다고할수있다. 그예를 [ 그림 6] 및 [ 그림 7] 에나타내었다. 또한레이아웃작성에사용된범례는 [ 표 3] 에나타내었다. 일반및분석화학관련실험실의경우소량이긴하지만고독성, 고인화성, 고휘발성의액체를사용하기때문에이러한물질을이용하여안전한연구활동을수행하기위해서는반드시흄후드내에서실시해야한다. 따라서이러한분야의실험실의레이아웃의특징은흄후드의배치와설치개소수가매우중요한요소라고할수있다. 특히흄후드의위치가중요한이유는실험장비및사용물질들이유해성및위험성이높기때문에비상탈출경로, 환기패턴, 유해화학물질을취급하는연구원및학생들간의상호작용등을고려하지않을수없고, 이러한점은사용장비나흄후드등의위치와직결되는문제이기때문이다. 예를들어동일한벽면에흄후드를 2개소에설치할경우흄후드간의이격거리는흄후드별각각최소 1.2m 이상이어야하고, 흄후드가마주보고설치될경우에는흄후 그림 6. 일반및분석화학실험실레이아웃의예 그림 7. 일반및분석화학실험실레이아웃의예 표 3. 실험실레이아웃범례 항목 명칭 항목 명칭 항목 명칭 1 주출입문 (primary entry/exit) 8A 싱크대 (lab. sink) 10B 방사선동위원소후드 (radiationisotope hood) 2 비상출입문 (emergency exit) 8B 세수전용싱크대 (hand wash sink) 11 글러브박스 (glove box) 3 대기실 / 준비실 (anteroom) 8C 비상샤워장치 / 세안장치 (emergency SS & EW) 12 BSC (biosafety cabinet) 4 탈의실 (clothes changing room) 8D 소화기 (extinguisher) 13 장비설치공간 (equipment zone) 5 제독샤워실 (decon shower room) 9A 벽선반 (wall shelf) 14 폐기물수거용기 (haz-waste container) 6 연구실내부 (laboratory) 9B 벽캐비닛 (wall cabinet) 15 통과형챔버 (pass-through chamber) 7A 벽실험대 (wall bench) 9C 시약선반 (reagent shelf) 16 오토클레이브 (autoclave) 7B 아일랜드식실험대 (island bench) 9D 개인보호구함 (rack for PPE) 17 개인사물함 (personal locker) 7C 이동식실험대 (mobile bench) 9E 개인사물함 (personal locker) 18 개인샤워실 (shower room) 7D 분리형실험대 (split bench) 9F 바닥고정용선반 (floor mounted shelf) 19 연구지원실 (lab support room) 7E 일반실험대 (lab. table) 10A 흄후드 (fume hood) 20 가스실린더캐비닛 (gas cylinder cabinet) 출처 : Guidelines for Laboratory Design, Health, Safety, and Environmental Considerations, 4th ed 화학세계

그림 8. 흄후드간의이격거리 그림 10. 실험대또는작업대간의간격 그림 9. 실험대또는작업대의간격을고려한실험실의레이아웃의예 그림 11. 실험대간의간격 드간의이격거리는최소 2.9m 이어야한다. 이와관련된내용을확대하여나타내었다. 실험대또는작업대의경우안전한연구활동을위하여서로 0.

6 그림 8. 흄후드간의이격거리 그림 10. 실험대또는작업대간의간격 그림 9. 실험대또는작업대의간격을고려한실험실의레이아웃의예 그림 11. 실험대간의간격 드간의이격거리는최소 2.9m 이어야한다. 이와관련된내용을확대하여나타내었다. 실험대또는작업대의경우안전한연구활동을위하여서로 0.6m 이상이격하여설치하여야하며, 1인의연구원및학생이실험장비가설치된실험대또는작업대뒤로들어갈수있는경로를확보해야한다. 이와관련된레이아웃의예를 [ 그림 8-11] 에나타내었다. [ 그림 10] 을살펴보면벽면실험대나벽면캐비닛으로부터실험대또는작업대까지의이격거리는최소 1.5m 이상이어야하고, [ 그림 11] 에는실험실중앙에설치된실험대또는작업대간의간격은 60 cm 이상이격하여설치하여야한다는예를나타내고있다. 또한실험대또는작업대의경우반드시상부에서전원케이블또는가스라인이공급되어안전성 (safety) 및유연성 (flexibility) 이확보되어야하며, 각각의실험대및작업대옆에는별도의예비공간을두어야한다. 이는분석하고자하는샘플을두는공간을확보해두어야하기때문이다. 각각의실험장비가점유하는공간은주통행로와반드시분리되어야하고, 특히가스실린더를사용하는장비가있다면, 안전한통행로를확보하는것이가장중요하다. 또한이러한분석장비의경우대부분컴퓨터나프린터등부가적인장비를사용하는경우도많기때문에더더욱여유공간을확보해야한다. 이를명확하게하는방법으로서는연 구실바닥에라인을그어안전작업영역을확보하는방법이가장일반적이며, 경우에따라서는펜스를설치하여더욱엄격히할필요성도있다. 이러한여유공간은각장비의제조회사에서제공하는실험장비매뉴얼에제시되어있는경우가많기때문에매뉴얼을활용하는것이가장효과적인방법이라고할수있다. (3) 실험 실습실세부설계지침 각종인화성및가연성물질을사용할경우흄후드를설치해야한다. 가연성가스를실험 실습실내에서사용할경우가스실린더캐비넷을설치해야한다. 동일한벽면에흄후드를 2개소를설치할경우흄후드간의이격거리는흄후드별각각최소 1.2m 이상이어야하고, 흄후드가마주보고설치될경우에는흄후드간의이격거리는최소 2.9m 이어야한다. 실험대또는작업대의경우안전한연구활동을위하여서로 0.9m 이상이격하여설치하여야하며, 1인의연구원및학생이실험장비가설치된실험대또는작업대뒤로들어갈수있는경로를확보해야한다. 벽면실험대나벽면캐비닛으로부터실험대또는작업대까지의이격거리는최소 1.5m 이상이어야한다. 실험대또는작업대의경우반드시상부에서전원케이 화학세계 69

7 블또는가스라인이공급되어야한다. 각각의실험대및작업대옆에는분석하고자하는샘플을놓아두는별도의예비공간을두어야한다. 각각의실험장비가점유하는공간은주통행로와분리될수있도록장비별안전구획선및안전작업영역을설정, 확보하여야한다. 경우에따라서는펜스를설치하여엄격하게구분할필요성이있다. 특히고압가스실린더를사용하는장비가있다면, 안전한통행로를확보하는것이가장중요하다. 사용되는대부분의물질이인체에유해하기때문에 data 처리및문서작업의경우반드시실험공간과분리된별도의사무공간에서수행해야한다. GC(gas chromatograph), AAS(atomic absorption spectrometer) 와같은분석장비로부터방출되는가스는독성이있기때문에외부로직접배기할수있도록국소배기장치 (local exhaust system) 를반드시설치해야한다. 일부분석장비의경우주장비및보조장비에서발생되는열이심각한수준이되는경우도있기때문에냉난방등공조시스템을구축하기위해서는이러한점도충분히고려해야한다. 일반및분석화학실험실에서는고가의장비및물질을사용하는경우가있기때문에실험실출입제한등의보안조치가필요하다. 실험실내적정보관량이상의고독성및반응성화학물질을사용하는경우가있기때문에, 보관량에대해엄격한통제가필요하다. 고전압을필요로하는분석장비를사용하기때문에, 개별분전반과긴급차단스위치를별도로설치해야한다. 설치위치는개별장비주변에설치하되모든연구원및학생들이쉽게작동시킬수있는범위내에설치해야한다. 실험장비와분전반사이에는충분한통로를확보해야한다. 또한분전반은실험장비에가려지지않는곳에설치해야한다. 화학물질이인체에접촉할경우를대비하여비상샤워장치및세안장치를반드시설치해야한다. 화재및폭발등의긴급상황발생시를대비하기위한소화기와각종소화설비를반드시설치해야한다. 위험요소가있는기계류는적절한방호장치를설치해야한다. (4) HVAC System 일반및분석화학실험실의경우사용되는화학물질이대부분인체에유해하거나화재및폭발성이있는인화성물질이기때문에환기설비가더욱중요한요소이다. 특히일부분석장비의경우예를들면 GC(gas chromatograph), AAS(atomic absorption spectrometer) 와같은분석장비로부터방출되는가스는독성이있기때문에외부로직접배기할수있도록발생원의관리가절대적으로필요하다. 이를위해서는배기효율을고려한국소배기장치 (local exhaust system) 를반드시설치해야한다. 경우에따라서는장비제조회사에서적절한시스템을권고하고있기때문에이를잘활용하면된다. 또한일부분석장비의경우주장비및보조장비에서발생되는열이심각한수준이되는경우도있기때문에냉난방등공조시스템을구축하기위해서는이러한점도충분히고려해야한다. 70 화학세계