실험 폐수 저장용기 폭발 아차사고 1. 실험 폐수 저장용기 폭발 아차사고 사례 서울대학교 OOO연구소의 연구원이 과산화수소와 미지의 화학물질이 들어 있는 폐수 저장용기를 실험실에서 중간저장소로 옮겨 놓았고, 일정시간 경과 후 용기 속의 화학약품들이 반응을 일으켜 고열과 흰 연기가 발생하면서 폐수 저장용기가 부풀어 올랐다. 다행히 자체적으로 안정화가 되어 폭발사고로 이어지지 않았다. 발생 개요 1 2 3 4 일 시 : 2010년 4월 13 일, 10시 20분경 장 소 : 00대학교 OOO연구소 실험 폐수 중간저장소 유 형 : 폐수 저장용기 폭발사고 내 용 : 과산화수소와 미지 화학물질이 혼합되어 폐수 저장용기가 폭발할 뻔한 사고 5 현장모습 : 실험 폐수 중간저장소 부풀어 오른 폐수 저장용기 발생 원인 과산화수소가 들어 있는 폐수 저장용기에 연구원의 부주의로 공존할 수 없는 미지의 화학물질을 혼합하여, 두 화학물질의 반응으로 인하여 용기가 부풀어 오름. 유사사고 예방을 위한 방지대책 폐수 저장용기에 실험 폐수를 수집할 때 마다 연구원들이 주성분을 작성하여 폐수통에 들어 있는 화학약품을 확인 할 수 있게 하고, 공존 할 수 없는 물질을 동일한 용기에 혼합되지 않도록 주의 한다. - 1 -
2. 국내외 실험 폐수관련 폭발사고 사례를 통해 하인리히 사고 연쇄반응의 불안전한 상태와 행동 도출 국내 외 실험 폐수관련 폭발사고 사례 [ 사 례 : 1 미국매사추세츠공과대학 실험실 폐수통 폭발사고(1993,09,28) [ 사 례 : 2 대학교 연구소 폐수 저장용기 폭발사고(2006,06,14) [ 사 례 : 3 대학교 학부 폐수 저장용기 폭발사고(2007,02,01) [ 사 례 : 4 미국 오하이오주립대학 화재사고(2005,04,08) [ 사 례 : 5 미국보스턴대학교 실험실 폐수 폭발사고(2009,06,24) 1 미국매사추세츠공과대학 실험실 폐수통 폭발사고 사고개요 : 1993년 9월 28 일, 미국 매사추세츠공과대학 OO실험실에서 아무도 없는 상태에서 폐수통에 있던 폐수가 화학반응을 일으켜 가벼운 폭발이 일어나 부근에 있던 시약이 누출된 사고 피해현황 : 실험실 내부오염 사고원인 : 실험과정에서 발생하는 폐수를 특성별로 철저히 분리, 폐기해야 함에도 불구하고 반응이 일어날 수 있는 폐수를 혼합하여 폐기함으로써 폭발이 일어났고, 더구나 폐수통과 가 까운 위치에 여러 시약들을 보관하여 더욱 위험한 상황 초래 2 대학교 연구소 폐수 저장용기 폭발사고 사고개요 : 2006년 6월 14 일, 07시 50분경 폐수 저장용기 수거 담당 직원이 단독으로 OO대학교 OO 연구소에서 폐수 저장용기를 수거하던 중 용기가 폭발하여 폐수가 작업자의 얼굴, 팔을 오염시킨 사고 피해현황 : 폐수 수거 담당 직원(1 명) 의 눈, 팔에 화학적 화상 사고원인 : 작업공정에서 발생한 황산, 과산화수소가 혼합된 폐수 저장용기를 운반하는 과정에서 미 반응한 과산화수소가 유동 등으로 인해 산소를 배출하여 가압된 용기가 폭발한 것 으로 추정 - 2 -
3 대학교 학부 폐수 저장용기 폭발사고 사고개요 : 2010년 4월 22 일, 17시 10분경 OO대학교 OO학부 대학원생이 자신이 소속된 실험실에서 발생한 폐수를 처리하기 위하여 중간저장소로 이동하는 과정에서 운반카트에 실려 있던 폐수 저장용기가 폭발한 사고 피해현황 : 대학원생 1명 3 도 중화상, 방호원 1명 경화상 사고원인 : 14 종의 유기폐액과 잔류시약( 원액) 을 환경안전원에서 배포한 폐수 저장용기에 다량 혼 합하여 배출하는 과정에서 반응성이 큰 폐수 성분의 반응으로 폐수 저장용기가 팽창하여 폭발 Dichlorodimethysilane, Benzoyl Chloride 등 4 미국 오화이오주립대학 화재사고 사고개요 : 2005년 4월 8 일 저녁, 미국 오하이오주립대학 Robert S. Coleman 교수의 Newman- Wolfrom 실험실에서 대학원생들이 실험정리를 위해 헥산을 폐수통에 폐기하던 도중 폭발 이 일어나 많은 양의 헥산이 바닥에 쏟아졌으며, 5분 후에 화재가 발생하여 실험실 전 체가 모든 연구 자료와 함께 소실된 사고 피해현황 : 유해증기 흡입 11명 사고원인 : 사고 당시 헥산 폐기용 폐수통을 누군가가 다른 선반으로 위치를 바꾸었기 때문에 그 안의 화학 약품과 헥산이 반응하여 폭발을 일으키고 헥산 이 바닥에 쏟아져 화재 유발 - 3 -
5 미국보스턴대학교 실험실 폐수 폭발사고 사고개요 : 2009년 6월 24 일, 미국 보스턴대학교 과학공학센터 실험실에서 보관 중이던 실험 폐수 저장용기가 폭발하여 관계당국에서는 건물 봉쇄 및 위험물질경보(Hazmat Alert) 3단 계를 발령하고, 유해가스 흡입이 의심되는 30여명의 학생들을 응급의료 조치 후 귀가 피해현황 : 30 여명 응급의료 조치( 경미한 유해가스 흡입) 사고원인 : 연구원이 실험에 사용된 질산과 유기용매 중 공존해서는 안 되는 화학물질을 동일한 용기에 폐기하여 용기 내부에서 화학반응이 일어나 압력이 높아지면서 용기가 폭발 실험 폐수 처리 시 하인리히 사고 연쇄반응의 불안전한 상태와 행동 도출 하인리히는 중대사고 1건에 대하여 경상사고가 29 건, 아찔한 경험이 300건의 비율로 사고가 발생한다고 하였으며, 1:29:300 의 법칙( 하인리히 법칙) 을 말하였다[ 그림-1. 한편, 하인리히 도미노이론( 사고 연쇄반응) 은 사회, 환경적인 요인과 인간의 결함은 제거하기 어려우나, 불안 전한 상태와 행동은 제거하기 쉬워 이를 제거하면 사고로 이어지는 연결고리를 끊을 수 있다는 것이다. 따라서, 불안전한 상태와 행동을 제거하면 아차사고 발생을 줄일 수 있고, 아차사고가 줄어 들면 경상사고와 중대사고도 상대적으로 줄어 들것으로 파악되었다. 이를 근거로 하여, 최근에 발생한 국내 외 실험 폐수관련 폭발사고를 통해 불안전한 상태와 행동 을 도출하여 사고예방 방법을 찾아보고자 한다. - 4 -
언급된 국내 외 실험 폐수 폭발사고의 사고원인들을 종합해 보면, 연구원들이 폐수를 수집, 보관, 운반하는 과정에서 폐수( 화학물질의 위험성과 특성 등) 에 대한 안전의식의 결여와 부주 의한 행동 등이 사고에 직접적인 원인( 불안전한 상태 및 행동) 으로 나타났다[ 그림-2. 그림-2. 실험 폐수 처리 시 불안전한 상태 및 행동 - 5 -
3. 실험 폐수 처리 시 불안전한 상태와 행동을 제거하는 방법 과 아차사고를 예방하는 방법 화학약품을 사용하는 실험실을 대상으로 1993년부터 2008년까지의 서울대학교 연도별 실험 폐수 발생 현황은 [ 표-1 과 같다. 서울대학교는 2006년 7 월 실시된 폐기물 처리 수혜자 부담 원칙( 폐기물 처리 유료화) 시행으로 폐수 발생량이 감소될 것으로 예상하였으나 [ 그림-3 에 서 보는 바와 같이 증가추세 보였으며, 이는 연구 활동의 증가가 주 원인으로 보여 진다. 더욱 이, 화학약품을사용하는 실험실의 연구 활동 증가로 인해 폐수관련 사고발생이 예상되어 사고 예방을 위하여 다양한 방법을 마련하고 있다. 표-1. 서울대학교 연도별 실험 폐수 발생 현황 [ 단위: 통/20 l 연 도 93 95 97 99 01 03 04 05 06 07 08 발생량 1,595 2,456 2,741 3,825 4,091 4,840 7,133 7,046 7,144 7,176 8,833 그림-3. 실험 폐수 발생량 실험 폐수 처리 시 불안전한 상태와 행동을 제거하는 방법은? 1 실험 폐수 수집 시 주의사항 어떤 물질들이 혼합되어 다량의 에너지를 방출하거나, 가연성 증기 또는 유독한 증기를 방출 하여 위험을 초래할 수 있을 때, 이 물질들을 서로 공존할 수 없는 물질(Incompatible substa nces) 이라고 한다[ 별첨. 특히, 실험 폐수 수집 시 공존할 수 없는 물질은 같은 종류의 물질이라 하더라도 동일한 용기에 섞어서는 안 되며, 항상 공존할 수 없는 물질에 대한 정보를 확인하고, 시약병의 라벨을 참고하거나 물질안전보건자료(MSDS) 를 활용해야 한다. - 6 -
반드시 지정한 폐수 저장용기 사용 혼합해서는 안 되는 물질을 동일한 용기에 섞어서는 안됨 반응성 및 폭발성의 물질은 안전한 물질로 전환시킨 후에 용기에 수집 원 폐수와 2 차 세척수를 용기에 수집함이 원칙이나, 독성이 강한 물질은 3 회까지의 세척 폐수도 수집 침전물이나 고형물( 장갑, 병, 휴지, 자석, 분필 등) 을 용기에 넣어서는 안됨 폐수를 배출할 때마다 전표 뒷면에 폐액의 양 및 성분을 표시하고 배출자의 성명 기재 용기를 지정된 장소까지 운반할 때는 반드시 개인보호장비를 착용한 2인 이상의 인원이 안전운반카트를 이용하여 이송 아래의 폐수 저장 용기는 수거하지 않음 - 전표가 부착되지 않거나 지정된 용기가 아닌 경우 - 기입이 누락된 항목이 있는 전표가 부착된 용기 - 지정된 시간과 장소 이외에 의뢰된 용기 2 실험 폐수 저장용기 보관 시 주의사항 폐수 저장용기는 직사광선이 없고 통풍이 잘되는 곳에 보관하고, 발생한 폐수를 가지고 멀리 이동하지 않도록 하며, 사람의 통행이 잦은 복도 등에 폐수 저장용기를 비치하지 않도록 주의 하고 있다. 실험실내에 비치된 폐수 저장용기(20 l/1 통) 는 3 통 이상 보관하지 않도록 해야 하며, 실험실내 폐수 저장용기를 많이 비치하여 사용하거나, 가득 찬 폐수 저장용기를 처리 의뢰하지 않고 보관하고 있는 경우가 발생하여 신속히 처리할 수 있도록 해야 있다. - 7 -
증기 비산방지용 깔대기 마게 부착 후 보관 옥외 별도 실험 폐수 중간저장소 3 실험 폐수 운반 시 주의사항 연구원들이 실험 폐수가 발생하여 폐수를 처리할 때에 안면보호장비, 내산장갑 등을 착용하도록 하고 있으며, 폐수 수거 시 갑작스런 폭발 사고 발생했을 때 개인보호장비 미착용으로 인하여 피해가 가중될 수 있으므로, 2인 1 조로 운반 하도록 하며, 수거요원의 인체보호를 위한 개인 보호장비를 강화하였고, 연구원들은 폐수 안전운반카트를 사용해야 한다. 폐수 처리 시 개인보호장비 착용 폐수 안전운반카트 아차사고를 예방하는 방법은? 1 실험실 사고사례 공개를 통한 안전사고 공개문화 정착 과 유사사고 재발 방지 유사사고 재발방지를 위하여 실험실 사고가 발생하면 그 사고의 원인을 분석하고 대책 안을 마련한 후, 안전사고 공개문화 정착과 유사사고 재발 방지를 위하여 사고사례를 게시하고, 교 직원 및 연구원들에게 이메일로 공개하고 있다. - 8 -
실험실 사고사례 공개 2 실험 폐수관리 에 대한 교육 및 점검을 통한 사고예방 폐수 처리 안전 확보를 위하여 폐수 분류와 저장, 이동 등에 대한 전반적인 내용을 포함한 실험 폐수관리 교육을 환경안전교육에서 실시하고 있고, 정기점검 시 폐수 발생 실험실에 대하여 실 험 폐수 관리 현황을 현장에서 점검 하여 사고예방을 위한 노력을 하고 있다. 실험 폐수관리 교육 실험 폐수관리 점검 4. 결 론 : 모든 연구원들의 안전한 실험 폐수 처리 정착화! 실험실에서 폐수가 발생하면 공존할 수 없는 화학물질 정보를 확인하고, 지정된 폐수 저장용 기에 분별 수집하여 직사광선이 없고 통풍이 잘되는 안전한 환경의 중간저장소에 보관하며, 폐수 저장용기를 운반 시에는 개인보호장비를 착용한 후 폐수 안전운반카트를 이용하여 최종적 으로 안전한 상태와 행동으로 배출하여야 한다. 또한, 실험 폐수 관리에 대한 교육과 점검을 받 아 연구원들의 안전의식을 고양시켜야 한다. - 9 -
[ 별 첨 공존할 수 없는 물질 화합물 공존할 수 없는 물질 가연성 액체 질산 암모늄, 크롬산, 과산화수소, 질산, 과산화소듐, 할로겐 과망간산 포타슘 글리세린, 에틸렌 글라이콜, 벤즈알데하이드, 황산 과산화 소듐 과산화수소 과염소산 과염소산 포타슘 에탄올 또는 메탄올, 빙초산, 초산 무수물, 벤즈알데하이드, 이황화탄소, 글리세린, 에틸렌 글라이콜, 에틸 아세테이트, 메틸 아세테이트, 푸르푸랄 구리, 크롬, 철, 대부분의 금속 또는 금속염, 알코올, 아세톤, 유기화합물, 아닐린, 나이트로메탄, 가연성 액체, 기체 산화제 초산 무수물, 비스무스 및 비스무스를 포함한 합금, 알코올, 종이, 나무 황산 및 다른 산 구리 아세틸렌, 과산화수소 모르폴린 강산, 강산화제 무수 암모니아 수은, 염소, 칼슘 하이포아염소산, 요오드, 브롬, 불화수소산 불화수소산 뷰틸 리튬 브롬 수용액 또는 무수 암모니아 물 염소와 동일함 산소 기름, 그리이스, 수소, 가연성 액체, 기체 및 고체 셀레나이드 환원제 소듐 사염화탄소, 이산화탄소, 물 수은 아세틸렌, 풀민산(fulminic acid), 암모니아 시안화물( 소듐, 포타슘) 산 시안화수소산 질산, 알칼리 아닐린 질산, 과산화수소 아세톤 진한 질산과 황산의 혼합물 아세틸렌 염소, 브롬, 구리, 불소, 은, 수은 아자이드 아질산염 산 산 아크롤레인 산화제, 산, 알칼리, 암모니아 알칼리 및 알칼리토류금속 물, 사염화탄소 또는 그 외의 염화 탄화수소, 이산화탄소, 할로겐 - 10 -
염산 대부분의 금속, 알칼리 또는 활성 금속 염산 포타슘 염소 황산 및 다른 산 암모니아, 아세틸렌, 부타다이엔, 부탄, 메탄, 프로판( 또는 그외의 석유가스), 수소, 소듐 카바이드, 터펜틴, 벤젠, 미세 금속 염소산 염 암모늄 염, 산, 금속 분말, 황, 미세 유기 또는 연소성 물질 옥살산 은, 수은 요오드 아세틸렌, 수용액 또는 무수 암모니아, 수소 유기 과산화물 유기 또는 무기산, 마찰, 열 유기용매 강산화제, 산, 강한 부식성 화합물 은 아세틸렌, 옥살산, 타르타르산, 암모늄 화합물 이산화염소 암모니아, 메틴, 포스핀, 황화수소 질산 질산암모늄 질산염 초산 칼슘 옥사이드 큐멘 하이드로페록사이드 초산, 아닐린, 크롬산, 시안화수소산, 황화수소, 가연성 기체, 가연성 액체 산, 금속 분말, 가연성 액체, 염소산 염, 아질산 염nitrites, 황, 미세 유기 또는 연소성 물질 황산 크롬산, 질산, 수산기를 지닌 화합물, 에틸렌 글라이콜, 과염소산, 과산화물, 과망간산염 물 유기 또는 무기산 크롬산 초산, 나프탈렌, 캠포, 글리세린, 터펜틴, 알코올, 가연성 액체 탄화수소 불소, 염소, 브롬, 크롬산, 과산화소듐 포타슘 사염화탄소, 이산화탄소, 물 하이드라진 산화제, 과산화수소, 질산, 금속 옥사이드, 강산, 다공성 물질 활성 탄소 칼슘 하이포아염소산, 모든 산화제 황산 염산포타슘, 과염소산 포타슘, 과망간산 포타슘( 또는 소듐, 리튬) 황화수소 발연 질산, 기체 산화제, 수용액 또는 무수 암모니아, 수소 흰 인 공기, 산소, 알칼리, 환원제 - 11 -